一种具有小轮毂比叶轮的排水泵制造技术

本发明专利技术属于排水泵领域，具体涉及一种具有小轮毂比叶轮的排水泵，包括叶轮和驱动叶轮转动的驱动部分，所述叶轮为小轮毂比叶轮，所述排水泵还包括壳体，所述驱动部分包括固定在壳体上的定子组件，所述驱动部分还包括与定子组件相互配合的转子组件，所述小轮毂比叶轮的轮缘与转子组件的内壁固定连接，并跟随转子组件转动，所述小轮毂比叶轮的中部呈空心状本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术小轮毂比叶轮结构合理、水力性能优良，在流量、扬程满足设计工况要求的情况下，本发明专利技术较传统结构将轮毂缩小约64％，叶轮外直径缩小约13％，显著提高了叶轮的过流能力，同进口直径下，增大了流道截面面积，提升了装置水力效率。

【技术实现步骤摘要】
一种具有小轮毂比叶轮的排水泵
本专利技术属于排水泵领域，具体涉及一种具有小轮毂比叶轮的排水泵。
技术介绍
传统的排水泵，用轴或类似组件连接和驱动，使得装置庞大笨重，有碍装置运输和安放，同时带来生产成本高的问题。传统排水装置，在使用前后，大多要经历长时间放置，过水壁面容易遭到滞留在装置内的液体腐蚀，导致运行稳定性下降，甚至出现因机械相对运动表面的金属腐蚀导致表面粗糙或产生锈渣而引发装置无法启动的严重问题，这将大幅降低装置的使用周期。此外，传统的排水泵轮毂和叶轮外直径均较大，体积和重量也相应较大，而叶轮的过流能力却较差，水力效率较低。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种具有小轮毂比叶轮的排水泵，电机泵轮毂和叶轮外直径均较大，提高了叶轮的过流能力，提升了水力效率。本专利技术提供了如下的技术方案：一种具有小轮毂比叶轮的排水泵，包括叶轮和驱动叶轮转动的驱动部分，所述叶轮为小轮毂比叶轮，所述排水泵还包括壳体，所述驱动部分包括固定在壳体上的定子组件，所述驱动部分还包括与定子组件相互配合的转子组件，所述小轮毂比叶轮的轮缘与转子组件的内壁固定连接，并跟随转子组件转动，所述小轮毂比叶轮的中部呈空心状。优选的，所述壳体两侧分别设有进水口、出水口，所述转子组件两端分别与进水口、出水口相连，所述出水口设有与叶轮配合的导叶，所述壳体、转子组件、定子组件的过水壁面均设有采用衬氟工艺的防腐衬层。优选的，所述转子组件通过耐磨环坐落于定子组件中，且所述转子组件的上下两侧还分别设有便于转子组件与出水口相配合旋转的出口侧滑动轴承以及便于转子组件与进水口相配合旋转的进口侧滑动轴承，所述转子组件、出水口、定子组件和进水口之间围成用于冷却和润滑的冷却通道，所述冷却通道上设有采用衬氟工艺的防腐衬层。优选的，所述小轮毂比叶轮的设计方法包括如下步骤：S1、获取小轮毂比叶轮的外直径D；S2、确定小轮毂比叶轮的叶片数量和叶片翼型；S3、获取小轮毂比叶轮的轮缘处叶栅稠密度sy以及轮毂处叶栅稠密度sg；S4、将小轮毂比叶轮的叶片采用等距方式划分为m个圆柱截面，所述圆柱截面从轮毂往轮缘处依次记为1-1、2-2、……、m-m，分别获取各个所述圆柱截面的翼型安放角βL；S5、对S4中的翼型安放角βL的值进行修正；S6、确定小轮毂比叶轮的叶片厚度；S7、对S1-S6获得的小轮毂比叶轮的参数进行建模，对所建的叶轮模型进行数值仿真，得到仿真扬程值，若仿真扬程值处于设计扬程值范围内，则完成小轮毂比叶轮设计；若仿真扬程值处于设计扬程值范围外，则转入S1重新计算，直至仿真扬程值处于设计扬程值范围内。优选的，所述S1的具体步骤包括：S11、通过如下公式获取小轮毂比叶轮的外直径估算值D估算值,其中，n为电机转速，π为圆周率，ns为轮缘驱动泵的比转速，H为扬程；S12、通过如下公式获取小轮毂比叶轮轮毂直径d，d＝Rd*D估算值其中，Rd为轮毂比，D估算值为S11中获取的小轮毂比叶轮外直径的估算值；S13、通过如下公式获得小轮毂比叶轮外直径的实际值D，其中，Q为流量、n为电机转速，π为圆周率，d为S12中获取的小轮毂比叶轮轮毂直径。