王惠娟（石家莊永源泵業(yè)有限公司,石家莊 051430）

淺析離心式渣漿泵的設(shè)計理論與應(yīng)用

王惠娟
（石家莊永源泵業(yè)有限公司,石家莊 051430）

摘要：伴隨著人類社會的高度發(fā)達(dá)，世界經(jīng)濟(jì)得到了快速發(fā)展，工業(yè)化也逐步趨于成熟，各類工業(yè)發(fā)展越來越好，工業(yè)規(guī)模越來越大，工業(yè)在社會經(jīng)濟(jì)構(gòu)成中占有著極大的比例，是現(xiàn)代國家發(fā)展的主力軍。渣漿泵作為固液混合物料管道運(yùn)輸?shù)闹饕O(shè)備，堪稱為固液混合物料管道運(yùn)輸系統(tǒng)的心臟，因其功能和性質(zhì)在眾多工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。本文主要對渣漿泵的設(shè)計理論進(jìn)行了一個淺顯的剖析，并運(yùn)用該理論進(jìn)行設(shè)計分析得到了一定的參考數(shù)據(jù)，最后進(jìn)行一個簡單的設(shè)計介紹和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：離心式渣漿泵；設(shè)計；應(yīng)用

在現(xiàn)代工業(yè)中，工業(yè)種類五花八門、各色各樣，而渣漿泵在工業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域也較為廣泛，主要應(yīng)用領(lǐng)域大都是水利、冶金、煤炭等工業(yè)企業(yè)當(dāng)中，因其主要功能是進(jìn)行運(yùn)輸固液混合物料，因此多半都用于在生產(chǎn)活動中有固液混合物料產(chǎn)生的工業(yè)部門當(dāng)中，并且渣漿泵在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中具有舉足輕重的地位?；诳萍嫉陌l(fā)展進(jìn)步，渣漿泵的設(shè)計和制造都在不斷的改革和創(chuàng)新，從傳統(tǒng)的單相流理論逐漸演變成為雙相流，彌補(bǔ)了單相流理論生產(chǎn)出的渣漿泵中泄露比較嚴(yán)重的情況，并且由于雙相流設(shè)計理論符合了渣漿泵運(yùn)作中的兩流體特性，使得渣漿泵的工作效率得到了提高，使用壽命也得到了延長。因此，本文首先對雙相流設(shè)計理論進(jìn)行闡述后應(yīng)用于設(shè)計之中，進(jìn)行渣漿泵的創(chuàng)新，該設(shè)計具有可靠性高、壽命長，抗磨等優(yōu)良特性。

1　渣漿泵的相關(guān)概念

渣漿泵是廣泛用于礦山，電力、冶金、煤炭、環(huán)保等行業(yè)輸送含有磨蝕性固體顆粒的漿體的工業(yè)泵。并且是該類行業(yè)的生產(chǎn)活動中不可缺少的主要設(shè)備。水電、冶金等行業(yè)生產(chǎn)中不可避免的會產(chǎn)生固液混合物料，用普通的工業(yè)泵無法對這種含有懸浮物顆粒的液體進(jìn)行運(yùn)輸，因此，就有了渣漿泵這種耐磨型的工業(yè)泵，能將固液混合物料抽入運(yùn)輸管道之中，完成固液混合物料的機(jī)械運(yùn)輸工作，減少相關(guān)行業(yè)生產(chǎn)中的人力資源的投入，并提高了固液混合物料的運(yùn)輸效率。

2　渣漿泵的設(shè)計理論

渣漿泵的類型按照不同原則可以分為單級和多級、單吸和雙吸、懸臂、臥式和立式等，分法多樣化，基本結(jié)構(gòu)主要是葉輪、泵殼、泵軸、軸承及托架等。機(jī)械的運(yùn)作必不可少的就是動力了，渣漿泵的動力是由電動機(jī)組成，各類型的渣漿泵在結(jié)構(gòu)和外形上可能會有一定的出入，但其工作原理都是一致的，并且大多數(shù)工業(yè)泵也都是這種原理，即是通過電動機(jī)提供動力，致使葉輪在動力作用下高速旋轉(zhuǎn)，形成一種離心力，將葉輪的中心部分打造成真空區(qū)域，介質(zhì)在大氣壓或者是水壓的作用下進(jìn)入到運(yùn)輸?shù)牧瞎軆?nèi)，并且通過對此的循環(huán)反復(fù)和動力的不間斷供應(yīng)實(shí)現(xiàn)持續(xù)供料。

