冲压焊接离心泵的研制与开发

龙海勇 郑泽春 罗乔军

（美的中央空调事业部） （天津科技大学） （广东省农业机械研究所）

冲压焊接离心泵的研制与开发

龙海勇*郑泽春 罗乔军

（美的中央空调事业部） （天津科技大学） （广东省农业机械研究所）

冲压焊接离心泵具有高效节能、装置轻便、节省材料、保护环境等优点，是量大面广的中小型铸造泵的理想替代品，具有广阔的应用前景。阐述了冲压焊接离心泵的结构设计，叶轮主要尺寸的设计计算，以及其加工制造的特点等。

冲压焊接泵 水泵 优点 结构设计 叶轮尺寸

0 引言

目前我国中小型水泵的零件大部分是铸造而成的，过流部件铸造比较粗糙，因此降低了泵的效率。铸造泵结构松散，体积大，重量大，电机与泵的同轴度差，运行时噪音大、性能参数不稳定，安装操作不方便，并且造价昂贵。铸造泵的这些缺点制约了我国食品、医药、居民供水、石油化工等领域中的装备制造业的发展。

冲压焊接离心泵结构紧凑，所占体积很小，设备噪音低，有良好的可靠性和可维修性，使用寿命长，特别是具有高效节能、装置轻便、大量节材、保护环境的特点，目前已有逐渐取代铸造泵的趋势。泵行业将以年增长25%的平均速度发展，2010年工业总产值 （不变值）将达995亿元[1]。冲压焊接离心泵作为一体式中小型水泵，广泛应用于给水、食品、医药、轻工、化工、建筑等方面，它的需求量日渐增长。

1 冲压焊接离心泵的优点

（1） 节能

由于冲压泵的泵壳、叶轮是通过冲模完成制作的，其尺寸精度、形状精度和安装尺寸都易于保证，泵的过流通道光滑，水力性能稳定，摩擦力小，不仅适用于净水输送，还适用于高黏度流体的场合。现行铸造泵由于制造工艺所限，多是偏工况运行，泵的使用效率低。冲压泵的效率比铸造泵高3%～5%，因而其配用的电机至少比同规格铸造泵小一个规格。另外在加工的耗电量方面，铸造泵需100 kW·h，而冲压泵只要10 kW·h，从而节约了能源，降低了成本[2]。

（2）节材，使用寿命长

不锈钢冲压焊接离心泵材料的综合利用率高，一般达到70%～80%，且泵的重量轻，其重量只有铸造泵的1/8左右，比铸造泵省材70%以上。不锈钢冲压焊接离心泵在结构上配合精密，不易泄漏、汽蚀，运行可靠；其密封结构简单、重量轻、精度高；产品的零部件互换性好；还具有易损件少、使用寿命长、维修方便等特点。

（3） 环保

不锈钢冲压焊接离心泵的主要材料是不锈钢板材，生产过程机械化，无铸造过程中所释放的CO、CO2、SO2、H2S等气体，有利于环保。不锈钢泵耐腐蚀，减少了二次污染，便于输送卫生介质。

2 冲压焊接离心泵的结构设计

（1）圆柱形叶片的叶轮。冲压焊接离心泵的结构如图1所示。成本分析表明，圆柱形叶片叶轮的造价要比双弯曲叶片叶轮明显便宜。以钢板代替砂型铸造叶轮，因其表面光滑，摩擦损失减小，可以提高泵的效率[2]。

图1 叶轮的主视图

（2）环形泵体。环形泵体比蜗形泵体所受机械载荷的影响要小，此外环形泵体更易于设计。这种泵体不用铸造，而是经过车削、铣削、冲压成形和焊接等工艺制成的，其制造相当容易，而且成本低廉。薄板冲压焊接离心泵多采用环形泵体[3]。

（3）采用模具在圆形后盖板上一次冲压出均匀分布的凸起叶片及一中心轴孔，成为一整体叶片（见图2），再将该整体叶片焊接到前盖板上。

（4）圆形后盖板采用不锈钢薄板，叶轮盖板有径向孔。它具有如下的优点：①较高的压力系数和效率；②良好的汽蚀余量；③ 简单的制造工艺；④恒定的流量、扬程、效率。

图2 叶片与后盖板

3 叶轮主要尺寸的设计

本文以Q=2 m3/h，H=30 m的多段式冲压焊接离心泵为例，介绍叶轮主要尺寸的设计。速度系数法是一种建立在一系列相似泵基础上的设计，利用统计系数计算过流部件的各部分尺寸[4]。这里采用速度系数法计算叶轮的主要尺寸。

3.1 叶轮进口直径Dj

式中Q——流量；

n——转速；

K0——系数，根据统计资料选取；

D0——当量直径。

3.2 叶轮出口直径D2

4 冲压焊接离心泵的加工

（1）采用同一模具即可在短时间内加工出大量的叶片，省去了将单片的叶片逐一焊接到后盖板上的繁琐步骤，加工方便、快捷，生产效率高，非常适于大批量生产，大大降低了生产成本。

（2）一次冲压成形，叶片之间的相对位置及叶片的角度精确，叶片及其一体的后盖板表面光滑平整。由于叶轮整体加工制造的精度较高，泵运行过程平稳无噪声，从而保证了泵整体具有较佳的工作性能。

（3）叶片与后盖板为一体的形式，不会产生因叶片与后盖板之间焊接不牢或长期使用而产生泄漏，保证了泵具有稳定的工作状态。

5 应用前景

冲压焊接离心泵的设计开发主要考虑了其在食品、医药、居民供水、轻工、化工、建筑等领域的应用。许多场合需要一些小流量高扬程的给水增压装置，而铸造式蜗壳中小型水泵一般很难达到要求，关键是其相对能耗较大，效率较低。现今国家极力提倡节能装置，故极力推出冲压焊接离心泵。该设备结构简单，所占体积很小，设备噪音低，现已广泛应用于轻工业领域的输送与循环系统、采暖系统、供水增压系统、空调系统、制冷系统以及水处理行业，应用前景极其广阔。

[1] 泵行业现状及发展趋势[J].通用机械，2005（1）：11.

[2] 刘元义，蔡保元，霍春源.不锈钢冲压焊接多级泵研究发展现状及应用前景[J].淄博学院学报，2002（4）.

[3] 刘冬青.浅谈不锈钢冲压泵的开发 [J].机电工程技术，2004（8）.

[4] 关醒凡.现代泵技术手册[M].北京：宇航出版社，1995.

Research and Development of Stamping Welding Centrifugal Pump

Long Haiyong Zheng Zechun Luo Qiaojun

Stamping welding centrifugal pump with energy efficient， portable device， material-saving，environmental protection etc，is ideal substitutes of small and medium-sized casting pump with large coverage and enormous quantity which has broad prospects.This paper expounds the structure design of stamping welding centrifugal pump， design and calculation of the impeller main dimensions， as well as its processing manufacturing and so on.

Stamping welding pump； Pump;Advantages； Structure design； Impeller size

TH 31

*龙海勇，男，1981年2月生，助理工程师。佛山市，528311。

2011-04-02）