CN101749275B - 改进结构的冲压焊接离心泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改进结构的冲压焊接离心泵，包括泵体，安装于泵体开口端的泵后盖、电机，以及设于泵体内的叶轮，叶轮安装于泵轴上，由电机驱动旋转，泵体上设有进水管和出水管，所述的出水管设在泵体的径向方向，所述的进水管由泵体外部延伸至泵体内部，进水管后端位于叶轮入口前端，并与泵轴同轴，进水管后端与叶轮入口通过一密封环密封，所述的密封环套设于叶轮前端入口处的环状凸缘上，该环状凸缘因冲压工艺产生一斜度。本发明有效减小叶轮入口处液流的泄漏，大大提高容积效率；而且结构简单、安装方便、成本降低，并大大地提高泵的可靠性。新型的泵壳结构更易于冲压工艺生产，流道更通畅，泵的水力效率更高、强度和钢度更好。

Description

改进结构的冲压焊接离心泵

技术领域

本发明涉及一种水泵，尤其是一种冲压焊接离心泵。

背景技术

冲压焊接成型的离心泵由于结构轻巧、节省材料、效率高、无污染、成本低廉等优点因而受到消费者的普遍欢迎。而现有技术中，单级离心泵还存在着一些不足，尤其是叶轮入口处的密封问题，一直未得到很好的解决。由于强度、刚度、加工精度等方面的不足，工作时叶轮径向跳动大，因而叶轮入口处的密封结构往往精度不易保证，容易损坏，不能有效地防止泄漏。

国家知识产权局2000年1月5日授权公告的CN2357158号中国实用新型专利，公开了一种冲压焊接成型离心泵，这也是一种单级离心泵，由泵壳、泵盖、叶轮及入口法兰、出口法兰等组成，泵壳有一个泵壳与叶轮之间冲压成一个沿液流方向、径向向外逐渐增大的，断面呈大致半圆形，接近360全螺旋型涡室，并且有一个大致为椭圆形的出口端孔；泵壳内设有迷宫支架，连接支撑入口法兰的筋板与迷宫环支架支撑于泵壳的同一处的内外侧；叶轮入口与泵壳入口之间设有密封用的位于支架内的迷宫环。

国家知识产权局2007年2月7日授权公告的CN1908442号中国发明专利，公开了一种改进的单级离心泵，包括泵体、安装于泵体开口端的泵后盖、电机以及设于所泵体内的叶轮；叶轮安装于泵轴上，并由电机驱动旋转；泵体上设有进水管和出水管，进水管为空心圆柱体，其自泵体侧壁的外部延伸至泵体的内部，并与叶轮同轴；进水管的后端设有一凹槽，凹槽内设有一沿径向和轴向均可移动的密封口环；叶轮包括前叶轮板、后叶轮板和夹于前叶轮板和后叶轮板之间的叶片，前叶轮板的前端伸入进水管内，并穿过或伸入密封口环。

上述离心泵结构由于叶轮入口与泵壳入口之间采用迷宫密封，单级离心泵的泵轴、叶轮、迷宫环等零部件存在加工、装配精度，强度、刚度等方面的问题，因而迷宫结构的密封并不能很好解决叶轮入口处的泄漏问题，而且易损坏，可靠性较低，不利于其容积效率的提高。

另外，关于对泵壳冲压工艺结构的改进，如国家知识产权局2006年7月12日授权公告的CN1800643号中国发明专利，公开了一种冲压焊接深井泵，包括离心泵部件和射流泵部件，所述离心泵部件由金属板冲压、焊接成型，其包括设置有进水管、回水管、出水管的离心泵泵体、设置于泵体内的叶轮、后盖，所述射流泵部件由喷嘴、射流泵泵体、喉部件组成，射流泵泵体连接喷嘴和喉部件，使得从喷嘴喷出的水进入喉部件，所述离心泵部件通过进口管道和回流管道与射流泵部件连接。

