CN1139183A - 循环泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在系统如锅炉中使流体加压并循环的循环泵，这种泵具有改进的叶轮护罩和泵壳吸环，从而减小电机的功耗和高压流体的泄漏。按照本发明的循环泵具有电机、叶轮和泵壳。电机轴由上、下衬套轴承可转动地和可轴向滑动地支承。多条槽在环形凸缘上绕其中心。线条槽沿在转动的离心力作用下从中心端向环形凸缘外侧形成的涡流的理论流线分布。通过护罩和吸环之间的间隙流入叶轮的流体通过上述多条槽向外压出。

Description

循环泵

本发明涉及在系统如锅炉中加压和循环流体的循环泵，更具体来说，涉及一种循环泵，它具有改进的叶轮护罩和泵壳的吸环，以便减小电机的功耗和泵中加压流体的泄漏。

一般来说，在一种系统如锅炉中设置循环泵是为了在压力作用下循环流体。这种循环泵一般具有一个用作循环泵的动力源的电机；一个与电机输出轴相结合，根据电机轴的转动与电机轴一起转动，以及直接使流体加压的叶轮；以及一个接纳叶轮并包括一条使流体能够流入叶轮的进口通道和一条使由叶轮加压的流体流出叶轮的出口通道的泵壳。

在上述现有技术的循环泵中，已通过泵壳的进口通道流入泵壳中的流体由按照电机的驱动而转动的叶轮加压并通过泵壳的出口通道流出泵壳。

图1和图2表示上述现有技术的循环泵的一个实施例。

如图1和图2所示，现有技术的循环泵1具有一台电机10、一个叶轮20和一个泵壳30。

电机10包括定子11、转子12和电机轴13。定子11固定在电机壳14内。转子与电机轴13固定地装配并通过定子盒15与定子11隔开。电机轴13的一端由电机壳14的内底部的下轴承座16a和下衬套轴承17a支承。电机轴13的另一端穿过电机端罩18并由在电机端罩18上的上轴承座16b和上衬套轴承在17b支承。电机轴13由一止推轴承17c支承，止推轴承17c防止电机轴13在其轴向上抬升。在下轴承座16a和定子盒15之间设有O形环19a以防止流体漏出。同样，在电机端罩18和定子盒15之间，O形环19b防止流体泄漏。

叶轮20包括叶轮体21和护罩22。一般来说，叶轮体21和护罩22通过超声波焊接相互连接。叶轮体21通过衬套23紧配合在电机轴13的另一端。在护罩22中心形成一通孔24。

泵壳30设置在电机10上。泵壳30包括分设在其两侧的一条进口通道31和一条出口通道32，以及在其中心的一个叶轮室33。叶轮20设置在叶轮室33内。带有凸缘34a和圆筒体34b的吸环34设在泵壳30的进口通道的一端，正好在叶轮20的护罩22上方。在吸环34的中心形一个流体导孔35。吸环34的圆筒体34b以预定的长度伸入在叶轮20的护罩22的中心形成的通孔24中。在护罩22的通孔24和吸环34的圆筒体34b的外壁之间，以及在护罩22的上端和吸环34凸缘34a的下侧之间形成某种尺寸的间隙。在泵壳30和电机端罩18之间设置O形环19c以防止流体漏出。

按照上述结构的现有技术的循环泵，当电流作用在电机10的定子11上时，借助下衬套轴承17a和上衬套轴承17b可转动地支承在电机壳14上的电机轴13被定子11和转子12之间出现的电磁力转动。因此，借助衬套23紧配合在电机轴13的一端上的叶轮20转动起来。当叶轮20转动时，已通过泵壳30的进口通道31和吸环34流入叶轮20的流体被叶轮20加压并送入叶轮室33，然后送至出口通道32。此时，在叶轮室33中的一些加压流体通过电机轴13和上衬套轴承17b之间的间隙流入定子盒15。流入定子盒15的流体使电机10冷却。

