CN112443488A - 一种双蜗壳转双流道式立式长轴泵 - Google Patents

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王成文
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Abstract

本发明涉及一种双蜗壳转双流道式立式长轴泵,包括泵体、双吸叶轮、传动轴、护轴套管和水导轴承,泵体包括径向双蜗壳和轴向双流道,径向双蜗壳互相旋转180°对称设置形成压水室,在压水室的中央为进水端部,该进水端部的上端和下端各设有一个进水喇叭口,蜗壳的尾部各连接一个流道,双吸叶轮安装在进水端部内,传动轴竖直穿过泵体和进水端部上端的进水喇叭口连接双吸叶轮,传动轴外设置护轴套管,护轴套管的下端连接泵体,水导轴承设置传动轴和护轴套管之间。与现有技术相比,本发明具有效率高、轴向力小、径向力小、运行平稳可靠等优点。

Description

一种双蜗壳转双流道式立式长轴泵
技术领域
本发明涉及一种立式长轴泵领域,尤其是涉及一种双蜗壳转双流道式立式长轴泵。
背景技术
立式长轴泵主要用做钢厂旋流井(池)提升泵或冲渣泵,一方面因为叶轮持续潜在水下不用考虑汽蚀问题而便于实现高效和稳定运行的优势,另一面又因为泵头及扬水管、传动装置均在基础以下便于减小占地面积、缩减基建投资的优势。
如公开号为CN207598514U的中国实用新型,公开了一种新型防杂质立式长轴泵,该结构的立式长轴泵为目前市场上常见的结构,但是该结构的立式长轴泵存在以下问题:1、提升抽取效率不高,尤其是在高转速的情况下;2、采用单吸的叶轮会对泵轴产生一定的轴向力和径向力,影响立式长轴泵工作时的稳定性;3、在但单吸式的叶轮背面会产生正压,容易导致含有颗粒杂质的介质水进入护轴套管结构进而对轴和水导轴承起到破坏作用,降低泵的运行可靠性,引用的实用新型中通过增加密封环结构来阻止颗粒杂质,但是实际效果不佳,密封环容易磨损且增加了制造的成本。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种双蜗壳转双流道式立式长轴泵。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种双蜗壳转双流道式立式长轴泵,包括泵体、双吸叶轮、传动轴、护轴套管和水导轴承,所述的泵体包括径向双蜗壳和轴向双流道,所述径向双蜗壳旋转180°对称设置形成压水室,在压水室的中央为进水端部,该进水端部的上端和下端各设有一个进水喇叭口,径向双蜗壳的每个蜗壳的尾部各连接轴向双流道中的一个流道,所述的双吸叶轮安装在进水端部内,所述的传动轴竖直穿过泵体和进水端部上端的进水喇叭口连接双吸叶轮,所述的传动轴外设置护轴套管,护轴套管的下端连接泵体,所述水导轴承设置传动轴和护轴套管之间。
进一步地,所述的泵体还包括互相连接的扬水管和流道壳体,所说的两个流道即为流道壳体的内腔,流道的上端连接扬水管。
进一步地,所述的流道壳体和扬水管通过法兰盘结构连接。
进一步地,所述的进水喇叭口上安装有滤网。
进一步地,所述的泵体基圆和双吸叶轮外径的比值如下:
当使用的双吸叶轮的转速为60~120r/min时,比值为1.03~1.05;
当使用的双吸叶轮的转速为120~210r/min时,比值为1.05~1.08;
当使用的双吸叶轮的转速为210~380r/min时,比值为1.08~1.12。
进一步地,所述的流道断面形状如下:
当使用的双吸叶轮的转速为60~120r/min时,断面形状为矩形;
当使用的双吸叶轮的转速为120~380r/min时,断面形状为梯形。
进一步地,所述的蜗壳内的蜗壳隔舌安放角如下:
当使用的双吸叶轮的转速为60~120r/min时,蜗壳隔舌安放角为10~15°;
当使用的双吸叶轮的转速为120~210r/min时,蜗壳隔舌安放角为15~20°;
当使用的双吸叶轮的转速为210~380r/min时,蜗壳隔舌安放角为20~25°。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
1、本发明通过双蜗壳和双吸叶轮的结构改变了传统的单吸叶轮和导流器的结构,采用蜗壳在叶轮高转速的情况能够具有更高的工作效率且高效区域宽泛;双吸叶轮配合两个进水喇叭增加了泵的进水流量,同样提高了泵的抽取效率。