优选的，所述S2中叶片的数量为3-5个，叶片的翼型为NACA系列翼型；通过如下公式对S13中获取的小轮毂比叶轮外直径的实际值D进行校核：若D校核位于0.1-0.3之内，属于小轮毂比的范围，若D校核位于0.1-0.3之外，则通过S11-S13重新获取小轮毂比叶轮的外直径D。优选的，所述S3的具体步骤包括：S31、通过如下公式获取轮缘处叶栅稠密度sy，sy＝6.1751k+0.01254其中，ns为轮缘驱动泵的比转速；S32、通过如下公式获取轮毂处叶栅稠密度sg，sg＝(1.7～2.1)sy优选的，所述S4的具体步骤包括：S41、通过如下公式获取各个圆柱截面的进口安放角β1和出口安放角β2，其中，β1′为进口液流角，u为圆周速度，vm为叶片进口轴面流速，为叶片排挤系数，π为圆周率，ηv为泵容积效率，D为小轮毂比叶轮的外直径，d为小轮毂比叶轮的轮毂直径；Δβ1为进口冲角；β2′为出口液流角，vu2为绝对速度沿圆周方向的分量，ηh为泵的水力效率，ξ为修正系数，g为重力加速度，H为扬程；Δβ2出口冲角；S42、通过如下公式获取各个圆柱截面的翼型安放角βL，βL＝(β1+β2)/2优选的，所述S5中修正的具体过程如下：通过S41中的公式分别得到m个圆柱截面的进口安放角β1的值，选择最靠近轮缘的三个圆柱截面的截面直径与相应的进口安放角β1的值进行拟合，得到如下二次多项式：y1＝a1x2+b1x+c1其中，y1为进口安放角β1，x为圆柱截面的截面直径，a1、b1和c1均为常数，将第1至第m个圆柱截面的截面直径分别代入上述二次多项式，得到第1至第m个圆柱截面修正后的进口安放角β1的值；通过S41中的公式分别得到m个圆柱截面的出口安放角β2的值，选择最靠近轮缘的三个圆柱截面的截面直径与相应的出口安放角β2的值进行拟合，得到如下二次多项式：y2＝a2x2+b2x+c2其中，y2为出口安放角β2，x为圆柱截面的截面直径，a2、b2和c2均为常数，将第1至第m个圆柱截面的截面直径分别代入上述二次多项式，得到第1至第m个圆柱截面修正后的出口安放角β2的值，通过S42中的公式，代入上述修正后的进口安放角β1和出口安放角β2，获得修正后的各个圆柱截面的翼型安放角βL的值。优选的，所述S6中叶片厚度在满足力学强度要求的条件下取较小值，且轮缘处叶片厚度为轮毂处叶片厚度的2至4倍，其余部分的叶片厚度呈均匀光滑过渡的变化。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术小轮毂比叶轮结构合理、水力性能优良，在流量、扬程满足设计工况要求的情况下，本专利技术较传统结构将轮毂缩小约64％，叶轮外直径缩小约13％，显著提高了叶轮的过流能力，同进口直径下，增大了流道截面面积，提升了装置水力效率；同流量下，具有更小的流道直径，减小了装置体积。2、防腐衬层可防止滞留在装置内的液体对转子组件、定子组件、进水口、出水口的壁面发生化学腐蚀，保证了运行稳定性，大幅延长了装置的使用周期。附图说明图1是排水泵的结构示意图；图2是小轮毂比叶轮叶片的结构示意图；图3是小轮毂比叶轮叶片三维图；图4是小轮毂比叶轮数值模拟的流量Q-扬程H曲线和流量Q-效率η曲线；图5是小轮毂比叶轮数值模拟的速度流线图；图6是叶轮叶片中间截面处总压分布图；图7A是小轮毂比叶轮扬程与模型实验扬程结果的比较；图7B是小轮毂比叶轮效率与模型实验效率结果的比较；图8是去掉轮毂的小轮毂比叶轮叶片三维图。附图中标记的含义如下：1-叶轮2-驱动部分3-壳体4-定子组件5-转子组件6-进水口7-出水口8-导叶9A-出口侧滑动轴承9B-进口侧滑动轴承10-耐磨环具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做具体说明。