SP无堵塞旋流泵的优化设计探讨

SP无堵塞旋流泵的优化设计探讨

摘要：旋流泵是一种因其内部流体存在旋转的旋涡运动而得名的设备，多用于

输送复杂介质或含杂质流体，如含垃圾、短纤维物质或粪便的两相流体，可抽送

含气率较高的液体。

关键词：旋流泵；无堵塞泵；优化设计

旋流泵的结构特点是叶轮为开式或半开式，叶片为直叶片并呈放射状布置，

叶轮与前泵壳之间有较宽阔的轴向空间，或者说叶轮后缩至泵壳后腔，这便为固

体介质通过泵体提供了良好的条件。

1 结构特点及工作原理

1.1发展史

美国西部机械公司（Western Machine Company）研制出第一台WEMCO型旋

流泵之后，其它泵公司也相继开始了对旋流泵的设计研究。1956年Stenbery Flygt 公司试制出了旋流潜水泵。1959年瑞士埃格尔（Egger）公司开始生产旋流泵。

而后日本也开展了对该种泵的研究和生产。1968年，西德学者Rutschi公开发表

了旋流泵实验研究报告。到目前已有多个国家和地区生产旋流泵，国外一些大的

泵制造公司已将该泵型作为标准泵型生产。

国内对旋流泵的研究起步较晚，石家庄水泵厂曾在20世纪60年代中期试制

过一台用于输送顺丁橡胶的旋流泵。1979年蔡振成对6J35型旋流泵进行了试验

研究。80年代，北京农业工程大学和江苏工学院公开发表了旋流泵方面的一些研究成果。近些年来，国内关于旋流泵的研究主要集中在兰州理工大学、江苏大学

等高校，研究内容多为综述、CFD模拟及性能分析。产品方面，以企业为主导，

开发了一些具有特殊性能和应用领域的泵型，如切线泵、旋流稳压泵等。

1.2结构特点

叶轮为开式或半开式，叶片为直叶片并呈放射状布置。在输送含有固体颗粒的介质时，

由于水流在进入旋流泵叶轮这前将在环形涡壳中将大部分颗粒分离出去，因而无堵塞性能好，叶轮磨损也相应减轻；输送的物质大部分在无叶腔的旋流带动下流出，因而无损性差，即对

物质的破坏作用大；可以输送含气体的液体。

1.3工作原理

旋流泵的工作原理是当叶轮旋转时介质受离心力的作用能量增加，进入叶片间的介质受

叶片的推动与叶轮一起运动，在叶轮出口顶部附近的介质因离心力较大形成了贯通流，在叶

轮中部的介质形成了循环流，贯通流经泵腔出口流出，形成一定的扬程；介质中的固体颗粒

和纤维在循环流的作用下获得能量，绝大部分不经过叶轮，而在无叶腔内运动后经泵出口排出，从而达到输送复杂介质或含杂质流体的目的，因为输送的介质不经过叶轮，而是从叶轮

旁边的泵腔通过，因此堵塞现象完全排除。

1.4影响因素

（1）提高旋流泵的效率必须考虑如何降低旋流泵的循环流和轴向漩涡。

（2）通过观察输送胡萝卜试验，当小流量时，萝卜几乎不循环就快速流出涡室；随着流

量加大，萝卜循环圈数明显增多。

（3）泵体形状对旋流泵性能的影响：对于螺旋形泵体，Q-H曲线降低，轴功率大，效率低，但高效范围宽；对于半螺旋线形泵体，Q-H曲线升高，轴功率曲线下降，效率明显提高；对于圆环形泵体，Q-H曲线与半螺旋线形相近，最高效率点效率值高，高效点向小流量方向

移动，但高效范围较窄，大流量区域的效率明显下降。

（4）轴向间隙对旋流泵性能的影响：一般可通过减小叶轮与泵壳的轴向空间宽度来提高

效率，但这样将降低固体介质的通过性，换言之，旋流泵是以牺牲效率为代价来换取工作的

可靠性的。

（5）叶轮直径D2对旋流泵性能的影响：对于其他结构尺寸参数固定匹配情况下，D2以