旋流泵

一种因其内部流体存在旋转的旋涡运动而得名的设备

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。旋流泵多用于抽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。旋流泵亦称无堵塞泵。

概念

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。

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。

旋流泵与其它杂质泵相比具有以下特点：（1）无堵塞性能好，可通过大约与泵出口口径相当的固体颗粒，但对输送的物料具有一定破坏性。（2）叶轮和泵体之间的轴向间隙对泵性能的影响不如离心泵那样敏感，无需间隙调整；（3）耐磨性好，不存在磨损后间隙加大而造成性能下降的问题，再加上固体颗粒绝大部分不经过叶轮，因此对叶轮的磨损也相应减轻，叶轮的使用寿命长。（4）旋流泵叶轮大多为开式径向叶轮，制造工艺简单，叶轮流道容易加工且叶轮容易平衡，运行平稳。（5）泵吸入性能好，具有良好的抗汽蚀性能，可抽送含气率较高的液体，也可抽送高浓度以及高粘度的液体。（6）由于循环流的存在，水力损失较大，泵的效率基本在60%以下且其无量纲比转速的使用范围为60～130。

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。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。

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以一个中间值所表现出的性能为最佳，泵效达最高值。

（6）叶轮叶片宽度b2对泵性能的影响：随着b2增大，扬程曲线几乎平行上升且变得较为平坦，功率曲线上升，泵效率亦上升。但增大至最佳叶片宽度范围内，进一步增加b2并不显著影响泵的效率。b2增大有利于提高泵最大流量，这与离心泵一致。

（7）叶轮叶片数z及叶片形状对泵性能的影响：叶片数z增多，扬程和效率显著提高, 但达到一定数量后扬程和效率不再增加。叶片数8～10片为佳。对于叶片形状，前弯叶片扬程及泵效均最高，其功率曲线上升较快，容易造成泵超载运行；直形叶片结构简单，功率曲线上升较慢，泵效率居中，设计中优先采用；后弯叶片泵效率及扬程最低，且功率曲线上升较快。

（8）涡室宽度B对泵性能的影响：B增大，泵流量增大，通过性能提高；但B 过大，扬程曲线及泵效率曲线明显下降；B过小，泵效率也下降，且通过性能变差，抽送大径软颗粒受到限制。

（9）郑铭提出以蜗壳无叶腔体积V0与叶轮体积VI之比ZV来设计旋流泵的方法。由大量试验数据统计得出，当ZV=V0/VI3～5时可获得较好的水力性能与通过性。当转速n高时取大值，转速低时取小值。采用体积比设计旋流泵意在求出各形状参数之间的综合关系。