2、双吸叶轮上下对称,能够显著减小其本身对传动轴的轴向力,同时两个侧向对称设置的双蜗壳配合双流道可以有效的减少传动轴的径向力,使得传动轴转动时对水导轴承的负荷减小,提升了立式长轴泵工作时的稳定性,减少磨损,增加使用寿命。
3、在双吸叶轮工作时,其上方的泵体和传动轴的连接处外部形成负压,内部的护轴套管内的润滑清水为正压,从而使得长轴泵输送的介质水不易进入护轴套管,使得传动轴要和水道轴承不易损坏,泵的使用寿命加长。
4、本发明对不同转速的泵设计合理的泵体基圆和双吸叶轮外径的比值,蜗壳内的蜗壳隔舌安放角,以及流道断面形状,用来保证最小的湿周,液流在蜗壳和流道内流动损失最小,效率最高;
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的仰视示意图。
图3为泵体的水力设计示意图。
图4a为图3中的I-IV断面图。
图4b为图3中的V-V断面图。
图4c为图3中的VI-VI断面图。
图4d为图3中的VII-VII断面图。
图4e为图3中的VIII-VIII断面图。
图4f为图3中的IX-IX断面图。
图4g为图3中的沿O-A-B-C-D-E-F的展开示意图。
图5为泵体的外观示意图。
图6为泵体另一角度的外观示意图。
附图标记:1、泵体,11、蜗壳,12、流道,13、进水喇叭口,14、扬水管,15、流道壳体,2、双吸叶轮,3、传动轴,4、护轴套管,5、水导轴承。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1和图2所示,本实施例提供了一种双蜗壳转双流道式立式长轴泵,包括泵体1、双吸叶轮2、传动轴3、护轴套管4和水导轴承5。其中,泵体1包括两个蜗壳11和两个流道12,两个蜗壳11为180°对称设置形成压水室,在压水室的中央为进水端部,该进水端部的上端和下端各有一个进水喇叭口13。蜗壳11的尾部各连接一个轴向设置的流道12。双吸叶轮2安装在进水端部内,双吸叶轮2为现有的已知结构,因此不再赘述。传动轴3竖直从上方穿过泵体1和进水端部上端的进水喇叭口13连接双吸叶轮2。传动轴3外设置护轴套管4,护轴套管4的下端连接泵体1。水导轴承5设置传动轴3和护轴套管4之间,并且位于传动轴3穿过泵体1的连接处。在传动轴3和护轴套管4之间还设置有滚动轴承(图中未示出)。
泵体1具体还包括扬水管14和流道壳体15,两个流道12即为流道壳体15的内腔,流2(12)的上端连接扬水管14。道壳体和扬水管14通过法兰盘结构连接。
在另一实施例中,进水喇叭上安装有滤网,用于保护蜗壳11和流道12。
如图3和图4a~4g所示的为泵体1的具体内部结构,包括蜗壳11的结构和流道12的结构,该泵体1的具体结构设计步骤为:合理取值泵体1基圆及流道12宽度、合理控制流道12断面的面积及形状、合理设置隔舌安放角,以使泵体1内的水力损失降到最小而尽可能的提高效率。泵体的外观如图5和图6所示。
本实施例中泵体1的水力设计是按常规清水泵的设计方法设计的,其中主要水力参数的设计计算如下:
1)泵体1基圆直径D3=K1*D2(mm)
其中,D2为叶轮外径,K1为泵体1基圆与叶轮外径的比值系数;
2)流道12宽度B3=B2+K2*D2(mm)
其中,B2为包含叶轮盖板的叶轮出口宽度,K2为流道12宽度系数;
3)蜗壳11断面面积Fs=Q/V3,(V3=K3(2gH)1/2)(mm)
其中,Q为液体流量,K3为蜗壳11断面速度系数,H为扬程。
主要水力参数或系数的取值如下:
1)泵体1基圆与叶轮外径的比值系数K1(ns为转速,单位r/min)
n<sub>s</sub> 60~120 120~210 210~380
K<sub>1</sub> 1.03~1.05 1.05~1.08 1.08~1.12
2)流道12宽度系数K2
n<sub>s</sub> 60~120 120~210 210~380
K<sub>2</sub> 0.05~0.07 0.07~0.1 0.1~0.15
3)流道12断面形状(r为图4a中梯形底边和斜边的夹角,单位°)
n<sub>s</sub> 60~120 120~210 210~380
形状 矩形 梯形(r=78~85) 梯形(r=65~78)
4)蜗壳11断面速度系数K3
