CN100451343C - 一种大流量自吸离心泵 - Google Patents

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Abstract

一种大流量自吸离心泵，在自吸泵的外壳内，有一个S形弯管，S形弯管的上端联结进水管路，S形弯管的下端与叶轮进口对正直通，在正对叶轮进口的S形弯管外侧，装一组(即多个)长方形喷嘴，长方形喷嘴的出口全部指向叶轮进口，在自吸泵外壳内有一个从水泵的出口扩散管到长方形喷嘴的进口之间的大通道。在这组长方形喷嘴的进口处，可以装一个有弹簧的阀板，也可以不装弹簧阀板。本发明的有益效果是，可以在减小自吸泵体积的同时，提高自吸泵启动时的上水速度。还可以提高自吸泵的水泵效率(在喷嘴进口处装阀)；或则提高自吸泵的吸程和扬程(在喷嘴进口处不装阀)。

Description

一种大流量自吸离心泵
所属技术领域
本发明是一种大流量自吸离心泵，简称自吸泵，属于通用机械产品-泵类，尤其是能够依靠泵内的少量存水，利用离心叶轮把进水管路空气抽光，利用大气压把低于水泵进口的进水池内的水抽上来的自吸泵。
背景技术
目前，公知的自吸泵分内混式和外混式两种，而内混式又分有喷射装置和无喷射装置两种，其中有喷射装置的内混式自吸泵具有上水快、吸程高的优点，在小型自吸泵上得到了普遍应用。这种喷射装置实际上就是一台喷射泵，主要由喷嘴、混合室及扩散管组成。但是，当这种结构型式用在流量较大的自吸泵上时，上水时间就长多了。主要原因是现有的有喷射装置的内混式自吸泵都只有一个喷嘴，而大喷嘴抽吸空气的效率比小喷嘴低，这里说的抽吸空气的效率是抽吸空气的速度与喷嘴过流量的比值。尤其是为了减小自吸泵的体积，往往都取消扩散管，加大并缩短混合室，使大喷嘴抽吸空气的效率比小喷嘴更低了。以流量比值为4倍的两台泵为例说明，假设水泵进口流速相同，吸程高度相同，则大泵的进水管路直径是小泵的两倍，大泵的进水管路体积是小泵的四倍，也就是说大泵需要抽吸的空气是小泵的四倍。同时大泵的喷嘴直径是小泵的两倍，大喷嘴的射流表面积也是小喷嘴的两倍，因为自吸泵抽吸空气的速度是与射流表面积成比例的，所以大喷嘴抽吸空气的速度只是小喷嘴的两倍，也就是说大泵用两倍的速度抽吸四倍的空气，其上水时间自然就要长多了。换个说法，大喷嘴的过流量是小喷嘴的四倍，但大喷嘴的射流表面积只是小喷嘴的两倍，大喷嘴抽吸空气的速度与大喷嘴过流量的比值自然就比小喷嘴低了。以上说明中的计算值是有误差的，但反映的实质是肯定的，也就是前面说的大喷嘴抽吸空气的效率肯定比小喷嘴低。先有的实用新型《喷灌自吸泵》(授权公告号CN2292927Y)和实用新型《一种大流量高扬程自吸泵》(授权公告号CN2541639Y)都存在这个缺陷。因此用在大流量自吸泵上，上水不会很快。也有人试图加大喷嘴直径来提高上水速度，但往往事与愿违，因为一台泵的流量是有限的，前面所说的喷嘴直径都指该泵的恰当选择，进一步加大直径只能降低上水速度。
还有，现有自吸泵的水泵效率远远低子普通离心泵效率，也是一个重要的不足之处。
发明内容
为了克服现有的大流量自吸泵上水速度慢、水泵效率低的不足，本发明提供一种多喷嘴自吸泵，该自吸泵不仅具有喷射装置，而且具有多个射向叶轮进口的长方形喷嘴，把一台自吸泵有限的流量分成多股长方形射流，从而增加了射流表面积，达到提高大流量自吸泵上水速度的问题。同时，本发明还采取了多项技术措施，使自吸泵的水泵效率与普通离心泵效率基本相同。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
1.在自吸泵的外壳内，有一个S形弯管，S形弯管的上端联结进水管路，S形弯管的下端与叶轮进口对正直通，在正对叶轮进口的S形弯管外侧，装一组(即多个)长方形喷嘴，长方形的长宽比大于2，且四个角都作成圆弧，，喷嘴的出口全部指向叶轮进口，在自吸泵外壳内有一个从水泵的出口扩散管到喷嘴的进口之间的大通道。
