CN105757001A - 一种前泵腔具有平行四边形齿状结构的离心泵 - Google Patents

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窦华书
吴阳
李昆航
郑路路
徐金秋
许文倩
陈小平
魏义坤
杨徽
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/445—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for liquid pumps

Abstract

本发明公开了一种前泵腔具有平行四边形齿状结构的离心泵，前泵腔内设有相互配合的平行四边形齿，其子午面形状为平行四边形，叶轮盖板侧每两个平行四边形齿之间配合一个泵盖侧平行四边形齿；叶轮盖板侧的平行四边形齿与泵盖侧的平行四边形齿的尺寸相同；叶轮盖板侧平行四边形齿齿顶与泵盖之间的间隙等于泵盖侧平行四边形齿齿顶与叶轮盖板之间的间隙；泵盖与叶轮盖板间相邻平行四边形齿之间相互配合，每两个平行四边形齿之间的径向间隙均相等。通过在前泵腔内设置一组相互配合的平行四边形齿，流进前泵腔的流体经过齿形结构时会受到阻力，从而降低回流流体的能量和容积泄漏的损失，减小与叶轮入口处流体混合时产生的扰动和能量损失。

Description

一种前泵腔具有平行四边形齿状结构的离心泵
技术领域
本发明专利属于流体机械领域，涉及离心泵，具体涉及一种前泵腔具有平行四边形结构的离心泵，在前泵盖与叶轮前盖板之间的泵腔加设相互配合的平行四边形齿。
背景技术
泵属于通用机械的范畴，在国民经济的各个部门中应用十分广泛。离心泵主要由入口段、叶轮、蜗壳、前后泵腔、口环、出口段等结构组成。提高离心泵的效率，改善叶轮的工作条件具有重要的意义。离心泵前泵腔与叶轮进口、出口以及蜗壳进口相连，它们之间的流动也会相互影响。前泵腔内产生的旋涡和回流会消耗流体的能量，增加叶轮做过负担，产生的脉动能量作用于固体壁面也会诱发振动。
传统泵设计中没有针对前泵腔的设计路线，而且对前泵腔的研究也比较少。最近研究表明，泵腔内的流场分布具有非轴对称性，其流场结构比由转子—定子组成的封闭壳体内的流场结构复杂得多，但二者的速度场沿轴向的变化规律相似。前泵腔内的流体流动会对叶轮的运转产生一定的阻力，也会对叶轮产生额外的压力，使叶轮受到的径向力增大。研究前泵腔内的流体流动特性与机理能够减弱其对叶轮的影响，也能够对容积泄漏损失的控制提出可行方法，同时也能改善叶轮的入口流动条件，从而使叶轮工作趋于平稳。
发明内容
本发明的目的是通过对前泵腔进行平行四边形齿结构的改变，以减小容积泄漏损失和水力损失，改善前泵腔内的流体流动特性，同时改善叶轮进口的流动条件，保持液体流动的稳定性和叶轮的工作环境。该离心泵前泵腔加有平行四边形齿状结构，能够提高离心泵的效率，降低离心泵运行过程中的能量损耗，具有重大的现实意义。
本发明采用的技术方案是这样的：一种前泵腔具有平行四边形齿状结构的离心泵，包括前泵腔和后泵腔，其特征在于：前泵腔内设有相互配合的平行四边形齿，其子午面形状为平行四边形，叶轮盖板侧每两个平行四边形齿之间配合一个泵盖侧平行四边形齿；叶轮盖板侧的平行四边形齿与泵盖侧的平行四边形齿的尺寸相同；叶轮盖板侧平行四边形齿齿顶与泵盖之间的间隙等于泵盖侧平行四边形齿齿顶与叶轮盖板之间的间隙，该间隙h1由公式得到，b为前泵腔在子午面中的轴向宽度；每个平行四边形齿的径向宽度δ由公式得到，其中α为平行四边形齿所在叶轮盖板的厚度；泵盖与叶轮盖板间相邻平行四边形齿之间相互配合，每两个平行四边形齿之间的径向间隙h2均相等，由公式得出，δ为平行四边形齿的径向宽度；叶轮盖板侧平行四边形齿齿数为z1，泵盖侧平行四边形齿齿数为z2，z1=z2=4~8。
本发明的优点是：
在该离心泵中，叶轮出口的流体压力高，而叶轮入口的流体压力低，由于压差的作用叶轮出口的流体会从前泵腔经过口环回流到叶轮入口，高能量流体和低能量流体混合会产生剧烈扰动和能量损失，通过在前泵腔内设置一组相互配合的平行四边形齿，流进前泵腔的流体经过齿形结构时会受到阻力，从而降低回流流体的能量和容积泄漏的损失，减小与叶轮入口处流体混合时产生的扰动和能量损失。
附图说明
图1为本发明的局部剖切立体图。
图2为图1中泵腔部分的局部放大图。
图3为前泵腔的立体结构图。
图4为离心泵的整体结构示意图。
附图标记：1-叶轮盖板，2-平行四边形齿，3-轮盘，4-叶轮，5-蜗壳，6-后泵腔，7-前泵腔，8-离心泵入口段，9-离心泵蜗壳，a-叶轮前盖板的厚度，b-前泵腔在子午面中的轴向宽度。
具体实施方式
下面结合附图及实例对本发明作进一步说明。
参见附图。本实施例包括前泵腔7和后泵腔6，前泵腔内设有相互配合的平行四边形齿2，其子午面形状为平行四边形，叶轮盖板侧每两个平行四边形齿之间配合一个泵盖侧平行四边形齿；叶轮盖板侧的平行四边形齿与泵盖侧的平行四边形齿的尺寸相同；叶轮盖板侧平行四边形齿齿顶与泵盖之间的间隙等于泵盖侧平行四边形齿齿顶与叶轮盖板之间的间隙，在离心泵前泵腔内增设相互配合的平行四边形齿如图1所示；由环状平行四边形齿配合而成，并交错分布于前泵盖侧和叶轮前盖板侧，每个平行四边形齿的径向宽度相等，由公式得到，其中α为平行四边形齿所在叶轮盖板的厚度，且α=17.71mm，本例中取δ=6mm；每个平行四边形齿的齿顶与其相邻的平行四边形齿的齿根的距离均相等，由公式得出，其中b为前泵腔在子午面中的轴向宽度，且b=12mm，本例中取h1=1.5mm；每两个平行四边形齿之间的径向距离均相等，由公式得出，本例中取h2=1.5mm；如图2与图3所示，叶轮前盖板侧的平行四边形齿齿数为z1，前泵盖侧的平行四边形齿齿数为z2，且z1与z2相互配合，；z1与z2的取值根据比转速而定，当比转速较小时，可容纳的平行四边形齿增多，当比转速较大时，可容纳的平行四边形齿减少，本例中选取z1=z2=6。
在离心泵运转时，叶轮出口的高能量流体在叶轮出口与进口压差作用下进入前泵腔，沿着环状平行四边形齿的间隙流动，叶轮前盖板侧的平行四边形齿随着叶轮的旋转而旋转，而前泵盖侧的平行四边形齿则保持静止，在平行四边形齿间的流体受到二者的动静干涉作用而使流动受阻，因此减小了容积泄漏损失，降低了流体的压能，也大大减弱了前泵腔内的回流和旋涡。当流体经过迷宫密封结构时，速度和压力都明显降低，通过口环后与与叶轮入口的低能量流体混合，而此时的能量损失远小于没有此迷宫密封结构的损失，产生的扰动也远低于没有此泵腔结构时的扰动。

