專利名稱：一種深井泵設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非變?nèi)菔奖玫脑O(shè)計(jì)方法，尤其是主要在深水井內(nèi)使用的深井潛水泵和長軸深井泵的泵體與葉輪的設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
目前，公知的深井潛水泵和長軸深井泵都采用離心泵的一般設(shè)計(jì)方法，把現(xiàn)有的優(yōu)秀水力模型成比例地縮放在窄小的井徑內(nèi)，或者按照優(yōu)秀水力模型的統(tǒng)計(jì)系數(shù)再根據(jù)井徑大小來設(shè)計(jì)形狀相似的泵體與葉輪，因此公知的深井泵葉輪與地面泵的葉輪形狀幾乎相同，低比轉(zhuǎn)數(shù)葉輪的前蓋板直徑與后蓋板直徑相等，中比轉(zhuǎn)數(shù)葉輪的前蓋板直徑比后蓋板直徑大一些，但大的很少，而且葉輪的出口直徑一般等于泵體導(dǎo)葉的蓋板直徑，在葉輪外徑與泵體內(nèi)徑之間人為地設(shè)計(jì)了一個(gè)很大的泵腔環(huán)室，使葉輪外徑比泵體內(nèi)徑小了許多。
按目前這種設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的深井泵葉輪直徑必然很小，因此深井泵的單級揚(yáng)程都比較低。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2816-2002《井用潛水泵》和JB/T3564-1992《長軸離心深井泵型式與基本參數(shù)》中規(guī)定的深井泵單級揚(yáng)程都比較低，就是按目前公知的深井泵設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)出來的結(jié)果。
由于目前的深井泵單級揚(yáng)程低，導(dǎo)致一臺普通的幾百米深井泵需要安裝幾拾個(gè)甚至上百個(gè)葉輪和泵體，大大提高了深井泵的生產(chǎn)成本，降低了深井泵的使用可靠性。還有目前的泵體導(dǎo)葉的軸向高度也偏高了一些，由于一臺深井泵是由很多泵體組成的，一個(gè)泵體導(dǎo)葉高一些，一臺深井泵就會(huì)高許多，這也會(huì)提高深井泵的生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有深井泵設(shè)計(jì)方法的不足，本發(fā)明提供一種新的深井泵設(shè)計(jì)方法，用本發(fā)明設(shè)計(jì)的深井泵葉輪，其葉輪直徑在可能的前提下達(dá)到了最大，用本發(fā)明設(shè)計(jì)的深井泵泵體，其泵體導(dǎo)葉的軸向高度在可能的前提下達(dá)到了最短。因此大大提高了深井泵的單級揚(yáng)程，大大減短了整臺深井泵的長度，降低了生產(chǎn)成本，提高了深井泵的使用可靠性，而且水泵效率也比目前國家標(biāo)準(zhǔn)系列型譜中規(guī)定的水泵效率高許多。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是1.按照現(xiàn)有的深井泵設(shè)計(jì)方法，先按井徑與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定尺寸設(shè)計(jì)泵體外徑，通過強(qiáng)度計(jì)算設(shè)計(jì)出泵體壁厚，泵體外徑減去兩倍的泵體壁厚就是泵體內(nèi)徑，根據(jù)額定流量由導(dǎo)葉需要的進(jìn)口面積可以計(jì)算出泵體導(dǎo)葉的蓋板直徑，葉輪型式采用具有葉片和前、后蓋板的離心閉式葉輪，以上這些方法都是常規(guī)的和必要的，本發(fā)明的關(guān)鍵措施是把葉輪直徑在可能的前提下設(shè)計(jì)到最大，具體措施是葉輪前蓋板直徑約等于泵體內(nèi)徑，葉輪前蓋板直徑與泵體內(nèi)徑的配合是間隙配合，葉輪后蓋板直徑與泵體導(dǎo)葉的蓋板直徑相等，葉輪葉片的外徑大于葉輪后蓋板直徑，等于或小于葉輪前蓋板直徑。
