CN101666315B

CN101666315B - 管轴式离心泵

Info

Publication number: CN101666315B
Application number: CN2009100934227A
Authority: CN
Inventors: 杨爱民
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2029-09-30
Also published as: CN101666315A

Abstract

本发明涉及一种新式离心泵，其主要由管轴、泵壳、泵盖、轴承、密封、电机及储液室等部分组成。该泵对液体做功的部件不是叶轮，而是一段可高速旋转的管道，可称之为管轴。此管轴可看做由作为旋转轴的直管和与之相连通的向远离轴心的径向延伸的侧管两部分所形成。液体通过该管轴进入泵壳内，并在流经该管轴的侧管部分时因管轴的高速旋转而受到离心力的作用，从而获得动能。此与现有各种离心泵做功的方式均不同，因此可称之为管轴式离心泵。该管轴的旋转是位于泵壳内液平面以上的气体中。

Description

管轴式离心泵

技术领域

本发明涉及一种新式离心泵，适用于液体的抽吸排送及增压。

背景技术

现有离心泵的核心部件为叶轮或涡轮，其对泵内液体的作用存在着引起涡流、流动滑移等降低泵效率的缺点，叶轮与泵壳间存在着液体返流问题，同样降低泵效率。为解决这些问题，在泵制造时需对所有过流部件进行复杂的设计、计算和加工，耗费工时和材料，但并不能彻底解决问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种吸排液体效率更高更易制造和使用的新式离心泵，其主要由管轴、泵壳、泵盖、轴承、密封、储液室及电机等部分组成。该泵对液体做功的部件不是叶轮，而是一段可高速旋转的管道，可称之为管轴。在此管轴的泵内部分，根据管轴与电机的不同链接方式，或在其末端或在其侧壁连通着管轴侧管。管轴的侧管可以是一条、两条、或多条，并在同一平面成轴对称的向远离轴心的径向延伸。如果是一条侧管，为了轴对称，则可在管轴上设计安放平衡装置。管轴侧管不一定是直的，可为弧形，其曲度以不致对侧管内液体的流动造成明显阻力为准。管轴和与之连通的侧管部分可以是一体铸成，或为分体连接而成。管轴的侧管部分被密封在泵壳内，管轴的一端穿过密封和轴承开口于泵壳外的储液室内。液体自储液室入口进入储液室，并经管轴在储液室的开口进入管轴及管轴侧管。当管轴被原动机驱动旋转时，与管轴相连的侧管即绕管轴做圆周运动，其内的液体受到管壁的限制也随之做圆周运动并受到离心力的作用而被抛甩到侧管开口外的泵壳内。管轴及储液室内的液体将因管轴侧管内液体的排出所产生的负压吸引而进入侧管，并重复上述受力过程而不断进入泵壳内，使泵内压力不断增加，最终经泵出口排出泵外。本发明液体是通过管轴进入泵壳内的，并在流经该管轴的侧管部分时因管轴的高速旋转而受到离心力的作用，从而获得动能，此与现有各种离心泵做功的方式均不同，因此可称之为管轴式离心泵。为了降低能耗，本发明为立式泵，将管轴侧管部分设计为位于泵壳内的上部，使其始终旋转于泵壳内液体平面上方的气体中，此点也与现有泵类均不相同。该泵的泵壳可被设计成各种几何形状，前提为该泵的管轴侧管的旋转半径空间足够大，使管轴旋转时其侧管部分不会碰到泵壳壁。

附图说明

图1、实施例1结构示意图

图2、实施例2结构示意图

图3、智能泵系统结构图

图中

1泵壳，2泵盖，3储液室，4管轴，5轴承，6密封，7电机，8管轴侧管，9储液室入口，10泵出口，11电热器，12中央控制器

具体实施方式

有两种实施方式，分别为将电机置于泵壳内如图1和泵壳外如图2。

前一种方式需使用特别制造的电机，即以本发明的核心设计管轴作为电机转子的轴而制成的电机，可称之为管轴式电机。泵设计为立式，将电机7连同管轴4通过轴承5和密封6与泵盖2固定并封闭于泵壳1内，管轴的一端与泵盖外的储液室3相通，其侧管部分悬于泵壳1内。为使管轴的侧管部分在电机工作时旋转于气体中，泵壳应设计足够高大，此高度视泵的扬程而定，扬程越大则泵内压力越大，泵壳内气体压缩程度也越大，亦即泵内积液越多，液平面越高，因而泵腔的高度应设计的越高，使管轴总是旋转于泵壳内液面之上的气体中。

另一实施方式为将电机置于泵壳外，泵设计为立式，电机7立式固定于泵盖2上，管轴4置于泵壳1内的中心，其上端密封，经固定于泵盖2中心的密封6和轴承5穿出泵盖外，与电机7轴相接。其下端穿固定于泵壳底部中心的密封和轴承开口于泵壳外的储液室内，管轴的侧管8应位于泵盖下靠近泵盖处，目的是使之总是旋转于液体之上的气体中。

