航空旋涡泵的研究现状及发展方向.pdf

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航空泵的研究現状及属方向
口陈万强口李祥阳口郭文君口宁晓莉
西安航空学院军工装备研究所西安710077
摘要;介绍了航空旋涡的結构及工作原理,总结了该泵的优点和应用。从工作原理、結构参数対该泵性能的影
响、设计理论、内部流动和实验研究等方面论述了国内航空旋涡泵的研究现状,并指出了当前国内航空旋涡泉所存在的
问题及发展方向。
关键词:航空旋涡系旋涡泵研究现状及发展方向
中图分类号:TH314;V228.22
文献标识码:A
文章编号:1000-4998(2012)08-0054-0
1旋涡泵的结构及工作原理
泵体
泵盖
旋涡泵最初出现在20世纪20年代,由徳国的西
门子和亨施公司例造并推广叫。旋涡泵主要由直流电
动机和泵头组成,泵头主要由泉体、築盖和叶轮,叶轮叶轮
与泉体及泵盖之间的空腔构成流道(如图1)。
电动机带动叶轮旋转时,造成叶轮内和流道内的
液体都作圆周方向的运动,因而产生离心カ。由于叶轮
内的液体圆周速度大于流道内液体的圆周速度,即叶
轮内液体的离心力F大于流道内运动的液体的离心
▲图1旋涡泵结构原理图
▲图2流体运动示意图
力F,形成类似旋涡的环形运动(如图2)。
涡泵的工作介质是水,由于工作环境的原因,要求其不
2旋涡泵的优点及应用
能出现渗;密封问题是一个技术难点。③高、低温要
求。航空旋涡泵的工作温度一般在-20-70℃。因此,必
旋涡泵具有结构简单、紧湊、小流量、高扬程等其须保证航空旋涡泵在高、低温下正常运行;而一般旋涡
它类型泵所不具有的优点:1)旋涡泵与尺寸、转速相泵的工作时的环境温度要求低些。④抗振动、冲击方
同的离心泵相比,其扬程要高;2)能够实现气液混合输面的要求。航空旋涡泵的峰值加速度达60g,而一般旋
送;3)具有陡降的特性曲线,其扬程的变化对流量的涡泵则无此要求。
影响比离心泵小;4)在运行中不产生压力脉动,在小
流量范围内也无需像离心聚那样打回流Q。因此旋涡4航空旋涡泵的研究现状
在国民经济的许多部门得到越来越广泛的应用。
对于旋涡泵,其工作原理的解释归纳起来可分为
例如:加油车、油罐车和固定分配装置用来抽送易挥两大类:宀是摩擦焘流原理,二是动量交换原理。旋涡
发性的液体(汽油、煤油、酒精);化工厂和联合企业
泵的内部流动十分复杂,其研究一直是理论研究与实
用来抽送小量的高扬程液体;城市公用事业设施中用验研究相结合,对于旋涡泵的设计研究都是先着手于
来作为补给泵;用于小功率的可移动式洗涤设备上和结构的研究从而期望在设计上取得突破。刘天宝、袁
农业供水设备中6?
丹青、关醒凡等人?对旋涡泵进行了综述,明了旋能
3航空旋涡泵与一般旋涡泵的区别
涡泵的工作原理、结构参数对泵性能的影响、设计理
论、内部流动和实验研究等方面的主要研究成果。J
航空旋涡泵的额定出口压力为0.1~0.2MPa,其供W.Song、关醒凡、沙毅、朱祖超、施卫东以及其它的众
水量一般为10-50L/min。航空旋涡泵与一般旋涡泵相多国内外学者对结构参数对泵性能的影响进行了大
比,有以下区别:①航空旋涡泵的制造精度比一般旋量的研究,取得了一些重要成果。J.W.Song建立了
涡泵要高。②航空旋涡泵的密封可靠性。有些航空旋应用于流动发展区域内的理论7。朱祖超、谢鹏等?