实施例1如图1所示，一种具有小轮毂比叶轮的排水泵，包括叶轮1和驱动叶轮1转动的驱动部分2，所述叶轮1为小轮毂比叶轮，所述排水泵还包括壳体3，所述驱动部分2包括固定在壳体3上的定子组件4，所述驱动部分2还包括与定子组件4相互配合的转子组件5，所述小轮毂比叶轮的轮缘与转子组件4的内壁固定连接，并跟随转子组件4转动，所述小轮毂比叶轮的中部呈空心状。实施例2如图1所示，在实施例1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有小轮毂比叶轮的排水泵，其特征在于，包括叶轮(1)和驱动叶轮(1)转动的驱动部分(2)，所述叶轮(1)为小轮毂比叶轮，所述排水泵还包括壳体(3)，所述驱动部分(2)包括固定在壳体(3)上的定子组件(4)，所述驱动部分(2)还包括与定子组件(4)相互配合的转子组件(5)，所述小轮毂比叶轮的轮缘与转子组件(4)的内壁固定连接，并跟随转子组件(4)转动，所述小轮毂比叶轮的中部呈空心状。

【技术特征摘要】
1.一种具有小轮毂比叶轮的排水泵，其特征在于，包括叶轮(1)和驱动叶轮(1)转动的驱动部分(2)，所述叶轮(1)为小轮毂比叶轮，所述排水泵还包括壳体(3)，所述驱动部分(2)包括固定在壳体(3)上的定子组件(4)，所述驱动部分(2)还包括与定子组件(4)相互配合的转子组件(5)，所述小轮毂比叶轮的轮缘与转子组件(4)的内壁固定连接，并跟随转子组件(4)转动，所述小轮毂比叶轮的中部呈空心状。2.根据权利要求1所述的一种具有小轮毂比叶轮的排水泵，其特征在于，所述壳体(3)两侧分别设有进水口(6)、出水口(7)，所述转子组件(5)两端分别与进水口(6)、出水口(7)相连，所述出水口(7)设有与叶轮(1)配合的导叶(8)，所述壳体(3)、转子组件(5)、定子组件(4)的过水壁面均设有采用衬氟工艺的防腐衬层。3.根据权利要求1所述的一种具有小轮毂比叶轮的排水泵，其特征在于，所述转子组件(5)通过耐磨环(10)坐落于定子组件(4)中，且所述转子组件(5)的上下两侧还分别设有便于转子组件(5)与出水口(7)相配合旋转的出口侧滑动轴承(9A)以及便于转子组件(5)与进水口(6)相配合旋转的进口侧滑动轴承(9B)，所述转子组件(5)、出水口(7)、定子组件(4)和进水口(6)之间围成用于冷却和润滑的冷却通道，所述冷却通道上设有采用衬氟工艺的防腐衬层。4.根据权利要求1-3任一项所述的一种具有小轮毂比叶轮的排水泵，其特征在于，所述小轮毂比叶轮的设计方法包括如下步骤：S1、获取小轮毂比叶轮的外直径D；S2、确定小轮毂比叶轮的叶片数量和叶片翼型；S3、获取小轮毂比叶轮的轮缘处叶栅稠密度sy以及轮毂处叶栅稠密度sg；S4、将小轮毂比叶轮的叶片采用等距方式划分为m个圆柱截面，所述圆柱截面从轮毂往轮缘处依次记为1-1、2-2、……、m-m，分别获取各个所述圆柱截面的翼型安放角βL；S5、对S4中的翼型安放角βL的值进行修正；S6、确定小轮毂比叶轮的叶片厚度；S7、对S1-S6获得的小轮毂比叶轮的参数进行建模，对所建的叶轮模型进行数值仿真，得到仿真扬程值，若仿真扬程值处于设计扬程值范围内，则完成小轮毂比叶轮设计；若仿真扬程值处于设计扬程值范围外，则转入S1重新计算，直至仿真扬程值处于设计扬程值范围内。5.根据权利要求4所述的一种具有小轮毂比叶轮的排水泵，其特征在于，所述S1的具体步骤包括：S11、通过如下公式获取小轮毂比叶轮的外直径估算值D估算值,其中，n为电机转速，π为圆周率，ns为轮缘驱动泵的比转速，H为扬程；S12、通过如下公式获取小轮毂比叶轮轮毂直径d，d＝Rd*D估算值其中，Rd为轮毂比，D估算值为S11中获取的小轮毂比叶轮外直径的估算值；S13、通过如下公式获得小轮毂比叶轮外直径的实际值D，其中，Q为流量、n为电机转速，π为圆周率...

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，苏晓珍，燕浩，孟剑，柴立平，石海峡，张羽，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34