CN101303024A

CN101303024A - 一种高效长寿多功能叶片泵

Info

Publication number: CN101303024A
Application number: CNA2008100163484A
Authority: CN
Inventors: 朱瑞富; 王建华
Original assignee: Shandong University
Current assignee: Shandong University
Priority date: 2008-05-22
Filing date: 2008-05-22
Publication date: 2008-11-12
Anticipated expiration: 2028-05-22
Also published as: CN101303024B

Abstract

本发明公开了一种高效长寿多功能叶片泵。它包括泵壳、叶轮、叶轮工作室、液体旋流室、进水口、出水口、电机，所述叶轮由至少一组单侧封闭、轴向放大的圆弧型流道叶片组成；所述泵壳内部为带有进水口和出水口的圆形双室或多室。其效率达80％以上；节能10％以上；噪音低于80dB；叶轮基本不磨损，寿命可提高2倍以上；具有多种功能，可用于输送液体、固体和液固混合体等。其综合经济、技术和性能指标达到了国内外领先水平，并创建了新的能量传递理论。

Description

一种高效长寿多功能叶片泵

技术领域

本发明是一种高效长寿多功能叶片泵，属于节能装备制造及自动化领域。

背景技术

泵是一种应用十分广泛的通用机械，也是耗能很大的机械之一。从学科角度看，泵是流体力学的应用和发展。在火力发电厂中，泵是实现动力循环的重要组成部分，是重要的辅机之一。泵的安全、经济运行对电厂的安全经济发电起着重要作用。从能量角度看，泵是一类能将原动机的机械能转换成被输送流体的压力势能和动能的流体机械。泵在国民经济的各个部门中应用十分广泛，如在农业方面的排涝、灌溉；在采矿工业中的坑道排水；在冶金工业中各种冶炼炉液体的输送；在石油工业中的输油和注水等等。据统计，泵和风机的用电量约占全国用电量的28～30％，并正在逐步向40％过渡，且泵的用电量超过风机。然而，目前国内外普遍使用的叶片泵，都是通过旋转叶轮对流体作功而实现能量传递的。当流体与高速旋转的叶轮或叶片接触和流过其表面时，流体不仅要与叶轮发生碰撞和摩擦，而且也要与机壳发生碰撞和摩擦，在这一过程中要消耗大量的能量，并产生较大的噪音和磨损。因此，导致泵的效率低、耗能大、噪音大、寿命短。为解决这些问题，国内外众多学者进行了长期不懈的艰苦研究，并取得了一定的效果。如我国80年代淘汰产品3BA6型泵的效率η＝0.65，而替代的新品种IS80-50、IS80-200型泵的效率η＝0.74，用于300MW汽轮发电机组的锅炉给水泵DG500-240的效率η＝0.71。我国引进英国Weir泵厂专利技术生产的300MW汽轮发电机组的锅炉给水泵的效率η＝0.829，引进德国KSB公司生产的900MW汽轮发电机组的锅炉给水泵的效率η＝0.86。然而，由于国内外研究者由于始终没有跳出用旋转叶轮进行能量传递的传统理论框架，因此在提高效率、减少耗能、降低噪音和延长寿命等方面，虽有提高和改善，但均未取得突破性进展。

发明内容

本发明的目的在于突破传统理论的能量传递方式(旋转叶轮传递能量)，创建一种新的能量传递方式—液体旋流场能量传递方式。即通过叶片、叶轮和泵壳形状和结构的创新设计，实现不用旋转叶轮进行能量传递，而用诱导形成的增强辅合的液体旋流场进行能量传递，进而研制一种使被输送流体不经过叶轮，而以流体自身进行输送，并同时具有高效率、低能耗、长寿命、多用途等特点的高效长寿多功能叶片泵。这一研究不仅具有重大的理论意义和现实意义，而且具有极高的经济价值和社会价值。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高效长寿多功能叶片泵，它包括泵壳、叶轮、叶轮工作室、液体旋流室、进水口、出水口、电机，所述叶轮由至少一组单侧封闭、轴向放大的圆弧型流道叶片组成；所述泵壳内部为带有进水口和出水口的圆形双室或多室。

所述叶轮包括相互连接的叶片与叶轮盘，叶轮盘则与电机轴连接，在叶轮盘的前端设有前封片。

所述叶片根部宽度A≥叶片端部宽度a，且叶片根部内侧半径B＞叶片端部内侧半径b。

所述泵壳分为圆形液体旋流室和圆形叶轮工作室，叶轮安装在叶轮工作室内，并与置于泵壳外部的电机连接；同时液体旋流室的侧面设有进水口，顶部设有出水口。

本发明的高效长寿多功能叶片泵，由泵壳、叶轮、叶轮工作室、旋流室、进气口、出气口、电机等构成。其基本特征在于单侧封闭、轴向放大的圆弧型流道叶片(图2)构成的叶轮(图1)和设有进出水口的独特的圆形双室泵壳(图3)。单侧封闭、轴向放大的圆弧型流道的叶轮(图1)，具有A≥a，B＞b的加强型叶片结构(图2)。用该结构的叶片泵实现了一种新的能量传递方式—液体旋流场能量传递方式。液体旋流场能量传递方式较传统的蜗壳形双壁叶轮(片)能量传递方式，具有更高的效率、更低的能耗、更小的噪音、更长的寿命和更多的功能。

