CN108547794A - 一种消防高速离心泵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种消防高速离心泵。包括蜗壳和叶轮，叶轮包括径向叶轮和复合叶轮，径向叶轮嵌套于复合叶轮外侧固定，并与蜗壳的螺旋形压水室连通，叶轮上均匀间隔布置弧形叶片；复合叶轮均匀相间布置长叶片、短叶片；叶轮中心出口端设置随动的诱导轮，包括诱导轮轴和布置于诱导轮轴上的诱导轮叶片；蜗壳出口端与出水管通过一漏斗状扩孔管连接。本发明采用喇叭形扩孔管结构能够防止流道中的水流回流，提高流量和扬程；设置泵前诱导轮进一步增加泵内水压，不易产生空化空蚀，提高泵使用寿命；径向叶轮结构具有较小水流压力坡度，能够减小水流在流动过程中的噪声和振动，以此提高消防泵的效率。

Description

一种消防高速离心泵
技术领域
本发明属于机械设计制造技术领域，尤其属于消防机械设计制造技术领域，特别涉及一种消防高速离心泵的设计与制造。
背景技术
中国是一个人口众多的国家，为了满足人民居住要求，我国各大城市超高层大楼日渐增多。随着高楼的不断增加，由于现有的消防用泵最大流量为288m3/h，最大扬程为150m，远远不能满足需求。虽然在现有的输送泵行业中，高速离心泵因其较大的扬程和流量逐渐被人们应用在消防上，但是高速离心泵由于泵的转速过高，会产生较大的空蚀和空化，此外，高速离心泵效率较低、振动及噪声过大，需要进行较大的改进才能满足消防应用要求。
虽然可以通过增加级数的方法来增加消防车的扬程和流量，但是由于消防车的体积较小，水量受到极大的限制，还是不能最大限度地满足消防需要。因此，现有的消防泵还存在以下几个问题：现有消防泵扬程和流量较低，不能满足更高楼消防需求，应进一步提高扬程和流量；现有消防泵抗空蚀性能较差，使用寿命较短；现有消防泵效率较低、噪声和振动较大，性能差，不能满足需要。
发明内容
本发明根据现有技术的不足公开了一种消防高速离心泵。本发明要解决的问题是提供一种更高效率、更高扬程、更大流量、各性能进一步满足高楼消防需求的高速离心泵。
本发明通过以下技术方案实现：
消防高速离心泵，包括蜗壳和叶轮，进水管设置于蜗壳入口端，出水管设置于蜗壳中心出口端，其特征在于：
所述叶轮包括径向叶轮和复合叶轮，径向叶轮嵌套于复合叶轮外侧，并固定于泵盖上，径向叶轮外侧与蜗壳的螺旋形压水室相连通，径向叶轮上均匀间隔布置弧形径向叶片；复合叶轮由电机驱动，复合叶轮均匀相间布置长叶片、短叶片；
所述叶轮中心出口端设置随动的诱导轮，诱导轮由诱导轮轴和布置于诱导轮轴上的诱导轮叶片构成。
所述蜗壳中心出口端与出水管通过一漏斗状扩孔管连接。
所述径向叶轮上径向叶片数为10～16片，进口安放角10.3度，叶轮包角70度。
进一步所述所述径向叶轮基圆直径190mm，进口宽度18mm，径向叶片数12片，导叶喉部面积140mm2,出口宽度22mm，叶轮出口直径260mm。
进一步所述复合叶轮进口直径87mm，出口直径182mm，出口宽度14mm，长叶片数5片，短叶片5片，长叶片出口安放角20度，短叶片出口安放角20度，长叶片包角124度，短叶片包角72度。
进一步所述诱导轮轴与叶轮中心竖直连接，诱导轮轴末端位于漏斗状扩孔管前端，诱导轮叶片有3片绕诱导轮轴外周表面等螺距布置。