上述泵壳结构虽然也得到了改进，但是由于采用梯形断面周壁，泵的水力效率并没有达到最优化，强度和钢度也存在一些缺陷，使用寿命短，加工成本高。

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种改进叶轮入口密封和泵壳结构的冲压焊接离心泵。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：一种改进结构的冲压焊接离心泵，包括泵体，安装于泵体开口端的泵后盖、电机，以及设于泵体内的叶轮，叶轮安装于泵轴上，由电机驱动旋转，泵体上设有进水管和出水管，其特征在于：所述的出水管设在泵体的径向方向，泵体周壁径向形状为沿径向向外逐渐增大的全螺旋线型，由所述的出水管连接螺旋线的始点和终点，所述的泵体周壁轴向断面的形状为由直线和分别与直线两端对称相切的两弧形段构成的结构，该直线为一条平行于泵轴的直线，泵体周壁轴向断面宽度保持不变，所述的进水管由泵体外部延伸至泵体内部，进水管后端位于叶轮入口前端，并与泵轴同轴，所述的叶轮其前盖板的进口端通过冲压工艺加工形成一与泵轴同轴喇叭口状的环状凸缘，该环状凸缘与进水管后端对应，环状凸缘前端套设有密封进水管后端与叶轮入口的密封环，密封环与环状凸缘前端匹配，与叶轮前盖板的前板之间留有空隙。

所述的叶轮由前盖板、后盖板和夹持于二者之间的螺旋型叶片组成，所述前盖板、后盖板和螺旋型叶片皆由金属板冲压成型，三者焊接在一起，所述的前盖板由前板和通过冲压工艺加工形成的环状凸缘一体构成，前板与环状凸缘之间为一工艺圆弧。

所述的环状凸缘由于冲压工艺产生一斜度，其形状为由叶轮入口开始向内外径逐渐放大的喇叭状结构，靠近进水管的一段直径最小，其长度不小于密封环厚度的1.5倍，然后向前板方向直径逐渐增大，最后通过工艺圆弧与前板相接，该工艺圆弧与前板及环状凸缘分别相切，工艺圆弧与前板切处其外径大于密封环的内径。

所述的环状凸缘靠近进水管的一段与密封环的内径周边相匹配，密封环内径与环状凸缘靠近进水管的一段外径的差值为0.15～0.30毫米，密封环与前板之间为由于环状凸缘的斜度和工艺圆弧结构导致的间隙。

所述的密封环呈圆环状，工作时面向进水管的一面其中间突出一圆环密封面，圆环密封面表面光滑，其内、外径之差在3～8毫米之间，与进水管后端面配合，形成端面密封。由于叶轮前盖板环状凸缘的斜度及工艺圆弧的作用，密封环不能向后移动到前板的一侧，密封环与前板之间留有间隙，水泵运行时在高压作用下，推动密封环向前移动，紧贴在进水管后端壁上。

所述密封环的材料为弹性、强度、刚度等综合性能较好的工程塑料。密封环上任意一处的内、外径之间径向方向断开形成一间距在0.1毫米以内的缝隙。这种结构不仅不会影响密封效果，而且可以平衡叶轮的跳动引起的密封环内、外圈间的压力波动，减少密封环与叶轮进口间的径向运动，避免密封环与叶轮前板之间的摩擦及工作时产生噪声。

上述改进的密封结构同样适合多级离心泵。

所述的泵体其周壁径向形状为沿径向向外逐渐增大的全螺旋线型，由所述的出水管连接泵体螺旋线的始点和终点，该螺旋线由多段不同直径的圆弧构成，以八段不同直径的圆弧为例，每段圆弧弧度为∏/4，优选至少为八段不同直径的圆弧，段数越多越好。该结构更易于冲压工艺生产，流道也更通畅，泵的水力效率更高。

