CN105485030A - 一种单级锥体真空泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单级锥体真空泵，包括内部中空的泵体，连接于泵体的传动侧的传动侧泵盖和非传动侧的非传动侧泵盖，横穿传动侧泵盖和非传动侧泵盖的轴，轴与泵体偏心设置，泵体的内部从传动侧至非传动侧依次偏心设置有同轴套设于轴上的传动侧锥体、叶轮和非传动侧锥体，叶轮与轴固定连接，传动侧锥体的大端与传动侧泵盖固定连接、小端嵌入叶轮的传动侧端面后与叶轮可转动锥面配合，非传动侧锥体的大端与非传动侧泵盖固定连接、小端嵌入叶轮的非传动侧端面后与叶轮可转动锥面配合；其大大减小密封面的直径，不受液环水的影响，不易结垢，保证了泵进口高负压的同时，避免了结垢抱死转子的缺陷，提高了泵使用寿命。

Description

一种单级锥体真空泵

技术领域

本发明涉及真空泵技术领域，尤其涉及一种单级锥体真空泵。

背景技术

传统液环式真空泵结构为单级叶轮，由于其分配器为平圆盘式，因而常常被称之为平圆盘泵。这种泵体的泵腔的中心与单级叶轮偏心设计，从而使得叶轮、液环和泵腔形成了一个循环周期变化的密封腔，实现了抽真空排气；然而，平圆盘泵的分配器的大平面与叶轮端面形成间隙封液密封面，此密封间隙足够小时才可以保证真空泵的抽气负压足够大，而在瓦斯抽采领域，常常无法保证此密封间隙；此间隙过小，易造成叶轮与分配器的大平面因结垢后叶轮卡死，所以从保证使用寿命的角度出发，此密封间隙必须足够大；然而，此间隙过大，又造成叶轮端面和分配器的大平面之间无法形成有效的液膜密封，造成抽采瓦斯的真空泵负压无法提高，影响真空泵的效率和矿井瓦斯抽采效率。

另外，传统平圆盘泵的叶轮偏心在泵体上部，出气口在泵的上部。在泵运转时，平圆盘泵内部进气与出气压缩力由上而下，也就是轴所承受的力是压缩力和叶轮的自身重力相加；因而轴所承受的力过大，使得轴的寿命也缩短。

发明内容

本发明的目的在于提出一种单级锥体真空泵，大大减小密封面的直径，不受液环水的影响，不易结垢，保证了泵进口高负压的同时，避免了结垢抱死转子的缺陷，提高了泵使用寿命。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种单级锥体真空泵，包括内部中空的泵体，连接于所述泵体的传动侧的传动侧泵盖和非传动侧的非传动侧泵盖，横穿所述传动侧泵盖和所述非传动侧泵盖的轴，所述轴与所述泵体偏心设置，所述泵体的内部从传动侧至非传动侧依次偏心设置有同轴套设于所述轴上的传动侧锥体、叶轮和非传动侧锥体，所述叶轮与所述轴固定连接，所述传动侧锥体的大端与所述传动侧泵盖固定连接、小端嵌入所述叶轮的传动侧端面后与所述叶轮可转动锥面配合，所述非传动侧锥体的大端与所述非传动侧泵盖固定连接、小端嵌入所述叶轮的非传动侧端面后与所述叶轮可转动锥面配合。

其中，所述轴、所述叶轮、所述传动侧锥体、所述非传动侧锥体均偏心设置于所述泵体的下部。

其中，所述传动侧泵盖的顶部开设有传动侧进气口、底部开设有传动侧出气口，所述非传动侧泵盖的顶部开始有非传动侧进气口、底部开设有非传动侧出气口；

在传动侧，气体从所述传动侧进气口进入所述传动侧锥体、经所述传动侧锥体进入所述叶轮与所述泵体之间的空间环流、再经所述传动侧锥体后进入所述传动侧出气口流出；

在非传动侧，气体从所述非传动侧进气口进入所述非传动侧锥体、经所述非传动侧锥体进入所述叶轮与所述泵体之间的空间环流、再经所述非传动侧锥体后进入所述非传动侧出气口流出。

其中，所述传动侧锥体为内部具有独立的上空腔和下空腔的锥体式结构，且所述传动侧锥体的上空腔对应的上侧壁开设有传动侧锥体出气口，所述传动侧锥体的下腔体对应的下侧壁开设有传动侧锥体进气口；