上述诱导轮叶片进口流量系数0.1，叶尖直径86mm，进口轮毂比0.2，出口轮毂比0.4，进口叶片安放角10度，液流进口冲角5度，进口后掠角60度，轮缘包角201度，导程175mm，螺距58mm，轴向长度126mm，叶尖间隙0.2mm。
本发明在蜗壳中心出口端、叶轮中心设置诱导轮，诱导轮采用了等螺距的螺旋型诱导轮设计结构，采用等螺距设计有着良好的抗空化性能，还能够更好的方便工业实际加工和批量生产；同时，螺旋型诱导轮自身有着很高的抗空蚀性能，可以将水流轴向速度转变为径向速度，对叶轮有着预旋作用，从而使得叶轮进口流动方向变得稳定，流速变得均匀，从而减少叶轮进口处的空蚀空化。
本发明在蜗壳中心出口端与出水管连接部采用漏斗状扩孔管连接，将原有的等直径改为有楔形结构的漏斗状扩孔管结构。该漏斗状扩孔管结构的采用可以使得泵体出口的水流变得均匀，从而减少回流的产生，提高空化性能，使出口的水流不会被诱导轮阻碍，此外，漏斗状扩孔管对流体的作用力也会变得均匀，从而减小诱导轮前缘空蚀。
本发明在复合叶轮外侧设置固定的径向叶轮，增加径向叶轮可以使水流压力坡度较小，从而减小水流流动过程中的噪声和振动，以此来提高消防泵的效率。设置于后端的径向叶轮可以将水流分割并分别进行平缓的稳流降速，可以缓解流体流速过高而导致的振动现象，从而降低水力损失，提高效率和扬程。
本发明有益性：本发明消防泵采用出口喇叭形扩孔管结构，该结构能够防止泵流道中的水流回流，利用其单向性提高泵的流量和扬程；设置泵前诱导轮结构，利用诱导轮进一步增加泵内水流压力，诱导轮结构不易产生空化空蚀，可提高消防泵使用寿命；在叶轮后部设置径向叶轮结构，该结构具有较小水流压力坡度，能够减小水流在流动过程中的噪声和振动，以此提高消防泵的效率。
附图说明
图1是消防水泵连接状态示意图；
图2是本发明高速离心泵蜗壳和叶轮平面结构示意图；
图3是本发明高速离心泵纵剖面结构示意图；
图4是本发明高速离心泵蜗壳、叶轮和出水管立体结构示意图；
图5是本发明径向叶轮示意图；
图6是本发明诱导轮平面示意图；
图7是本发明诱导轮立体结构示意图；
图8是本发明复合叶轮图。
图中，1是发动机，2是离合器，3是变速器，4是传动组件，5是消防离心泵，6是螺旋型蜗壳，7是进水管，8是径向叶轮，9是复合叶轮，91是长导叶，92是短导叶，10是出水管，11是诱导轮轴，12是诱导轮叶片，13是漏斗状扩孔管。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，实施例只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的内容作出的一些非本质的改进和调整也属于本发明保护的范围。
结合附图。
如图所示，本发明消防高速离心泵包括以下结构部分：发动机1，该结构为整个消防车提供动力；离合器2，该结构作为整个消防车的调节装置；变速器3，该结构作为整个离心泵的变速装置；传动组件4，该结构连接消防离心泵5与动力装置驱动消防离心泵5。
消防离心泵5包括以下结构：蜗壳6，该结构用了改变水流方向和速度；进水管7，水流经该结构进入消防离心泵5；径向叶轮8，该结构引导进水管7的水流，提供初始动力；复合叶轮9：该结构引导径向叶轮8的水流，为水流提供主要动力；出水管10，该结构约束螺旋型蜗壳6的出水；诱导轮轴11：该结构为诱导轮叶片12提供支撑；漏斗状扩孔管13，该结构减小水流回流，使得水流单向可以沿着出水管10流出。