所述的泵体周壁轴向断面的形状为由直线和分别与直线两端对称相切的两弧形段构成的结构，该直线为一条平行于泵轴的直线，泵体周壁轴向断面宽度保持不变。

所述的平行于泵轴的直线，在沿螺旋线向外逐渐增大的每段圆弧轴向方向上，其长度逐渐减小，两边与圆弧连接，圆弧的半径逐渐增大。前端的圆弧的一边与周壁顶端相切，另一边与泵体的前部相切，角α的变化范围在20°～50°之间。

泵体前部为球形或变曲率的曲面。

这种泵体的结构，不仅使得泵体的流道更加通畅，提高了水泵的效率，而且更加适应冲压工艺，使得泵体的厚度变化更加均匀，泵体的强度更好，可靠性更高。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

本发明根据冲压焊接工艺的特点，提供一种适应冲压焊接成型工艺的、改进的离心泵进口密封结构及泵壳结构，新的进口密封结构能有效克服单由于泵轴、叶轮、口环等零部件的加工、装配精度而带来的加工成本升高及密封性较差等缺点，有效减小叶轮入口处液流的泄漏，大大提高容积效率；而且结构简单、安装方便、成本降低，并大大地提高泵的可靠性。新型的泵壳结构更易于冲压工艺生产，流道更通畅，泵的水力效率更高，泵的水力效率更高、强度和钢度更好。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

图1是本发明所述的离心泵结构示意图；

图2是图1中局部A部分放大示意图；

图3是本发明所述的叶轮结构示意图；

图4是本发明所述的密封环结构示意图；

图5是图4中的B-B向断面示意图；

图6是本发明所述的泵体周壁径向形状示意图；

图7是本发明所述的泵体周壁对应图6中各部分比较示意图；

图8是本发明所述的离心泵泵壳示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明所述一种改进结构的冲压焊接离心泵，包括泵体1，安装于泵体开口端的泵后盖2、电机3，以及设于泵体1内的叶轮4，叶轮4安装于泵轴31上，由电机3驱动旋转，如图3所示，所述的叶轮4由前盖板41、后盖板42和夹持于二者之间的螺旋型叶片(图中未示出)组成，泵体1上设有进水管11和出水管12，所述的出水管12设在泵体1的径向方向，泵体周壁13径向形状为沿径向向外逐渐增大的全螺旋线型，由所述的出水管12连接螺旋线的始点C和终点D(参阅图6)，所述的进水管11由泵体外部延伸至泵体内部，进水管后端111位于叶轮入口40前端，并与泵轴31同轴，所述的叶轮其前盖板41的进口端通过冲压工艺加工形成一与泵轴同轴喇叭口状的环状凸缘412，该环状凸缘412与进水管后端111对应，环状凸缘412前端套设有密封进水管后端111与叶轮入口40的密封环5，密封环5与环状凸缘412的前端4121匹配，与叶轮前盖板的前板411之间留有空隙。

本发明所述前盖板41、后盖板42和螺旋型叶片皆由金属板冲压成型，三者焊接在一起，前盖板41由前板411和通过冲压工艺加工形成的环状凸缘412一体构成，前板411与环状凸缘412之间为一工艺圆弧413，如图3所示，前盖板41进口端由于冲压工艺产生的拔模斜度形成所述的环状凸缘412，由于冲压工艺的拔模斜度，其形状为由叶轮入口开始向内外径逐渐放大的喇叭状，如图2所示，该喇叭状环状凸缘412在叶轮前盖板41入口处倾斜角度为β，该环状凸缘412由两部分组成，包括靠近进水管的前段4121，其直径最小，然后直径逐渐增大的过渡段4122，最后通过工艺圆弧413与前板411相接，该工艺圆弧413与前板411及环状凸缘412分别相切，工艺圆弧413与前板411相切处其外径大于密封环5的内径，所述的密封环5套设于前段4121上(参阅图2)。

