CN102606483B - 一种可输送多相流介质的水平中开式多级泵 - Google Patents

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Abstract

一种可输送多相流介质的水平中开式多级泵,其中包括泵体、泵盖、泵主轴、由所述的泵体、泵盖组成的过渡流道、吸水室及特殊结构形式的叶轮等。所述驱动叶轮盖板与从动叶轮盖板之间并无真实叶片,而是周向加工有特殊形式的“波纹”,“波纹”的形式可以是正弦波或余弦波;驱动叶轮盖板与从动叶轮盖板通过连接臂连接。本发明水平中开式多级泵可用在长距离输送高粘度介质、携带大量气体介质、含有高浓度固相颗粒介质及输送含对剪切力敏感的介质等多相流介质场合,具有抗汽蚀、抗磨损、高效可靠、拆卸方便、水力损失小、装配误差小等优点。

Description

一种可输送多相流介质的水平中开式多级泵
技术领域
本发明涉及流体输送机械领域,具体指一种可高效可靠输送多相流介质的水平中开式多级泵。
背景技术
目前多级离心泵主要有两种结构形式,即水平中开式多级离心泵及节段式多级离心泵。其中水平中开式多级泵在输送流体介质方面具有拆卸方便、输送介质效率高、水力损失小、装配误差小等优势被广泛应用于输送不含固相颗粒的清水介质场合。然而随着石油、化工等行业的发展,尤其是在长距离输送高粘度介质、携带大量气体、含有高浓度固相颗粒介质及输送含对剪切力敏感的介质等多相流介质场合时,目前现有离心泵仍无法满足要求,所以迫切需要开发一种能够长距离、抗汽蚀、高效且具有高度可靠性的多相流多级泵以满足需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具备高扬程、高效可靠输送气、液、固多相流介质特点的水平中开式多级泵。
为解决以上技术问题,本发明是通过以下技术方案实现的:本发明水平中开式多级泵包括泵体、泵盖、泵主轴、及由所述的泵体、泵盖组成的蜗壳式过渡流道、环形吸水室及特殊结构形式的叶轮盖板等。
所述特殊形式的叶轮盖板分为主动叶轮盖板与从动叶轮盖板,主动叶轮盖板由泵主轴通过键连接带动高速旋转,主动叶轮盖板与从动叶轮盖板之间通过圆柱形连接臂连接;其中主动叶轮盖板与从动叶轮盖板内侧并无真实叶片,取而代之的是主动叶轮盖板与从动叶轮盖板内侧表面周向加工有特殊形式的“波纹”,“波纹”的形式可以是正弦波或余弦波,其中“波纹”高度大小较主动盖板与从动盖板之间距离相对较小,“波纹”数目在10~30之内。在泵主轴高速旋转带动主动盖板与从动盖板高速旋转的过程时,在经过加工的特殊形式的“波纹”带动下,利用边界层及粘滞曳力原理带动流体介质被排出过渡流道,其中所输送介质中的固相颗粒、携带的大量气体及对剪切力敏感的介质主要经过叶轮盖板之间的无叶区,叶轮无叶片区域压力小于靠近叶轮内侧表面压力,因此叶轮内部发生汽蚀对叶轮损害较小。
所述蜗壳式过渡流道是由泵体和泵盖组成,蜗壳式过渡流道包括环形蜗壳(或是准螺旋形蜗壳)及过渡流道。其中过渡流道数目在1~3个之间,或者更多个,过渡流道截面形状可以是圆形或是具有倒角的矩形,过渡流道的横截面积总大小应与多级泵进口面积近似相等,单个过渡流道最小面积应不堵塞介质输送。过渡流道可以是径向扩散形式或是斜向扩散形式,过渡流道高度可根据所设计的多级泵结构合理确定。
所述水平中开式多级泵进口为环形吸水室,在输送固相大颗粒介质时,环形吸水室进口对输送固相介质不会产生堵塞影响,对水平中开式多级泵效率影响不大。
本发明与现有多级离心泵相比具有以下优点:1、可输送各种多相流介质,适应范围广、多级泵零部件较少,易加工装配;泵的流量扬程曲线平坦,工作范围宽;2、通过性能好、叶轮磨损小;3、抗气蚀性能好,工作平稳无脉动;4、通过叶轮级数增加,可长距离输送多相流介质;5、单级叶轮产生的轴向力、径向力远小于普通多级泵叶轮;6、通过叶轮对称布置,轴向力较小。
本发明水平中开式多级泵不仅可用于输送泥浆,在输送高粘度、高浓度等多相流流体介质方面(例如油气远距离混输)均可实现高效率、高扬程及工作寿命长等特点。
附图说明
图1为本发明水平中开式多级泵一较佳实施例的结构示意图。
图2为本发明叶轮结构实施例示意图。
图3为本发明叶轮主动盖板实施例结构示意图。
图4为本发明叶轮从动盖板实施例结构示意图。
图中,1、多级泵入口;2、第一级叶轮蜗壳;3、第三级叶轮蜗壳;4、第三级排出口;5、第二级叶轮蜗壳;6、泵体;7、第一级排出口;8、叶轮;8a、主动叶轮盖板;8b、从动叶轮盖板;8c、连接臂;9、第二级吸水室入口;10、泵盖;11、泵主轴。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
参照图1为水平中开式多级泵一较佳实施例示意图,由图中可知,多级泵正常工作时,电机带动泵主轴11高速旋转,多相流介质由多级泵入口1进入第一级叶轮蜗壳2内,在叶轮8的高速旋转带动下,多相流介质经第一级排出口7进入第二级吸水室入口9,进一步进入第二级叶轮蜗壳5内部,在第二级叶轮的高速旋转带动下,进一步增加输送介质的扬程,进一步进入第三级叶轮蜗壳3内,进一步经第三级排出口4排出。
多相流介质经过叶轮内部时,由于叶轮高速旋转,在叶轮表面“波纹”叶片的带动下,靠近叶轮表面介质相对速度小,压力大;叶轮盖板中间无叶片区域相对速度大,压力小,因此固相颗粒主要集中于无叶区,气体也主要集中于叶轮无叶区,对叶轮磨损程度较小;同时因叶轮盖板之间间距比较大,可输送较大直径的固相颗粒;叶轮盖板依靠边界层效应及粘性拖曳力原理带动多相流介质高速旋转,可输送含高粘度的多相流介质,而且随着介质粘度的增加,多级泵效率呈现上升趋势;同时该多级泵具有较高的抗汽蚀性能,同样因叶轮无叶片,运动平稳,汽蚀发生时对叶轮几乎无损害,增加了多级泵运转的可靠性;
参照图2所示为所述水平中开式多级泵叶轮,由图中可知,叶轮由主动叶轮盖板8a、从动叶轮盖板8b、连接臂8c组成。主动叶轮盖板8a与从动叶轮盖板8b之间不存在叶片,之间存在较大距离间距。
参照图3所示为所述水平中开式多级泵叶轮主动轮盖板8a,由图中可知,主动轮盖板8a内侧表面有径向布置的正弦波“波纹”。
参照图4所示为所述水平中开式多级泵叶轮从动轮盖板8b,由图中可知,从动轮盖板8b内侧表面有径向布置的正弦波“波纹”。

