CN114263616B - 一种降低气蚀作用的离心泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低气蚀作用的离心泵，属于离心泵领域。一种降低气蚀作用的离心泵，包括泵壳、输入轴、叶轮部、供气部、轴端固定柱和可充气式弹性片；输入轴安装于泵壳侧面并延伸至泵壳内部与叶轮部固定连接；所述供气部安装于输入轴外端并处于泵壳外侧；输入轴安装叶轮部的一端与轴端固定柱固定连接外端；可充气式弹性片安装于轴端固定柱的外侧并位于叶轮部内侧；在供气部与充气式弹性片之间连通有充气通道，它通过设置四个沿输入轴轴向堆叠的叶片，使一个叶片损坏后，后续叶片能够起到替换作用，以较为快捷的速度解决叶片损坏使水泵无法使用的问题。

Description

一种降低气蚀作用的离心泵

技术领域

本发明涉及离心泵领域，具体为一种降低气蚀作用的离心泵。

背景技术

离心泵是指靠叶轮旋转时产生的离心力来输送液体的泵，主要由叶轮，泵体，泵轴，轴承，密封环和填料函等构成。它的主要特点包括：结构紧凑，流量扬程范围宽，流量均匀、运转平稳、振动小和设备安装、维护检修费用较低等，运动物体受到空化冲击后表面出现的变形和材料剥蚀现象，又称剥蚀或气蚀。气蚀是流体动力学、材料学和物理化学的复杂现象。气蚀是固体表面与液体相对运动所产生的表面损伤，通常发生在水泵零件、水轮机叶片和船舶螺旋桨等表面，汽蚀时传递到危害叶轮及泵壳的冲击波，加上液体中微量溶解的氧对金属化学腐蚀的共同作用，在一定时间后，可使其表面出现斑痕及裂缝，甚至呈海绵状逐步脱落；发生汽蚀时，还会发出噪声，进而使泵体振动；同时由于蒸汽的生成使得液体的表观密度下降，于是液体实际流量、出口压力和效率都下降，严重时可导致完全不能输出液体。

传统的离心泵通常采用改变叶轮叶片的夹角来控制气蚀对叶轮的损坏，但是不能完全避免气蚀现象的产生，因此叶片直接接触液体依旧会受到气蚀现象影响，长时间使用，损坏的部位将被扩大，从而导致叶轮完全损坏，而且传统的叶轮的叶片和后盖一体结构，叶片出现大面积损伤时无法通过焊补来解决，因此需要整体更换叶轮，也提高了养护成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低气蚀作用的离心泵，以解决上述背景技术中提出的传统离心泵气蚀现象较为严重，并且在叶轮损坏后需要整体更换叶轮提高了养护成本问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种降低气蚀作用的离心泵，包括泵壳、输入轴、叶轮部、供气部、轴端固定柱和可充气式弹性片；输入轴安装于泵壳侧面并延伸至泵壳内部与叶轮部固定连接；所述供气部安装于输入轴外端并处于泵壳外侧；输入轴安装叶轮部的一端与轴端固定柱固定连接外端；可充气式弹性片安装于轴端固定柱的外侧并位于叶轮部内侧；在供气部与充气式弹性片之间连通有充气通道，且充气通道设置于输入轴和轴端固定柱内部；通过输入轴转动可触发供气部间歇性带动充气式弹性片充气；叶轮部通过转动将泵壳内部液体泵出。

优选的，充气通道包括第一供气通道和第二供气通道，第一供气通道设置在输入轴的轴心处，第二供气通道设置在的轴端固定柱轴心处。

优选的，可充气式弹性片至少设置有两个，且关于轴端固定柱轴心等角度圆周阵列设置，可充气式弹性片内设置有充气管，充气管远离可充气式弹性片的一端与第二供气通道连通。

优选的，供气部包括连接壳、限位圈、至少两个固定压迫柱、密封壳和滑动压缩头，密封壳与泵壳固定连接且与输入轴转动连接，密封壳与叶轮部转动连接；连接壳与密封壳远离泵壳的一侧固定连接，连接壳内部与密封壳远离泵壳一侧端面围成转动空间，输入轴穿过连接壳轴心部分并与连接壳转动连接，固定压迫柱呈圆柱状且固定在密封壳靠近连接壳的一侧端面，相邻固定压迫柱关于输入轴等角度圆周阵列设置；滑动压缩头滑动设置于输入轴内且无法从输入轴内脱出，滑动压缩头滑动产生的路径一端与转动空间连通，另一端与充气通道连通；限位圈固定在滑动压缩头的外侧；固定压迫柱外侧曲面与输入轴外侧曲面的最短距离小于滑动压缩头远离输入轴的一端到输入轴外侧曲面的最短距离，滑动压缩头与输入轴滑动连接处密封。

