CN104265699A - 一种面积比可调式射流泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种面积比可调式射流泵，其特征在于：所述射流泵的喷嘴为可调节喷嘴，可调节喷嘴包括喷嘴环形合页机构和环形锁紧装置。所述喷嘴环形合页机构包括曲面叶片，转轴套，密封条，旋转轴；所述环形锁紧装置包括锁紧螺栓、锁紧环、调节螺母和顶片；所述环形锁紧装置的锁紧环套在喷嘴环形合页机构的曲面叶片表面；环形锁紧装置通过锁紧螺栓、调节螺母和顶片相互作用，以调节锁紧环的开度；锁紧螺栓上标有刻度，刻度表示面积比读数。

Description

一种面积比可调式射流泵

技术领域

本发明涉及一种面积比可调式射流泵，具体为一种可通过锁紧装置在不拆卸射流泵的情况下调节射流泵喷嘴收缩角以调节喷嘴截面面积的射流泵。

背景技术

射流泵是以液体作为工作介质，通过流体质点的紊动扩散作用，把能量传给被抽送流体的一种流体机械设备；射流泵由喷嘴、喉管、吸入室及扩散管组成；喉管与喷嘴截面面积比为射流泵最重要的尺寸参数，直接影响射流泵的性能；当一个射流泵的喉管面积与喷嘴面积的比值固定，即使其他尺寸在一定范围内变化，对射流泵性能曲线的变化十分有限。

然而,射流泵在工作时很难保证稳定在高效区工作,工作水动力源的扬程流量变化,吸入液水位等的变化都会使射流泵偏离原工况点；且射流泵往往根据配套动力机进行设计，若单独使用或配套其他动力机使用时，射流泵很难在设计工况区运行，不仅大大降低了射流泵的效率，且更易发生气蚀；因此，面积比固定的射流泵使用具有很大的局限性，为满足不同工作场合的需要，更换新的射流泵不仅费时费力，而且将大大提高成本。

因此开发出面积比可调的射流泵具有重要的现实意义，而目前现有的可调式射流泵多为可调式环形射流泵（201310141547.9），它由整流组件、混合管、喉管、扩散管、出口管依次连接，整流管和工作流体管连通，整流管一端设有端盖，被吸流体管穿过端盖并相对于端盖轴向运动，其面积比可调，性能可随工况进行调整，然而环形射流相对中心射流泵射流损失大，其结构适用于固体颗粒如矿物、活鱼、胶囊、土豆以及洋葱等的输运；而现有的可调式中心射流泵(90109386.6，201020526369.3）都是通过更换喷嘴实现，喷嘴通过射流泵主体上的凸台和射流泵主体进行螺纹连接,通过螺纹连接来更换喷嘴,进而达到调节面积比的目的；不仅需要额外喷嘴以提供多种所需的面积比，且每次必须停泵拆卸更换，费时费力；排灌机械“可调式射流泵性能的数值模拟”(2008年第6期)提出了一种顶针式变面积比射流泵，其工作原理是通过调节安装于喷嘴后方与喷嘴同心的顶针改变喷嘴的过流面积，以此来调节射流泵的面积；然而由于顶针占据了射流泵的中心流道，致使工作液流道形成环状，破坏了射流核心区的流场，不仅造成产生阻力损失，也使射流流场紊乱，影响了射流泵的正常工作。

本发明提出了一种新型喷嘴，其结构为一种铰链合页装置并通过环形锁紧装置控制其开度实现面积比可调的射流泵；这种面积比可调式射流泵可以实现在基本不对喷嘴内流场产生影响的前提下改变射流泵的面积比，且在调节时无需停泵，可在运行时随工况需要对面积比进行调节。

发明内容

本发明目的在于设计一种面积比可调的射流泵，实现了在射流泵工作时随时调节面积比，与现有的可调式射流泵相比，本发明对喷嘴内流场基本没有影响，且能精确的调节至所需的面积比。