Figure BDA0002186477140000041
Figure BDA0002186477140000051
5)蜗壳11隔舌安放角φ0,单位°
n<sub>s</sub> 60~120 120~210 210~380
φ0 10~15 15~20 20~25
本实施例的工作原理为:液流由上端和下端的进水喇叭进入进水口,传动轴3带动双吸叶轮2旋转,将进入进水口的液流甩出而进入对称设置的两个蜗壳11内,液流经过蜗壳11再进入与蜗壳11连接的两个流道12内,通过流道12将绕轴向旋转转换为沿轴向流动进入扬水管14。
本实施例最终可以达到如下效果:1、蜗壳式结构相对传统单吸导叶结构效率较高且高效区域宽泛;2、合理的蜗壳断面形状保证最小的湿周,液流在蜗壳内流动损失最小,效率最高;3、配合互对称的双吸叶轮,叶轮本身理论上不产生轴向力(重力除外);4、双蜗壳加双流道由于结构对称而可以有效降低径向力,径向力理论上近似为零;5、径向力及叶轮本身产生的轴向力均近似为零,运行平稳,且对滚动轴承及水导轴承产生的负荷小,泵整体使用寿命长;6、泵体进水喇叭处为负压状态,而护轴套管内的润滑清水为正压,从而所输送介质水不易进入护轴套管,传动轴和水导轴承不易损坏,泵的使用寿命长。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解,本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此,凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案,皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种双蜗壳转双流道式立式长轴泵,其特征在于,包括泵体(1)、双吸叶轮(2)、传动轴(3)、护轴套管(4)和水导轴承(5),所述的泵体(1)包括径向双蜗壳和轴向双流道,所述径向双蜗壳旋转180°对称设置形成压水室,在压水室的中央为进水端部,该进水端部的上端和下端各设有一个进水喇叭口(13),径向双蜗壳的每个蜗壳(11)的尾部各连接轴向双流道中的一个流道(12),所述的双吸叶轮(2)安装在进水端部内,所述的传动轴(3)竖直穿过泵体(1)和进水端部上端的进水喇叭口(13)连接双吸叶轮(2),所述的传动轴(3)外设置护轴套管(4),护轴套管(4)的下端连接泵体(1),所述水导轴承(5)设置传动轴(3)和护轴套管(4)之间。
2.根据权利要求1所述的双蜗壳转双流道式立式长轴泵,其特征在于,所述的泵体(1)还包括互相连接的扬水管(14)和流道壳体(15),所述的流道(12)即为流道壳体(15)的内腔,流道(12)的上端连接扬水管(14)。
3.根据权利要求2所述的双蜗壳转双流道式立式长轴泵,其特征在于,所述的流道壳体(15)和扬水管(14)通过法兰盘结构连接。
4.根据权利要求1所述的双蜗壳转双流道式立式长轴泵,其特征在于,所述的进水喇叭口(13)上安装有滤网。
5.根据权利要求1所述的双蜗壳转双流道式立式长轴泵,其特征在于,所述的泵体(1)基圆和双吸叶轮(2)外径的比值如下:
当使用的双吸叶轮(2)的转速为60~120r/min时,比值为1.03~1.05;
当使用的双吸叶轮(2)的转速为120~210r/min时,比值为1.05~1.08;
当使用的双吸叶轮(2)的转速为210~380r/min时,比值为1.08~1.12。
6.根据权利要求1所述的双蜗壳转双流道式立式长轴泵,其特征在于,所述的流道(12)断面形状如下:
当使用的双吸叶轮(2)的转速为60~120r/min时,断面形状为矩形;
当使用的双吸叶轮(2)的转速为120~380r/min时,断面形状为梯形。
7.根据权利要求1所述的双蜗壳转双流道式立式长轴泵,其特征在于,所述的蜗壳(11)内的蜗壳隔舌安放角如下:
当使用的双吸叶轮(2)的转速为60~120r/min时,蜗壳隔舌安放角为10~15°;
当使用的双吸叶轮(2)的转速为120~210r/min时,蜗壳隔舌安放角为15~20°;
当使用的双吸叶轮(2)的转速为210~380r/min时,蜗壳隔舌安放角为20~25°。
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