优选的，密封壳与泵壳的连接处设置有紧固螺栓，密封壳与泵壳通过等角度圆周阵列设置的紧固螺栓固定连接，密封壳与泵壳的连接处密封。

优选的，叶轮部包括紧固部、叶片部、可拆卸挡盘和转动收纳盘，转动收纳盘与输入轴轴键连接；转动收纳盘的一端与密封壳转动连接，且连接处密封；可拆卸挡盘设置在转动收纳盘的另一端，且可拆卸挡盘和转动收纳盘通过紧固部和叶片部与转动收纳盘固定连接；紧固部水平插入转动收纳盘内并与转动收纳盘螺纹连接，紧固部用于将可拆卸挡盘和转动收纳盘组合为一体同时使叶片部保持稳定；紧固部与叶片部至少设置有八组且关于输入轴轴心等角度圆周设置，紧固部与叶片部一一对齐，紧固部与叶片部。

优选的，叶片部包括主叶片和辅助支撑片，主叶片和辅助支撑片沿转动收纳盘朝向螺纹杆的方向设置，主叶片与辅助支撑片固定连接，一个主叶片和一个辅助支撑片固定组合成为一个叶片；每组叶片部内共设置有至少两个叶片，相邻两叶片沿输入轴径向分布；相邻两个叶片滑动连接，一个叶片中的辅助支撑片滑动插入另一个叶片的主叶片内。

优选的，紧固部包括螺纹杆,螺纹杆沿输入轴轴向穿过叶片部并与叶片部螺纹连接，螺纹杆穿过叶片部的一端与转动收纳盘螺纹连接。

优选的，最靠近可拆卸挡盘的一个辅助支撑片插入可拆卸挡盘内，此辅助支撑片与可拆卸挡盘滑动连接且连接处密封。

优选的，输入轴与密封壳的转动连接处设置有轴承和密封圈。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.通过设置可充气式弹性片，使其在周围塔里小于水蒸汽压力的时候，充气式弹性片通过供气部供入气体后将可充气式弹性片膨胀展开并发生弹性弯曲，从而扰动附近水流方向，使水产生的气泡尽量向远离叶片的方向移动，从而将气泡溃灭时产生的冲击力最大程度减少，从而提高了叶片的使用寿命减少了气蚀对叶片的影响程度。

2.通过设置四个沿输入轴轴向堆叠的叶片，使一个叶片损坏后，后续叶片能够起到替换作用，以较为快捷的速度解决叶片损坏使水泵无法使用的问题。

3.通过使用螺纹杆固定的方式便于在水泵叶片损坏后，能够短时间对水泵叶轮部进行拆分，对拆分后的叶片进行更换并重新组装，维修较为便捷，提高了维修效率。

4.当备用的叶片使用完毕后仅需将叶轮部拆开加入新的叶片部即可继续使用，无需更换叶轮部其余零件，后期养护成本较低。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明内部结构的结构剖视图；

图3为图2 A处的结构放大图；

图4为本发明叶轮部的结构示意图；

图5为本发明叶片的结构示意图；

图6为本发明供气部竖直方向的结构剖视图。

图中：泵壳10；输入轴11；密封壳12；第一供气通道13；第二供气通道14；紧固螺栓15；可拆卸挡盘20；主叶片21；螺纹杆22；转动收纳盘23；辅助支撑片24；连接壳30；限位圈31；固定压迫柱32；滑动压缩头33；轴端固定柱40；可充气式弹性片41；充气管42。

具体实施方式

实施例1：

请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种降低气蚀作用的离心泵，包括泵壳10、输入轴11、叶轮部、供气部、轴端固定柱40和可充气式弹性片41；输入轴11安装于泵壳10侧面并延伸至泵壳10内部与叶轮部固定连接；所述供气部安装于输入轴11外端并处于泵壳10外侧；输入轴11安装叶轮部的一端与轴端固定柱40固定连接外端；可充气式弹性片41安装于轴端固定柱40的外侧并位于叶轮部内侧；在供气部与充气式弹性片41之间连通有充气通道，且充气通道设置于输入轴11和轴端固定柱40内部；通过输入轴11转动可触发供气部间歇性带动充气式弹性片41充气；叶轮部通过转动将泵壳10内部液体泵出，可充气式弹性片41由具有弹性的高强度材料制成，使可充气式弹性片41在未使用时在大气压作用下压在轴端固定柱40表面。