但是，按照上述结构的现有技术的循环泵，当循环泵1工作时，在叶轮室33中的流体压力高于叶轮20内部的流体压力，因此，叶轮20被压向吸环34。但是，由于固定在叶轮20上的电机轴13由止推轴承17c支承，止推轴承17c用于防止电机轴13在轴向上抬升，因而叶轮20反抗影响吸环34的力转动，因此，电机10的一些转动力消耗在克服因压差引起的阻力上。问题在于这处功耗会使泵的效率下降。

另外，按照上述结构的现有技术的循环泵，由于在叶轮室33中的流体压力高于叶轮20内部的流体压力，因而当循环泵1工作时，已流入叶轮室33的加压流体通过护罩22上端和吸环34的凸缘34a的下侧之间，以及护罩22的通孔24和吸环34的圆筒体34b的外壁之间的间隙漏出到进口通道31。加压流体的这种泄漏会降低循环泵1的效率。

另外，按照上述结构的现有技术的循环泵，当循环泵1工作时，叶轮20被压向吸环34。但是，如果护罩22的上端与凸缘34a的下侧接触，循环泵1会严重损合；因而电机轴13要由止推轴承17c支承以便防止沿电机轴13的轴线向上移动。由于设置了止推轴承17c，零件数目增多，因此使泵1的制造方法和结构复杂化，并增加了制造成本。

本发明的目的在于提供一种克服现有技术循环泵的上述缺陷的循环泵，其中减小了电机机的功耗，避免了加压流体的泄漏，不必再设置上述附加零件如防止电机轴在电机轴的轴向抬升的止推轴承，因而可以提高泵的效率，简化结构，降低制造成本。

为实现上述目的，提供一种循环泵，它具有一台电机、一个叶轮和一个泵壳，其中：电机包括电机壳、固定在电机壳内的定子、定子盒、电机端罩和多个用于使定子与流体隔开的密封件、借助电流作用在定子上时与定子相互作用的电磁力转动的转子，以及与转子整体式结合的电机轴，电机轴的一端由电机壳内底部上的下衬套轴承可转动地和在电机轴的轴向上可滑动地支承，电机轴的另一端通过电机端罩上形成的通孔穿出，电机轴在电机端罩的通孔处由上衬套轴承可转动地和在轴向上可滑动地支承；叶轮包括一个具有多个用于加压流体的叶片的并固定在电机轴另一端的叶轮体，以及整体地固定在叶轮体上的一个护罩，在护罩的中心形成一个供流体流动的通孔，在护罩的上侧形成一环形凸缘，在护罩的环形凸缘上形成多条槽；泵壳包括一个壳体，它放置在电机上并具有分设在其两侧的一条进口通道和一条出口通道，叶轮设置在壳体中心，叶轮室与进口通道和出口通道相连通，一个吸环结合在壳体的进口通道的内端并引导流体通过进口通道进入叶轮。

多条槽最好绕环形凸缘中心对称地布置在环形凸缘上，每条槽沿涡流的理论流线形成，所述流线是在按照转动出现的离心力的作用下，从环形凸缘的中心端向着环形凸缘的外侧形成的。吸环最好由一凸缘和一倾斜的导向部分构成，在通孔的上缘最好设有一斜面，它具有与倾斜的导向部分相同的角度。

在按照本发明的上述结构的循环泵中，当叶轮转动时，在叶轮室中的流体压力高于叶轮内部的流体压力。由于压差，转动中叶轮向着吸环向上抬升。由于压差已流入叶轮和吸环之间的间隙的流体受到离心力的作用通过环形凸缘上的多条槽向着凸缘外侧回流。这些流体与加压流体冲突，从而在护罩和吸环之间形成具有相当大压力的流体膜。该流体膜起到支承叶轮的流体轴承的作用，因此，叶轮可不接触吸环而作润滑式转动。

因此，按照本发明，在护罩和吸环之间的流体膜起到流体轴承的作用，支承着叶轮，因而可以减少为克服叶轮室和叶轮内部之间压差引起的阻力而消耗的电机功率。另外，由于流体泄漏引起的压差在一定程度上受到作用在已流入环形凸缘的上侧和凸缘的下侧之间的间隙的流体上的离心力的补偿，因而这将防止会使循环泵效率下降的加压流体的泄漏。另外，由于叶轮受到在护罩和吸环之间形成的流体膜的支承，因而不再需要用于抑止叶轮轴向抬升的任何附加零件如止推轴承，因简化了循环泵的结构，降低了其制造成本。