本发明由可调节喷嘴及射流泵其他部件组成；面积比的调节主要依靠调节喷嘴截面面积来实现，喷嘴主要分为环形合页部分及环形锁紧装置两个部分。

本发明采用的技术方案是：通过锁紧螺栓调节锁紧环的大小，以此控制喷嘴合页机构的开度来调节喷嘴出口截面的面积。

面积比可调式射流泵，包括进水管、吸水管、吸入室、喉管和扩散管，喷嘴安装在进水管末端且位于吸入室内，为可调节喷嘴，可以调节喷嘴包括喷嘴环形合页机构和环形锁紧装置；环形合页机构包括曲面叶片，转轴套，密封条，旋转轴，旋转轴为固定于进水管末端的圆环，曲面叶片通过转轴套连接于旋转轴上；曲面叶片形状为弯曲的扇形，侧面互相重叠，其单侧设有密封条使重叠处两曲面完全贴合，相邻两曲面叶片保持统一的重叠顺序；环形锁紧装置包括锁紧螺栓、锁紧环、调节螺母和顶片；调节螺母与顶片分别位于锁紧环两端，锁紧螺栓穿过射流泵吸入室壁面，下端与调节螺母连接，在锁紧环弹力作用下，顶片顶住锁紧螺栓底端，调节锁紧螺栓改变顶片位置以控制锁紧环开度；锁紧螺栓上标有刻度，刻度表示面积比读数；环形锁紧装置的锁紧环套在喷嘴环形合页机构的曲面叶片表面；环形锁紧装置通过锁紧螺栓、调节螺母和顶片相互作用，以调节锁紧环的开度，嘴环形合页机构在调节锁紧环与喷嘴工作时内外液体压力差的作用下开闭至所需状态以得到适合的面积比使射流泵在高效区运行。

在吸入室的壁面与锁紧螺栓连接处设有轴封进行密封；所述轴封包括压盖螺栓，填料函壳，填料压盖，填料，锁紧螺栓上端从上至下依次穿过填料压盖、填料和填料函壳，与填料压盖、填料函壳的接触部分螺纹连接；压盖螺栓连接填料函壳和填料压盖从而压紧填料形成密封，以使环形锁紧装置通过转动锁紧螺栓在射流泵充满液体的工作状态时进行调节；填料压盖外表面与刻度交界处即为此时面积比的读数。

在进水管与环形合页结构的旋转轴连接处设有唇形密封环进行密封；所述唇形密封环包括金属骨架，主密封唇，副密封唇和紧箍弹簧，主密封唇和副密封唇为一体件且固定于金属骨架上，副密封唇剖面呈锥形，紧箍弹簧嵌于主密封唇背部，主密封唇与副密封唇在紧箍弹簧的作用下对旋转轴处进行密封。

本发明的有益效果：

本发明通过锁紧螺栓调节锁紧环的大小，以此控制喷嘴合页机构的开度来调节喷嘴出口截面的面积，达到改变面积比大小使射流泵在高效区运行的目的，且对锁紧螺栓的调节可在射流泵运行过程中进行调节，相对其他可调节面积比射流泵操作更为简便；通过填料压盖外表面与刻度交界处面积比的读数实现了面积比的精确调节；通过轴封与唇形密封对本发明转动部分进行了密封。

附图说明

图1是面积比可调式射流泵示意图；1.进水管，2.吸水管，3.喷嘴环形合页机构，4.吸入室，5.喉管，6.扩散管，7.环形锁紧装置，8.轴封，9.唇形密封环。

图2是可调节喷嘴的正视图与左视图；10.曲面叶片，11.刻度，12.锁紧螺栓，13.锁紧环，14.调节螺母，15.顶片。

图3是合页机构叶片全开和全闭状态示意图。

图4是合页机构中单个叶片示意图；16.转轴套，17.密封条，18.旋转轴。

图5是轴封结构剖面示意图；19.填料，20.填料函壳，21.压盖螺栓，22.填料压盖。

图6 是唇形密封环结构示意图；23.金属骨架，24.紧箍弹簧，25.主密封唇，26.副密封唇。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