Claims (3)

1.一种可输送多相流介质的水平中开式多级泵,结构组成包括泵体、泵盖、吸水室、泵主轴及特殊形式的叶轮,其特征在于:多级泵沿水平轴线分为泵体、泵盖两部分;在由原动机驱动的主轴上安装多个特殊形式的叶轮,其中叶轮两盖板内表面周向加工波纹以替代普通叶轮内部叶片,所述波纹的形式是正弦或余弦波,叶轮盖板间距足够大以满足输送含大固体颗粒的多相流介质;多级泵采用级间过渡流道形式实现上下级多相流介质过渡。
2.根据权利要求1所述一种可输送多相流介质的水平中开式多级泵,其特征在于:叶轮盖板之间通过圆柱形连接臂连接,叶轮盖板内侧无叶片,叶轮表面加工有周向分布的波纹,波纹高度远小于两叶轮盖板间距,波纹数目在10~30之内。
3.根据权利要求1所述一种可输送多相流介质的水平中开式多级泵,其特征在于:过渡流道可以是径向扩散形式或是斜向扩散形式过渡,其数目是1个或者多个,根据输送颗粒直径大小决定;过渡流道横截面为圆形或者矩形,过渡流道总横截面积与进口面积接近;过渡流道高度可根据所设计的多级泵结构合理确定。
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