CN101050768A - 水陆两用高效自吸离心泵 - Google Patents

Abstract

水陆两用高效自吸离心泵涉及离心泵技术，电机外壳制造成中空薄壳，在叶轮的蜗壳上开有自排空气孔道，叶轮蜗壳上加装有气水分离器，叶轮装有三级叶片。气水分离器内装有自动阀，它有带柱塞式阀芯的阀盖和带锥面阀座，内有吸气水道，锥面间隙，水道出口孔连通机内的吸气水道。电机外壳中空夹层，有水道连通机体水室、叶轮座板通孔叶轮整个内腔和气水分离器。三级叶片对液体逐级加速加力，第一级叶片呈螺旋桨型，第二级叶片呈抛物线型，第三级叶片为比第二级叶片离心角要大。适用于离心泵、潜水泵、管道泵、防爆泵等。

Description

水陆两用高效自吸离心泵

技术领域

本发明涉及离心泵技术，特别是一种水陆两用高效自吸离心泵。

背景技术

目前传统的潜水泵分湿式、干式和油浸式三大类型。湿式的潜水泵为防止漏电，电机必须采用塑胶密封线绕组，机膛中虽有水，但因水不流动，升温快、散热差，容易出现密封线烧坏，并且由于线径附着层加厚，不但绕组功率变小、磁场强度也变小，耗电高。干式的潜水泵，电机内是空气，虽浸入水中，但因水不流动，散热条件差，因电机体内空气在电机工作时因加热膨胀，有部分空气逸出，使停机后会有水往电机体内浸入膛内，易发生事故。油浸式潜水泵，如密封件磨损，则会产生漏油，污染环境。另外目前离心泵起动时，没有自排气装置，必须人工放气后才能启动。离心泵只有一组抛物线型叶片，存在有工作时输送压力不大，输送扬程不高，经常满足不了实用要求。中国专利申请号96244274.7公开一种电机充水式立式潜水泵，它因电机膛内是水浸的，且水不流动，存在前述湿式的潜水泵的通常不足。中国专利申请号91214552.8公开一种气液分离室能通断的高效自吸离心泵，其公开的技术构造复杂，体积大，不能与泵做成一体，其阀结构不合理，难于实现自动开或关，使用十分不便。

发明内容

本发明在对上述不足之处进行改进，提供一种水陆两用高效自吸离心泵。

本发明是用如下方式实现的：它由电动机轴连接叶轮，叶轮装在叶轮盖和叶轮座板内，有进水管和出水管。电机外壳是双层中空壳体在电机外壳内有水道，电机外壳有进水管与水道相通，电机外壳另一端连接叶轮座板，气水分离器固装在叶轮盖，自动阀装在气水分离器内，自动阀有水道出口孔连通叶轮盖和叶轮座板的吸气水道，气水分离器上部有出水孔连接输出水管，自排气道分别穿过叶轮盖和气水分离器的壁连通叶轮内腔和气水分离器，叶轮有相连通的叶轮进水端内腔和叶轮内腔，叶轮装有三级叶片，第一级叶片安装在叶轮进水端内腔内，第二级叶片和第三级叶片安装在叶轮内腔内，叶轮进水端内腔是由叶轮轮毂和叶轮盖构成的凸出的圆台形空腔，第三级叶片安装位置在叶轮内腔的边缘，叶轮出口水管连接气水分离器的进水孔。

本发明还可用如下方式实现：自动阀的阀体壁上有锥面阀座，锥面阀座有水道出口孔，阀盖盖装在锥面阀座上，阀盖的柱塞式阀芯位置正对锥面阀座的水道出口孔，吸气水道穿过锥面阀座连通锥面间隙。带锥面阀座的阀体壁即是气水分离器的壁或是在气水分离器的壁上加装阀体壁。锥面间隙是阀盖与锥面阀座之间常态时形成的间隙。