现在对照以下附图详述本发明的目的和优点。

图1是现有技术循环泵的局部剖开的前视图；

图2是表示图1所示叶轮和泵壳的位置关系的放大视图；

图3是表示按照本发明的循环泵的剖面图；

图4是表示图3所示叶轮和泵壳的位置关系的放大视图；

图5是图4中部分“A”的放大视图；

图6是表示在按照本发明的循环泵中，在叶轮护罩的环形凸缘上形成的多条凸缘的位置关系的视图。

图3至图6表示按照本发明的循环泵的一个实施例。

如图3至图6所示，循环泵51具有一台电机60，一个叶轮70和一个泵壳80。

电机60包括一个电机壳64、定子61固定在电机壳中。定子61借助定子盒65、电机端68和多个密封件69a，69b和69c与流体隔开。转子62与电机轴63固定地装配。电机轴63的一端由在电机壳64的内底部上的下轴承座66a和下衬套轴承67a可转动地和在电机轴63的轴向上可滑动地支承。电机轴63的另一端穿过电机端罩68上形成的通孔68a，并由电机端罩68上的上衬套轴67b可转动地和在轴向上可滑动地支承。在下轴承座66a和定子盒65之间，密封件69a防止流体漏出。同样，在电机端罩68和定子盒65之间，密封件69b防止流体漏出。

叶轮70包括叶轮体71和护罩72。叶轮体71和护罩72通过超声波焊接相互连接。叶轮体71具有多个用于流体加压的叶片，并固定地装配在电机轴63的另一端上。护罩72整体地固定在叶轮体71上，在护罩72的中心设有一个供流体流动的通孔73，在护罩72的上侧形成一个环形凸缘72a。在环形凸缘72a上设置多条槽72b。多条槽72b绕环形凸缘72a的中心在环形凸缘72a上对称地布置。每条槽72b沿着在按照环形凸缘72a的转动出现的离心力的作用下从中心端向着环形凸缘72a外侧形成的涡流的理论流线布置。

泵壳80设置在电机60上。泵壳80包括分设在其两侧的一条进口通道81和一条出口通道82，以及在其中心的一个叶轮室83。叶轮70设置在叶轮室83中。叶轮室83分别与进口通道81和出口通道82相连通。吸环84设置在叶轮室83的一端。吸环84包括一凸缘84a和一个倾斜的导向部分84b，其具有与护罩72的倾面73a相同的角度。在泵壳80和电机端罩68之间设有密封件69c以防止流体漏出。

按照上述结构的本发明的循环泵，当电流作用在电机60的定子61上时，借助下衬套轴承67a和上衬套轴承67b可转动地支承在电机壳64上的电机轴63被定子61和转子62之间出现的电磁力转动。因此，紧配合在电机轴63一端上的叶轮70转动起来。当叶轮70转动时，流体通过泵壳80的进口通道81和吸环84流入叶轮70。流体被叶轮70加压并送入叶轮室83，然后送至出口通道82。此时，在叶轮室83中的一些流体通过电机轴63和上衬套轴承67b之间的间隙流入定子盒65。流入定子盒65中的流体使电机60冷却。

当叶轮70转动时，在叶轮70内的流体被叶轮70的多个叶片71a压入叶轮室83。因此，叶轮室83中的流体压力高于叶轮70内的流体压力。因此，叶轮70被压向吸环84。同时，由于在其上固定叶轮70的电机轴63由下衬套轴承67a和上衬套轴承67b可转动地和在轴向上可滑动地支承，因而叶轮70在转动中向着吸环轴向抬升。

另外，由于在叶轮室83中的流体压力高于叶轮70内的流体压力，因而叶轮室83中的加压流体通过护罩72的环形凸缘72a的上侧和吸环84的凸缘84a的下侧之间，以及护罩72的斜面73a和吸环84的倾斜导向部分84b之间的间隙漏出到进口通道81。

