中浓纸浆泵叶轮的结构特点

叶轮是中浓纸浆泵重要的水力部件。由于输送介质中含大的纤维和絮凝物因此叶轮采用半开式结构。抽吸到真空室内的少量浆料仍需通过离心力作用分离，在叶轮的背面设置背叶片。叶轮的正叶片和背叶片都采用圆柱叶片，既便于纸浆在流道内顺利输送，又便于加工制造。根据欧拉公式，在给定转速的情况下，出口直径是影响泵扬程的一个重要参数。在输送较的中浓纸浆时，一方面由于纸浆的粘度很高，另一方面纸浆内的空气不可能分离出去，都会造成同等流量转速条件下，输送中浓纸浆时泵的扬程和效率比输送清水时下降。在计算中，根据工艺要求按照清水介质计算所得叶轮外径约为320mm，实际输送中浓纸浆时选取的值比清水计算值高出5%-10%，具体取决于输送纸浆的浓度，此处选取为350mm。纸浆浓度越高，放大系数越大。关于纸浆浓度与扬程的关系，在后面的试验中将会介绍到。在新泵的设计中，可参考实验结果相应增大出口直径。另一方面，半开式叶轮运行中还有一个很重要的参数，即叶顶间隙的选取。考虑到半开式叶轮叶顶间隙会造成扬程的下降，也要适当的放大出口直径。不过根据后面的实验结果显示，相对于扬程，效率对叶顶间隙的变化加敏感。与输送水相比，中浓纸浆对叶轮流道的另一个重要要求是通过性，即流道不能堵塞。这要求叶轮的出口宽度不能过小。根据速度系数法，如下式所示，在给定转速和出口直径的情况下，叶片出口宽度主要与泵的流量成正比。在设计中，由于缺乏对中浓浆料剪切流动后性质的认识，无法按照清水直接确定出口宽度的大小，因而选取三种不同的出口宽度，分别为14mm"18mm以及21mm,在后面分别进行试验测试。

在叶片安放角的选择方面，较大的出口角会增加扬程，但是对磨损不利，因此出口安放角可比同等条件下清水泵的安放角小一些。大的角对通过性有好处，可以选择较大的角。叶轮的重要参数还包括气孔的中心位置。由于离心力的作用，气体会集聚在靠近轮载附近，气孔可选在静压小的位置处。另一个是气孔的形状，佳的气孔形状并不是圆的，而是类似三角形。根据气体的运动规律，气孔的形状应该和小压力分布的等压线形状相似。气孔的大小主要与浆料内的含气量有关。气孔过大会造成容积效率下降，但是气孔过小，如果浆料内的气体不能分离，泵的性能也会降低。一旦气孔的中心位置确定，挡浆板的外径也大致确定。通常，在叶轮背面设置背叶片起密封作用。本叶轮中，由于平衡孔的存在，背叶片还起到将从平衡孔进入盖板后侧浆料重新打入蜗壳的作用。因此背叶片不能太窄，否则盖板后侧流道很容易堵塞。但是相对于正叶片，由于后侧浆料较少，背叶片的宽度可适当减小，这对泵的整体效率有好处。为了简化制造，背叶片采用径向直叶片。为了增强叶片对流体的作用，采用长短叶片相结合的方法设置，在长叶片中间加设短叶片，背叶片数共10片。