CN101255867B - 离心化工水泵 - Google Patents

Abstract

一种离心化工水泵，其包括一泵体、一叶轮、一带动该叶轮旋转的电机。该泵体包括一泵底座、一泵腔、一泵盖。该泵腔安装在该泵座上，该泵腔侧壁设有一符合渐开线曲面形状的环状凸棱。该凸棱的两端分别设在该出水口的两侧，该凸棱的侧壁厚度逐渐由厚变薄。该泵腔出水口方向和该凸棱的最大渐开线曲面侧壁处圆切线的方向相同；该叶轮安装在该泵腔中，该叶轮呈伞状曲面，其包括一叶片托轮、一叶轮盖、一入水口、一出水口。该叶轮盖重叠的设在该叶片托轮上，其间隙组成叶轮出水口。该出水口高度可通过改变叶片高度调节；该泵盖安装于泵腔上壳处，该泵盖底部内侧到该中心入水口的壁面形状呈倒伞状曲面，该泵盖与该叶轮曲面配合尺寸相同。

Description

离心化工水泵

技术领域

本发明涉及一种离心化工水泵，这种化工水泵其结构特性能够使化工水泵在工作常态下，低能耗输入，高实用效率输出。具体表现于和传统水泵在同等输出流量、输出压力(或扬程)条件下相比，能够获得所需输入电机功率大幅度降低，达到高节能、低能耗的效果。

背景技术

离心泵是工业应用中的通用机械设备，广泛应用于国民经济的各个领域，特别是电子行业、化工行业、机械加工制造行业。传统的离心泵因其结构设计的缺陷性，泵内各构件配合的不合理性，构件设计效果不佳及电机与泵体匹配不良等多种因素，造成现有离心泵输入功率高、输出流量小、输出压力(扬程)小、稳定性差、能耗高、电机寿命短等不利因素。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：

克服传统离心泵输出流量小、输出压力(扬程)小、稳定性差、输入功率大、能耗大的问题，提供一种高效稳定节能的离心化工水泵。

为解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案：

一种离心化工水泵，其包括一泵体、一叶轮、一带动该叶轮旋转的电机及传动轴。

该泵体包括一泵底座、一泵腔、一泵盖：

该泵底座设置在该泵腔下壳处，该泵底座包括一底板、一上凸的环形侧壁、一电机第一轴孔、若干连接电机的螺钉孔位。该环形侧壁设于该泵底板的中心上端，该环形侧壁内设为倒圆锥形壁面，该电机第一轴孔设于该环形侧壁内的中心。

其中，该泵底座还包括一法兰盘，该法兰盘是中空环形的设有梅花状分布的凹槽，该法兰盘包括若干均匀分布的凹槽、若干均匀分布的连接电机的螺钉孔位。

该泵腔包括一环形上壳、一环形下壳、一环形下壳外圆锥壁面。

该泵腔上壳内包括一环形内侧壁、一泵腔上壳底板、一出水口、一出水管、一凸棱、一电机第二轴孔。该环形内侧壁呈圆环型与该泵腔上壳底板形成该泵腔上壳内腔，该环形内侧壁的上部设置有旋转螺牙。该出水口开设在该泵腔上壳内侧壁下端和该泵腔上壳底板的上面，该出水管连接在该出水口上。该凸棱环绕地设在该泵腔上壳底板和该泵腔上壳环形内侧壁的相交处，该凸棱是渐开线曲面结构，该凸棱的两端分别设在该出水口的两侧，该凸棱的侧壁厚度逐渐由厚变薄，该凸棱在最大渐开线曲面侧壁处最薄。该电机第二轴孔设在该泵腔上壳底板的中心。

其中，该出水管的方向与该泵腔内水流沿该环形内侧壁出口处的圆切线方向一致。

其中，该泵腔下壳为环形外壁，其底部环形外壁呈外圆锥型，该泵底座中心底板上凸的环形内侧壁呈倒圆锥型，该泵腔下壳环形外圆锥壁面与该泵底座底板上凸的环形倒圆锥内侧壁面配合。

该进水口设于泵盖底部中心，该泵盖内侧底部到该中心入水口的壁面形状呈伞状，该过滤网设在该泵盖上端的卡槽内，该泵盖外侧壁设置为旋转螺牙。

其中，该泵盖外侧壁面的旋转螺牙与该泵腔内侧壁面的旋转螺牙配合。

该叶轮包括一叶片托轮、一叶轮盖、一入水口、一出水口：该叶轮

安装在该泵腔的上壳中。

该叶片托轮包括一组叶片、一螺钉孔、一环形内侧壁管、一轴连接键槽。该一组叶片包括若干主叶片和若干辅叶片，该一组叶片均匀布设在该叶片托轮上方，该螺钉孔设在该叶片托轮上端的中心，该环形内侧壁管设在该叶片托轮下端中心，该轴连接键槽设在该叶片托轮环形内侧壁管内。

