CN102536835A

CN102536835A - 固液两相流螺旋离心泵

Info

Publication number: CN102536835A
Application number: CN2012100747078A
Authority: CN
Inventors: 刘厚林; 董亮; 王勇; 谈明高
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2012-03-21
Filing date: 2012-03-21
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2032-03-21
Also published as: CN102536835B

Abstract

本发明涉及一种离心泵，特别是一种固液两相流螺旋离心泵。它包括泵体，轴，叶轮，叶片外缘，锥形吸入室，出口段，所述在泵体的外壳上装有与所述叶轮的后端面相接触的补偿机构。采用上述技术方案的本发明与现有技术相比，补偿机构与叶轮的后端面相接触；当叶片外缘在输送两相流体的过程中发生磨损后，与壳体上的锥形吸入室间隙变大，补偿机构能够随时调整叶片外缘与锥形吸入室的相对间隙大小，从保证泵的效率不会降低，延长叶片的使用寿命。

Description

固液两相流螺旋离心泵

技术领域

本发明涉及一种离心泵，特别是一种固液两相流螺旋离心泵。

背景技术

螺旋离心泵也叫螺旋泵。泵体中有空间延伸的螺旋旋转叶片。液体的能量传递主要依靠离心力，通过其特殊的三维螺旋叶片，将螺旋的容积推进作用和叶片离心作用有机结合，使介质获得能量，从而使螺旋离心泵具有了螺旋泵和离心泵的双重优点。这种泵尤其适用于输送固液两相流体，特别适用于输送含长纤维物质的污水。公知的这种螺旋离心泵存在的不足之处在于螺旋离心泵输送含固体纤维物质的液体时，固体纤维物质积聚在流道中容易引起泵的停转，且无法达到充分高效地输送含固体纤维物液体的要求。

经检索，与本发明相关的专利申请有：螺旋离心泵（公开号：CN1926338A），发明了一种有利于输送充满固体添加物的液体螺旋离心泵，特点是叶片入口缘和导叶相互配合，从而在沿泵吸方向产生的机械力施加在输送介质上，来阻止固体成分在泵吸路径中的积累，但该方法随着叶片外缘与壳体的磨损导致间隙增大后，对泵性能的影响较大。

一种新型螺旋离心泵（公开号：CN1439813A），发明了一种将两个单吸叶轮同轴并且背靠背地安装在转轴上的螺旋离心泵，增大输送流量，消除叶轮引起的轴向力和径向力，提高了可靠性，但是当输送固体纤维物液体，易发生缠绕和积聚。

一种螺旋离心泵（公开号：CN2081905U），发明了一种运行平稳、噪声低、适用范围广的新型螺旋离心泵，但由于叶片对固体纤维物液体的搅动，使得其连续撞击泵体内的过流部位，从而消耗大量的能量，并造成过流部件的磨损。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够克服叶片外缘与壳体内壁的磨损后间隙变大对泵性能产生影响的问题。

本发明采用如下技术方案。

一种固液两相流螺旋离心泵，包括泵体，轴，叶轮，叶片外缘，锥形吸入室，出口段，所述在泵体的外壳上装有与所述叶轮的后端面相接触的补偿机构。

采用上述技术方案的本发明与现有技术相比，补偿机构与叶轮的后端面相接触；当叶片外缘在输送两相流体的过程中发生磨损后，与壳体上的锥形吸入室间隙变大，补偿机构能够随时调整叶片外缘与锥形吸入室的相对间隙大小，从保证泵的效率不会降低，延长叶片的使用寿命。

本发明的优选方案是：所述补偿机构包括外罩，阶梯轴，弹簧，所述阶梯轴置于外罩内，该阶梯轴小直径上套装有弹簧；小直径的一端与外罩内壁相接触；该阶梯轴的大直径置于所述泵体外壳上的安装孔内，大直径的一端并与所述叶轮的后端面相接触。所述弹簧是压缩弹簧。压缩弹簧所产生的压力能够保证大直径的一端始终与叶轮的后端相接触。