而本文中提及的雙向流理論則是對渣漿泵所運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)中的兩相物料的性質(zhì)不同，由于固液混合物料中的固體和液體受力情況不同，所以其流動速度也應(yīng)該有所差別，并且固相物料在渣漿泵中的運(yùn)動情況和受力情況特性非常復(fù)雜，因此，根據(jù)兩相流中的“畸變速度設(shè)計法”對于水流的畸變速度場進(jìn)行求解后進(jìn)行設(shè)計。

2.1渣漿泵葉輪的設(shè)計參數(shù)

葉輪是渣漿泵進(jìn)行工作的一個主要部件，離心力的產(chǎn)生主要是依靠葉輪的高速運(yùn)轉(zhuǎn)，最后形成中心部分的真空區(qū)域，通過氣壓或者水壓差對固液混合物料進(jìn)行運(yùn)輸。葉輪的設(shè)計主要包括進(jìn)口部分的直徑1和2、出口部分的直徑、葉片進(jìn)口部分的寬度和出口部分的寬度。

根據(jù)兩相流體的模型，并且結(jié)合渣漿泵中的物質(zhì)的兩相流體的最小水力損失原則進(jìn)行考慮，而固體在液體中具有一個沉降過程以及繞流阻力，并且固體顆粒在葉輪進(jìn)口處容易形成堵塞等種種因素，可以得出在葉輪的進(jìn)口部門水流速度大，出口部分是固相顆粒的流速大。經(jīng)過綜合考慮并利用數(shù)學(xué)原理進(jìn)行計算后得出了以下較為科學(xué)的參考數(shù)據(jù)：

葉輪：進(jìn)口部分的直徑1=7cm；進(jìn)口部分的直徑2=6.6cm；出口部分的直徑=20cm

葉片：進(jìn)口部分的直徑=3.7cm;出口部分的直徑=3.2cm

2.2渣漿泵壓出室的設(shè)計參數(shù)

壓出室是渣漿泵工作的一個重要部分，壓出室的設(shè)計是否科學(xué)對于渣漿泵的整體性能有著很大的影響，壓出室決定了渣漿泵的運(yùn)輸下效率和耐磨性質(zhì)。為了得到較高的運(yùn)輸效率和較好的耐磨功能，筆者選擇了渦式斷面為矩形的螺旋形壓出室。并且通過考慮各項(xiàng)因素后得出了基圓直徑=22cm;進(jìn)口部分的寬度=7.6cm；隔舌與水平面形成的安放角=45°以及VIII斷面的面積=34.62㎡等可供參考的數(shù)據(jù)。并且由于基圓直徑與葉輪的出口部分的直徑有著一定的關(guān)系，因此渣漿泵的實(shí)際大小進(jìn)行具體化的取值。

3　渣漿泵整體結(jié)構(gòu)概述

在渣漿泵的具體結(jié)構(gòu)上，本文選擇了臥式單級懸臂的離心式渣漿泵結(jié)構(gòu)類型，主要的部件有泵頭、軸封部分以及動力傳送部件。泵頭的設(shè)計和傳統(tǒng)渣漿泵的區(qū)別不大，均是由泵蓋、泵體、葉輪和護(hù)板四部分組成，區(qū)別主要在于采用了雙泵殼結(jié)構(gòu)，泵蓋和泵體均屬于外殼部分，材料上選用球墨鑄鐵制造。而內(nèi)殼部分包括了護(hù)板和壓出室，壓出室的材料可以選擇使用碳化硅材料進(jìn)行制作。當(dāng)然，由于碳化硅這類材料具有很高的耐磨性，因此也可以用來制作葉輪，對于葉輪的前盤和前護(hù)板之間的密封方法，可以采用斜面密封方式。

軸封在離心式渣漿泵中是一項(xiàng)重要的工作，軸封的密封程度關(guān)系到渣漿泵工作時的水封壓力是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，因此采用填料密封的方式進(jìn)行，并且要確保水封壓力的水柱能達(dá)到22米的標(biāo)準(zhǔn)，軸封部件的工作方式要小心，要采用泵壓入式的方式進(jìn)行。

4　總結(jié)

運(yùn)用兩相流理論設(shè)計的渣漿泵具有效率高和耐磨性能好的特點(diǎn)，并且其密封性也很好，能有效的防止固液混合物料的泄露，并且具有很穩(wěn)定的運(yùn)行性能。

參考文獻(xiàn)：

[1]陶藝,袁壽其,張金鳳,張帆,陶建平.渣漿泵葉輪磨損的數(shù)值模擬及試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2014(21).

[2]蔡丹云.離心式渣漿泵的設(shè)計理論研究與應(yīng)用[J].科技資訊,2013(15).