CN102052354B - 高速多相流溶气泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速多相流溶气泵，属于流体机械领域,它包括泵体，装在泵体上的泵盖，装在泵体内的叶轮，所述泵体与泵盖之间形成封闭的泵腔；所述叶轮与泵体、泵盖之间形成封闭式流道，所述泵盖上设有凹槽，所述叶轮的叶片的一端设有一个与该凹槽相配合的圆环，该叶轮叶片与泵盖之间设有运转缝隙e，所述叶轮的前盖板与泵体之间设有运转间隙，所述叶轮的前盖板与泵体之间密封环结构。本发明使气体在泵腔流道内破碎，以弥散状态溶于介质中并随介质一起排出去，不让气体存留在泵体流道内，保证在不同含气量的情况下多相流介质输送时的稳定性和可靠性。本发明电机转速范围高达3000-7000r/min，可输送的介质的气体含量最高可达到30%，能使气体在介质中达到高度弥散状态而与介质混合，随介质被输送出去；且结构简单，安装、使用、维护方便。

Description

高速多相流溶气泵

技术领域

本发明涉及流体机械领域,尤其为通过特殊研究的水力部件和结构，用于输送含气量达10%-30%的混合式多相流介质，其转速范围为3000-7000r/min的高速叶片式泵。

背景技术

现有离心泵在含有5%气体时，便因产生断流而无法工作，而在许多工艺和某些重大装备中，要泵送含有高达30%气体的介质，且参数仍属于离心泵范畴，如溶气气浮、溶气工艺、中和工艺、除锈、废水脱硝、饮用水的臭氧化处理、重水和废水回用、特种军工产品等都需要能泵送气量最高达30%的介质。

对于现有封闭式叶轮叶片泵，当含气介质通过泵的吸入口经叶轮3做功获得能量后，被排到压水室。叶片泵内为带有前盖板10、后盖板11的闭式叶轮3，见图4、图5，叶轮的前盖板10、后盖板11处与泵体1之间留有较大的空隙，此时，压水室中的高压介质便会迅速充满这些空隙中，并往低压区，即泵的进口端泄漏，由于气体的密度小、封闭式叶轮不能防止气体存留、也不能破碎气体，使滞留在泵体内的空隙处的气体不能排出。当泵体1内的气体存留多了，便会造成泵不能正常工作，如断流、振动、密封损坏等。停泵后再次启动要排气处理。而能够用于输送含少量气体介质的气液混输泵，其结构也只能防止少量的气体不存留在泵体流道内，随介质一起被输送出去，但不能破碎气体、使之高度溶于介质中并随之排出。由于其结构形式的限制，所输送气体的含量一般也不超过6%，如图10所示。

现有的叶片式泵的叶轮有两种结构形式，一种如图4-6所示，是有前、后密封环加平衡孔12的闭式叶轮，这是最常见的结构，它的前盖板10、后盖板11处与泵体1间存在着三处较大的空穴，即A、B、C区，从混合介质中析出的气体往往存留在这些空间，不易排出，且前、后密封环部位密封长度很短，一般只有20mm左右，阻止不了气体回流到叶轮3吸入口，而气体回到叶轮3吸入口较多时，会造成断流，导致泵不能工作。另一种如图7-9所示，是有前密封环加平衡筋14结构的闭式叶轮。该结构的叶轮3存在两处处较大空穴A、B区，前部密封环部位长度也很短，不同之处在于后盖板设有直叶片形式的平衡筋14，而没有开平衡孔12，直叶片平衡筋14的作用只能降低腔B的压力，平衡轴向力。不能将存留在此处的气体排走。故以上两种普通叶片式泵的叶轮3及其泵腔15流道均不能适应多相流介质的输送，同时也不能破碎气体。

而适用于输送含少量气体介质的气液混输泵，可防止少量气体存留。如图10所示，由于其结构形式的限制，只能使气体伴随在介质中，随介质一起被输送出去，而不能破碎气体，因此气体的体积会比较大，当介质中的含气量较大时，其输送能力马上下降。因此所输送气体的含量一般不超过6%。