率陕西省自然科学基础研究计划项目(编号:2012M7001)
采用加大流量法对小流量高扬程离心旋涡泵进行了
收稿日期:2012年3月
水力设计,提高了样泵的抗汽蚀性能。沙般等?通过分
2012/8
机横制造0卷第576期
方数据
职
析旋渴泵叶轮叶片数、泵体流道面积对棗性能影响的棗證之间的间隙的徽型旋涡泵绪构参数及其设计理论
对比实验、述了泵几何参数对寨性能影响的变化规的研究,对影响旋涡泵性能的过流部件进行优化设计,
律。 Meakhaill?提出了一个新的理论模型,并根此模提高泵的效率,完棄的理论设计方法。
型设计了一种带扭曲叶片的叶轮,明显提高了旋涡
2)在悖殊环中长期髙速运转条件下无泄漏密
的扬程和效率。然而,由于旋涡泵内部流动的复杂性和封装置的制造。
论的不完善、目前还没有精确的理论设计方法,通常
3)泵抗撮、防腐蚀性能研究及其制造工.艺研究
采用相似换算法,经验统计计算法和经验系数计算法
4)系统研究各过流部件对泵性能的影响及泵内
国外学者从20世纪60年代起就开始着手旋渴泵的各种损失,提高旋涡泵的效率,为设计理论提供依据。
研究、生产技比较成熟?。在国内,由于我图的旋涡
5)开发新型旋涡泵结构和叶轮型式,例如:双支
氟研究起步较晚,对内部流动理论方面的研究至今还整体式旋涡泵结构等,拓宽其工作范制和应用范。
很少,其主要难题也体现在態渴築的结构优化、叶轮侧
参考文献
黨调憝、密封、抗振防蚀等问题-14上。
[1」关醒凡,现代泵技术手册[M].北京:宇航出版社,1995
随着旋涡泵日益广泛的应用,其工作流量小的可[2]志波化τ用泵的现状及发展方向『J].炼油与化工,
到0.05I/s或更小,美国学考已经提出应用旋渴来
10,21(4):58-59.
研制入工心脏,但受上面基础性难题的限制,国内对[3]刘天宝,旋涡泵的研究现状与展望[J].流体机械,200735
航空旋涡泵目前还不能国产化15-Bl。
当前,国内研究、生产旋祸泵的单位有近百家,旋[41袁丹青.旋涡泉的研究现状与腰望[J].排灌机械,200,126
涡泵的型号规格有上千种,但是微型旋泵的可靠性
(6):63-68
不高,几年前,间内某著名的专业泵阀研制单位,投入了[5]周文彬,杨敏官.张杰旋涡泵的现状与发展方向浅析(J].
相当的人力和物力,进行了该项目的研究和开发.至今
水泵技术,2007(6
因为其中的关技术无法突破,无果而终,损失巨大。
〔6]赵万勇,张凡,王振,等.旋涡泵的研究现状与发展方向[J
航空旋渦泉存在的主问题有:
中国农村水利水电,2010(4):70-73
1)产品封可靠性。目前回内众多泵类产品尤其[7] Mikko Mottonen. Ville Pietila and Sam; MM Virtanen, Vortex
是水泵在长期使用过程中,或多或少都会出现一定的
Pump for Dilute Bose-einstein [J]. Mechanical Engineers
泄潘,特别在低温下更为明显,这也基本为大乡数用户
2007(12):88-90.
所接受。而特神车辆在长期T作中和规定的特殊环境
[8]丛小音,张晓炜,陈向阳,等.半开式旋涡泵空化分析及试
下,那怕是微量的渗漏,都是绝对不允许的。对于泵类
验[J].排液机械工.程学报、2010,28(1)-47-50
产品,密封是重点需要解决的问题。通常也是一个难[10]张凡.不同结构参数旋涡泵内部流场的数偵模拟[DJ.兰
点。特别对于水築,其密封难度要更大些。因为一是水
州:兰州理工大学,2010.
的密度比较小,滲潘性强,本身不利于密封;另外水的[11赵万勇,马陽飞,张凡,等.基于正交法的旋涡泵结构优化
润滑性较差,在长期髙速运转中,容易发生密封件磨
J].甘?科学学报,2011,23(3):76-80

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