新型不銹鋼切割泵的設(shè)計(jì)

【摘要】抗堵性和可靠性是衡量切割泵性能優(yōu)劣的重要因素；細(xì)長纖維物是造成污水泵堵塞的主要原因，因此將纖維物或編織物切碎排出，是解決切割泵堵塞的重要途徑，為此設(shè)計(jì)開發(fā)新型防纏繞、抗堵塞切割泵被提上了議事日程，通常采用連續(xù)切割手套的方式來直觀地衡量切割污水泵的抗賭性。

【關(guān)鍵詞】切割副；設(shè)計(jì)；方法

為解決現(xiàn)有切割泵易纏繞卡滯且不能適用高揚(yáng)程的弊端，在設(shè)計(jì)新型切割泵時(shí)，擬采取兩項(xiàng)措施：防纏繞葉輪的設(shè)計(jì)和新型獨(dú)立切割副的設(shè)計(jì)。

1.防纏繞葉輪的設(shè)計(jì)

采用專用的葉輪設(shè)計(jì)方法，葉輪采用獲得國家發(fā)明專利的一種泵用開式葉輪的設(shè)計(jì)方法（專利號(hào)：ZL 2009 1 0207206.0）設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的葉輪將開式葉片葉輪設(shè)計(jì)成進(jìn)口邊呈包絡(luò)狀連接在一起，使得每相鄰的兩葉片之間的開口是封閉的，這樣能夠防止由于細(xì)長纖狀物纏繞葉輪而破壞葉輪流道的形狀，同時(shí)也能避免堵塞葉輪流道，有效解決切割泵纏繞和堵塞的問題。

2.新型獨(dú)立切割副的設(shè)計(jì)

該切割副由兩部分組成，動(dòng)切割副和靜切割副。

a、動(dòng)切割副的設(shè)計(jì)：將動(dòng)切割副與葉輪的設(shè)計(jì)一起考慮，把葉輪的進(jìn)口設(shè)計(jì)和動(dòng)切割副的結(jié)構(gòu)及直徑大小統(tǒng)籌兼顧，該設(shè)計(jì)方法中，動(dòng)切割副既是切割部件，同時(shí)又是過流部件；動(dòng)切割副如下圖所示：

動(dòng)切割副的圓柱形基體211為葉輪的起始邊位置，也是葉輪葉片的包絡(luò)體，基體211直徑的大小與葉輪進(jìn)口直徑Dj一致，基體21部分的截面形狀為紡錘形，且從底部至基體211其紡錘形逐漸增大，且呈流線型過渡，便于介質(zhì)流入泵體內(nèi)部，紡錘形尺寸的大小由泵的設(shè)計(jì)流量來確定，切割刃基體22沿紡錘形的尖部傾斜布置，其上的切割刃23與基準(zhǔn)軸面的夾角β既要考慮切割刃的鋒利度又要考慮切割刃的強(qiáng)度，通常設(shè)計(jì)為β=15°～25°，切割刃與紡錘形的基體21之間為圓弧過渡，便于形成刃口，同時(shí)也能形成排泄切割物的通道；為保持切割過程中載荷的均衡性，切割刃一般采用均勻分布的方式，切割刃的數(shù)目由泵的流量確定，通常切割刃數(shù)z=2～5個(gè)，且泵的流量大時(shí)，切割刃個(gè)數(shù)取大值；動(dòng)切割副上還設(shè)計(jì)有便于安裝和拆卸的卡爪20，通過卡爪與葉輪聯(lián)接，動(dòng)切割副隨著葉輪一起旋轉(zhuǎn)，繼而完成切割運(yùn)動(dòng)。基體211的長度及動(dòng)切割刃23的長度均由泵的流量、揚(yáng)程確定，其長度為葉輪進(jìn)口直徑Dj的0.8～1.5倍；流量大、高揚(yáng)程的水泵取大值。

b、靜切割副的設(shè)計(jì)：靜切割副如下圖所示：

靜切割副設(shè)計(jì)有能通過動(dòng)切割副的孔12，孔的大小由動(dòng)切割副的直徑確定，其與動(dòng)切割副的間隙設(shè)計(jì)為0.15mm，在靜切割副的基體13的外側(cè)，設(shè)計(jì)有與動(dòng)切割副切割刃數(shù)量相等的靜切割刃17，靜切割刃17依附于突起的基體11上，在靜切割副的內(nèi)側(cè)布置有與切割刃17等數(shù)量的靜切割刃18，其形成于基體15上；靜切割刃17和18的方向按照葉輪的旋轉(zhuǎn)方向確定，其與基準(zhǔn)軸面的夾角α，考慮到切削性能和強(qiáng)度的要求，通常設(shè)計(jì)為α=15°～20°；在基體11和基體15附近設(shè)計(jì)有排屑槽，以利于被切割物和介質(zhì)的通過；為便于靜切割副的安裝和拆卸，在基體13上設(shè)計(jì)有限位鰭條16，為提高安全系數(shù)限位鰭條數(shù)為3～4條均布，其作用是防止靜切割盤打轉(zhuǎn)且能確保快速地拆卸靜切割副；靜切割刃17和18的總長等于動(dòng)切割刃23的總長，為確保動(dòng)、靜切割刃的有效配合，動(dòng)切割刃的長度通常比靜切割刃長1～2mm。