该叶轮盖是一圆盘状中间口部上凸的轮体，该叶轮盖包括一入水口、一口部到圆盘底部呈伞状的壁面。该入水口设在该叶轮盖的中心，该叶轮盖与该一组叶片重叠设置在叶片托轮上。

其中，该一组叶片的主、辅叶片呈圆弧形状，该一组叶片与该叶轮盖重叠部位的形状呈伞状，该一组叶片设置在该叶轮盖和该叶片托轮之间。

其中，该一组叶片与该叶片托轮为一整体型，该一组叶片上设置有若干圆柱钉，该叶轮盖壁面上设置相应数量的圆柱孔，该叶片托轮上叶片的圆柱钉与该叶轮盖壁面上的圆柱孔配合。

该叶轮还包括一电机轴护套、一密封环。该电机轴护套上端配设在该叶片托轮环形内侧壁管内，该密封环围绕地设在电机轴护套下端，同时，该密封环又与该泵底座中心底板的电机第一轴孔密封配合。

该叶轮出水口是该叶轮盖、该一组叶片、该叶片托轮组合形成的间隙。

该电机包括一电机轴和若干电机固定螺钉孔位。该电机轴包括其末端一键槽、一中心螺钉孔、一条键、一螺钉。

该叶轮连接该电机轴护套和该密封环，经该泵腔上壳插入该泵腔上壳底板电机第二轴孔，再插入该泵底座底板的电机第一轴孔，同时，该电机轴穿过该法兰盘、该泵底座底板的电机第一轴孔、该泵腔上壳底板的电机第二轴孔，插入该电机轴护套和该叶片托轮内侧壁管的键槽，电机轴上设定的键和叶片托轮上设定的紧固螺钉完成叶轮、泵腔、泵底座和电机的连接；该泵底座、该法兰盘和该电机通过其螺钉孔及紧固螺钉连接、该泵盖通过其环形外侧壁的螺牙旋入该泵腔上壳内侧壁上端的螺牙，完成整个水泵的安装。

本发明具有以下有益效果：

1.在该泵腔上壳底板和该泵腔上壳内侧壁相交处，在该泵腔出水口两端采用渐开线曲面凸棱侧壁，可有效地阻止水流在该泵腔内回流，降低该泵腔内的循环水流能耗。水流经该叶轮出水口高速甩出后，水流沿渐开线曲面凸棱侧壁流动，水流在渐开线曲面凸棱的最厚侧壁(初始处)处阻力最大，水流在最大渐开线曲面凸棱的最薄侧壁(末端)处阻力最小。

2.该叶轮的出水口高度可任意调节，可有效地调节水泵的输出流量。该叶轮的一组叶片高度在该叶片托轮上可任意的整体升高或降低，由此可任意调节该叶轮盖和该叶片托轮的间隙。

3.该叶轮外曲面直径与该泵腔内渐开线曲面凸棱的尺寸搭配，可有效的获得最大的负载。

4.该泵盖内侧底部到该泵盖中心入水口的壁面形状呈伞状，其主要作用是配合该叶轮外曲面的伞状外形，同时也配合该泵腔内渐开线曲面凸棱的台阶，最大限度地压缩泵腔内无用的空间，可有效的减少水流在泵腔内的循环流动，有效的降低内循环能耗，有效的增加泵腔内的压力。