结合图2至图8，本发明消防离心泵5，包括蜗壳6和叶轮，进水管7设置于蜗壳6入口端，出水管10设置于蜗壳6中心出口端。
叶轮包括径向叶轮8和复合叶轮9，径向叶轮8嵌套于复合叶轮9外侧，并固定于泵盖上，径向叶轮8外侧与蜗壳6的螺旋形压水室相连通，径向叶轮8上均匀间隔布置弧形径向叶片；复合叶轮9由发动机1驱动，复合叶轮9均匀相间布置长叶片91、短叶片92。
叶轮中心出口端设置随动的诱导轮，诱导轮由诱导轮轴11和布置于诱导轮轴11上的诱导轮叶片12构成。
本发明蜗壳6中心出口端与出水管10通过一漏斗状扩孔管13连接。
本发明采用径向叶轮8上径向叶片数为10～16片，进口安放角10.3度，叶轮包角70度；诱导轮轴与叶轮中心竖直连接，诱导轮轴末端位于漏斗状扩孔管前端，诱导轮叶片布置3片绕诱导轮轴外周表面等螺距布置。
本发明还具体公开了一消防离心泵5实施例。
消防离心泵5径向叶轮8具体设计参数如下表所示：
消防离心泵5复合叶轮9具体设计参数如下表所示：
消防离心泵5诱导轮设计参数如下表所示：
选取现有市售水泵与本发明高速消防泵进行比较，检测数据如下：
由上述本发明消防高速离心泵和普通消防泵对比数据可见：本发明消防离心泵的实际尺寸远小于其他消防泵尺寸。此外，本发明消防离心泵在实验中，其流量、扬程和转速都远远高于现有消防泵，实际应用具有很好的效果。本发明消防泵有着较强的实际应用性能和市场效益，对现有的消防泵设计是一个很好的创新和改进。

Claims (7)

1.一种消防高速离心泵，包括蜗壳和叶轮，进水管设置于蜗壳入口端，出水管设置于蜗壳中心出口端，其特征在于：
所述叶轮包括径向叶轮和复合叶轮，径向叶轮嵌套于复合叶轮外侧，并固定于泵盖上，径向叶轮外侧与蜗壳的螺旋形压水室相连通，径向叶轮上均匀间隔布置弧形径向叶片；复合叶轮由发动机驱动，复合叶轮均匀相间布置长叶片、短叶片；
所述叶轮中心出口端设置随动的诱导轮，诱导轮由诱导轮轴和布置于诱导轮轴上的诱导轮叶片构成。
2.根据权利要求1所述的消防高速离心泵，其特征在于：所述蜗壳中心出口端与出水管通过一漏斗状扩孔管连接。
3.根据权利要求2所述的消防高速离心泵，其特征在于：所述径向叶轮上径向叶片数为10～16片，进口安放角10.3度，叶轮包角70度。
4.根据权利要求3所述的消防高速离心泵，其特征在于：所述所述径向叶轮基圆直径190mm，进口宽度18mm，径向叶片数12片，导叶喉部面积140mm2,出口宽度22mm，叶轮出口直径260mm。
5.根据权利要求4所述的消防高速离心泵，其特征在于：所述复合叶轮进口直径87mm，出口直径182mm，出口宽度14mm，长叶片数5片，短叶片5片，长叶片出口安放角20度，短叶片出口安放角20度，长叶片包角124度，短叶片包角72度。
6.根据权利要求2至5任一项所述的消防高速离心泵，其特征在于：所述诱导轮轴与叶轮中心竖直连接，诱导轮轴末端位于漏斗状扩孔管前端，诱导轮叶片有3片绕诱导轮轴外周表面等螺距布置。
7.根据权利要求6所述的消防高速离心泵，其特征在于：所述诱导轮叶片进口流量系数0.1，叶尖直径86mm，进口轮毂比0.2，出口轮毂比0.4，进口叶片安放角10度，液流进口冲角5度，进口后掠角60度，轮缘包角201度，导程175mm，螺距58mm，轴向长度126mm，叶尖间隙0.2mm。
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