上述的环状凸缘412靠近进水管的前段4121与密封环5的内径周边相匹配，密封环5内径与环状凸缘前段4121外径的差值为0.15～0.30毫米，而密封环5与前板411之间为由于拔模斜度和工艺圆弧结构导致的间隙，工作时，由于间隙内水流压力的作用，密封环5在前段4121上可轴向向进水管后端111方向移动，紧贴进水管后端面形成密封。

如图4和图5所示，所述的密封环5呈圆环状，工作时面向进水管的一面其中间突出一圆环密封面51，圆环密封面51表面光滑，其内、外径之差在3～8毫米之间，与进水管后端面配合，形成端面密封(参阅图2)。由于叶轮前盖板41有拔模斜度和工艺圆弧，密封环5不能向后移动到前板411的一侧，密封环5与前板411之间留有间隙，该间隙使得水泵运行时水在高压作用下，推动密封环5向前移动，紧贴在进水管后端壁上。

上述密封环5的材料为强度、刚度性能较好的工程塑料。在密封环5上任意一处的内、外径间径向断开形成一间距在0.1毫米以内的缺口52。这种结构不仅不会影响密封效果，而且可以平衡叶轮的跳动引起的密封环内、外圈间的压力波动，减少密封环的与叶轮进口间的径向运动，避免密封环与叶轮前盖板之间的摩擦及工作时产生噪声。

上述改进的密封结构同样适合多级离心泵。

如图6所示，本发明所述的泵体1其周壁13径向形状为沿径向向外逐渐增大的全螺旋线型(参阅图6从圆弧L1到圆弧L8的方向)，由所述的出水管12连接泵体螺旋线的始点C和终点D，该螺旋线由多段不同直径的圆弧构成，段数越多越好，至少为八段，本实施例为八段不同直径的圆弧L1-L8，由出水管12过渡连接始点C和终点D，由始点C的圆弧段L1直径最小，至终点D的圆弧段L8直径最大，每段圆弧弧度为∏/4。该结构更易于冲压工艺生产，流道也更通畅，泵的水力效率更高。

如图7所示，所述的泵体周壁13轴向断面的形状为由直线131和分别与直线两端对称相切的两弧形段132构成的结构，该直线131为一条平行于泵轴的直线，泵体周壁轴向断面宽度|OW|保持不变。图7中X轴表示泵体周壁轴向宽度，Y轴表示泵体周壁点距离泵轴所在直线的距离，其中，曲线H1-H8分别对应圆弧L1-L8周壁断面的形状，曲线H8表示出水管12右侧圆弧段周壁断面的形状，每段曲线均由直线131和两弧形段132构成。

如图7所示，所述的平行于泵轴的直线131，在沿螺旋线向外逐渐增大的每段圆弧上(参阅图6由圆弧L1至L8的方向)，其长度逐渐减小(参阅图7由曲线H1上的直线部分至H8的直线部分)，两边圆弧连接，圆弧的半径逐渐增大(参阅图7由曲线H1上的圆弧部分至H8的圆弧部分)，前端的圆弧的一边与周壁顶端相切，另一边与泵体前部的相切，切角α在20°～50°之间，如图8所示，泵体前部14为球形或变曲率的曲面。

这种泵体的结构形式不仅使得泵体的流道更加通畅，提高了水泵的效率，而且更加适应冲压工艺，使得泵体的厚度变化更加均匀，泵体的强度更好，可靠性更高。

本发明根据冲压焊接工艺的特点，提供一种适应冲压焊接成型工艺的、改进的离心泵进口密封结构及泵壳结构，新的进口密封结构能有效克服单由于泵轴、叶轮、口环等零部件的加工、装配精度而带来的加工成本升高及密封性较差等缺点，有效减小叶轮入口处液流的泄漏，大大提高容积效率；而且结构简单、安装方便、成本降低，并大大地提高泵的可靠性。这种泵体的结构加工方便，不仅使得泵体的流道更加通畅，提高了水泵的效率，而且更加适应冲压工艺，使得泵体的厚度变化更加均匀，泵体的强度更好，可靠性更高。新型的泵壳结构更易于冲压工艺生产，流道更通畅，泵的水力效率更高，泵的水力效率更高、强度和钢度更好。

