CN103362826A - 一种无需灌液的内置式液环离心泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种内置式液环自吸离心泵，包括带有液体进口管和液体出口管的泵壳，安装在泵壳内驱动液体流动的叶轮，以及一端与驱动电机连接另一端与叶轮连接的驱动轴，所述叶轮包括由侧边条固定的前盖板和后盖板，设置在前盖板和后盖板之间的螺旋形叶片，在前盖板的圆心处设置有与液体进口管相通的叶轮进口，各侧边条之间构成叶轮出口，所述叶轮后侧的驱动轴上安装有抽取泵壳内空气的液环真空泵，所述后盖板上设置有与液环真空泵吸入口相通的通孔。本发明省却了抽气管路，简化了排气管路和回流管路。同时缩小自吸离心泵气液分离室的尺寸，从而减小离心泵的体积和重量。

Description

一种无需灌液的内置式液环离心泵

技术领域

本发明涉及机械领域，具体涉及一种将液环真空泵和离心泵设计成一体且无需灌液的内置式离心泵。 

背景技术

现有的离心泵在工作时，如图2所示，依靠高速旋转的叶轮，液体在惯性离心力作用下获得了能量以提高了压强。离心泵在工作前，泵体和进口管线必须罐满液体介质，防止气蚀现象发生。当叶轮快速转动时，叶片促使介质很快旋转，旋转着的介质在离心力的作用下从叶轮中飞出，泵内的水被抛出后，叶轮的中心部分形成真空区域。一面不断地吸入液体，一面又不断地给予吸入的液体一定的能量，将液体排出，离心泵便如此连续不断地工作。为了使离心泵的内部充满液体，需要先将其内部的空气抽出，因此出现了还有液环真空泵的的离心泵，液环真空泵用于将离心泵内的气体抽离，使离心泵内部形成真空以便于灌入液体，液环真空泵和离心泵共用一个驱动轴，在离心泵的泵壳上装有吸气阀，用以控制液环真空泵的吸气通道。其工作方式为：在启动离心泵前先将吸气阀打开，待离心泵的气被排尽后将吸气阀关闭，以避免和减少液体回流；当液环真空泵把离心泵的气体抽尽后，离心泵内部会充满液体，此时离心泵则可以开始工作。 

此外，液环真空泵抽完气后会将部分液体抽入内部，由于离心泵的压力大，液环真空泵不可能与它并联抽液体，因此液环真空泵内的液体就会一直不流动而导致发热。为了解决这个问题，现有技术在液环真空泵的排出口和离心泵的吸入管路之间，安装了泄压管和泄压阀，使液环真空泵内的液体经它能够进入离心泵的液体循环中，这样的结构就增加了系统的复杂性。 

另外由于带液环真空泵的离心泵未设置环形储液室，因此每次离心泵启动前都需要进行灌泵作业，增加了使用上的工序。 

发明内容

为解决现有技术中带有液环真空泵的离心泵管路复杂以及每次启动前都需要灌入液体的问题，本发明提供一种内置液环真空泵的离心泵，具体方案如下：一种无需灌液的内置式液环自吸离心泵，包括带有液体进口管和液体出口管的泵壳，安装在泵壳内驱动液体 流动的叶轮，以及一端与驱动电机连接另一端与叶轮连接的驱动轴，所述叶轮包括由侧边条固定的前盖板和后盖板，设置在前盖板和后盖板之间的螺旋形叶片，在前盖板的圆心处设置有与液体进口管相通的叶轮进口，各侧边条之间构成叶轮出口，其特征在于，所述叶轮后侧的驱动轴上安装有抽取泵壳内空气的液环真空泵，所述后盖板上设置有与液环真空泵吸入口相通的通孔。 

为简化排气管路：所述液环真空泵的液轮腔上设置有与离心泵的液体出口管连通的排气管。 

为取消离心泵的灌液步骤：所述叶轮的外盖板外侧设置有为叶轮自吸提供液体的环形储液室，环形储液室中间的空心通道卡在叶轮进口的外侧，在环形储液室上设置有与液体出口管相通的进液孔和与叶轮腔相通的出液孔。 