附图说明

图1为本发明离心化工水泵的立体分解图。

图2为本发明离心化工水泵的立体组合剖切视图。

图3为本发明泵腔的立体剖切视图。

图4为本发明叶轮的立体剖切视图。

图5为本发明泵盖的立体剖切视图。

具体实施方式

请参阅图1至图5，一种离心化工水泵其包括一过滤网1、一泵盖2、一叶轮3、一泵腔4、一电机轴护套5、一密封环6、一电机轴7、一泵底座8、一支架9、一电机10；

该泵底座8包括一底板81、一底板上凸环形外壁面82、一底板上凸倒圆锥内壁面83、若干螺钉孔84、一电机第一轴孔85；

该泵底座8还包括一支架9，该支架包括一组均布开设的用于通气的凹槽91，一组连接电机的螺钉孔92；

该泵腔4包括一环形上壳41、一环形下壳42、一环形下壳外圆锥壁面43；

该环形上壳41包括一环形内侧壁44、一泵腔上壳底板45、一出水口46、一出水管48、一凸棱47、一电机第二轴孔49；

该环形内侧壁44和环形上壳底板45构成泵腔上壳内腔，该泵腔上壳环形内侧壁44上端设为内旋转螺牙(图中未画)；

该出水口46开设在该泵腔上壳环形内侧壁44的下端和泵腔底板45上面之间，该出水管48连接在该出水口46上；

该出水口46的直径D2设定在20mm--65mm范围。

该出水管48的设置方向为该泵腔内水流412沿该环形内侧壁44流动，其水流与出口46交汇处即凸棱渐开线曲面侧壁末端处410的圆切线方向相同。

该凸棱47环绕地设在该泵腔底板45和该泵腔上壳环形内侧壁44的相交处，该凸棱是渐开线曲面结构，该凸棱的两端分别设在该出水口46的两侧，该凸棱的侧壁厚度逐渐由厚变薄，其中，该凸棱47一端设于该出水口46一侧的初始端处413侧壁最厚，该凸棱47另一端设于该出口46另一侧的该凸棱最大渐开线曲面侧壁的末端处410侧壁最薄；

该泵腔底板45和环形内侧壁44上加设一突出内壁，其内壁初始端处413是以直径D1在130mm--200mm范围的基准圆作为渐开线曲面凸棱的初始位置，该凸棱的初始端413设在该泵腔出水口46的一侧，该凸棱曲面逐渐抛离该基准圆到达该环形内侧壁44与该出水口46的另一侧交汇处即凸棱最大渐开线曲面侧壁的末端处410作为终点，该凸棱初始处413到该凸棱末端处410的渐开线曲面垂直抛离距离H1控制在5mm--50mm范围，该渐开线曲面凸棱47的高度H2控制在5mm--50mm范围。

该电机第二轴孔49设在该泵腔底板45的中心；

该泵腔环形下壳外圆锥壁面43与该泵底座上凸倒圆锥内壁面83设为相同尺寸插入配合；

该叶轮3包括一叶片托轮33、一叶轮盖31、一入水口34、一出水口32；

该叶片托轮33包括一组叶片35、一螺钉孔38、一环形内侧壁管36、一轴连接键槽39；

该一组叶片35包括若干主叶片和若干辅叶片，该一组叶片35均匀布设在该叶片托轮33上方，该螺钉孔38设在该叶片托轮33上端的中心，该环形内侧壁管36设在该叶片托轮33下端中心，该轴连接键槽39设在该叶片托轮33下端环形内侧壁管36内。

该叶轮盖31是一圆盘状中间口部上凸的轮体，该叶轮盖31包括一入水口34、一口部到圆盘底部呈伞状的壁面37，该入水口34设在该叶轮盖31的中心，该叶轮盖31与该一组叶片35重叠设置在叶片托轮33上；

该叶轮盖31的外曲面直径D3控制在130mm--200mm范围，该叶轮盖的入水口34的直径D4控制在25mm--80mm范围，该叶轮盖的外曲面弧形37的高度H4控制在10mm--40mm范围。

该一组叶片35的主、辅叶片呈圆弧形状，该一组叶片35的上端与该叶轮盖31底壁面重叠部位的形状相同呈伞状，该一组叶片35设置在该叶轮盖31和该叶片托轮33之间；

该一组叶片35与该叶片托轮33为一整体型，该一组叶片35上设置有若干圆柱钉310，该叶轮盖31壁面上设置相应数量的圆柱孔311，该叶片托轮33上叶片的圆柱钉310与该叶轮盖31壁面上的圆柱孔311配合；

该叶轮出水口32是该叶轮盖31、该一组叶片35、该叶片托轮33组合形成的间隙；

该叶轮出水口32的高度H3控制在2mm--20mm范围。

该叶轮3还包括一电机轴护套5、一密封环6。该电机轴护套5上端配设在该叶片托轮33下端的环形内侧壁管36内，该密封环6围绕地设在电机轴护套5下端，同时，该密封环6又与该泵底座底板81中心的电机第一轴孔85密封配合。

该泵盖2包括有一进水口22、一过滤网1。该进水口22开设于该泵盖2底部中心，该泵盖2底部内侧到进水口的壁面26呈伞状，该过滤网1设在该泵盖上端的卡槽21内，该泵盖2外侧壁面23设置为旋转螺牙(图中未画)；