叶轮的第一级叶片形状呈螺旋桨型，第二级叶片形状呈抛物线型或渐开线型，第三级叶片的离心角比第二级叶片离心角大。第一级叶片的叶片数量有3至6片，第二级叶片的叶片数量有3至6片，第三级叶片的叶片数量有27至54片。第一级叶片的叶片数量与第二级叶片的叶片数量与第三级叶片的叶片数量较优比值是1∶1∶9。

本自吸离心泵具有能自排空气、自动吸排气，叶轮有多级推进加速和流水冷却电机机壳的特点。使用范围广、扬程高、流量大、效率高、省电、耐用、操作方便。它能一机多用，因为电机采用流动水冷却，工作时电机发热保持最低温度，电机不易出现烧坏现象，可根据用户需要，可将泵作陆上或潜入水中使用。适用于离心泵、潜水泵、管道泵、防爆泵。如采用不同的制造材料，可以用于各种耐酸、耐碱、耐盐、耐油的清液泵。本泵的流量比同类型自吸离心泵大30％至40％，扬程范围从小扬程至高扬程，最高扬程可达60米。

附图说明

图1水陆两用高效自吸离心泵结构主视示意图。

图2多级推进式离心叶轮结构主视示意图。

图3为图2的A-A剖视图。

图4气水分离器结构示意图。

图5为图4的B-B剖视图。

图6自排空气结构示意图。

具体实施方式

本水陆两用高效自吸离心泵结构是电机定子15、转子16装在电机外壳9内，电机轴由轴承11支承，电机轴两端分别有叶轮间隙调整装置5和轴向调整器12。电机外壳9是双层中空外壳，在电机外壳9的中空层是水道14，电机外壳9有进水管13，并与水道14相通，电机外壳9另一端经电机端盖8连接叶轮座板7。叶轮4装在电机轴上，叶轮4在叶轮盖6和叶轮座板7盖合为内腔内，叶轮4有相连通的叶轮进水端内腔23和叶轮内腔24。叶轮4装有三级叶片，第一级叶片19安装在叶轮进水端内腔23内，第二级叶片20和第三级叶片21安装在叶轮内腔24内，叶轮进水端内腔23是由叶轮轮毂37和叶轮盖22构成的凸出的圆台形空腔，第三级叶片21安装位置在叶轮内腔24的边缘。第一级叶片19的叶片形状呈螺旋桨型，叶片数量有3至6片，本实施例选用4片。第二级叶片20的叶片形状呈抛物线型或渐开线型，本例选用抛物线型，叶片数量有3至6片，本实施例选用4片。第三级叶片(21)的叶片数量有27至54片，本实施例选用36片，其离心角比第二级叶片20的离心角大。气水分离器1固装在叶轮盖6上，自动阀2装在气水分离器1的底部，自动阀2有水道出口孔31连通叶轮盖6和叶轮座板7的吸气水道17。气水分离器1上部有出水孔34连接输出水管18。自动阀2的阀体壁32上有锥面阀座29，锥面阀座29有水道出口孔31，带锥面阀座29的阀体壁32可以是气水分离器1的壁直接加工而成，也可以是在气水分离器1的壁上加装带锥面阀座29的阀体壁32，本实施例用加厚气水分离器1的底壁直接加工而成。阀体壁32的锥面阀座29有水道出口孔31。阀盖26盖装在锥面阀座29上，阀盖26有柱塞式阀芯27位置正对锥面阀座29的水道出口孔31，阀盖26用弹性材料制造，如橡胶、软塑料材料等。本例用橡胶材料制造阀盖26。吸气水道30穿过锥面阀座29的锥面壁连通锥面间隙28，锥面间隙28是阀盖26与锥面阀座29之间在常态时形成的间隙，吸气水道30经锥面间隙28和水道出口孔31连通吸气水道7，再连通机体水室10、叶轮内腔和水道14。自排气道3分别穿过叶轮盖6和气水分离器1的壁将叶轮内腔24和气水分离器1相互连通。叶轮出口水管36经气水分离器1的进水孔33连通气水分离器1的内腔，即连通气水分离器1的水室35。叶轮座板7中心部有叶轮座板通孔25。电机外壳9、电机端盖8同叶轮座板7之间有空腔形成的水室10。