为方便离心泵的运输和维护：所述环形储液室的底部设置有排液开关。 

为避免液环真空泵内的液体发热：所述液环真空泵的液环轮腔上设置有与环形储液室相通的回流管。 

优选：所述回流管的两端分别与液环轮腔的底部和环形储液室的底部连接。 

为方便安装和维护：所述液体进口管为S形管道，所述环形储液室设置在液体进口管的尾端外侧且与液体进口管为一体结构，液体进口管的尾端穿过环形储液室与叶轮进口相连，所述液体进口管通过螺栓固定在泵壳上。 

优选：所述环形储液室的空心环状结构顶部管径小于底部管径，顶部管径与底部管径之间为弧形过度且底端管径的宽度小于液体进口管的宽度但大于液体进口管三分之二的宽度。 

为方便抽取空气：所述通孔为3～5个且围绕驱动轴等间距排列。 

本发明的内置式液环离心泵省却了传统液环离心泵的抽气管路，同时简化了排气管路和回流管路，使整体结构更加简单。同时，由于整个泵壳内的排气主要由液环真空泵来完成，因此可以大大缩小自吸离心泵气液分离室的尺寸，从而减小离心泵的体积和重量。在泵体设计上，打破传统自吸离心泵的入口S形弯、气液分离室、涡壳一体化的泵体结构，创新性地将环形储液室设计在液体进口管上，在满足离心泵自吸性能的基础上，优化了泵体结构，简化了泵体铸造的工艺性复杂性。 

本发明利用直接在叶轮上开孔的方式，使液环真空泵能够通过最短的路径将离心泵内的空气抽取出来，去除了现有技术中外置的抽气管路设置，减少了设备复杂性。将液环真空泵的排气管直接与离心泵的液体出口管连接，即无需再考虑排出的气体或液体的排放，因此取消了现有管路中的排气阀设置，减少了相应的操作步骤和设备。采用环形储液室后 避免了每次使用离心泵都需要灌液的步骤，节省了时间和劳力，而且将液体进口管与环形储液室设置成一体且与泵壳分别制造，简化了铸造上的工序。 

附图说明

图1本发明的结构示意图； 

图2本发明中叶轮的结构示意图； 

图3后盖板上的通孔示意图； 

图4环形储液室的正面示意图； 

图5液体进口管与环形储液管的剖视图； 

附图中标号说明：1-离心泵、101-叶轮、102-后盖板、103-通孔、104-环形储液室、105-液体进口管、106-液体出口管、107-进液孔、108-出液孔、109-叶轮腔、110-排液开关、111-前盖板、112-侧边条、113-叶轮进口、114-叶片2-液环真空泵、201-液环轮、202-排气管、203-回流管、204-液环轮腔、3-驱动轴、4-泵壳。 

具体实施方式

如图1、3所示，本发明无需灌液的内置式液环离心泵，包括带有液体进口管105和液体出口管106的泵壳4，安装在泵壳4内驱动液体流动的叶轮101，以及一端与驱动电机连接另一端与叶轮101连接的驱动轴3，所述叶轮101包括由侧边条112固定的前盖板111和后盖板102，设置在前盖板111和后盖板102之间的螺旋形叶片114，在前盖板111的圆心处设置有与液体进口管105相通的叶轮进口113，各侧边条112之间构成叶轮出口，所述叶轮后侧的驱动轴3上安装有抽取泵壳内空气的液环真空泵2，所述后盖板102上设置有与液环真空泵2吸入口相通的通孔103。 

本发明在现有技术的基础上，将原有的液环真空泵与离心泵外部的抽气管道直接去除，改成直接在叶轮的后盖板上开通孔的方式，使整个泵壳内及管道内的气体直接通过通孔吸入到液环真空泵中，再由原排气系统排出，通过上述改进，不但简化了离心泵的结构，而且缩短了液环真空泵吸气的路径，减少了密封处理工作及设备安装工序。通过内置通孔的方式还减少了离心泵外表的管路设置，方便维护、搬运以及安装。 

