离心泵蜗壳压水室及扩压管截面绘制
胡家顺，程骏童，陈 羽，赵 瑾
（武汉工程大学机电工程学院，湖北 武汉430073）
摘 要: 本文针对离心泵蜗壳梯形截面压水室出口截面（即通常所谓的第Ⅷ截面）形状确定的传统设计，根据使压水室出口梯形截面截面形状中的最大宽度等于其高度的原则，提出了一种新的绘制方法，从而使蜗壳扩压管的梯形进口截面至圆形出口截面的过渡更为流畅、合理，为蜗壳的制造成型带来便利。
关键词: 离心泵 压水室 扩压管
1 压水室出口截面的绘制
按速度系数法计算得压水室出口截面（即通常所谓的第Ⅷ截面）面积[1]，根据使截面形状中的宽度等于高度（即R M H 2==,见图1）的原则，选择截面形状为如图1所示梯形截面。
令压水室出口截面面积为F ;梯形面积CAGOC=T ,扇形面积CEOC=S 则 2
F
T S =
+ （1） 而 ()2
22222R
R B arctg R S ⎥⎦
⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-=παπ （2） R B
T 2= （3） 将上两式代入式（1）得
2
22222F R B R
R B arctg =+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-π 图1 压水室出口截面图
即 ⎪
⎭
⎫
⎝⎛--=
R B arctg BR
F R 22π （4） 由于方程两边含R ，可令压水室出口截面当量圆的1/2作为初值,即
π
πF
F R o =
=
421 用迭代方法求解得R 。
根据求得的R ，计算梯形CAGOC 的夹角∠COG
⎪⎭
⎫
⎝⎛=R B arctg 22α （5） 从而求得
απ
φ-=
2
（6）
根据已知的B （压水室出口宽度，由水力计算所得）和按式（4）、（5）、（6）计算所得的R 、φ即可绘制压水室出口截面。
2 压水室其他各截面的确定
按文献[2]介绍，压水室其他各截面面积与其几何尺寸有如下关系：
()⎥⎦
⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+=2424tan 2tan 22i i i i
i i R H H B F φπφπφ 或 02424tan 2tan 22=⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎭⎫ ⎝⎛+--+i i i i i i R F BH H φπφπφ
令 i a φtan =， B b =，⎭⎬⎫
⎩
⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎭⎫ ⎝⎛++-=2424tan 22i i i i R F c φπφπ
则 a
ac
b b H i 242-+-= （7）
当用速度系数法计算得压水室其他各截面面积i F ，并按上述方法确定压水室出口截面的R 、φ后按一定规律选取各截面的i R 、i φ，一并代入式（7）计算得各截面的i H 值。
根据i R 、i φ和i H 即可绘制出压水室其他各截面。
3 扩压管截面的确定
蜗壳扩压管的出口截面通常为一圆形截面, 而扩压管的进口截面(压水室的出口截面)为准梯形截面,为确定扩压管的造形还需确定若干过渡截面。
下面以图2为例,说明扩压管过渡截面的绘制方法.
如图2b)所示,沿扩压管纵向将其分为若干等分(图中为三等分) ,形成Ⅰ-Ⅰ(扩压管出口截面)、Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ、Ⅳ-Ⅳ(扩压管进口截面)等四个截面，其中Ⅰ-Ⅰ和Ⅳ-Ⅳ截面为已知截面，Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ截面为需要绘制的过渡截面。
在扩压管截面图（如图2a)）中作扩压管出口截面Ⅰ-Ⅰ和进口截面Ⅳ-Ⅳ；连接点A 、O 作直线AO ，连接点A 、B 作直线AB 。
将线段BC 三等分得等分点a 、b ；过等分点a 、b 作垂线与AB 线相交于a’、b’点；过等分点a’、b’ 作水平线与AO 线相交于o 2、o 3点；分别以o 3为圆心o 3 b’为半径、o 2为圆心o 2 a’为半径作圆弧r 3、r 2。
将线段DE 三等分得等分点c 、d ；分别以O 为圆心Oc 为半径、O 为圆心Od 为半径作圆弧R 3、R 2。
分别作与圆弧r 3、R 3的共切直线b ”c ’和圆弧r 2、R 2的共切直线a”d ’，则bb'b"c'c 和aa'a"d'd 即为过渡截面Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ截面一侧轮廓线，由对称性同此法可得另一侧轮廓线。
4 实例
一台Q3.6H20电液循环泵，试绘制压水室及扩压管截面。
4.1确定压水室出口截面
已知压水室出口截面面积F =120mm2，出口宽度B =9 mm。
取压水室出口截面当量圆的1/2即R O=6.18作为初值，经叠代计算得RⅧ=5.98mm（近似取RⅧ=6.0mm，得M
=R
H）。
由式（5）、（6）计算得φⅧ=16°，即得压水室出口截面（第Ⅷ截面，2=
12
=
见图3）。
4.2 确定压水室其他各截面
由速度系数法计算得压水室其他各截面面积如下表所示。
φ =16°,14.5°,…,5.5°,R i=6.0,5.75, …,1.5mm代入式(6)、式(7) 计算出分别取
i
φ、R i、H i的计算值（见下表）即可绘制出压水室的其他各截压水室其他各截面的H i。
据
i
面。
φ、R i、H i
的计算结果数据表
i
4.3确定扩压管的各过渡截面
已知扩压管出口截面直径d=20mm，扩压管进出口截面间距离h=40mm，由图4所示尺寸确定过渡截面2-2和3-3的位置。
按第3节所述方法即可绘制出扩压管的各过渡截面（如
图4所示）。
图4 扩压管的各过渡截面图
参考文献
[1]丁成伟. 离心泵与轴流泵. 北京：机械工业出版社，1981
[2]余猛，肖月华，胡家顺.一种用于绘制离心泵梯形蜗壳截面的新方法.化工装备技术， 2008.29(6 ) :44-45.。