图1为面积比可调式射流泵示意图，如图可见，工作液体通过进水管1进入喷嘴环形合页机构3，高速流体在喷嘴处形成低压，被抽吸液体从吸水管2进入吸入室4，两股液体混合后进入喉管5进行能量交换，最后进入扩散管6进行加压后排出射流泵，通过环形锁紧装置7调节喷嘴3的面积来改变射流泵的面积比，以此调整混合液体的流量和压力，通过轴封8与唇形密封环9对装置进行动密封。

图2为可调节喷嘴机构示意图，当需要较大的面积比时，对应较小的喷嘴截面积；将锁紧螺栓12顺时针旋转，直至刻度11达到所需面积比，通过锁紧螺栓12、调节螺母14和顶片15的作用将锁紧环13收缩，曲面叶片10在锁紧环13的作用下开度减小，使喷嘴出口截面减小至所需喷嘴截面积；反之，需要减小面积比时，即需要较大的喷嘴出口截面时，逆时针旋转螺栓12，锁紧环13放大，由于射流泵工作时，射流泵内压力较吸入室压力要高得多，使曲面叶片10随锁紧环13的放大开度增大，使喷嘴出口截面增大至所需喷嘴截面积。

图3为合页机构叶片在没有锁紧环情况下的全开和全闭状态示意图。

图4为合页机构中单个曲面叶片的示意图，叶片下方为转轴套16，通过旋转轴18进行旋转，叶片一侧设密封条17，密封条为橡胶材料，在叶片开度确定后，在喷嘴内外压差作用下密封条与另一侧叶片压紧进行密封。

图5为轴封结构剖面图，通过填料函壳20与压盖螺栓21将填料压盖22压紧填料19，保证其密封性能。

图6为唇形密封环，固定于金属骨架23的主密封唇25与副密封唇26在紧箍弹簧24的作用下对转动轴进行密封。

面积比可调式射流泵工作流程：

工作液体通过进水管1进入喷嘴环形合页机构3，高速流体在喷嘴处形成低压，被抽吸液体从吸水管2进入吸入室4，两股液体混合后进入喉管5进行能量交换，最后进入扩散管6进行加压后排出射流泵；从射流泵的q-曲线可知，随面积比增大射流泵的高效区向流量比增大方向移动；当因工作水动力源的扬程流量和吸入液水位等的变化，流量比减小时，射流泵效率偏离高效区，通过增大面积比，使射流泵重新回到高效区；将锁紧螺栓12顺时针旋转，直至刻度11达到所需面积比，通过锁紧螺栓12、调节螺母14和顶片15的作用将锁紧环13收缩，曲面叶片10在锁紧环13的作用下开度减小，使喷嘴出口截面减小至所需喷嘴截面积；当因工作水动力源的扬程流量和吸入液水位等的变化，流量比增大时，射流泵效率偏离高效区，通过减小面积比，使射流泵重新回到高效区，逆时针旋转螺栓12，锁紧环13放大，由于射流泵工作时，射流泵内压力较吸入室压力要高得多，使曲面叶片10随锁紧环13的放大开度增大，使喷嘴出口截面增大至所需喷嘴截面积。

Claims (5)

1.一种面积比可调式射流泵，包括进水管（1）、吸水管（2）、吸入室（4）、喉管（5）和扩散管（6），喷嘴安装在进水管末端且位于吸入室（2）内，其特征在于：所述喷嘴为可调节喷嘴，可调节喷嘴包括喷嘴环形合页机构（3）和环形锁紧装置（7）；