如图1、2、3所示，工作时，本发明液环离心泵的液环真空泵2首先在驱动电机的驱动下工作，叶轮在驱动轴的驱动下旋转，叶轮的后盖板102在泵壳内将叶轮与液环真空泵隔开，泵壳内的空气由后盖板102上通孔103被吸到液环轮腔204内，再通过液环轮腔204顶部的排气管202将气体排放到大气中，当气体排放完全后再将排气管202上的阀门关闭， 完成离心泵的气体抽取工序。当泵壳4内的空气被抽取完毕后，液体由液体进口管105通过叶轮进口113进入叶轮腔109，在叶轮腔109内叶片114的旋转带动下，由叶轮出口排到液体出口管106上形成自动循环，完成离心泵的起始驱动过程。如图3所示，具体的通孔103根据液环真空泵的工作功率及离心泵的体积确定，本发明中叶轮后盖板上的通孔103设置有3～5个，且各通孔103围绕驱动轴3等间距排列。此外还可以根据需要增加通孔数量或封堵通孔。 

为进一步简化液环自吸离心泵的管路结构，本发明取消排气管202上的控制阀门，所述液环真空泵2的液环轮腔204上设置有与离心泵1的液体出口管106连通的排气管202。通过上述结构使得液环轮201抽取的气体直接通过液体出口管106排出，当气体排放完全后，后续提取的液体也排放到液体出口管，不需要控制也不影响离心泵1的正常工作，而且这种液体的排放也符合离心泵的工作目的，并不会造成任何不利影响。 

如图4所示，为使液环自吸离心泵避免每次启动都需要灌液操作，本发明在所述叶轮101的外盖板111外侧设置有为叶轮101自吸提供液体的环形储液室104，环形储液室104中间的空心通道卡在叶轮进口的外侧，环形储液室在环形储液室104上设置有与液体出口管106相通的进液孔107和与叶轮腔109相通的出液孔108。本发明的环形储液室104在平时储满液体，在叶轮101和液环轮201工作时，环形储液室104内的液体在压力作用下，会由底部的出液孔108进入到叶轮腔109内，叶轮101的旋转将液体抛向叶轮腔109的叶轮出口，抛出的液体和泵壳一起在叶轮出口及叶轮进口处形成一个液体封环，使叶轮腔109的叶轮出口和叶轮进口113隔离(离心泵1的工作方式与现有技术一致)，此时液环轮201的旋转会将叶轮腔109内的空气由叶轮后盖板上的通孔103抽出，并通过排气管202排入到液体出口管106内，被叶轮101甩到液体出口管106的液体会有部分通过进液孔107再进入环形储液室104内形成循环。液环轮201在将空气抽尽而抽到液体时，叶轮腔109内则会充满液体，此时叶轮101在这种状态下的旋转已经与液体形成了无缝驱动，使得液体源源不断由液体进口管105排到液体出口管106，实现液体的正常输送。本发明的环形储液室104仅需要在第一次使用时加注液体，以后使用时通过上面的进液孔107由液体出口管106进液，而由出液孔108将液体提供给叶轮腔109，满足了叶轮腔的灌液需要，整个过程完全自动完成，不需要用户操作，避免了现有技术中每次都需要用户进行灌液的操作，减少了劳动强度。 

为了方便液体进入叶轮腔，本发明环形储液室的底部等于或高于叶轮腔的底部，同时环形储液室的腔室的宽度也大于叶轮腔的宽度。采用这样的结构使环形储液室与叶轮腔形成一个落差，更易于环形储液室的液体流入叶轮腔，而且设置较宽的环形储液室腔室，能 够为叶轮工作提供足够的液体。 

为方便液体进口管与环形储液室的一体化制作：如图1、5所示，所述环形储液室的空心环状结构顶部管径小于底部管径，顶部管径与底部管径之间为弧形过度，且底端管径的宽度小于液体进口管的宽度但大于液体进口管三分之二的宽度。采用这样的结构使得液体进口管的S形结构底部可以直接利用储液管作为管壁，减少制作上的难度，同时利用底部加宽的环形储液室能够储存更多的液体，更易启动叶轮。底部加宽后，整个设备的外观上也能够保持一致，不会现象底部小而顶部大的不稳现象。 

为减少现有液环真空泵的回流管路结构，本发明将液环真空泵2的回流管203与环形储液室104相连。通过上述方式使环形储液室104的液体通过回流管进入到液环轮腔，再由液环轮腔204的排气管202进入液体出口管106，形成一个低压力循环，此循环不受叶轮吸力的影响，避免了液环轮腔内液体过热的问题。通过上述改进，减少了现有技术中回流管由液环轮腔连接至液体进口管的管线长度和阀门数量，使离心泵1的设计更加紧凑、合理。为方便液体回流，本发明将所述回流管203的两端分别与液环轮腔204的底部和环形储液室104的底部连接。 