与现有动力式泵相比管轴式离心泵有以下优点；

1效率高能量损失小；动力式泵的叶轮是在液体中旋转，而管轴式离心泵的动力部分即管轴的侧管则旋转于气体中，其机械损失中的圆盘损失很小；该泵的液体是在密闭的管轴内受力，故无容积损失，也没有轴向旋涡、流动滑移等影响泵效率的因素，虽然没有叶片，其效率却相当于现代泵技术手册(关醒凡著)中所述的无限叶片数叶轮的效率。管轴内的液体流动形式简单，速度大小及方向变化小，故少有漩涡及冲击等水利损失。

2使用范围广由于不使用叶轮而以管轴作为动力部分，液体流动于中空的管道内，故不易堵塞，因而不但适于清洁液体的输送，而且适于泥浆、污水及水输固体物和较粘稠液体的输送。

3设计简单、制造及维修容易；由于管轴的使用，省却了其他动力式泵的动力部件如叶轮、叶片、涡轮、螺杆等部件的复杂设计，亦无需防回漏设计，不需使用密封圈，且管轴结构简单，因而制造及维修容易。

4不易损坏或发生故障；由于管轴的使用，泵内结构简单，故不易发生堵塞，即使管轴或泵出口完全阻塞，也不会造成原动机损坏。液体自负压区流入正压区过程中压力增加是逐渐的，故不易发生气蚀。

5该泵的泵壳可被设计成各种几何形状，前提为该泵的管轴侧管的旋转半径空间足够大，使管轴旋转时其侧管部分不会碰到泵壳壁.。因此依据本发明的设计原理，只要将本发明的核心部件-管轴的侧管部分经轴承和密封封闭于任何有足够强度和足够空间的腔室内，并与原动机匹配，即可形成一该离心泵，即使是混凝土结构也可以。

为了使得本发明中离心泵同时具备智能化，控制性好，便于进行调整以应用于各种不同的工作场合和环境，设计离心泵整体系统结构如图3所示，系统包括用于检测泵内压力，出水流量，管轴转速的多个传感装置，用于完成对压力，流量及转速的测定，及时检测离心泵的工作状态和进行故障诊断，实现了控制对象的多维化。

此外，还包括反馈控制系统，所述反馈控制系统由流量或转速设定装置，所述传感装置，微处理器及电机变频器组成，所述传感装置检测当前泵内压力，流量或转速送入微处理器，微处理器经内置控制算法，例如PID调节，运算处理后调整电机变频器的输出，从而调整电机转速。控制算法可根据具体工作要求及环境选择，微处理器可选用单片机等常用控制器。

此外，在离心泵出水口(10)设置瞬时流量及累计流量显示装置，使得工作状态更直观的为使用者所获知。

为了适应不同工作环境下对水温的需求，还包括用于水温测量的温度传感器及加温装置和冷却装置，所述加温装置优选为由环绕进水管或出水管的电热丝构成。

Claims

1.一种离心泵，包括泵壳(1)、泵盖(2)、储液室(3)、管轴(4)、轴承(5)、密封(6)、出水口(10)以及电机(7)，但没有叶轮，该泵对液体做功的动力部件为可高速旋转的所述管轴(4)，其旋转于泵壳内液平面上方的气体中，该管轴由一段直的圆管和与该圆管成一定角度相连通的侧管构成，液体通过所述管轴进入泵壳内并在管轴的侧管内受到离心力的作用而获得动能，其特征在于，将电机(7)连同管轴(4)通过轴承(5)和密封(6)与泵盖(2)固定并封闭于泵壳(1)内，所述管轴作为电机转子的轴形成管轴式电机，管轴的一端与泵外的储液室(3)相通；还包括用于检测泵内压力、出水流量及管轴转速的传感装置，用于完成对压力、流量及转速的测定，及时检测离心泵的工作状态和进行故障诊断；此外，所述离心泵还包括用于水温测量的温度传感器及加温和/或冷却装置，加温装置为环绕进水管或出水管的电热器构成。

2.根据权利要求1所述的离心泵，管轴的侧管是一条、两条或多条，并在同一平面成轴对称的向远离轴心的径向延伸，如果是一条侧管，为了轴对称，则需在管轴上设计安放平衡装置。

3.根据权利要求1所述的离心泵，还包括反馈控制系统，所述反馈控制系统由流量或转速设定装置、所述传感装置、微处理器及电机变频器组成，所述传感装置检测当前泵内压力、流量或转速送入微处理器，微处理器经内置控制算法，运算处理后调整电机变频器的输出，从而调整电机转速。

4.根据权利要求3所述的离心泵，在所述出水口(10)设置瞬时流量及累计流量显示装置。

5.根据权利要求4所述的离心泵，各种传感、控制、显示及人机交互面板集成为中央控制器。