自排空气工作原理：结构上有从蜗壳泵体即叶轮盖6上开一个斜向泵体出口的小孔道，即自排气道3，穿过气水分离器1的底壁连通入气水分离器1内腔(即气水分离器水室35)，泵起动前，灌入引水，泵壳(即叶轮进水端内腔23和叶轮内腔24)的空气便经过自排气道3排出至气水分离器1内，经输出水管排出。起动后，自排空气时，气水分离器与泵体中压力基本平衡，气水分离器1的水缓慢流向泵内，有助自排空气，当泵排完空气进入泵水时，泵体内压力急剧升高，水马上流向气水分离器1，自排气道3成为出水通道，如出现中途漏入空气时，也一同带出。

自动吸排气和自动阀工作原理：自动阀2的阀盖26由橡胶制成，下方有凸出的柱塞式阀芯27，阀盖26四周与锥面阀座29紧固。锥面阀座上的锥面成上大下小的形状，当阀盖26受压时能紧密结合，柱塞式阀芯27插入锥面阀座28内，形成闭路。通常状态时，因上、下压力相等，阀盖1常处于开启状态。初次使用或机下管道有空气时，向泵机内灌入引水，接通电源，电机转动，叶轮4将叶轮进水内腔23和叶轮内腔24形成的叶轮水室的水抛至气水分离器1，叶轮水室成负压，气水分离器1的水与泵机下管道中的空气吸入到叶轮水室内，由于旋转叶轮的离心力，吸入气水混合液并抛至气水分离器1内，经分离后，气从出水口34经输出水管18排出，水经吸气水道30、自动阀2的锥面间隙28、水道出口孔31、吸气水道17循环到叶轮水室，完成一个周期，然后叶轮水室的水又被叶轮4经叶轮出口水管36、气水分离器1的进水孔33抛送至气水分离器1的水室35，气体从出水口34排出，水又经吸气水道30、自动阀2的锥面间隙28、水道出口孔31吸气水道17循环到叶轮水室，如此连续不断循环不断，由于管道长短不一，一般经几十秒至2至3分钟左右即可吸完空气，泵进入正常工作。此时因叶轮4抛出的水压力急剧增大，气水分离器1的水室35压力急剧增高，自动阀2的阀盖26上方受力增大，阀盖26的柱塞式阀芯27位置下移进入锥面阀座29并紧压，切断吸气水道30，终止水的循环。泵出的水经水室35连通的输出水管18输送至上面。停机后，因叶轮水室与气水分离器1的水室35形成的负压消除，阀盖26的上、下压力均衡，由于阀盖26是橡胶材料制造，在弹力作用下，阀盖26的柱塞式阀芯27位置上移，恢复正常开启状态。气水分离全自动进行。用作潜水泵用时，因叶轮水室与气水分离器1的水室35同样存在压力差，故自动阀2同样工作。

众所周知，自吸离心泵使用时都有水环带动空气，而此水又来自泵内引水的循环使用，水路的大小量要占该泵总泵水能力的50％至80％，否则难以带出空气，或是吸程低，或是时间长。传统的自吸离心泵，循环水路是常开的，当吸完空气完毕后，水始终在循环，实质上水循环浪费了大量电能，泵出的水扬程低。本自吸离心泵在泵吸气阶段时，水循环的水路开启畅通，当吸气完毕后，自动阀2自动关闭，切断吸气水循环水路没有水循环，泵上来的水全部泵出。

离心叶轮多级推进式加速工作原理：本叶轮4有三级叶片。第一级叶片19有四片，叶片呈螺旋桨式，用轴向推进式增加进入叶轮的水的初速度并压向第二级叶片20。泵在自吸时能促进气水混合，促进气体快速排出。经加速的流体在叶轮中的导向角度的疏导下，高速进入第二级叶片20。第二级叶片20有四片，叶片呈抛物线状，就叶轮的旋转力，在第二级叶片20离心力推动下，流体进一步增速进入第三级叶片21。为使流体再进一步加速，叶片设计为第二级叶片的数倍，本实施例选用36片，为第三级叶片的九倍，以增加流体的接触面，同时加大第三级叶片的抛出角度，增进流体抛出的离心速度，大大增强泵的工作压力，这就是多级推进式加速原理。