发明内容

针对现有离心泵在含有5%气体以上无法工作，现有多相流泵转速不高，且重量重，体积大的缺陷，本发明旨在提供一种高速多相流溶气泵，它同时解决了溶气和高转速的问题，可满足各种气液工艺过程、军工产品、城市给排水的需要。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：所述高速多相流溶气泵，包括泵体，装在泵体上的泵盖，装在泵体内的叶轮，其结构特点是，所述泵体与泵盖之间形成封闭的泵腔；所述叶轮与泵体、泵盖组成封闭式流道之间形成封闭式流道。所述泵盖上设有凹槽，所述叶轮的叶片的一端设有一个与该凹槽相配合的圆环，该叶轮叶片与泵盖之间设有运转缝隙e，所述叶轮的前盖板与泵体之间设有运转间隙，所述叶轮的前盖板与泵体之间密封环结构。藉由此结构，泵体将被输送介质均匀地导入叶轮，尔后收集从叶轮获得能量后的介质，并将其部分速度能转换成压力能并送入管网中。叶轮的这种独特的结构形式能够保证对多相流介质的良好的输送。

所述泵腔外侧压装有密封部件，机械密封可防止泵腔内的介质泄漏。

所述叶轮通过电机轴与装在支架上的电机相联，其中泵体、泵盖和电机通过支架支撑并连接在一起。所述泵盖与电机轴之间为机械密封，防止泵体内的介质沿主轴泄漏。

所述电机转速范围提高为3000-7000r/min，电机转速提高在本发明中有二个作用：一是高转速更有利于气体达到弥散状态，更充分的与被输送介质混合；二是使用高转速技术可以使泵和电机的整体结构均缩小，能够适用于安装空间较小的场所，应用更广泛。

将支架穿过电机轴装在电机的安装法兰上并紧固；尔后将泵盖穿过电机轴装在支架上并紧固，并将机械密封装于电机轴上，将叶轮用螺纹联接于电机轴上紧固，同时压紧机封；最后将泵体装在泵盖上并紧固。

高速多相流溶气泵的叶轮有前盖板而无后盖板，在叶片的后盖板位置设计有一个圆环，与泵盖的凹槽相配合，使叶轮叶片与泵盖间只存在微小的运转缝隙，气体在此间隙内形成回旋，并由于压力作用被细化和破碎，达到高度弥散状态而与介质混合。前盖板与泵体间同样存在有微小间隙，介质中的未完全混合的小量气体经此处回流到泵的入口，再进入流道内被细化和破碎，使介质中的气体达到完全的弥散状态，随主流排到管网中，从而实现了多相流输送。

介质从吸入管网流到泵体的进口端后，被均匀地导向叶轮，高速旋转的叶轮叶片带动介质同步旋转、同时由于离心力的作用将介质甩向压水室，在这个过程中，叶轮将原动机的机械能转变成抽送介质的压力能和速度能。获得能量的介质汇集到泵体的压水室后被排到管网。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明使气体在液体中以弥散状态溶于介质中并随介质一起排出去，不让气体存留在泵体流道内，保证在不同含气量的情况下多相流介质输送时的稳定性和可靠性。本发明电机转速范围高达3000-7000r/min，可输送的介质的气体含量最高可达到30%,能使气体在介质中达到高度弥散状态而与介质混合，随介质被输送出去，有效地避免了因断流而无法工作；且结构简单，安装、使用、维护方便。

