CN110500313B - 一种高压离心力液压泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液压泵技术领域，公开了一种高压离心力液压泵，包括泵壳、泵轴、轴承、叶轮、入口与出口，轴承固定连接在泵壳上，泵轴连接在轴承内，叶轮固定连接在泵轴上，叶轮包括呈中空密封设置的叶片，泵壳内从入口到出口形成有依次连通的前室、叶轮室与流道，叶轮室与流道之间连通有限流通道。本发明通过设置开放式叶轮和限流通道，能够有效地减小能量损耗。

Description

一种高压离心力液压泵

技术领域

本发明涉及液压泵技术领域，具体涉及了一种高压离心力液压泵。

背景技术

离心泵(centrifugal pump)是指靠叶轮旋转时产生的离心力来输送液体的泵。现有的离心泵是将液体从圆心处吸入，经半开放式的叶轮，通过叶轮转动，液体从叶轮中心被甩向叶轮外缘并以较高的压力沿排出口流出。

上述现有的离心泵，由于没有对叶轮出口的大小有较高的设计，再加上采用半开放式结构的叶轮，造成在高速转动时能量损耗过大，且由于离心力作用，对轴承的损耗也很大。而且当需要高压时，需要使用多级离心泵或多个液压离心泵串联才能实现，导致成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种高压离心力液压泵，以解决现有离心泵存在能耗大的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高压离心力液压泵，包括泵壳、泵轴、轴承、叶轮、入口与出口，轴承固定连接在泵壳上，泵轴连接在轴承内，叶轮固定连接在泵轴上，叶轮包括呈中空密封设置的叶片，泵壳内从入口到出口形成有依次连通的前室、叶轮室与流道，叶轮室与流道之间连通有限流通道。

与现有技术相比，本发明的原理及有益效果：使用时，泵轴带动叶轮转动；液体由入口进入泵壳的前室内，由于叶轮转动，因此叶轮将带动前室内的液体转动，从而形成缓冲区，即当出口压力过高且出口、入口的液体流速为零时，前室中的液体与叶轮室中的液体同步转动，当出口、入口的液体流速大于零时，液体在前室内将形成由慢至快的缓冲区，减小能量的损失。随后液体将进入到叶轮室，由于离心力作用，液体将被甩向叶轮外缘处，并通过限流通道流向流道，最后经出口流出，完成液体的输送。

1、设置开放式叶轮，即叶轮包括呈中空密封设置的叶片，一方面，与现有的封闭式叶轮、半开放式叶轮相比，叶轮靠外缘方向不会对液体造成限制，因此液体所产生的离心力就不会传递给叶轮，并减小了由于液体被甩出时撞击叶轮盖板而对叶轮产生的作用力，使液体直接甩到泵壳上，从而减小了对轴承的作用力，降低了轴承的荷载，进而降低了使用过程中的能量损耗；另一方面，将叶片设置成中空的，相比于现有的实心叶片，可减小叶片的密度，由于液体在高速转动时，圆心处于低压，而外圆部位的液体处于高压，而叶轮又为中空的，高压的液体就会对叶片产生一组向圆心的反作用力，与叶轮自身的离心力大部分抵消，降低了叶片的离心力对轴承的荷载，从而可降低轴承摩擦力的能量损耗。

2、设置流道与限流通道，利用限流通道对液体进行限流，其作用在于：第一，让液体在叶轮室中有合理的缓冲空间，让叶轮室因为限流通道的限流，产生高压；第二，让叶轮室形成均压状态，如果不设置限流通道，叶轮室与外侧的流道相连，由于流道有一出口，所以不可能达到全周等压，这种不均压力将会传给叶轮，从而增加了能量损耗，反之，则能够有效地减小能量损耗。

3、设置前室与叶轮室，使液体进入泵壳后在叶轮的带动下有一个缓冲的过程，与现有离心泵中液体进入泵壳后流速瞬间增大相比，可有效地降低能量损耗。

进一步，所述限流通道、出口、入口、流道、前室以及叶轮室的截面积依次增大。将限流通道的截面积设置成最小，能够更好地限制液体在叶轮室及前室的加速，使其加速不过快，同时让叶轮室在任何情况都处于高压状态。

进一步，所述叶片的密度小于液体的密度。如此设置，使液体产生的高压传给叶轮的叶片，使其产生一组与叶轮受到的离心力相反的力，从而使两个作用力部分或者完全抵消，可有效降低叶轮在高速转动时因离心力而对轴承产生的影响，进而降低了由此带来的能量损耗。

进一步，前室从入口至叶轮室的截面逐渐增大。让液体在接触到叶片前有合理的缓冲区，减少因液体加速过快造成的能量损耗。即前室截面的设计为从小至大，液体从小的入口至大的截面时，受大截面中其它液体的影响，无法全部直线运动，由于物质具有势能，不能在小截面的管道至大截面的有限空间中全部匀速直线运动，会向某个方向偏转，形成转动，所以即使没有叶轮的转动，也会出现转动现象，就如大自然中水中的漩涡，而获得液体流动的动能是离心力，而离心力本身并不需要动能，叶轮所需消耗能量的是将液体提速的动能和各种损耗，离心力是在高速转动的液体同时产生的，与半径的大小有关，所以在前室设置合理的缓冲空间，在液体加速时，可以部分利用到离心力，符合自然规律，从而有效地降低能量损耗。相反，如果缓冲空间过小或无缓冲空间，叶轮除了对液体加速消耗必需的能量外，还需较多的能量去改变液体的方向，将造成较大的能量损耗。

