1、密封件的结构设计 流体动力密封的作用原理是依靠半开式叶轮的背叶片，以及副叶轮在旋转时对输送介质作功而形成逆压来阻止介质的泄漏，从而实现渣浆泵在运转时无泄漏。水泵在本文直接将副叶轮部分简化，改为在叶轮前后盖板安装副叶片的形式。因机械密封具有密封效果好、不磨损转轴、使用寿命长、消耗功率小等优点，因此在动密封部位采用机械密封作为停车密封比较多。 另外用填料密封进一步净化机械密封用水，达到优质密封的目的。 1.1 组合密封件结构设计计算 副叶片外径均是由计算确定的，通常副叶片的外径等于或小于泵叶轮的外径，其内径应取较小的值，因为在同样条件下内径越小产生的密封压头越大，所以前后盖板上的副叶片的内径通常取与轮毅或轴套相同的尺寸。 在叶轮前后盖板平面上作几条开式径向肋筋，这就是副叶片。 实验表明，副叶片的叶片形状对其产生的密封压头影响很小，所以通常多采用径向叶片，这可简化制造工艺。 叶片数通常为 6～8 片，视叶轮大小而定。 有的叶轮由于尺寸较大，叶片数达 10 片以上。本设计因为叶轮为370 mm，故可取副叶片为 12 片，前后盖板均有。副叶片结构图。 虽然各种试验表明，轴向间隙不能过小，特别在输送磨蚀性强的渣浆时，旋转件与壳体间的磨损十分突出，想要保持较小间隙是很难的。一般可取轴向间隙为 2～3mm，径的径向间隙均以小为好，但从制造、装配和输送介质中的悬浮固体颗粒大小来考虑向间隙可稍大一些。本设计的间隙取 2 mm.总轴向力 A 计算为： A=A 1 - A 2 +G（1）式（1）中，A1为副叶片轴向力，N；A2为轮盖轴向力，N；G 为轮叶本身重力，N. 加上副叶片后，副叶片强迫后泵腔的液体旋转从而改变叶轮后盖板上的压力分布，而达到平衡的轴向力的目的，则： F=πω2ρ16［（s+t s）2 - 1］（R 2 e - R 2 b）（2）要达到实现轴向力平衡只须满足：A=F，只要确定了轮毂半径 R b、叶片厚度 s 和间隙 t，则可确定背叶片外径De.间隙 t 越小则平衡能力越大，但要满足加工工艺的要求，一般取 t=0.5～2 mm，叶片高度对功率消耗有一定的影响，s=5～10 mm.将 s=12 mm，t=2 mm，背叶片外径 De= 300 mm，轮毂半径 185 mm 带入上式可计算出轴向力为2.93×10 6 N.1.2 固液两相流泵的设计参数 本论文选用泵为 150- 50 型固相两相流离心泵，是使用在化工生产或其它两相流介质下的固液两相流泵系列，设计参数为：体积流量 150 m 3 /h，额定扬程 50 m，叶片数 5，叶轮额定转速 1 480 r/min，固相质量浓度 15%，固液混合比重 。 1.7，固相粒径 0.05 mm. 经换算可知，该泵的比转数 n s = 3.65n Q姨H 3/4 =58，属低比转数泵。清水流场密度取 ρ液=1 000 kg/m 3，则固体颗粒密度 ρ固=2 300 kg/m 3，混合物中固相体积比浓度c v =15%.2、Fluent 数值模拟 计算流体动力学简称CFD，是通过计算机数值计算和图象显示，对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系统所做的分析。CFD的基本思想可以归结为：把原来的时间域及空间域上连续的物理量的场，如速度场和压力场，用一系列有限个离散点上的变量值的集合来代替，通过一定的原则和方式建立起来关于这些离散点上场变量之间关系的代数方程组，然后求解代数方程组获得场变量的近似值。 2.1 三维实体建模 高质量的实体建模是网格划分的必要前提，直接影响网格质量的生成，最终决定数值计算结果的正确性与可靠性，因此建模过程至关重要。FLUENT 的前处理模块 GAMBIT 一般可用来建立不太复杂的模型，因 CFD 是针对泵内的流体部分进行数值计算，为便于 GAMBIT 的网格处理，将在 Pro/E 中对泵内流道的流体部分直接实体建模。 2.2 网格划分 理论上，用于 CFD 计算的网格尺寸越小，数量越多，则计算结果就越接近实际流场。但综合考虑到计算机硬件的匹配以及计算的稳定性和收敛性等问题，本文经多次划分检查网格质量并计算，选用了合适的网格尺寸。 各过流部件流道的网格划分单元体数量为：Nodes 有 758 417；Faces 有 7 189 113；Cells 有 3 431 617.2.3 后处理部分 按收敛判断依据完成计算，再利用 FLUENT、ANSYS进行数据处理和图像显示，并进行分析研究。