將葉輪前蓋板直徑設(shè)計(jì)到約等于泵體內(nèi)徑，這在結(jié)構(gòu)上已經(jīng)是葉輪直徑的極大值了，由于葉輪是運(yùn)動(dòng)件，泵體是不動(dòng)件，所以葉輪前蓋板直徑與泵體內(nèi)徑不能完全相等，只能小一些也就是采用間隙配合。將葉輪后蓋板直徑設(shè)計(jì)成與泵體導(dǎo)葉的蓋板直徑相等，這是在保證水泵效率的前提下，葉輪后蓋板直徑的極大值了，因?yàn)檫M(jìn)一步加大葉輪后蓋板直徑，會(huì)使葉輪出口到導(dǎo)葉進(jìn)口的水流受阻。將葉輪葉片的外徑設(shè)計(jì)到大于葉輪后蓋板直徑，等于或小于葉輪前蓋板直徑，這不僅在結(jié)構(gòu)上是葉輪直徑的極大值，更是在保證水泵效率的前提下，葉輪直徑的極大值了，為了使水泵效率盡可能高，需要在設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算由葉輪葉片外徑與泵體內(nèi)徑所圍成的泵腔環(huán)室，泵腔環(huán)室的過流面積要使這里的水流速度略小于葉輪葉片出口的水流絕對速度，這是按本發(fā)明設(shè)計(jì)的深井泵效率高于現(xiàn)有的深井泵效率的一個(gè)重要因素，現(xiàn)有的深井泵泵腔環(huán)室的過流面積太大，因而有較大的水力損失。
2.本發(fā)明的第二項(xiàng)措施是泵體導(dǎo)葉的高度等于導(dǎo)葉出口高度加泵體軸孔位高度，導(dǎo)葉口高度是由導(dǎo)葉需要的出口面積計(jì)算出來的，導(dǎo)葉的出口面積約等于葉輪的進(jìn)口面積，泵體軸孔位高度約等于泵體軸孔直徑的三分之一。
這項(xiàng)措施中，泵體軸孔位高度約等于泵體軸孔直徑的三分之一，是為了在這個(gè)部位裝軸承。因?yàn)樯罹檬且环N細(xì)長型多級泵，在這個(gè)部位裝軸承是必要的，但本發(fā)明的軸承長度要比現(xiàn)有的深井泵軸承短，這也使深井泵的總長度減短了。
這項(xiàng)措施可以進(jìn)一步減短泵體長度，降低深井泵的生產(chǎn)成本，但這項(xiàng)措施與第一項(xiàng)關(guān)鍵措施是互相獨(dú)立的，可以分別用在深井泵設(shè)計(jì)上，也可以共同用在同一臺深井泵設(shè)計(jì)上。
采用本發(fā)明設(shè)計(jì)的深井泵在泵體與泵體的聯(lián)接方法上會(huì)與現(xiàn)有的深井泵有所不同，現(xiàn)有的深井泵可以在任意兩個(gè)泵體之間采用螺栓聯(lián)接，而本發(fā)明設(shè)計(jì)的深井泵不能在泵體與泵體之間采用螺栓聯(lián)接，只能在泵體與泵體之間采用螺紋聯(lián)接，或者將整臺泵用拉桿聯(lián)接到一起，還可以采用外加套筒的方法來聯(lián)接。雖然本發(fā)明失去了一種聯(lián)接方法，但仍有很多成熟可靠的聯(lián)接方法可供選擇，所以不會(huì)影響本發(fā)明的實(shí)施。
本發(fā)明的有益效果是，可以用本發(fā)明提出的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)出新一代深井潛水泵和長軸深井泵。新一代深井泵與現(xiàn)有的深井泵相比，具有泵的零件數(shù)少、泵的總長度短，因而泵的生產(chǎn)成本大大降低的有益效果，大多數(shù)品種的生產(chǎn)成本可以降低三分之一左右，同時(shí)泵的使用可靠性因?yàn)楸玫目傞L度減短而提高，多數(shù)品種的水泵效率也會(huì)因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)方法的合理性而得到提高。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的剖視圖。
圖中1.葉輪前蓋板直徑，2.葉輪后蓋板直徑，3.泵體導(dǎo)葉的蓋板直徑，4.泵體內(nèi)徑，5.泵體外徑，6.泵體壁厚，7.泵體導(dǎo)葉的軸向高度，8.泵腔環(huán)室，9.導(dǎo)葉出口高度，10.泵體軸孔位高度，11.泵體軸孔直徑，12.葉輪葉片的外徑。
在圖1中，畫出了一個(gè)深井泵實(shí)施例的兩個(gè)泵體和兩個(gè)葉輪，其中兩個(gè)泵體和一個(gè)葉輪的位置就是它們在深井泵實(shí)施例中的裝配位置，另一個(gè)葉輪不在裝配位置上，是為了便于標(biāo)注說明。
具體實(shí)施例方式