如图1、5所示，为便于维护和安装，本发明的所述液体进口管105为S形管道，所述环形储液室104设置在液体进口管的尾端外侧且与液体进口管为一体结构，液体进口管105的尾端穿过环形储液室104与叶轮进口113相连，所述液体进口管105通过螺栓固定在泵壳4上。在液体进口管的首端设置有与液体管连接的接头，液体由S形的液体进口管进入后通过环形储液室104中间的通道进入叶轮腔109。本发明避免了现有技术中液体进口管与气液分离室、泵壳一体化设计的结构，而将环形储液室设置在液体进口管上，在满足液体自吸的基础上，优化了离心泵的结构，也方便了维护，减少了制作上的难度。 

为方便存放及运输，本发明的所述环形储液室104的底部设置有排液开关110。在不使用时或维护及运输时可以将环形储液室内的液体排空，以减少重量。 

本发明的环形储液室仅需在第一次使用时将其内部灌满液体，然后其内部会在压力作用下自动保留液体，下次使用时再不需要对离心泵进行灌液操作，大大简化了离心泵的操作。 

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。 

Claims (9)

1.一种无需灌液的内置式液环离心泵，包括带有液体进口管(105)和液体出口管(106)的泵壳(4)，安装在泵壳(4)内驱动液体流动的叶轮(101)，以及一端与驱动电机连接另一端与叶轮(101)连接的驱动轴(3)，所述叶轮(101)包括由侧边条(112)固定的前盖板(111)和后盖板(102)，设置在前盖板(111)和后盖板(102)之间的螺旋形叶片(114)，在前盖板(111)的圆心处设置有与液体进口管(105)相通的叶轮进口(113)，各侧边条(112)之间构成叶轮出口，其特征在于，所述叶轮后侧的驱动轴(3)上安装有抽取泵壳内空气的液环真空泵(2)，所述后盖板(102)上设置有与液环真空泵(2)吸入口相通的通孔(103)。

2.如权利要求1所述的一种无需灌液的内置式液环离心泵，其特征在于，所述液环真空泵(2)的液环轮腔(204)上设置有与离心泵(1)的液体出口管(106)连通的排气管(202)。

3.如权利要求2所述的一种无需灌液的内置式液环离心泵，其特征在于，所述叶轮(101)的外盖板(111)外侧设置有为叶轮(101)自吸提供液体的环形储液室(104)，环形储液室(104)中间的空心通道卡在叶轮进口的外侧，在环形储液室(104)上设置有与液体出口管(106)相通的进液孔(107)和与叶轮腔(109)相通的出液孔(108)。

4.如权利要求3所述的一种无需灌液的内置式液环离心泵，其特征在于，所述环形储液室(104)的底部设置有排液开关(110)。

5.如权利要求3所述的一种无需灌液的内置式液环离心泵，其特征在于，所述液环真空泵(2)的液环轮腔(204)上设置有与环形储液室(104)相通的回流管(203)。

6.如权利要求5所述的一种无需灌液的内置式液环离心泵，其特征在于，所述回流管(203)的两端分别与液环轮腔(204)的底部和环形储液室(104)的底部连接。

7.如权利要求3所述的一种无需灌液的内置式液环离心泵，其特征在于，所述液体进口管(105)为S形管道，所述环形储液室(104)设置在液体进口管的尾端外侧且与液体进口管为一体结构，液体进口管(105)的尾端穿过环形储液室(104)与叶轮进口(113)相连，所述液体进口管(105)通过螺栓固定在泵壳(4)上。

8.如权利要求3所述的一种无需灌液的内置式液环离心泵，其特征在于，所述环形储液室(104)的空心环状结构顶部管径小于底部管径，顶部管径与底部管径之间为弧形过度且底端管径的宽度小于液体进口管的宽度但大于液体进口管三分之二的宽度。

9.如权利要求1所述的一种无需灌液的内置式液环离心泵，其特征在于，所述通孔(103)为3～5个且围绕驱动轴(3)等间距排列。

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