所述阶梯轴大直径的一端装有第一球状体，该第一球状体与所述叶轮的后端面相接触。第一球状体能够减小叶轮的后端面与大直径一端的磨擦力，不会使泵的效率降低。

所述阶梯轴小直径的一端装有第二球状体，该第二球状体与所述外罩内壁相接触。第二球状体能够减小小直径的一端与外罩内壁的磨擦力，不会使泵的效率降低。

补偿机构均布在泵体外壳上。

所述大直径外套装有过滤网，该过滤网的外缘嵌入所述外罩的卡槽内。过滤网的设置利于减小污物进入外罩内，从而影响弹簧随阶梯轴的高速旋转。

所述叶轮的后端面上设有第一凹槽，该第一凹槽与所述第一球状体相嵌合。第一凹槽与第一球状体相嵌合，便于对阶梯轴大直径端的定位，防止产生偏移现象。

所述外内壁上设有第二凹槽，该第二凹槽与所述第二球状体相嵌合。第二凹槽与第二球状体相嵌合，便于对阶梯轴小直径端的定位，防止产生偏移现象

所述外罩上设有台肩，该台肩与泵体外壳连接。

附图说明

图1是本实施例的结构示意图。

图2是图1中的B部放大图。

图3是图1的A向视图。

图4是叶片进口边和导叶边夹角结构示意图。

图5是带有套筒的螺旋离心泵的结构示意图。

图中：螺旋离心泵1、叶轮2、叶片进口边2a、叶片进口边缘部分2b、叶片外缘2c、旋转轴2d、泵体3、锥形吸入室3a、螺旋蜗壳3b、吸入段3c、出口段3d、轴4、轴旋转方向4a、导叶5、导叶边5a、导叶边缘部分5b、后端面6、第一球状体7、阶梯轴的大直径8、阶梯轴的小直径9、弹簧10、第二球状体11、外罩12；过滤网13，第一凹槽14，第二凹槽15；螺栓16，台肩17；卡槽18；流体流动方向S、导叶边上点P1、叶片进口边上点P2、导叶边上点P1处的切线T1、叶片进口边上点P2处的切线T2、套筒F、套筒移动方向R、轴向Q1、圆周方向Q2、T1、T2的夹角

。

具体实施方式

参见附图1和附图2，螺旋离心泵1的泵体3的外壳上装有与叶轮2的后端面相接触的补偿机构。螺旋离心泵1的叶轮2有螺旋延伸的叶片进口边2a和叶片外缘2c。叶轮2和轴4固定连接。

本实施例的优选结构是：补偿机构由外罩12、阶梯轴和弹簧10构成，阶梯轴置于外罩12内，阶梯轴小直径9上套装有弹簧；阶梯轴小直径9的一端与外罩12内壁相接触；阶梯轴的大直径8置于泵体3外壳上的安装孔内，阶梯轴大直径8的一端并与叶轮2的后端面相接触；弹簧10是压缩弹簧；叶片外缘2c在输送两相流体的过程中发生磨损后，与壳体上的锥形吸入室3a间隙变大，弹簧10所产生的压力始终将阶梯轴的大直径端8与叶轮2的后端面相接触；从而能够随时调整叶片外缘2c与锥形吸入室3a的相对间隙大小，从保证泵的效率不会降低，进一步延长叶片的使用寿命。

阶梯轴大直径8的一端装有第一球状体7，第一球状体7与叶轮2的后端面相接触。阶梯轴小直径9的一端装有第二球状体11，第二球状体11与外罩12的内壁相接触。第一球状体7和第二球状体11利于减小接触面间的磨擦，补偿机构均布在泵体1的外壳上；均布设置的补偿机构能够产生动平衡而不会在运转过程中发生偏移现象，防止影响泵的正常工作。

大直径8外套装有过滤网13，过滤网13的外缘嵌入外罩12的卡槽18内。过滤网13的设置利于减小污物进入外罩12内，从而影响弹簧10随阶梯轴的高速旋转。即使叶片磨损后，在弹簧10的压力作用下，过滤网13的外缘由于外罩12上的卡槽18的作用，过滤网13也不会发生错位现象，同样可以起到过滤大的污物的作用。

叶轮2的后端面上设有第一凹槽14，第一凹槽14与第一球状体7相嵌合。第一凹槽14与第一球状体7相嵌合，便于对阶梯轴大直径8端的定位，防止产生偏移现象。

外内壁上设有第二凹槽15，第二凹槽15与第二球状11体相嵌合。第二凹槽15与第二球状体11相嵌合，便于对阶梯轴小直径9端的定位，防止产生偏移现象。

外罩12上设有台肩17，台肩17与泵体3的外壳连接。台肩17通过螺栓16将外罩12固接于泵体3的外壳上，也便于弹簧10失效时对弹簧10的拆卸和更换。外罩12呈圆柱筒体结构，参见附图2所示。

本实施例的泵体结构中，泵体3包括锥形吸入室3a、螺旋蜗壳3b、吸入段3c和出口段3d。向内延伸的导叶5包括导叶边5a，导叶安放在吸入段3c处，向泵腔内延伸的导叶边5a延伸到了叶轮2进口的内部空间。导叶5与旋转的叶轮2的进口处叶片外缘2c配合，叶片旋转时把导叶5包围在旋转叶片的内部空间中。

如图1所示，螺旋叶轮2的顶端位于螺旋段。螺旋离心泵1还包含了螺旋段和离心段。泵输送流体的方向为方向S。

图2所示是从吸入口3c方向的视图，可以看到螺旋离心泵1内部的叶轮2和导叶5。叶轮2的螺旋延伸叶片进口边2a从顶尖处一直向轴线方向延伸到轮毂进口处。

图1和图3中的导叶5设计成：导叶边5a沿轴的旋转方向逐渐向径向和旋转轴2d的方向同时延伸到叶轮2的进口处的内部空间。导叶边5a是一个空间的弯曲弧线，同时叶片进口边2a是一个绕轴线旋转的空间弯曲弧线。这个相互配合的小间距大概可在0.1毫米到30毫米。配合的最小间距处是图中画出的叶片边缘部分2b上的点P1和导叶边缘部分5b上的点P2之间的距离。随着叶轮2向旋转方向4a旋转点P1、P2是变动的，这种设计使得叶片边缘部分2b和导叶边缘部分5b之间的固体物质沿轴向Q1方向输送。流体流动方向为S。