所述传动侧进气口连通所述传动侧锥体的上空腔，所述传动侧出气口连通所述所述传动侧锥体的下空腔。

其中，所述传动侧锥体的下空腔的出口处设置有传动侧挡板，所述传动侧挡板的内侧设置有小球阀和大球阀，所述小球阀与所述大球阀为上下设置。

其中，所述非传动侧锥体为内部具有独立的上空腔和下空腔的锥体式结构，且所述非传动侧锥体的上空腔对应的上侧壁开设有非传动侧锥体出气口，所述非传动侧锥体的下腔体对应的下侧壁开设有非传动侧锥体进气口；

所述非传动侧进气口连通所述非传动侧锥体的上空腔，所述非传动侧出气口连通所述非传动侧锥体的下空腔。

其中，所述非传动侧锥体的下空腔的出口处设置有非传动侧挡板，所述非传动侧挡板的内侧设置有小球阀和大球阀，所述小球阀与所述大球阀为上下设置。

其中，所述传动侧泵盖和所述非传动侧泵盖之间通过拉杆拉紧。

其中，所述传动侧泵盖、所述非传动侧泵盖均与所述轴之间设置有填料环、填料和填料压盖，所述填料位于所述填料环与所述填料压盖之间，位于传动侧的所述填料压盖与所述传动侧泵盖连接，位于非传动侧的所述填料压盖与所述非传动侧泵盖连接。

其中，所述轴的两端分别与所述传动侧泵盖、所述非传动侧泵盖之间设置有轴承，位于传动侧的所述轴承的外侧设置有传动侧轴承外盖，位于非传动侧的所述轴承的外侧设置有非传动侧轴承外盖；

所述轴设置有挡水圈，所述挡水圈位于所述轴承和所述填料压盖之间。

本发明的有益效果为：

本发明的单级锥体真空泵，轴、叶轮、传动侧锥体、非传动侧锥体均与泵体偏心设置，加之，传动侧锥体、非传动侧锥体均与叶轮之间通过可转动锥面配合，因而在叶轮转动过程中，传动侧锥体与非传动侧锥体是固定不动的，这时，采用锥面的配合，因而相比平圆盘式的结构的大平面配合，锥面的配合大大减小密封面的直径，不受液环水的影响，不易结垢，保证了泵进口高负压的同时，避免了结垢抱死转子的缺陷，提高了泵使用寿命。

附图说明

图1是本发明的单级锥体真空泵的剖面结构示意图。

图2是图1中的单级锥体真空泵在A向的结构示意图。

图3是图1中的单级锥体真空泵的工作原理示意图。

图中：1轴；2-泵体；3-叶轮；4-传动侧锥体；5-非传动侧锥体；6-传动侧泵盖；7-非传动侧泵盖；8-传动侧挡板；9-小球阀；10-大球阀；11-非传动侧挡板；12-填料环；13-填料；14-填料压盖；15-挡水圈；16-轴承；17-传动侧轴承外盖；18-非传动侧轴承外盖；19-拉杆。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1、图2所示，一种单级锥体真空泵，包括内部中空的泵体2，连接于泵体2的传动侧的传动侧泵盖6和非传动侧的非传动侧泵盖7，横穿传动侧泵盖6和非传动侧泵盖7的轴1，轴1与泵体2偏心设置，泵体2的内部从传动侧至非传动侧依次偏心设置有同轴套设于轴1上的传动侧锥体4、叶轮3和非传动侧锥体5，叶轮3与轴1固定连接，传动侧锥体4的大端与传动侧泵盖6固定连接、小端嵌入叶轮3的传动侧端面后与叶轮3可转动锥面配合，非传动侧锥体5的大端与非传动侧泵盖7固定连接、小端嵌入叶轮3的非传动侧端面后与叶轮3可转动锥面配合。

本发明的单级锥体真空泵，轴、叶轮、传动侧锥体、非传动侧锥体均与泵体偏心设置，加之，传动侧锥体、非传动侧锥体均与叶轮之间通过可转动锥面配合，因而在叶轮转动过程中，传动侧锥体与非传动侧锥体是固定不动的，这时，采用锥面的配合，因而相比平圆盘式的结构的大平面配合，锥面的配合大大减小密封面的直径，不受液环水的影响，不易结垢，保证了泵进口高负压的同时，避免了结垢抱死转子的缺陷，提高了泵使用寿命。

优选的，在本实施例中，轴1、叶轮3、传动侧锥体4、非传动侧锥体5均偏心设置于泵体2的下部，传动侧泵盖6的顶部开设有传动侧进气口、底部开设有传动侧出气口，非传动侧泵盖7的顶部开始有非传动侧进气口、底部开设有非传动侧出气口；