此时，已流入护罩72的环形凸缘72a的上侧和吸环84的凸缘84a的下侧之间的间隙的流体受到离心力的作用，通过环形凸缘72a上的多条槽回流向环形凸缘72a的外侧。流体泄漏引起的压差受到离心力的相当大的补偿，因此，通过间隙的流体泄漏明显减少。

此外，在槽72b外端附近，高压流体和通过槽72b向外加压的流体相互冲突，因此，在护罩72和吸环84之间形成具有相当大压力的流体膜。该充体膜起到支承叶轮70的流体轴承的作用，因此，叶轮70可以不接触环吸环84而作润滑式转动。另外，由于如图6中箭头方向所示，由槽72b加压的流体，抵抗高压流体的流入方向b，向着叶轮70的转向c倾斜地流动，因而通过槽72b流动的一些流体有助于在护罩72和吸环84之间形成流体膜。另外，吸环84的倾斜导向部分84b和护罩72的斜面73a加宽了流体膜作用在叶轮70上的有效区域，因此，流体膜可以很好地起到流体轴承的作用。

因此，按照上述结构的循环泵，由于与电机轴63固定地装配并与电机轴63一起转动的叶轮70受到护罩72和吸环84之间形成的流体膜发挥的流体轴承的支承，因而可以减少为克服叶轮室83和进口通道81之间压差引起的阻力所消耗的电机功率，因此，可以避免由于上述功耗引起的泵的效率下降。

另外，按照上述结构的循环泵，由于引起流体泄漏的压差在一定程度上受到作用在通过多条槽72b已流入环形凸缘72a的上侧和凸缘84a的下侧之间的间隙的流体上的离心力的补偿，因而这会避免由于叶轮室83和进口通道81之间压差引起的加压流体的泄漏，从而防止泵的效率下降。

另外，按照上述结构的循环泵，由于与电机轴63固定地装配并随电机轴63转动地的叶轮70受到流体轴承形式的，护罩72和吸环84间形成的流体膜的支承，因而不再需要用于抑制叶轮轴向向上移动的附加零件如止推轴承，因此可以简化循环泵的结构、降低其造价。

显然，本专业技术人员可对上述的本发明作各种变化而并不超出本发明的范围。

Claims (3)

1.一种循环泵，它具有一台电机、一个叶轮和一个泵壳，其中：

所述电机包括一个电机壳、一个固定在电机壳中的定子、一个定子盒、一个电机端罩和多个用于使定子与流体隔开的密封件、一个借助电流作用在定子上时与定子的相互电磁作用转动的转子，以及一根整体式与转子相结合的电机轴，电机轴的一端由电机壳内底部上的下衬套轴承可转动地和在轴向上可滑动地支承，电机轴的另一端穿过电机端罩上形成的一通孔，电机轴在电机端罩的通孔处由上衬套轴承可转动地和在轴向可滑地支承；

所述叶轮包括一个叶轮体，其具有用于流体加压的，固定地与电机另一端装配起来的多个叶片，以一个整体式固定在叶轮体上的护罩，在护罩中心形成一个供流体流动的通孔，在护罩上侧形成一个环形凸缘，在护罩的环形凸缘上形成多条槽；以及

所述泵壳包括一个壳体，其设置在电机上并具有分别设置在其两侧的一条进口通道和一条出口通道，在壳体中心设置叶轮，叶轮室与所述进口通道和出口通道相连通，一个吸环结合在壳体的进口通道的内端并引导流体通过进口通道进入叶轮。

2.如权利要求1所述的循环泵，其特征在于：多条槽绕所述环形凸缘的中心在环形凸缘上对称地分布，每条槽沿着在根据环形凸缘的转动出现的离心力的作用下，从中心端向着环形凸缘外侧形成的涡流的理论涡线形成。

3.如权利要求1或2所述的循环泵，其特征在于：所述吸环包括一个凸缘和一个倾斜的导向部分，在所述通孔的上缘设有一个斜面，其具有与所述倾斜的导向部分相同的角度。

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