导叶5可以以不同的方式安放在泵体中，这样设计有利于固定导叶边5a和旋转叶片边 2a的配合，边2a、5a的相互配合有利于泵1对固体物质在液流方向S的输送。

图2所示，从吸入口3c看，叶片边缘部分2b上点P1处的切线T1和导叶边缘部分5b上点P2处的切线T2，这两条切线T1，T2的夹角，通过实验验证夹角

在60度到120度之间最好。并且，角

的角度不能小于固体物质在叶片进口边2a上滑动的角度。

图4所示是图3的局部细节图，是两个不同形式的空间延伸曲线。图4中，叶片进口边2a上点P1处切线T1和导叶边5a上点P2处切线T2的夹角

大约为110度。夹角

由空间曲线2a、5a的弯曲形状决定。因此，角

在螺旋离心泵1的设计中是可以相对选择的。空间曲线2a、5a弯曲形状可以选择，这样当点P1、P2沿方向Q2移动时夹角

的度数可以确保它始终保持不变。通过相应地延伸空间曲线 2a 、5a ，当点 P1 、P2 沿方向Q2移动时，同样可以增加或减小夹角

的度数。

另一个设计优点是，叶片边缘部分2b和导叶边缘部分5b加工成有切削功能的边缘，这样就可以对通过2b、5b之间部分的固体物质进行切削。

一般说来，选用的夹角

越大固体物质沿着边缘2b、5b越容易堆积，同理，夹角

越小固体物质越容易被边2b、5b分离开。另外，通过适当的修整，边2b、5b的有效部分的长度能够完全确定下来。因此，螺旋离心泵在选择好边2b、5b和它们的夹角

后，能够达到对固液两相流体的最优化输送，边2b、5b和它们的夹角

达到最优化组合后能够有效地防止泵的阻塞，使得泵的效率得到提高。

图5所示，螺旋离心泵1的吸入口3c处套有一个套筒7，套筒7与导叶5固定连接。套筒7能够通过固定件固定在泵体3上。当把固定件取下时，套筒7和导叶5能够从R方向取下来。这种结构设计的好处是能够很好地调节导叶边5a和叶片进口边2a之间的间距。特别是点P1、P2在方向R或Q1上的空间距离。叶片进口边2a和导叶边5a间距可以在泵运行时进行调节，因此，点P1、P2的距离可以在泵运行时适当增加。套筒7能够使导叶5的位置在方向R上在一定的时间间隔重新定位。

以上为本发明所列举的实施例及附图，但本发明并不限于上述实施例及附图所列举，在不脱离本发明保护范围的前提下，能够达到本发明补偿机构效果所作出结构或/和形式的变化以及等同的结构或/和形式变化，均视为在本发明的保护范围内。

除了本实施例所描述的第一凹槽14和第二凹槽15的结构形式对第一球状体7和第二球状体11定位以外，还可以采用均布的四个球状凸起对第一球状体7或第二球状体11进行定位，以利于减小磨擦，并且进行定位。

Claims

1.一种固液两相流螺旋离心泵，包括泵体，轴，叶轮，叶片外缘，锥形吸入室，出口段，其特征在于：所述在泵体的外壳上装有与所述叶轮的后端面相接触的补偿机构。

2.根据权利要求1所述的固液两相流螺旋离心泵，其特征在于：所述补偿机构包括外罩，阶梯轴，弹簧，所述阶梯轴置于外罩内，该阶梯轴小直径上套装有弹簧；小直径的一端与外罩内壁相接触；该阶梯轴的大直径置于所述泵体外壳上的安装孔内，大直径的一端并与所述叶轮的后端面相接触。

3.根据权利要求2所述的固液两相流螺旋离心泵，其特征在于：所述弹簧是压缩弹簧。

4.根据权利要求2所述的固液两相流螺旋离心泵，其特征在于：所述阶梯轴大直径的一端装有第一球状体，该第一球状体与所述叶轮的后端面相接触。

5.根据权利要求2所述的固液两相流螺旋离心泵，其特征在于：所述阶梯轴小直径的一端装有第二球状体，该第二球状体与所述外罩内壁相接触。

6.根据权利要求1或2所述的固液两相流螺旋离心泵，其特征在于：所述补偿机构均布在泵体外壳上。

7.根据权利要求2所述的固液两相流螺旋离心泵，其特征在于：所述大直径外套装有过滤网，该过滤网的外缘嵌入所述外罩的卡槽内。

8.根据权利要求4所述的固液两相流螺旋离心泵，其特征在于：所述叶轮的后端面上设有第一凹槽，该第一凹槽与所述第一球状体相嵌合。

9.根据权利要求5所述的固液两相流螺旋离心泵，其特征在于：所述外内壁上设有第二凹槽，该第二凹槽与所述第二球状体相嵌合。

10.根据权利要求2所述的固液两相流螺旋离心泵，其特征在于：所述外罩上设有台肩，该台肩与泵体外壳连接。