在传动侧，气体从传动侧进气口进入传动侧锥体4、经传动侧锥体4进入叶轮3与泵体2之间的空间环流、再经传动侧锥体4后进入传动侧出气口流出；

在非传动侧，气体从非传动侧进气口进入非传动侧锥体5、经非传动侧锥体5进入叶轮3与泵体2之间的空间环流、再经非传动侧锥体5后进入非传动侧出气口流出。

当然，传动侧泵盖的传动侧进气口与传动侧出气口可以为上下对称设置，也可以为间隔90°方向设置；非传动侧泵盖的非传动侧进气口与非传动侧出气口可以为上下对称设置，也可以为间隔90°方向设置。也就是说，传动侧进气口位于顶部的竖直方向，而传动侧出气口可以在水平方向，同样，非传动侧进气口位于顶部的竖直方向，而非传动侧出气口可以在水平方向。

在本实施例中，叶轮偏心在泵体的下部，出气口在泵体的下部，所以当气体被压缩后，压缩力的方向由下而上，可抵消一部分叶轮的自重，故而轴所承受的力最小，而且可以保证真空泵抽气负压和抽气量，减小泵轴的挠度，降低泵的振动，提高轴承的使用寿命和整机的寿命。

具体地，传动侧锥体4为内部具有独立的上空腔和下空腔的锥体式结构，且传动侧锥体4的上空腔对应的上侧壁开设有传动侧锥体出气口，传动侧锥体4的下腔体对应的下侧壁开设有传动侧锥体进气口；

传动侧进气口连通传动侧锥体4的上空腔，传动侧出气口连通传动侧锥体4的下空腔。

具体地，非传动侧锥体5为内部具有独立的上空腔和下空腔的锥体式结构，且非传动侧锥体5的上空腔对应的上侧壁开设有非传动侧锥体出气口，非传动侧锥体5的下腔体对应的下侧壁开设有非传动侧锥体进气口；

非传动侧进气口连通非传动侧锥体5的上空腔，非传动侧出气口连通非传动侧锥体5的下空腔。

如图3所示，在抽取时，轴转动，带动叶轮转动，供入泵体内的液体受到叶轮转动提供的离心力的作用被甩向泵体的内壁，形成一个形状与泵体相似、厚度接近相等的圆形液环，随叶轮一起旋转的液体的内表面与叶轮的轮毂之间形成月形空间，叶轮端面与传动侧锥体、非传动侧锥体之间的间隙被液体密封，叶轮在270度到0度之间转动时，两相邻叶片之间所包围的容腔逐渐增大，压力减小，气体由外界吸入，而当叶轮在0度到270度之间转动时，两相邻叶片之间所包围的容腔逐渐减小，压力增大，气体被排出。

优选的，传动侧锥体4的下空腔的出口处设置有传动侧挡板8，传动侧挡板8的内侧设置有小球阀9和大球阀10，小球阀9与大球阀10上下设置；非传动侧锥体5的下空腔的出口处设置有非传动侧挡板11，非传动侧挡板11的内侧设置有小球阀9和大球阀10，小球阀9与大球阀10上下设置。利用传动侧挡板8可以起到遮挡传动侧锥体的下空腔的出口的开口大小，并利用大球阀和小球阀与传动侧挡板8的共同作用，从而可以实现出气灵活多变，避免过压缩现象，降低能耗，提高抽气效率，又能够起到反向防漏气的目的；同样地，利用非传动侧挡板11可以起到遮挡非传动侧锥体的下空腔的出口的开口大小，并利用大球阀和小球阀与非传动侧挡板11的共同作用，从而可以实现出气灵活多变，避免过压缩现象，降低能耗，提高抽气效率，又能够起到反向防漏气的目的。

为了保证传动侧泵盖6、非传动侧泵盖7与泵体实现更好的配合，传动侧泵盖6和非传动侧泵盖7之间通过拉杆19拉紧。

并且，传动侧泵盖6、非传动侧泵盖7均与轴1之间设置有填料环12、填料13和填料压盖14，填料13位于填料环12与填料压盖14之间，位于传动侧的填料压盖14与传动侧泵盖6连接，位于非传动侧的填料压盖14与非传动侧泵盖7连接。利用填料环和填料以及填料压盖实现传动侧泵盖、非传动侧泵盖分别与轴实现密封，避免漏气或漏水。

轴1的两端分别与传动侧泵盖6、非传动侧泵盖7之间设置有轴承16，位于传动侧的轴承16的外侧设置有传动侧轴承外盖17，位于非传动侧的轴承16的外侧设置有非传动侧轴承外盖18；轴1设置有挡水圈15，挡水圈15位于轴承16和填料压盖14之间。