Claims (8)

1.一种改进结构的冲压焊接离心泵，包括泵体，安装于泵体开口端的泵后盖、电机，以及设于泵体内的叶轮，叶轮安装于泵轴上，由电机驱动旋转，泵体上设有进水管和出水管，其特征在于：所述的出水管设在泵体的径向方向，泵体周壁径向形状为沿径向向外逐渐增大的全螺旋线型，由所述的出水管连接螺旋线的始点和终点，所述的泵体周壁轴向断面的形状为由直线和分别与直线两端对称相切的两弧形段构成的结构，该直线为一条平行于泵轴的直线，泵体周壁轴向断面宽度保持不变，所述的进水管由泵体外部延伸至泵体内部，进水管后端位于叶轮入口前端，并与泵轴同轴，所述的叶轮其前盖板的进口端通过冲压工艺加工形成一与泵轴同轴喇叭口状的环状凸缘，该环状凸缘与进水管后端对应，环状凸缘前端套设有密封进水管后端与叶轮入口的密封环，密封环与环状凸缘前端匹配，与叶轮前盖板的前板之间留有空隙，所述的环状凸缘由于冲压工艺产生一斜度，其形状为由叶轮入口开始向内外径逐渐放大的喇叭状结构，靠近进水管的一段直径最小，其长度不小于密封环厚度的1.5倍，然后向前板方向直径逐渐增大，最后通过工艺圆弧与前板相接，该工艺圆弧与前板及环状凸缘分别相切，工艺圆弧与前板相切处其外径大于密封环的内径。

2.根据权利要求1所述的改进结构的冲压焊接离心泵，其特征在于：所述的叶轮由前盖板、后盖板和夹持于二者之间的螺旋型叶片组成，所述的前盖板、后盖板和螺旋型叶片皆由金属板冲压成型，三者焊接在一起，所述的前盖板由前板和通过冲压工艺加工形成的环状凸缘一体构成，前板与环状凸缘之间为一工艺圆弧。

3.根据权利要求1所述的改进结构的冲压焊接离心泵，其特征在于：所述的环状凸缘靠近进水管的一段与密封环的内径周边相匹配，密封环内径与环状凸缘靠近进水管的一段外径的差值为0.15～0.30毫米，密封环与前板之间为由于环状凸缘的斜度和工艺圆弧结构导致的间隙。

4.根据权利要求1或3所述的改进结构的冲压焊接离心泵，其特征在于：所述的密封环呈圆环状，工作时面向进水管的一面其中间突出一圆环密封面，圆环密封面表面光滑，其内、外径之差在3～8毫米之间，与进水管后端面配合，形成端面密封。

5.根据权利要求4所述的改进结构的冲压焊接离心泵，其特征在于：所述密封环上任意一处的内、外径之间径向方向断开形成一间距在0.1毫米以内的缝隙。

6.根据权利要求1所述的改进结构的冲压焊接离心泵，其特征在于：所述的泵体周壁径向螺旋线由多段不同直径的圆弧构成。

7.根据权利要求1所述的改进结构的冲压焊接离心泵，其特征在于：所述的平行于泵轴的直线，在沿螺旋线径向向外逐渐增大的每段圆弧上，其长度逐渐减小，两边圆弧连接，前端的圆弧的一边与周壁顶端相切，另一边与泵体的前部相切，圆弧的半径逐渐增大，泵体前端倾角α的变化范围在20°～50°之间。

8.根据权利要求6所述的改进结构的冲压焊接离心泵，其特征在于：所述的泵体周壁径向螺旋线由至少八段不同直径的圆弧构成。

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