浅析离心式渣浆泵的设计理论与应用

2015-08-10王惠娟石家庄永源泵业有限公司石家庄051430

山东工业技术 2015年15期

王惠娟（石家庄永源泵业有限公司,石家庄 051430）

浅析离心式渣浆泵的设计理论与应用

王惠娟
（石家庄永源泵业有限公司,石家庄 051430）

摘要：伴随着人类社会的高度发达，世界经济得到了快速发展，工业化也逐步趋于成熟，各类工业发展越来越好，工业规模越来越大，工业在社会经济构成中占有着极大的比例，是现代国家发展的主力军。渣浆泵作为固液混合物料管道运输的主要设备，堪称为固液混合物料管道运输系统的心脏，因其功能和性质在众多工业领域中应用广泛。本文主要对渣浆泵的设计理论进行了一个浅显的剖析，并运用该理论进行设计分析得到了一定的参考数据，最后进行一个简单的设计介绍和总结。

关键词：离心式渣浆泵；设计；应用

在现代工业中，工业种类五花八门、各色各样，而渣浆泵在工业中的应用领域也较为广泛，主要应用领域大都是水利、冶金、煤炭等工业企业当中，因其主要功能是进行运输固液混合物料，因此多半都用于在生产活动中有固液混合物料产生的工业部门当中，并且渣浆泵在现实应用中具有举足轻重的地位。基于科技的发展进步，渣浆泵的设计和制造都在不断的改革和创新，从传统的单相流理论逐渐演变成为双相流，弥补了单相流理论生产出的渣浆泵中泄露比较严重的情况，并且由于双相流设计理论符合了渣浆泵运作中的两流体特性，使得渣浆泵的工作效率得到了提高，使用寿命也得到了延长。因此，本文首先对双相流设计理论进行阐述后应用于设计之中，进行渣浆泵的创新，该设计具有可靠性高、寿命长，抗磨等优良特性。

1　渣浆泵的相关概念

渣浆泵是广泛用于矿山，电力、冶金、煤炭、环保等行业输送含有磨蚀性固体颗粒的浆体的工业泵。并且是该类行业的生产活动中不可缺少的主要设备。水电、冶金等行业生产中不可避免的会产生固液混合物料，用普通的工业泵无法对这种含有悬浮物颗粒的液体进行运输，因此，就有了渣浆泵这种耐磨型的工业泵，能将固液混合物料抽入运输管道之中，完成固液混合物料的机械运输工作，减少相关行业生产中的人力资源的投入，并提高了固液混合物料的运输效率。

2　渣浆泵的设计理论

渣浆泵的类型按照不同原则可以分为单级和多级、单吸和双吸、悬臂、卧式和立式等，分法多样化，基本结构主要是叶轮、泵壳、泵轴、轴承及托架等。机械的运作必不可少的就是动力了，渣浆泵的动力是由电动机组成，各类型的渣浆泵在结构和外形上可能会有一定的出入，但其工作原理都是一致的，并且大多数工业泵也都是这种原理，即是通过电动机提供动力，致使叶轮在动力作用下高速旋转，形成一种离心力，将叶轮的中心部分打造成真空区域，介质在大气压或者是水压的作用下进入到运输的料管内，并且通过对此的循环反复和动力的不间断供应实现持续供料。

而本文中提及的双向流理论则是对渣浆泵所运输的物质中的两相物料的性质不同，由于固液混合物料中的固体和液体受力情况不同，所以其流动速度也应该有所差别，并且固相物料在渣浆泵中的运动情况和受力情况特性非常复杂，因此，根据两相流中的“畸变速度设计法”对于水流的畸变速度场进行求解后进行设计。

2.1渣浆泵叶轮的设计参数

叶轮是渣浆泵进行工作的一个主要部件，离心力的产生主要是依靠叶轮的高速运转，最后形成中心部分的真空区域，通过气压或者水压差对固液混合物料进行运输。叶轮的设计主要包括进口部分的直径1和2、出口部分的直径、叶片进口部分的宽度和出口部分的宽度。

根据两相流体的模型，并且结合渣浆泵中的物质的两相流体的最小水力损失原则进行考虑，而固体在液体中具有一个沉降过程以及绕流阻力，并且固体颗粒在叶轮进口处容易形成堵塞等种种因素，可以得出在叶轮的进口部门水流速度大，出口部分是固相颗粒的流速大。经过综合考虑并利用数学原理进行计算后得出了以下较为科学的参考数据：

叶轮：进口部分的直径1=7cm；进口部分的直径2=6.6cm；出口部分的直径=20cm

叶片：进口部分的直径=3.7cm;出口部分的直径=3.2cm

2.2渣浆泵压出室的设计参数

压出室是渣浆泵工作的一个重要部分，压出室的设计是否科学对于渣浆泵的整体性能有着很大的影响，压出室决定了渣浆泵的运输下效率和耐磨性质。为了得到较高的运输效率和较好的耐磨功能，笔者选择了涡式断面为矩形的螺旋形压出室。并且通过考虑各项因素后得出了基圆直径=22cm;进口部分的宽度=7.6cm；隔舌与水平面形成的安放角=45°以及VIII断面的面积=34.62㎡等可供参考的数据。并且由于基圆直径与叶轮的出口部分的直径有着一定的关系，因此渣浆泵的实际大小进行具体化的取值。

3　渣浆泵整体结构概述

在渣浆泵的具体结构上，本文选择了卧式单级悬臂的离心式渣浆泵结构类型，主要的部件有泵头、轴封部分以及动力传送部件。泵头的设计和传统渣浆泵的区别不大，均是由泵盖、泵体、叶轮和护板四部分组成，区别主要在于采用了双泵壳结构，泵盖和泵体均属于外壳部分，材料上选用球墨铸铁制造。而内壳部分包括了护板和压出室，压出室的材料可以选择使用碳化硅材料进行制作。当然，由于碳化硅这类材料具有很高的耐磨性，因此也可以用来制作叶轮，对于叶轮的前盘和前护板之间的密封方法，可以采用斜面密封方式。

轴封在离心式渣浆泵中是一项重要的工作，轴封的密封程度关系到渣浆泵工作时的水封压力是否达到标准，因此采用填料密封的方式进行，并且要确保水封压力的水柱能达到22米的标准，轴封部件的工作方式要小心，要采用泵压入式的方式进行。