分别模拟出固液两相流泵在清水流场和固液两相流场在转速 300 rpm、转速 1 000 rpm 和额定转速 1 480 rpm 时的蜗壳、叶轮及其连接面、中分面等的相对速度矢量图和压力云图，由于篇幅限制，以下只列出转速为 1 480 rpm 时的部分相对速度矢量图和压力云图。 3、实验验证 对泵进行整机实验验证，在工况相同、固体颗粒浓度相同的情况下与传统密封的固液两相流泵比较，发现流体动力密封下泄漏量减少，同时泵的耐磨寿命大大提高。 4、水泵结语 对固液两相流泵的密封件进行改造，并对固液两相流泵内部三维湍流流动进行了数值模拟。利用数值模拟结果分析了固液两相在泵内的流动状况，对固液两相流泵内密封区域的压力、速度及相态分布分别进行了讨论：在叶轮背面与正面分别形成高压区域和低压区域，并且大小几乎相等，液流在各个压力面上的方向一致；背叶片和叶轮背面上的压力沿径向是逐渐增加的，在叶片的外边缘处压力达到最大值。 通过数值模拟发现该计算模型能较好地预测固液两相流泵在设计流量工况附近的密封性能以及密封泄露，分析可知副叶片形成的负压区能防止液体泄漏，与设计理论相吻合；并预测出能在泵的入口处减少内泄，泵出口处减少回流现象。 延伸阅读:气动隔膜泵操作运行时要注意的十四点 使用气动隔膜泵操作运行时要注意以下几点： 1、保证流体中所含的最大颗粒不超过气动隔膜泵的最大安全通过颗粒直径标准。 2、进气压力不要超过泵的最高允许使用压力，高于额定压力的压缩空气可能导致人身伤害和财产的损失及损坏泵的性能。 3、保证气动隔膜泵泵压的管道系统能承受所达到得最高输出压力，保证驱动气路系统的清洁和正常工作条件。 4、静电火花可能引起爆炸导致人身伤亡事故和财产的损失，根据需要使用足够大截面积的导线，把泵上的接地螺钉妥善可靠接地。 5、接地要求符合当地法规法律要求及现场的一些特殊要求的规定。 6、紧固好泵及各连接管接头，防止因振动撞击擦产生静电火花，使用抗静电软管。 7、要周期性的检查和测试接地系统的可靠性，要求接地电阻小于100欧姆。 8、保持良好的排气和通风、远离易燃易爆和热源。 9、气动隔膜泵的排气中可能含有固体物，不要将排气口对着工作区或者人，以免造成人身伤害。 10、当隔膜失效时，输送的物料会从排气消声器中喷出。 11、当输送易燃和有毒的流体时，请将排口接到远离工作区的安全地方。 12、流体的高压可能会导致严重的人身伤亡和财产损失，请不要在泵加压时，对气动隔膜泵及料管系统进行任何的维修工作，如要做维修时，先切断泵的进气，打开旁通的卸压机构使管路系统卸压，慢慢松开连接的各管道接头。 13、保证所有接触输送体的部件不会被输送的流体腐蚀损坏。 14、保证所有的操作人员熟悉操作使用和掌握气动隔膜泵的安全使用注意事项，必要的话，配给必需的防护用品。 阅读本文的人还阅读了:气动隔膜泵安装示意图与安装要求 气动隔膜泵是一种新型输送机械，采用压缩空气为动力源，对于各种腐蚀性液体，带颗粒的液体，高粘度、易挥发、易燃、剧毒的液体，均能予以抽光吸尽。在采购了此泵以后，若是没有专们技术人员安装，很可能耽搁生产，下来我们就简单的介绍一下此种泵的安装步骤以及其示意：气动隔膜泵吸入管的管径不得小于泵入口端口径，如输送高粘度流体时，吸入管的管径最好大于泵入口口径。 入口端的吸入配管必须耐用，没有皱折，才能够产生高真空状态。出口配管的管径至少要与出口径相等，或者稍微大些以降低摩擦损失。 所有配管及接头必须是密封不漏的，否则会降低泵的自吸能力。 气动隔膜泵安装：如若忽略安装细节，长期以来的细心策划、研究及挑选将仍可能导致不佳泵送效果及影响泵的使用寿命。 位置：噪音、安全及其他逻辑因素通常都对设备应安装的位置有要求。有冲突要求的并联安装将可能导致使用区域的阻塞，影响到其它泵的安装。 使用：首先，气动隔膜泵的位置必须是便于使用的，这样将便于维修人员进行日常检查及调试。 供气：每台气动隔膜泵应有一条通气管，且通气管应能提供足以达到理想泵送流量的空气量。气压按不同泵送需求而定，但勿超过7BAR。 安装高度：请充分考虑气动隔膜泵的自吸能力以避免自吸减少的问题。管路：直至考虑过每个可能发生管路问题的位置后才能最终决定泵位。最安装应选择在一个最短及最直进出口管路的连接处。 应尽量避免额外的弯管及管件设施。泵体应能独立支撑所有管路。 而且，管路应有序排列以避免给泵体管路装置产生应力。 可以安装活动软管以消除泵自然往返动作而产生的应力。若要将泵体与一固定底座连接，在泵体及底座间的安置缓冲垫将有助减少泵体震动。 有气动隔膜泵安装与使用疑问可以与我公司联系，技术人员在第一时间为您排忧解难。