1 傳統(tǒng)深井泵簡介及其不足
深井泵是一種需求量很大的機械產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的許多領(lǐng)域。目前，適用于設(shè)備在上方、水面在下方的水泵主要有兩種：一是潛水泵，另一種就是深井泵。
潛水泵配置的電機為潛水電機，工作時泵與電機整體潛入水底。由于浸沒在水中，對電機的密封性等要求很高，產(chǎn)品成本較高，且維護、保養(yǎng)不易。此外，由于潛水泵的徑向尺寸較大，不易放入口徑較小的井中取水，所以其應(yīng)用范圍受到限制。
深井泵又可分為兩種：一種是多級式深井泵，另一種是采用射流抽吸方式的深井泵，我們簡稱為射流式深井泵。多級式深井泵的泵體和電機是分開的，泵體一般采用多級離心泵形式，潛入水下，而電機則布置在水面上方。泵體與電機之間采用聯(lián)軸器連接，由于泵的軸很長，通常要采用分段連接。此類泵不僅制造精度要求高、生產(chǎn)成本昂貴，而且安裝復(fù)雜，故障率高，維修不便。因此其應(yīng)用范圍也受到一定限制。
這樣，射流式深井泵成了許多深井抽水場合的主要設(shè)備。但現(xiàn)有技術(shù)中，射流式深井泵仍存在諸多不足。現(xiàn)有的射流式深井泵實際上是一種“射流深井泵機組”，該射流深井泵機組包括：位于井上部分的一臺機組和井下部分的一臺射流組件以及連接二者的連接管。其中井下部分的射流組件包括射流器、濾管、止回閥、真空表和連接管；井上部分的機組包括底座、離心泵、循環(huán)水箱、壓力表和進出口閥門。循環(huán)水箱和離心泵安裝在底座上，并由一連接管連通。離心泵與射流泵之間設(shè)有一連接管（即回水管），形成向射流泵注入并經(jīng)其噴嘴噴出的高壓水流；循環(huán)水箱與射流泵之間也設(shè)有一連接管（即進水管），從射流泵噴嘴噴出的水流經(jīng)該管流入循環(huán)水箱。該射流式深井泵機組由于設(shè)有循環(huán)水箱，不僅使得系統(tǒng)的體積大大增加，給運輸、使用等帶來諸多不便，極大地降低了系統(tǒng)的機動性；而且由于循環(huán)水箱及其它相關(guān)零部件（如連接管、壓力表、進出口閥門等）的增加，提高了機組整體的生產(chǎn)成本。
此外，現(xiàn)有技術(shù)中的射流式深井泵，一般各部件皆為鑄造成型。鑄造設(shè)備本身就具有體積、重量大、耗材多，機動性差等缺點。另外，鑄造工藝是一種耗電量高、勞動強度大、對環(huán)境有污染的工藝；而且對于小流量、揚程高微型離心泵的某些部件，如窄長的葉片，還因結(jié)構(gòu)尺寸所限而無法鑄造。
2 新型射流式深井泵的設(shè)計原理
新型射流式深井泵的水力設(shè)計采用粘性流理論、制造工藝采用沖壓焊接成型，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種不僅結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、機動性能好，運輸、使用十分方便，而且生產(chǎn)工藝簡單、節(jié)省材料、污染大大減少、工作強度大大減輕、生產(chǎn)成本大大降低的新型深井泵。
先介紹改新型深井泵中沖壓焊接離心泵的水力設(shè)計方法。流量小、揚程高的低比轉(zhuǎn)速離心泵的水力設(shè)計一直是個難題。采用加大流量設(shè)計法或無過載設(shè)計法，偏工況運行的現(xiàn)象都十分嚴重。鑄造泵如此，國外的沖壓泵也如此。產(chǎn)生偏工況運行的原因是目前應(yīng)用的設(shè)計方法沒有考慮粘性效應(yīng)的“理想流體”，沖壓焊接離心泵由于流道光滑，葉片薄，粘性效應(yīng)更為突出。
考慮沖壓焊接離心泵具有葉片薄，流道光滑等特點，分析國內(nèi)外理論研究和工程實踐的經(jīng)驗，為克服“理想流體”設(shè)計方法中忽略液體粘性的不足，采用把“理想流體”作為參照量，把粘性條件作為運動邊界條件的“粘性流水力設(shè)計方法”。針對沖壓焊接離心泵內(nèi)粘性流的不同特點，分別建立泵吸入口、葉輪和壓水室三組不同的粘性流方程組，分別求解粘性流過流通道及速度場的畸變值，按畸變值設(shè)計泵的葉型和流道。以此“粘性流水力設(shè)計方法”應(yīng)用于低比轉(zhuǎn)速沖壓焊接離心泵的設(shè)計，解決了低比轉(zhuǎn)速離心泵長期存在的“偏工況”運行問題，提高泵的運行效率，改善泵的汽蝕性能。
建立適合沖壓焊接離心泵的粘性流設(shè)計方法和數(shù)學(xué)物理模型后，由粘性流輸送方程式及粘性流畸變方程式構(gòu)成粘性流運動方程組，即：
式中：V1——粘性邊界層水流運動的畸變速度；
V2——粘性流體的運動速度：
Vc——"理想流體”水流運動速度；
h——粘性邊界層產(chǎn)生的附加水力損失；
K——粘滯特性系數(shù)。
根據(jù)上述粘性流理論設(shè)計的新型深井泵，葉輪采用雙圓弧圓柱葉片，泵體的徑向形狀為沿液流方向徑向向外逐漸增大的全螺旋線型，其斷面為斜度均勻變化的等腰梯形，所述等腰梯形的傾角B隨所述離心泵泵體徑向深度的加深而增大，變化范圍為20-850之間。改進的射流式深井泵的泵體上開有進水管、回水管、出水管，整體結(jié)構(gòu)十分緊湊。