该泵盖2主要是配合该叶轮3和泵腔4的入水、密封和保压作用，该泵盖入水口22的直径D6和该叶轮盖入水口34的入水口直径D4相同，该泵盖入水口22的直径D6控制在25mm--80mm范围。该泵盖内曲面27的直径D5和该叶轮盖31的外曲面直径D3相同，该泵盖内曲面27的直径D5控制在130mm--200mm范围。该泵盖内曲面弧形26的高度H5和该叶轮盖外曲面弧形37的高度H4相同，该泵盖内曲面弧形26的高度H5控制在10mm--40mm范围；

该泵盖的端面25到该泵盖入水口22的泵盖内容积深度H6控制在10mm--50mm范围。

该泵盖2之外侧壁面23的旋转螺牙(图中未画)与该泵腔上壳41之内侧壁面44的旋转螺牙(图中未画)配合；

该电机10包括一电机轴7、若干螺钉孔位(图中未标)；

该电机轴7包括轴末端一键槽72、一中心螺钉孔71、一条键(图中未标)、一螺钉(图中未标)。

该叶轮3连接该电机轴护套5和该密封环6，经该泵腔上壳41插入该泵腔底板45的电机第二轴孔49和该泵底座底板81的电机第一轴孔85，同时，该电机10的电机轴7穿过该法兰盘9、该泵底座底板81的电机第一轴孔85和该泵腔上壳底板45的电机第二轴孔49，插入该电机轴护套5和该叶片托轮33的内侧壁管36的键槽39，电机轴7上设定的键(图中未标)和叶片托轮33上设定的紧固螺钉(图中未标)完成该叶轮3、该泵腔4、该泵底座8和该电机轴7的连接；该泵底座8的螺钉孔位84、该法兰盘9的螺钉孔位92和该电机10的螺钉孔位(图中未标)，通过其紧固螺钉(图中未标)连接、该泵盖2通过其环形外壁螺牙23旋入该泵腔上壳41的环形内侧壁44上端的螺牙，完成整个水泵的安装。

本发明具有以下优点：

1.在该泵腔底板45和该泵腔上壳内侧壁44相交处，在该出水口46两端，采用渐开线曲面凸棱侧壁47，可有效地阻止水流在该泵腔的内循环流动，降低泵腔内循环能耗。水流经该叶轮出水口32高速甩出后，水流沿渐开线曲面凸棱侧壁流动，水流在渐开线曲面凸棱的最厚侧壁即初始端处413阻力最大，水流在凸棱的最大渐开线曲面侧壁最薄处即末端处410阻力最小。

2.该叶轮3的出水口32对应高度H3可任意调节，可有效地调节水泵的输出流量。该叶轮3的一组叶片35高度在叶片托轮33上可任意的整体升高或降低，由此可任意调节叶轮盖31和叶片托轮33的间隙。

3.该叶轮3对应的外曲面直径D3与该泵腔上壳41内渐开线曲面凸棱侧壁47的尺寸搭配，可有效的获得最大的负载。

4.该泵盖2底部内侧的伞状曲形壁面26，其主要作用是配合该叶轮盖37的外曲面伞状曲面，同时也配合泵腔内渐开线曲面凸棱47的上端台阶，最大限度地压缩泵腔内无用的空间，可有效的减少水流在该泵腔内的循环流动，有效的降低该泵腔内循环能耗，有效的增加该泵腔内的压力。

Claims (6)

1.一种离心化工水泵，其包括一泵体、一叶轮、一带动该叶轮旋转的电机及电机轴，该泵体包括一泵底座、一泵腔、一泵盖，该泵底座设置在该泵腔下壳处，该泵底座底板设置上凸的倒圆锥环形内侧壁面，该泵腔包括一环形上壳、一环形下壳、一环形下壳外圆锥壁面，该泵底座上凸的环形倒圆锥壁面和泵腔下壳环形外圆锥壁面插入配合，该泵腔上壳包括一出水管、一出水口、一泵腔底板、一环形侧壁、一开设在环形侧壁和出水口两端的渐开线凸棱侧壁，该叶轮安装在该泵腔上壳的中心，该叶轮包括一叶片托轮、一叶轮盖、一叶轮出水口，该叶片托轮包括一组叶片、一托轮内侧壁管、一托轮中心螺钉孔，该叶轮还包括一电机轴护套、一密封环，该密封环围绕的设在该电机轴护套的下端，该电机轴护套连接在该叶轮的叶片托轮下端的环形内侧壁管中，该叶轮、该电机轴护套、该密封环连接组合为一叶轮体，该泵盖外侧壁螺牙旋转设置在该泵腔上壳环形内侧壁的螺牙上，该泵盖包括一入水口、一泵盖底部上凸的内曲面壁、一过滤网，该叶轮体下端的电机轴护套插入该泵腔上壳内的电机第二轴孔和泵底座底板上的电机第一轴孔，该电机的电机轴穿过连接电机与泵体的支架、该泵底座底板电机第一轴孔和该泵腔底板的电机第二轴孔上的电机轴护套，插入该叶轮上叶片托轮内的键槽中，该叶片托轮上的紧固螺钉完成该叶轮体、该泵体、该电机及电机轴的动力连接； 