圖1所示實(shí)施例的深井泵型號是100QJ3.2，按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2816-2002《井用潛水泵》的規(guī)定，泵體外徑(5)只能設(shè)計(jì)成φ88左右，通過強(qiáng)度計(jì)算設(shè)計(jì)出泵體壁厚(6)為2.5mm，泵體外徑(5)減去兩倍的泵體壁厚(6)求得泵體內(nèi)徑(4)為φ83左右，根據(jù)額定流量由導(dǎo)葉需要的進(jìn)口面積可以計(jì)算出泵體導(dǎo)葉的蓋板直徑(3)為φ76左右，葉輪型式采用具有葉片和前、后蓋板的離心閉式葉輪，葉輪前蓋板直徑(1)約等于泵體內(nèi)徑(4)，設(shè)計(jì)成φ82.5左右，葉輪前蓋板直徑(1)與泵體內(nèi)徑(4)的配合是間隙配合，其間隙約為0.5mm左右，葉輪后蓋板直徑(2)與泵體導(dǎo)葉的蓋板直徑(3)相等，設(shè)計(jì)成φ76左右，葉輪葉片的外徑(12)大于葉輪后蓋板直徑(2)，等于或小于葉輪前蓋板直徑(1)，其形狀可以是圓弧，可以是折線，也可以是直線，由葉輪葉片的外徑(12)與泵體內(nèi)徑(4)所圍成的泵腔環(huán)室(8)的過流面積經(jīng)過計(jì)算，在額定流量3.2m3/h的時(shí)候，這里的水流速度略小于葉輪葉片出口的水流絕對速度。
在圖1所示實(shí)施例中，泵體導(dǎo)葉的高度(7)等于導(dǎo)葉出口高度(9)加泵體軸孔位高度(10)，導(dǎo)葉出口高度(9)是由導(dǎo)葉需要的出口面積計(jì)算出來的，根據(jù)導(dǎo)葉的出口面積約等于葉輪的進(jìn)口面積計(jì)算出導(dǎo)葉出口高度(9)為4mm左右，泵體軸孔位高度(10)約等于泵體軸孔直徑(11)的三分之一，泵體軸孔直徑(11)為18mm左右，泵體軸孔位高度(10)為6mm左右，所以泵體導(dǎo)葉的高度(7)設(shè)計(jì)成10mm左右。
圖1所示實(shí)施例與現(xiàn)有的100QJ3.2井用潛水泵相比，葉輪的單級揚(yáng)程從4.5米提高到6.75米，提高了50％左右，泵的總長度減短了三分之一左右，生產(chǎn)成本也降低了三分之一左右，水泵效率也從48％提高到56％。
權(quán)利要求
1.一種深井泵設(shè)計(jì)方法，其泵體外徑是按井徑與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定尺寸設(shè)計(jì)的，其泵體壁厚是通過強(qiáng)度計(jì)算設(shè)計(jì)的，其泵體內(nèi)徑是由泵體外徑和泵體壁厚決定的，其泵體導(dǎo)葉的蓋板直徑是根據(jù)額定流量由導(dǎo)葉需要的進(jìn)口面積計(jì)算出來的，其葉輪是具有葉片和前、后蓋板的離心閉式葉輪，其特征是葉輪前蓋板直徑約等于泵體內(nèi)徑，葉輪前蓋板直徑與泵體內(nèi)徑的配合是間隙配合，葉輪后蓋板直徑與泵體導(dǎo)葉的蓋板直徑相等，葉輪葉片的外徑大于葉輪后蓋板直徑，等于或小于葉輪前蓋板直徑；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深井泵設(shè)計(jì)方法，其特征是泵體導(dǎo)葉的高度等于導(dǎo)葉出口高度加泵體軸孔位高度，導(dǎo)葉出口高度是由導(dǎo)葉需要的出口面積計(jì)算出來的，導(dǎo)葉的出口面積約等于葉輪的進(jìn)口面積，泵體軸孔位高度約等于泵體軸孔直徑的三分之一。
全文摘要
本發(fā)明是一種主要在深水井內(nèi)使用的深井潛水泵和長軸深井泵的泵體與葉輪的設(shè)計(jì)方法。用本發(fā)明設(shè)計(jì)的深井泵葉輪，其葉輪直徑在可能的前提下達(dá)到了最大，用本發(fā)明設(shè)計(jì)的深井泵泵體，其泵體導(dǎo)葉的軸向高度在可能的前提下達(dá)到了最短。因此大大提高了深井泵的單級揚(yáng)程，大大減短了整臺深井泵的長度。用本發(fā)明提出的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)新一代深井潛水泵和長軸深井泵將比現(xiàn)有的深井泵生產(chǎn)成本降低三分之一左右，同時(shí)泵的使用可靠性因?yàn)楸玫目傞L度減短而提高，多數(shù)品種的水泵效率也會(huì)因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)方法的合理性而得到提高。
文檔編號F04D29/04GK1598326SQ20041004172
公開日2005年3月23日 申請日期2004年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月18日
發(fā)明者陸偉剛 申請人:江蘇大學(xué)