本发明的单级锥体真空泵，适用于矿井瓦斯抽排工程高负压工况，其具有如下优点：

a、维持高真空的能力很强，提高了系统真空度

独特的锥体分配器设计，维持高真空的能力很强；锥体真空泵采用特殊的排气回流设计，使从出气口回流的气体经引流通道回到出气口，从而使真空泵能够达到更高的极限真空。对应15℃工作液，锥体真空泵的极限真空可到13kpa，而平面真空泵的极限真空一般是16kpa，整整高出3kPa。且此泵的高效区在13kpa～50kpa区间，平圆盘真空泵高效区在40kpa～70kpa区间，因而锥体真空泵更适合在高负压工况抽排瓦斯。

b、独特的锥体设计，抽气量大，效率高，达到节能减耗的目的

独特的锥体设计，进、出气口可以做的很大，并且深入叶轮，因而使得气体进入泵体的通道很通畅，减少了进出气阻力，使之效率更高；

而平圆盘泵的进气口和出气口在叶轮端面开口，受到水环的形成和叶轮的向上偏心的位置限制，其开口几何尺寸不可能很大。

c、保证机组运行稳定，减少日常维护费用及备件采购成本

(1)、叶轮结构更加坚固耐用，延长叶轮使用寿命

锥体真空泵的叶轮更加坚固。平圆盘泵由于进气口和出气口都在平面端面上，所以叶轮的每一片端头只能敞开，整个叶轮坚固性差，因结构原因叶轮多为焊接式，且泵的部件较多，结构较复杂；锥体真空泵的进气口和出气口设计在锥体上，锥体深入泵体中，整个叶轮一次浇铸而成，叶轮的端头整个环形加固，使得叶轮结构十分牢固。正是这种结构，锥体真空泵能有效抵抗水击和工作液中夹带的金属的破坏作用。

(2)、分配器抗结垢能力强，进一步延长泵的使用寿命

平圆盘式泵的平圆盘分配器端面容易结垢，原因在于平圆盘分配器面积较大，极易吸附水环中的离子，加之平圆盘分配器端面与叶轮端面间隙较小，结垢后容易导致叶轮与泵体堵转的现象发生；而锥体式分配器嵌入叶轮内环，当真空泵形成液环后，分配器几乎不与液环接触，所以避免了其结垢的发生，大幅提高了整泵的使用寿命，也降低了后期维修的成本。

(3)、锥体真空泵轴所受力最小，降低轴承载荷，延长使用寿命

平圆盘泵的叶轮偏向外壳的上端，出气口在泵的上部。在泵运转时，平圆盘泵压缩力由上而下，也就是轴所承受的力是压缩力和叶轮的自身重力相加；锥体真空泵的叶轮偏向外壳的下部，出气口在泵的下部，所以当气体被压缩后，压缩力的方向由下而上，可抵消一部分叶轮的自重，故而轴所承受的力最小，轴的寿命也比平面泵轴的寿命长。同时，这也是锥体真空泵的轴承的寿命也相应较长的原因。

(4)、锥体真空泵的叶轮端面允许有更大的磨损空间

锥体真空泵允许有更大的磨损，运行多年时，叶轮不可避免地要产生磨损。试验表明，当叶轮与进口间隙增大0.0075英寸(0.2mm)时，锥体真空泵抽气能力仅下降2％，而平圆盘泵要下降5％。

(5)、锥体真空泵启动电流小，延长电机使用寿命

平圆盘泵的叶轮偏心安装于泵的上部，静止时液位较高，因而启动电流大。锥体真空泵的叶轮偏心安装于泵的下部，静止时液位较低，因而启动电流小，在节能的同时也延长了电机使用寿命。

d、提高瓦斯抽采系统运行的经济性

锥体真空泵在高负压条件下，保证了较高的抽气量，可直接应用于本煤层瓦斯的抽采，提高煤矿开采效率，同时直接抽出的瓦斯气浓度较高，可直接应用于瓦斯发电，避免低浓度瓦斯利用需要进一步压缩的难题，提高了整个系统的经济性。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单级锥体真空泵，包括内部中空的泵体(2)，连接于所述泵体(2)的传动侧的传动侧泵盖(6)和非传动侧的非传动侧泵盖(7)，横穿所述传动侧泵盖(6)和所述非传动侧泵盖(7)的轴(1)，其特征在于，所述轴(1)与所述泵体(2)偏心设置，所述泵体(2)的内部从传动侧至非传动侧依次偏心设置有同轴套设于所述轴(1)上的传动侧锥体(4)、叶轮(3)和非传动侧锥体(5)，所述叶轮(3)与所述轴(1)固定连接，所述传动侧锥体(4)的大端与所述传动侧泵盖(6)固定连接、小端嵌入所述叶轮(3)的传动侧端面后与所述叶轮(3)可转动锥面配合，所述非传动侧锥体(5)的大端与所述非传动侧泵盖(7)固定连接、小端嵌入所述叶轮(3)的非传动侧端面后与所述叶轮(3)可转动锥面配合。