其特征在于：该泵腔上壳中还包括一凸棱(47)，该凸棱(47)环绕地设在该泵腔底板(45)和该泵腔上壳环形内侧壁(44)的相交处，该凸棱是渐开线曲面结构，该凸棱的两端分别设在该出水口(46)的两侧，该凸棱的侧壁厚度逐渐由厚变薄，其中，该凸棱(47)一端设于该出水口(46)一侧的初始端处(413)侧壁最厚，该凸棱另一端设于该出水口(46)另一侧的该凸棱最大渐开线曲面侧壁的末端处(410)侧壁最薄； 

在该泵腔底板(45)和环形内侧壁(44)上加设一突出内壁，其内壁初始端处(413)是以直径D1在130mm--200mm范围的基准圆作为渐开线曲面凸棱的初始位置，该凸棱初始端(413)设在该泵腔出水口(46)的一侧，该凸棱曲面逐渐抛离该基准圆直径D1到达该环形内侧壁(44)与该出水口(46)的另一侧交汇处即凸棱最大渐开线曲面侧壁的末端处(410)作为终点，该凸棱初始处(413)到该凸棱末端处(410)的渐开线曲面垂直抛离距离H1控制在5mm--50mm范围，该渐开线曲面凸棱(47)的高度H2控制在5mm--50mm范围。 

2.根据权利要求1所述的离心化工水泵，其特征在于：该泵腔出水口(46)开 设在该泵腔上壳环形内侧壁(44)的下端和泵腔底板(45)上面之间； 

该泵腔出水口(46)的直径D2设定在20mm--65mm范围。

3.根据权利要求1所述的离心化工水泵，其特征在于：该出水管(48)连接在该出水口(46)上； 

该泵腔出水管(48)的设置方向为该泵腔内水流(412)沿该环形内侧壁(44)流动，其水流与出口(46)交汇处即凸棱渐开线曲面侧壁末端处(410)的圆切线方向相同。

4.根据权利要求1所述的离心化工水泵，其特征在于：该叶轮盖(31)是一圆盘状中间口部上凸的轮体，该叶轮盖(31)包括一入水口(34)、一口部到圆盘底部呈伞状的壁面(37)，该入水口(34)设在该叶轮盖(31)的中心，该叶轮盖(31)与该一组叶片(35)重叠设置在叶片托轮(33)上； 

该叶轮盖(31)的外曲面直径D3控制在130mm--200mm范围，该叶轮盖的入水口(34)的直径D4控制在25mm--80mm范围，该叶轮盖的外曲面弧形(37)的高度H4控制在10mm--40mm范围。

5.根据权利要求1所述的离心化工水泵，其特征在于：该叶轮出水口(32)是该叶轮盖(31)、该一组叶片(35)、该叶片托轮(33)组合形成的间隙； 

该叶轮出水口(32)的高度H3控制在2mm--20mm范围。

6.根据权利要求1所述的离心化工水泵，其特征在于：该进水口(22)开设于该泵盖(2)底部中心，该泵盖(2)底部内侧到进水口的壁面(26)呈伞状，该过滤网(1)设在该泵盖上端的卡槽(21)内，该泵盖(2)外侧壁面(23)设置为旋转螺牙； 

该泵盖(2)主要是配合该叶轮(3)和泵腔(4)的入水、密封和保压作用，该泵盖入水口(22)的直径D6和该叶轮盖入水口(34)的入水口直径D4相同，该泵盖入水口(22)的直径D6控制在25mm--80mm范围，该泵盖内曲面(27)的直径D5和该叶轮盖(31)的外曲面直径D3相同，该泵盖内曲面(27)的直径D5控制在130mm--200mm范围，该泵盖内曲面弧形(26)的高度H5和该叶轮盖外曲面弧形(37)的高度H4相同，该泵盖内曲面弧形(26)的高度H5控制在10mm--40mm范围； 

该泵盖的端面(25)到该泵盖入水口(22)的泵盖内容积深度H6控制在10mm--50mm范围。

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