进一步，所述流道为圆环形。能够让液体在流道中自由转动，最大限度地使流道一周形成等压，为叶轮室的一周等压提供条件，从而达到节能的效果。

进一步，所述出口的截面积大于限流通道的截面积。利用限流通道对液体进行限流，使液体在叶轮室内形成高压后，再从出口排出，能够有效地减小能量损耗。

进一步，所述叶轮上固定连接有加强肋。设置加强肋，提高叶轮的强度，使其能够更好地带动液体转动，达到高效输送液体的效果。

进一步，所述加强助上开有通孔。设置通孔，可有效地减小加强肋的重量，从而减小整个叶片产生的离心力对轴承的影响。

进一步，叶片内设有连接板。利用连接板对叶片进行支撑，达到加固的效果。

附图说明

图1为本发明实施例中高压离心力液压泵的纵向剖面示意图；

图2为图1的A-A剖面图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：泵壳1、泵轴2、轴承3、限流通道4、入口5、出口6、加强肋7、叶片8、连接板9、前室10、叶轮室11、流道12。

实施例基本如附图1、图2所示：

一种高压离心力液压泵，包括泵壳1、泵轴2、轴承3、叶轮、入口5与出口6，轴承3固定连接在泵壳1上，泵轴2连接在轴承3内并通过电动机或者发动机驱动，轴承3与泵壳1之间设有密封环。叶轮固定套接在泵轴2上并位于泵壳1内，叶轮上固定连接有加强肋7，加强助7上开有周向均匀分布的通孔14；叶轮包括呈中空密封设置的叶片8，叶片8的密度小于液体的密度，叶片8采用密度相对较低而强度相对较高的金属，比如铝合金，叶片8的宽度由叶轮圆心到圆周逐渐增大，叶片8内固定连接有连接板9。

泵壳1内从入口5到出口6形成有依次连通的前室10、叶轮室11与圆环形的流道12，入口5的截面积、前室10的截面积、叶轮室11的截面积依次增大，前室10从入口5至叶轮室11的截面逐渐增大。叶轮室11与流道12之间连通有限流通道4，出口6的截面积大于限流通道4的截面积，叶轮室11的截面积为限流通道4截面积十倍到数十倍。限流通道4、出口6、入口5、流道12、前室10以及叶轮室11的截面积依次增大。

具体实施时，启动前，先将液压泵注满液体，确保液压泵中无空气。液体由入口5进入泵壳1，并经前室10、叶轮室11充满整个泵壳1。通过电动机或发动机带动泵轴2转动，泵轴2将带动叶轮转动，由于叶轮转动，叶轮室11内的液体被带动跟着转动，产生离心力，而叶轮的转动会对前室10内的液体产生影响，使其逐渐跟着转动，从而形成缓冲区，即当出口6压力过高且出口6、入口5的液体流速为零时，前室10中的液体与叶轮室11中的液体同步转动，当出口6、入口5的液体流速大于零时，液体在前室10内将形成入口5至叶轮室11的由慢至快的缓冲区，减小能量的损失。随后液体将进入到叶轮室11，由于离心力作用，液体由圆心区域被甩向叶轮外缘处，从圆心至外圆是一个加速的过程，因为圆心附近的半径小，而外圆处半径大，同步转动时圆心附近的液体速度低，而外圆部位的速度高，所以液体从圆心至外圆是一个加速的过程，在此设置合理的缓冲空间，并配合在限流通道4限流，其目的是让液体在叶轮室11的加速不过快，并在外圆处形成高压，然后通过限流通道4流向流道12，最后经出口6流出，从而完成液体的输送。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进。这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.一种高压离心力液压泵，包括泵壳、泵轴、轴承、叶轮、入口与出口，轴承固定连接在泵壳上，泵轴连接在轴承内，叶轮固定连接在泵轴上，其特征在于：叶轮包括呈中空密封设置的叶片，叶片的密度小于液体的密度，泵壳内从入口到出口形成有依次连通的前室、叶轮室与流道，叶轮室与流道之间连通有限流通道，限流通道使得叶轮室与流道之间一周的所有部位均连通，前室从入口至叶轮室的截面逐渐增大；所述叶轮上固定连接有加强肋，加强助上开有周向均匀分布的通孔。

2.根据权利要求1所述的一种高压离心力液压泵，其特征在于：所述限流通道、出口、入口、流道、前室以及叶轮室的截面积依次增大。

3.根据权利要求2所述的一种高压离心力液压泵，其特征在于：所述流道为圆环形。

4.根据权利要求3所述的一种高压离心力液压泵，其特征在于：所述出口的截面积大于限流通道的截面积。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种高压离心力液压泵，其特征在于：所述叶轮上固定连接有加强肋。

6.根据权利要求5所述的一种高压离心力液压泵，其特征在于：所述叶片内设有连接板。

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