附图说明

图1是本发明一种实施例的安装结构示意图；

图2是图1中所示的叶轮的结构示意图；

图3是图2的侧视图；

图4是叶轮为平衡孔的现有叶片泵的结构示意图；

图5是图4中所示的叶轮的结构示意图；

图6是图5的侧视图；

图7是叶轮为平衡肋的现有叶片泵的结构示意图；

图8是图7中所示的叶轮的结构示意图；

图9是图8的侧视图；

图10是现有气液混输泵的结构示意图。

在图中

1-泵体；          2-泵盖；        3-叶轮；

4-电机轴；        5-机械密封；    6-支架；

7-电机；          10前盖板；     11-后盖板；

12-平衡孔；       13-悬挂部件；   14-平衡筋；

15-泵腔；         16-凹槽；       17-圆环；

18-封闭式流道；   19-密封环；     e-运转缝隙；

A,B-空穴；        C-腔。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的阐述。

如图1所示，所述高速多相流溶气泵主要由泵体1、泵盖2 、叶轮3、机械密封5 、支架6 组成。所述叶轮3通过电机轴4与装在支架6上的电机7相联；其中泵体1、泵盖2和电机7通过支架6支撑并连接在一起，支架6的作用是连接与支撑泵体1和泵盖2，将泵与电机7联接成整体，所述叶轮3的前盖板10与泵体1之间密封环19。

泵体1将被输送介质均匀地导入叶轮3，尔后收集从叶轮3获得能量后的介质，并将其部分速度能转换成压力能并送入管网中。泵盖2与泵体1一起组成封闭的泵腔15，密封部件的压盖装于其上。叶轮3将电机7的机械能转换成被输送介质的压力能和速度能，然后排送到管网中，叶轮3能够保证对多相流介质的良好的输送。电机轴4将电机7的机械能传递给叶轮3。机械密封5对旋转主轴进行动密封，防止泵体1内的介质沿主轴泄漏。

高速多相流溶气泵与现有的叶片泵不同之处在于它的叶轮3结构形式及与泵体1、泵盖2形成的封闭式流道18。本发明所述的高速多相流溶气泵的叶轮3有前盖板10而无后盖板11，在叶片的后盖板11位置设计有一个圆环17，与泵盖2的凹槽16相配合，使叶轮3叶片与泵盖2间只存在微小的运转缝隙e，气体在此运转缝隙e内形成回旋，并由于压力作用被细化和破碎，达到高度弥散状态而与介质混合。前盖板10与泵体1间同样存在有微小间隙，介质中的未完全混合的小量气体经此处回流到泵的入口，再进入流道内被细化和破碎，使介质中的气体达到完全的弥散状态，随主流排到管网中，从而实现了多相流输送。应用此特殊结构的设计，气体在介质达到高度弥散状态并与介质混合后，所输送气体的含量最高可达到30%。

Claims (6)

1.一种高速多相流溶气泵，包括泵体（1），装在泵体（1）上的泵盖（2），装在泵体（1）内的叶轮（3），其特征是，所述泵体（1）与泵盖（2）之间形成封闭的泵腔（15）；所述叶轮（3）与泵体（1）、泵盖（2）组成封闭式流道；叶轮（3）的叶片的一端设有一个与泵盖（2）上的凹槽（16）相配合的圆环（17），该叶轮（3）叶片与泵盖（2）之间设有运转缝隙e，所述叶轮（3）的前盖板（10）与泵体（1）之间密封环结构。

2.根据权利要求1所述的高速多相流溶气泵，其特征是，所述叶轮（3）通过电机轴（4）与装在支架（6）上的电机（7）相联；其中泵体（1）、泵盖（2）和电机（7）通过支架（6）支撑并连接在一起。

3.根据权利要求2所述的高速多相流溶气泵，其特征是，所述泵盖（2）与电机轴（4）之间为机械密封（5）。

4.根据权利要求1所述的高速多相流溶气泵，其特征是，所述叶轮（3）的前盖板（10）与泵体（1）之间设有运转间隙。

5.根据权利要求1所述的高速多相流溶气泵，其特征是，所述泵腔（15）外侧压装有密封部件。

6.根据权利要求1-5之一所述的高速多相流溶气泵，其特征是，所述电机（7）转速范围为3000-7000r/min。

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