Claims (1)

1.一种前泵腔具有平行四边形齿状结构的离心泵，包括前泵腔和后泵腔，其特征在于：前泵腔内设有相互配合的平行四边形齿，其子午面形状为平行四边形，叶轮盖板侧每两个平行四边形齿之间配合一个泵盖侧平行四边形齿；叶轮盖板侧的平行四边形齿与泵盖侧的平行四边形齿的尺寸相同；叶轮盖板侧平行四边形齿齿顶与泵盖之间的间隙等于泵盖侧平行四边形齿齿顶与叶轮盖板之间的间隙，该间隙h1由公式得到，b为前泵腔在子午面中的轴向宽度；每个平行四边形齿的径向宽度δ由公式得到，其中α为平行四边形齿所在叶轮盖板的厚度；泵盖与叶轮盖板间相邻平行四边形齿之间相互配合，每两个平行四边形齿之间的径向间隙h2均相等，由公式得出，δ为平行四边形齿的径向宽度；叶轮盖板侧平行四边形齿齿数为z1，泵盖侧平行四边形齿齿数为z2，z1=z2=4~8。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2071267U (zh) * 1989-12-30 1991-02-13 郭宝权 叶轮自动平衡轴向力的离心泵
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CN1871437A (zh) * 2003-10-20 2006-11-29 Itt制造企业公司 离心泵
CN205639079U (zh) * 2016-04-26 2016-10-12 浙江理工大学 一种前泵腔具有平行四边形齿状结构的离心泵

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