在自吸泵启动前，先要在自吸泵的外壳内灌入少量存水，高于进水口的水是存不住的，即进水管路和S形弯管的上端全部是空气。当自吸泵启动后，S形弯管内的存水被叶轮抽吸打往水泵出口扩散管，使叶轮进口处于真空状态，连带S形弯管的下端也处于真空状态。这一方面导致进水管路内的空气往叶轮进口扩散，另一方面也在长方形喷嘴两侧产生较大的压力差，使水泵出口扩散管内的水通过长方形喷嘴形成高速射流穿过S形弯管的下端，裹带从进水管路扩散过来的空气，高速度送往叶轮进口。射流的高速度又造成射流四周的高真空，这又加快了进水管路内的空气向射流扩散，从而加快了抽送空气的速度，也就是加快了自吸泵上水的速度。
由于在相同流量和相同过流面积下，多个小一些的长方形喷嘴的射流表面积比一个大的圆喷嘴的射流表面积大，所以抽吸空气的效率比现有的有喷射装置的内混式自吸泵高，也就是上水速度会更快些。
2.S形弯管的下端有一小段直管，其直径与叶轮进口直径相同，其长度不大于10毫米。
S形弯管的下端与喷嘴和叶轮进口一起组成喷射装置，为了缩短自吸泵的轴向长度，在本发明中取消了扩散管，同时把叶轮进口也作为混合室的一部分，因此可以大大缩短S形弯管下端的直管部分。
3.在这组长方形喷嘴的进口处，可以装一个有弹簧的阀板，也可以不装弹簧阀板。如果装弹簧阀板，则弹簧的弹力要大于自吸泵启动时液体作用在阀板上的轴向力，小于自吸泵正常工作时液体作用在阀板上的轴向力。
弹簧阀板所处位置的液体压力在自吸泵启动时基本与大气压力相同，即相对压力等于零；在自吸泵正常工作时，相对压力约等于自吸泵的扬程。但S形弯管内的压力从启动到正常工作都基本相同，相对压力是负值，约等于自吸泵的吸程。因此在阀板上始终作用有轴向力，但大小很不相同。因为弹簧的弹力大于自吸泵启动时液体作用在阀板上的轴向力，所以在自吸泵启动时阀板是打开的，自吸泵内的水可以通过喷嘴进行循环，抽吸进水管内的空气。等到进水管内的空气抽光，自吸泵正常工作，因为弹簧的弹力小于自吸泵正常工作时液体作用在阀板上的轴向力，阀板会自动关闭，所以自吸泵内的水不再通过喷嘴进行循环，自吸泵就可以与普通离心泵一样高效率的工作。
如果不装弹簧阀板，在自吸泵正常工作时，自吸泵内的水继续通过长方形喷嘴进行循环，这会增加水力损失，降低水泵效率，但喷射装置的作用会增加自吸泵的吸程和扬程。
如果装弹簧阀板，但弹簧阀板在关闭长方形喷嘴时，仍保留一个喷嘴进行循环，则一个喷嘴的作用也会增加自吸泵的吸程和扬程。
4.这组长方形喷嘴要装在S形弯管下端的外侧，不能伸进S形弯管的内部。
这是因为S形弯管也是自吸泵抽吸水流的通道，喷嘴伸进S形弯管的内部会影响水流的顺畅流动。采取这个措施，同时在这组喷嘴的进口处装上弹簧阀板，可以使自吸泵的水泵效率与普通离心泵的效率基本相同。
本发明的有益效果是，可以在减小自吸泵体积的同时，提高自吸泵启动时的上水速度。还可以提高自吸泵的水泵效率(在弹簧阀板关闭全部喷嘴时)；或者提高自吸泵的吸程和扬程(至少有一个喷嘴在自吸泵正常工作时，继续进行循环)。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明一个实施例的纵剖面构造图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是图1的B-B剖视图。
图4是图1的C向视图。
图5是图1的D向视图。
图中1.叶轮轴，2.叶轮，3.轴封，4.工作母机联结架，5.长方形喷嘴组，6.自吸泵外壳，7.弹簧，8.阀板，9.S形弯管，10.水泵的出口扩散管到喷嘴的进口之间的大通道，11.水泵的出口扩散管，12.进水管路，13.出水管路，14.灌水孔堵头。
具体实施方式