水道流向和电机机壳水流冷却原理：当自吸离心泵工作时，电动机转动带动叶轮4转动，叶轮4安装在蜗壳式泵体中，叶轮4高速旋转时，离心力将水从泵体中沿切线方向经叶轮出口水管36抛出。被提水源的水从进水口13进入电机外壳9的水道14，再流至电机水室10，经叶轮座板通孔25流入叶轮的叶轮进水端内腔23和叶轮内腔24，再从叶轮出口水管36抛出至气水分离器1，经输出水管18泵出。由于连续泵水，水源源不断流经水道14，此流动的水带走电机线圈及机械运转中所产生的热量，达到良好的散热目的。

Claims (7)

1、一种水陆两用高效自吸离心泵，它由电动机轴连接叶轮，叶轮装在叶轮盖和叶轮座板内，有进水管和出水管，其特征在于电机外壳(9)是双层中空壳体，在电机外壳(9)内有水道(14)，电机外壳(9)有进水管(13)与水道(14)相通，电机外壳(9)另一端连接叶轮座板(7)，气水分离器(1)固装在叶轮盖(6)，自动阀(2)装在气水分离器(1)内，自动阀(2)有水道出口孔(31)连通叶轮盖(6)和叶轮座板(7)的吸气水道(17)，气水分离器(1)上部有出水孔(34)连接输出水管(18)，自排气道(3)分别穿过叶轮盖(6)和气水分离器(1)的壁连通叶轮内腔(24)和气水分离器(1)，叶轮(4)有相连通的叶轮进水端内腔(23)和叶轮内腔(24)，叶轮(4)装有三级叶片，第一级叶片(19)安装在叶轮进水端内腔(23)内，第二级叶片(20)和第三级叶片(21)安装在叶轮内腔(24)内，叶轮进水端内腔(23)是由叶轮轮毂(37)和叶轮盖(22)构成的凸出的圆台形空腔，第三级叶片(21)安装位置在叶轮内腔(24)的边缘，叶轮出口水管(36)连接气水分离器(1)的进水孔(33)。

2、根据权利要求1所述的水陆两用高效自吸离心泵，其特征在于自动阀(2)的阀体壁(32)上有锥面阀座(29)，锥面阀座(29)有水道出口孔(31)，阀盖(26)盖装在锥面阀座(29)上，阀盖(26)的柱塞式阀芯(27)位置正对锥面阀座(29)的水道出口孔(31)，吸气水道(30)穿过锥面阀座(29)的锥面壁连通锥面间隙(28)。

3、根据权利要求1所述的水陆两用高效自吸离心泵，其特征在于带锥面阀座(29)的阀体壁(32)即是气水分离器(1)的底壁或是在气水分离器(1)的底壁上加装阀体壁(32)。

4、根据权利要求1所述的水陆两用高效自吸离心泵，其特征在于锥面间隙(28)是阀盖(26)与锥面阀座(29)之间在常态时形成的间隙。

5、根据权利要求1所述的水陆两用高效自吸离心泵，其特征在于叶轮(4)的第一级叶片(19)形状呈螺旋桨型，第二级叶片(20)形状呈抛物线型或渐开线型，第三级叶片(21)的离心角比第二级叶片(20)离心角大。

6、根据权利要求1所述的水陆两用高效自吸离心泵，其特征在于叶轮(4)的第一级叶片(19)的叶片数量有3至6片，第二级叶片(20)的叶片数量有3至6片，第三级叶片(21)的叶片数量有27至54片。

7、根据权利要求1所述的水陆两用高效自吸离心泵，其特征在于叶轮(4)的第一级叶片(19)的叶片数量与第二级叶片(20)的叶片数量与第三级叶片(21)的叶片数量较优比值是1∶1∶9。

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