2.根据权利要求1所述的单级锥体真空泵，其特征在于，所述轴(1)、所述叶轮(3)、所述传动侧锥体(4)、所述非传动侧锥体(5)均偏心设置于所述泵体(2)的下部。

3.根据权利要求2所述的单级锥体真空泵，其特征在于，所述传动侧泵盖(6)的顶部开设有传动侧进气口、底部开设有传动侧出气口，所述非传动侧泵盖(7)的顶部开始有非传动侧进气口、底部开设有非传动侧出气口；

在传动侧，气体从所述传动侧进气口进入所述传动侧锥体(4)、经所述传动侧锥体(4)进入所述叶轮(3)与所述泵体(2)之间的空间环流、再经所述传动侧锥体(4)后进入所述传动侧出气口流出；

在非传动侧，气体从所述非传动侧进气口进入所述非传动侧锥体(5)、经所述非传动侧锥体(5)进入所述叶轮(3)与所述泵体(2)之间的空间环流、再经所述非传动侧锥体(5)后进入所述非传动侧出气口流出。

4.根据权利要求3所述的单级锥体真空泵，其特征在于，所述传动侧锥体(4)为内部具有独立的上空腔和下空腔的锥体式结构，且所述传动侧锥体(4)的上空腔对应的上侧壁开设有传动侧锥体出气口，所述传动侧锥体(4)的下腔体对应的下侧壁开设有传动侧锥体进气口；

所述传动侧进气口连通所述传动侧锥体(4)的上空腔，所述传动侧出气口连通所述所述传动侧锥体(4)的下空腔。

5.根据权利要求4所述的单级锥体真空泵，其特征在于，所述传动侧锥体(4)的下空腔的出口处设置有传动侧挡板(8)，所述传动侧挡板(8)的内侧设置有小球阀(9)和大球阀(10)，所述小球阀(9)与所述大球阀(10)为上下设置。

6.根据权利要求3所述的单级锥体真空泵，其特征在于，所述非传动侧锥体(5)为内部具有独立的上空腔和下空腔的锥体式结构，且所述非传动侧锥体(5)的上空腔对应的上侧壁开设有非传动侧锥体出气口，所述非传动侧锥体(5)的下腔体对应的下侧壁开设有非传动侧锥体进气口；

所述非传动侧进气口连通所述非传动侧锥体(5)的上空腔，所述非传动侧出气口连通所述非传动侧锥体(5)的下空腔。

7.根据权利要求6所述的单级锥体真空泵，其特征在于，所述非传动侧锥体(5)的下空腔的出口处设置有非传动侧挡板(11)，所述非传动侧挡板(11)的内侧设置有小球阀(9)和大球阀(10)，所述小球阀(9)与所述大球阀(10)为上下设置。

8.根据权利要求1所述的单级锥体真空泵，其特征在于，所述传动侧泵盖(6)和所述非传动侧泵盖(7)之间通过拉杆(19)拉紧。

9.根据权利要求1所述的单级锥体真空泵，其特征在于，所述传动侧泵盖(6)、所述非传动侧泵盖(7)均与所述轴(1)之间设置有填料环(12)、填料(13)和填料压盖(14)，所述填料(13)位于所述填料环(12)与所述填料压盖(14)之间，位于传动侧的所述填料压盖(14)与所述传动侧泵盖(6)连接，位于非传动侧的所述填料压盖(14)与所述非传动侧泵盖(7)连接。

10.根据权利要求1所述的单级锥体真空泵，其特征在于，所述轴(1)的两端分别与所述传动侧泵盖(6)、所述非传动侧泵盖(7)之间设置有轴承(16)，位于传动侧的所述轴承(16)的外侧设置有传动侧轴承外盖(17)，位于非传动侧的所述轴承(16)的外侧设置有非传动侧轴承外盖(18)；

所述轴(1)设置有挡水圈(15)，所述挡水圈(15)位于所述轴承(16)和所述填料压盖(14)之间。