動(dòng)、靜切割副裝配后形成切割副，其中動(dòng)切割副與轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，靜切割副固定在切割泵底座上；通過動(dòng)、靜切割副上的切割刃的作用完成對(duì)被切割物的切割破碎。動(dòng)、靜切割副的獨(dú)特設(shè)計(jì)，使得切割時(shí)的有效切割長度比現(xiàn)有切割泵長1.5～2倍，且是連續(xù)切割，非常有利于將纖維狀的物體切碎，且靜切割刃為內(nèi)、外布局，外部靜割刃與動(dòng)切割刃對(duì)纖狀物進(jìn)行第一次切割，在被切割的纖狀物進(jìn)入葉輪前，內(nèi)部的靜切割刃與動(dòng)切割刃對(duì)纖狀物進(jìn)行二次切割，使切割更徹底、更充分，能完全解決現(xiàn)有的切割泵切不斷和切割過程中水泵被卡死的問題；動(dòng)、靜切割副工作時(shí)，在動(dòng)切割副紡錘形外腔和靜切割副之間形成進(jìn)水流道，進(jìn)水流道的斷面面積由設(shè)計(jì)流量確定，這種設(shè)計(jì)方法中進(jìn)水流道的外側(cè)邊緣就是葉輪的進(jìn)口邊的位置，整個(gè)進(jìn)水流道完全符合經(jīng)典的水泵設(shè)計(jì)要求，其全部處于葉輪和渦室的高壓區(qū)的內(nèi)測(cè)，避免了傳統(tǒng)切割泵的切割裝置的輸送孔在葉輪和渦室的高壓區(qū)，造成進(jìn)入渦室的介質(zhì)大量泄漏的弊端，從而為設(shè)計(jì)各種流量、揚(yáng)程的切割泵奠定了基礎(chǔ)。

利用上述設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)制造的CUT1500型切割泵，對(duì)整體編織物手套進(jìn)行了切割試驗(yàn)，不間斷切割10付新手套，水泵無卡滯、堵塞、纏繞現(xiàn)象發(fā)生，這一結(jié)果是市場(chǎng)上現(xiàn)有切割泵都不能做到的，切割性能非常好；最高揚(yáng)程達(dá)到23.67m，遠(yuǎn)超過市場(chǎng)上有獨(dú)立切割裝置的切割泵最高揚(yáng)程只能到達(dá)14m的限制，而且這雖只是一次嘗試，但完全有理由相信利用新型切割泵的特有的設(shè)計(jì)方法能設(shè)計(jì)出滿足需要的各種流量、揚(yáng)程的切割泵。

該設(shè)計(jì)方法是對(duì)現(xiàn)有切割污水泵設(shè)計(jì)的一次突破，現(xiàn)有切割泵中無獨(dú)立切割裝置的切割泵雖然可以生產(chǎn)制造各種流量、揚(yáng)程的泵，但無法滿足能切碎、不堵塞、不纏繞的要求，這種切割泵經(jīng)常失去切割功能，造成水泵卡滯而燒機(jī)；市場(chǎng)上銷售的有獨(dú)立切割裝置的切割泵雖然有稍好一點(diǎn)的切割性能，但是由于切割裝置中輸送孔的泄露，造成無法設(shè)計(jì)各種流量、揚(yáng)程的切割泵，特別是不能滿足市場(chǎng)對(duì)高揚(yáng)程切割泵的要求。新型不銹鋼切割泵獨(dú)特的設(shè)計(jì)方法使水泵實(shí)現(xiàn)了良好的切割性能，解決了堵塞、纏繞的問題，完全能滿足切割泵對(duì)切割指標(biāo)的固有要求，再加上巧妙的新型切割副的設(shè)計(jì)，將切割功能與進(jìn)水流道設(shè)計(jì)集于一身，徹底解決了現(xiàn)有切割泵泄露嚴(yán)重，無法設(shè)計(jì)大流量、高揚(yáng)程切割泵的缺陷，實(shí)現(xiàn)了切割泵設(shè)計(jì)上的突破，打開了切割泵的設(shè)計(jì)空間，利用切割泵新的設(shè)計(jì)方法能設(shè)計(jì)生產(chǎn)各種流量、揚(yáng)程的切割泵，特別是高揚(yáng)程切割泵的設(shè)計(jì)將變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，從而更好地滿足市場(chǎng)的需要；隨著利用新型切割泵設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的新型切割泵型號(hào)的不斷推出和產(chǎn)品性能的完善，以及人們環(huán)保意識(shí)的提高和國家對(duì)治污工程投入的不斷加大，相信新型不銹鋼切割泵必將具有廣闊的市場(chǎng)前景和發(fā)展空間，定會(huì)為我國的污水處理事業(yè)作出貢獻(xiàn)，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

【參考文獻(xiàn)】

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