叶轮水力模型的优化设计,归根到底是寻求与其工况相关的最佳流速场的问题。在比较了三种典型的流速场的叶轮水力性能试验结果后,自吸泵认为方案c属于较为理想的速-度分布。由于时轮流速分布与叶轮流道问的关系相当复杂,至今还难以通过反问题——措给定最佳流动速度压力分布规律反过来求叶轮几何参数——来确定水力模型。况且实际上自吸泵叶轮三元计算速度流场随泵型、比转速及工况要求变化较多,一般并不像图2—94给出的速度场那样规范,直接通过速度分布来鉴别叶轮水力性能的优劣尚有一定困难,因此本文将速度场方案c中具有决定性作用的因素作为三元叶轮优化设计的基本准则:
(1)叶轮内流场分布应满足:叶片负荷△缈在叶片入口时较小,沿流向单调匀缓增加,在接近叶轮出处达到最大。
(2)叶轮前盖板与叶片背面相邻壁面的附面层动量厚度02尽可能小。
(3)为避免叶轮过早出现脱流现象,尽量使叶片背面上的流动满足约束条件,但n,取值尚未明确,可考虑改型设计时选取较高的r值,比原型在叶轮出口附近的t值高。
多级泵的每两个叶轮以相反方向对称地安装在同一泵轴上,使每两个叶轮所产生的轴向力互相抵消,如图2—4所示。
这种方案流道复杂,造价较高。当级数较多时,由于各级泄漏情况不同和各级叶轮轮毂直径不相同,轴向力也不能完全平衡,往往还需采用辅助平衡装置。
②采用平衡鼓。如图2-5所示,为多级泵叶轮后边装一圆柱形平衡鼓(又称为卸荷盘),平衡鼓右边为平衡室,通过平衡管将平衡室与第一级叶轮前的吸入室连通。因此,平衡室内的压力P0很小,而平衡鼓左边则为最后一级叶轮的背面泵腔,腔内压力p2比较高。平衡鼓外圆表面与泵体上的平衡套之间有很小的间隙,使平衡鼓的两侧可以保持较大的压力差,以此来平衡轴向力。当轴向力变化时,平衡鼓不能自动调整轴向力的平衡,但仍需装止推轴承来承受残余轴向力。
③平衡盘装置。对级数较多的自吸泵,更多的是采用平衡盘来平衡轴向力,平衡盘装置由平衡盘(铸铁制)和平衡环(铸铜制)组成,平衡盘装在末级叶轮后面轴上,和叶轮一起转动。平衡环固定在出水段泵体上,如图2-6所示。
平衡盘左边和末级叶轮出口相通,右边则通过一接管和泵的吸入口相连。因此,平衡盘右边的压力接近于泵入口液体的压力加,平衡盘左边的压力P’小于末级叶轮出口压力P0。即高压液体能通过平衡盘与平衡环之间的问隙%回流至泵的吸入口,在平衡盘两侧产生一个平衡力。
平衡盘在泵工作时能自动平衡轴向力。如操作条件有了变化,使指向泵吸入口的轴向力稍有增大,则轴连同平衡盘将一起向左边吸入端移动,使平衡盘与平衡环之问间隙b0减小,液体流经此问隙时的阻力增大,引起平衡盘左边压力升高。P’的升高,使平衡盘两边的压差增大,这就推动平衡盘及整个转子向右移动, 达到新的平衡,反之亦然。在实际工作中,泵的转子不会停止在某一位置,而是在某一平衡位置作左右脉动,当泵的工作点改变时,转子会自动从平衡位置移到另一平衡位置作轴向脉动。由于平衡盘有自动平衡轴向力的特性,因而得到广泛应用。为了减少泵启动时的磨损,平衡盘与平衡环问隙b0一般为0.1~0.2mm。
单级单吸自吸泵是农业上应用最为普遍的一种水泵。与其它自吸泵相比,其扬程高,流量较小,结构简单,使用方便。单级单吸自吸泵,供输送清水或物理化学性质类似于水的其它液体之用,温度不高于80℃。高效节能、性能可靠、安装使用方便等特点。同时根据使用温度、介质等不同的基础上派生出适用热水、高温、腐蚀性化工泵、油泵。
单级单吸自吸泵为立式结构,进出口口径相同,且位于同一中心线上,可象阀门一样安装于管路之中,外形紧凑美观,占地面积小,建筑投入低,如加上防护罩则可置于户外使用。叶轮直接安装在电机的加长轴上,轴向尺寸短,结构紧凑,泵与电机轴承配置合理,能有效地平稳泵运转产生的径向和轴向负荷,从而保证了泵的运行平稳,振动小、噪音低。
单级单吸自吸泵的轴封采用碳化钨对石墨、硬质合金等材料,有效地延长机械密封的使用寿命。安装检修方便,无需拆动管路系统,只要卸下泵联体座螺母即可抽出全部转子部件。可根据使用要求即水泵流量和水泵扬程的需要采用泵的串、并联运行方式。可根据管路布置的要求采用泵的坚式的或横式的安装。单级单吸自吸泵与单级双吸自吸泵的不同是单级单吸自吸泵的叶轮只要一个流道槽,而单级双吸自吸泵却有两个流道槽。