所述喷嘴环形合页机构（3）包括曲面叶片（10），转轴套（16），密封条（17），旋转轴（18），旋转轴（18）为固定于进水管末端的圆环，曲面叶片（10）通过转轴套（16）连接于旋转轴（18）上；曲面叶片（10）形状为弯曲的扇形，侧面互相重叠，其单侧设有密封条（17）使重叠处两曲面完全贴合，相邻两曲面叶片（10）保持统一的重叠顺序；

所述环形锁紧装置（7）包括锁紧螺栓（12）、锁紧环（13）、调节螺母（14）和顶片（15）；所述环形锁紧装置（7）的锁紧环（13）套在喷嘴环形合页机构（3）的曲面叶片（10）表面；环形锁紧装置（7）通过锁紧螺栓（12）、调节螺母（14）和顶片（15）相互作用，以调节锁紧环（13）的开度；锁紧螺栓（12）上标有刻度（11），刻度（11）表示面积比读数。

2.如权利要求1所述的一种面积比可调式射流泵，其特征在于：所述环形锁紧装置（7）通过锁紧螺栓（12）、调节螺母（14）和顶片（15）相互作用，以调节锁紧环（13）的开度指：调节螺母（14）与顶片（15）分别位于锁紧环（13）两端，锁紧螺栓（12）穿过射流泵吸入室（4）壁面，下端与调节螺母（14）连接，在锁紧环（13）弹力作用下，顶片（15）顶住锁紧螺栓（12）底端，调节锁紧螺栓（12）改变顶片位置以控制锁紧环（13）开度；嘴环形合页机构（3）在调节锁紧环（13）与喷嘴工作时内外液体压力差的作用下开闭至所需状态以得到适合的面积比使射流泵在高效区运行。

3.如权利要求2所述的一种面积比可调式射流泵，其特征在于：所述嘴环形合页机构（3）在调节锁紧环（13）与喷嘴工作时内外液体压力差的作用下开闭至所需状态以得到适合的面积比使射流泵在高效区运行指：当需要较大的面积比时，对应较小的喷嘴截面积；将锁紧螺栓顺时针旋转，直至刻度达到所需面积比，通过锁紧螺栓、调节螺母和顶片的作用将锁紧环收缩，曲面叶片在锁紧环的作用下开度减小，使喷嘴出口截面减小至所需喷嘴截面积；反之，需要减小面积比时，即需要较大的喷嘴出口截面时，逆时针旋转螺栓，锁紧环放大，由于射流泵工作时，射流泵内压力较吸入室压力要高得多，使曲面叶片随锁紧环的放大开度增大，使喷嘴出口截面增大至所需喷嘴截面积。

4.如权利要求1所述的.一种面积比可调式射流泵，其特征在于：在吸入室（4）的壁面与锁紧螺栓（12）连接处设有轴封（8）进行密封；所述轴封（8）包括压盖螺栓（21），填料函壳（20），填料压盖（22），填料（19），锁紧螺栓（12）上端从上至下依次穿过填料压盖（22）、填料（19）和填料函壳（20），与填料压盖（22）、填料函壳（20）的接触部分螺纹连接；压盖螺栓（21）连接填料函壳（20）和填料压盖（22）从而压紧填料（19）形成密封，以使环形锁紧装置（7）通过转动锁紧螺栓（12）在射流泵充满液体的工作状态时进行调节；填料压盖（22）外表面与刻度（11）交界处即为此时面积比的读数。

5.如权利要求1所述的.一种面积比可调式射流泵，其特征在于：在进水管（1）与环形合页结构（3）中旋转轴（18）连接处设有唇形密封环（9）进行密封；所述唇形密封环（9）包括金属骨架（23），主密封唇（25），副密封唇（26）和紧箍弹簧（24），主密封唇（25）和副密封唇（26）为一体件且固定于金属骨架（23）上，副密封唇（26）剖面呈锥形，紧箍弹簧（24）嵌于主密封唇（25）背部，主密封唇（25）与副密封唇（26）在紧箍弹簧（24）的作用下对旋转轴（18）处进行密封。