在图1中，叶轮轴(1)、叶轮(2)、轴封(3)、长方形喷嘴组(5)、S形弯管(9)、水泵的出口扩散管(11)、水泵的出口扩散管到喷嘴的进口之间的大通道(10)与自吸泵外壳(6)一起组成本实施例的主要部分，弹簧(7)和阀板(8)用于关闭长方形喷嘴组(5)的进口，可以提高本实施例的水泵效率，灌水孔堵头(14)是启动前打开灌水孔用的，工作母机(电动机或则内燃机等)通过工作母机联结架(4)和叶轮轴(1)与本实施例连成一体，进水管路(12)联结在S形弯管(9)的上端，出水管路(13)联结在水泵的出口扩散管(11)的顶端。
图2是图1的A-A剖视图，在这张图中可以看到长方形喷嘴组(5)有3个小孔与S形弯管(9)相通，中间一个小孔是阀板(8)的轴孔，两边2个小孔就是2个长方形喷嘴，也就是说这个实施例中的长方形喷嘴组是由2个长方形喷嘴组成的，如果自吸泵再大一些，则可以用更多的长方形喷嘴来组成长方形喷嘴组。一般情况下，喷嘴数量越多，自吸泵上水速度越快。
图3是图1的B-B剖视图，图4是图1的C向视图，图5是图1的D向视图，这5张视图共同表达了本实施例的外形和内部结构。
在本实施例启动前，先要打开灌水孔堵头(14)，在自吸泵的外壳(6)内灌入少量存水，高于进水口的水是存不住的，即进水管路(12)和S形弯管(9)的上端全部是空气。当本实施例启动后，S形弯管(9)内的存水被叶轮(2)抽吸并打到水泵出口扩散管(11)和出水管路(13)内，使叶轮进口处于真空状态，连带S形弯管的下端也处于真空状态，这一方面导致进水管路内的空气往叶轮进口扩散，另一方面也在长方形喷嘴组的进出口两侧产生较大的压力差，使水泵出口扩散管内的水通过长方形喷嘴形成高速射流穿过S形弯管的下端，裹带从进水管路扩散过来的空气高速度送往叶轮进口，而射流的高速度又造成射流四周的高真空，这又加快了进水管路内的空气向射流扩散，从而加快了抽送空气的速度，也就是加快了自吸泵上水的速度。
在本实施例启动过程中，水泵出口扩散管(11)和出水管路(13)还承担着气水分离的功能。叶轮把含气的水打到水泵出口扩散管(11)内，气体轻，将从出水管路(13)中逸出；水重，将从水泵的出口扩散管到长方形喷嘴的进口之间的大通道(10)回到长方形喷嘴组(5)的进口，再通过射流裹带空气到叶轮进口。在水泵的出口扩散管到长方形喷嘴的进口之间的大通道(10)内，也有气水分离发生。气体轻，将从大通道(10)向上逸向水泵的出口扩散管(11)；水重，将从大通道(10)向下，流到长方形喷嘴(5)的进口。
在本实施例正常工作时，水泵的出口扩散管到长方形喷嘴的进口之间的大通道内压力将升高，约等于自吸泵的扬程。但S形弯管内的压力从启动到正常工作都基本相同，都是真空状态，约等于自吸泵的吸程。因此在阀板(8)上作用的轴向力将大于弹簧(7)的弹力而使阀板(8)自动关闭，所以自吸泵内的水不再通过长方形喷嘴进行循环，自吸泵就可以与普通离心泵一样高效率的工作。由于S形弯管内畅通无阻，所以本实施例的水泵效率与普通离心泵的效率基本相同。
如果不装弹簧阀板，在自吸泵正常工作时，自吸泵内的水继续通过长方形喷嘴进行循环，这会增加水力损失，降低水泵效率，但长方形喷嘴的射流将提高叶轮进口的压力，改善叶轮的汽蚀条件，保证自吸泵在高吸程情况下正常工作。同时，叶轮进口的压力高了，水泵出口的压力也会提高，也就是能够提高扬程。

Claims (1)

1.一种大流量自吸离心泵，在自吸泵的外壳内，有一个S形弯管，S形弯管的上端联结进水管路，S形弯管的下端有一段长度不大于10毫米的直管，其直径与叶轮进口直径相同，与叶轮进口对正直通，其特征是：在正对叶轮进口的S形弯管外侧，装多个长方形喷嘴，长方形的长宽比大于2，且四个角都作成圆弧，喷嘴的出口全部指向叶轮进口，在自吸泵外壳内有一个从水泵的出口扩散管到喷嘴的进口之间的通道。
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