众所周知，目前国内外普遍使用的叶片泵，都是通过旋转叶轮或叶片对流体作功而实现能量传递的。这种能量传递方式的泵在工作时会产生机械损失、容积损失和流动损失，其损失的大小分别用机械效率ηm、容积效率ηv和流动效率η_h来衡量。泵的总效率η＝ηmηvη_h。其中，一般离心泵的机械效率ηm＝0.90～0.97；容积效率ηv＝0.90～0.95；流动效率η_h＝0.80～0.95；离心泵的总效率η＝0.62～0.92。由此可见，泵在工作时流动损失最大，容积损失次之。因此，如何有效地减少流动损失和容积损失是提高效率和节能降耗的关键所在。

本发明的有益效果是：通过叶轮、叶片和泵壳结构的特殊设计，诱导形成绕轴快速旋转的增强辅合的液体旋流场，由液体旋流场以“流体带动流体，物料推动物料”的方式进行能量传递，实现了流体(或物料)“不过叶轮”，因而使被输送的流体极少与叶轮发生碰撞和摩擦，不仅大幅度降低了容积损失和流动损失，而且显著延长了叶片寿命，并赋予叶片泵多种功能(可输送液体、固体和液固混合体等)。因而使高效长寿多功能叶片泵，同时具有高效率(效率达80％以上)、低能耗(节能10％以上)、小噪音(低于80dB)、少耗材(叶轮节材二分之一以上)、易加工(圆形泵壳)、长寿命(叶轮寿命提高2倍以上)、多功能(可输送液体、固体和液固混合体等)等特点。

本发明的主要技术指标是效率达80％以上；节能10％以上；噪音低于80dB；叶轮基本不磨损，寿命可提高2倍以上；具有多种功能，可用于输送液体、固体和液固混合体等。其综合经济、技术和性能指标达到了国内外领先水平，并创建了新的能量传递理论，具有自主知识产权。

本发明理论和技术主要用于清水泵、排污泵、渣浆泵等各种泵的制造。由于本技术的综合指标达到国内外领先水平，且节能减排效果突出，所以国内外市场潜力和容量巨大，经济和社会效益十分显著。

附图说明

图1为叶轮示意图；

图2为叶片A-A向截面示意图；

图3为机壳结构示意图；

图4为图3的正面结构示意图。

其中，1.叶片，2.叶轮盘，3.前封片，4.出水口，5.液体旋流室，6.叶轮工作室，7.进水口，8.泵壳，9.叶轮，10.电机。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。

图3、图4中，一种高效长寿多功能叶片泵，它包括泵壳8、叶轮9、叶轮工作室6、液体旋流室5、进水口7、出水口4、电机10，所述叶轮9由至少一组单侧封闭、轴向放大的圆弧型流道叶片1组成；图1、图2中，叶轮9包括相互连接的叶片1与叶轮盘2，叶轮盘2则与电机轴连接，在叶轮盘2的前端设有前封片3。叶片1根部宽度A≥叶片端部宽度a，且叶片1根部内侧半径B＞叶片端部内侧半径b。泵壳8分为圆形液体旋流室5和圆形叶轮工作室6，叶轮9安装在叶轮工作室6内，并与置于泵壳8外部的电机10连接；同时液体旋流室5的侧面设有进水口7，顶部设有出水口4。

用上述理论和技术研制的样机初试结果表明：原理可行，效果理想。同机对比试验结果表明：节能10％以上，效率提高10％以上，预计叶轮寿命可提高2倍以上。同时实现了高效、节能、环保、长寿的效果。

Claims

1.一种高效长寿多功能叶片泵，它包括泵壳、叶轮、叶轮工作室、液体旋流室、进水口、出水口、电机，其特征是，所述叶轮由至少一组单侧封闭、轴向放大的圆弧型流道叶片组成；所述泵壳内部为带有进水口和出水口的圆形双室或多室。

2.如权利要求1所述的高效长寿多功能叶片泵，其特征是，所述叶轮包括相互连接的叶片与叶轮盘，叶轮盘则与电机轴连接，在叶轮盘的前端设有前封片。

3.如权利要求1或2所述的高效长寿多功能叶片泵，其特征是，所述叶片根部宽度A≥叶片端部宽度a，且叶片根部内侧半径B＞叶片端部内侧半径b。

4.如权利要求1或2所述的高效长寿多功能叶片泵，其特征是，所述泵壳分为圆形液体旋流室和圆形叶轮工作室，叶轮安装在叶轮工作室内，并与置于泵壳外部的电机连接；同时液体旋流室的侧面设有进水口，顶部设有出水口。