请参阅图2和图3，充气通道包括第一供气通道13和第二供气通道14，第一供气通道13设置在输入轴11的轴心处，第二供气通道14设置在的轴端固定柱40轴心处。

请参阅图2和图3，可充气式弹性片41至少设置有两个，且关于轴端固定柱40轴心等角度圆周阵列设置，可充气式弹性片41内设置有充气管42，充气管42远离可充气式弹性片41的一端与第二供气通道14连通

请参阅图2，供气部包括连接壳30、限位圈31、至少两个固定压迫柱32、密封壳12和滑动压缩头33，密封壳12与泵壳10固定连接且与输入轴11转动连接，密封壳12与叶轮部转动连接；连接壳30与密封壳12远离泵壳10的一侧固定连接，连接壳30内部与密封壳12远离泵壳10一侧端面围成转动空间，输入轴11穿过连接壳30轴心部分并与连接壳30转动连接，固定压迫柱32呈圆柱状且固定在密封壳12靠近连接壳30的一侧端面，相邻固定压迫柱32关于输入轴11等角度圆周阵列设置；滑动压缩头33滑动设置于输入轴11内且无法从输入轴11内脱出，滑动压缩头33滑动产生的路径一端与转动空间连通，另一端与充气通道连通；限位圈31固定在滑动压缩头33的外侧；固定压迫柱32外侧曲面与输入轴11外侧曲面的最短距离小于滑动压缩头33远离输入轴11的一端到输入轴11外侧曲面的最短距离，滑动压缩头33与输入轴11滑动连接处密封，固定压迫柱32外表面与滑动压缩头33外表面光滑且强度高，便于两者发生撞击和相对滑动。

请参阅图2，密封壳12与泵壳10的连接处设置有紧固螺栓15，密封壳12与泵壳10通过等角度圆周阵列设置的紧固螺栓15固定连接，密封壳12与泵壳10的连接处密封。

请参阅图2和图4，叶轮部包括紧固部、叶片部、可拆卸挡盘20和转动收纳盘23，转动收纳盘23与输入轴11轴键连接；转动收纳盘23的一端与密封壳12转动连接，且连接处密封；可拆卸挡盘20设置在转动收纳盘23的另一端，且可拆卸挡盘20和转动收纳盘23通过紧固部和叶片部与转动收纳盘23固定连接；紧固部水平插入转动收纳盘23内并与转动收纳盘23螺纹连接，紧固部用于将可拆卸挡盘20和转动收纳盘23组合为一体同时使叶片部保持稳定；紧固部与叶片部至少设置有八组且关于输入轴11轴心等角度圆周设置，紧固部与叶片部一一对齐，紧固部与叶片部。

请参阅图4和图5，叶片部包括主叶片21和辅助支撑片24，主叶片21和辅助支撑片24沿转动收纳盘23朝向螺纹杆22的方向设置，主叶片21与辅助支撑片24固定连接，一个主叶片21和一个辅助支撑片24固定组合成为一个叶片；每组叶片部内共设置有至少两个叶片，当叶片数量为四个时，四个叶片沿输入轴11径向分布；相邻两个叶片滑动连接，一个叶片中的辅助支撑片24滑动插入另一个叶片的主叶片21内，使用多个叶片使单独叶片报废后能够及时更换其他叶片进行使用，维修便捷度高。

请参阅图2和图4，紧固部包括螺纹杆22,螺纹杆22沿输入轴11轴向穿过叶片部并与叶片部螺纹连接，螺纹杆22穿过叶片部的一端与转动收纳盘23螺纹连接，使用螺纹杆22对叶片部进行固定，既便于拆卸又方便对叶片部进行更换维修。

请参阅图4和图5，最靠近可拆卸挡盘20的一个辅助支撑片24插入可拆卸挡盘20内，此辅助支撑片24与可拆卸挡盘20滑动连接且连接处密封，保证主叶片21在工作时，不会与可拆卸挡盘20发生相对滑动影响工作效果。

请参阅图2，输入轴11与密封壳12的转动连接处设置有轴承和密封圈，有效防止水从连接处溢出。

初始状态，充气管42内未充气，可充气式弹性片41处于柔软状态被压在轴端固定柱40上，充气通道内气压略高于水的蒸汽压力，滑动压缩头33位于可动行程最靠近输入轴11的位置。

工作时，泵壳10的输入端与外部供水设备连接，泵壳10的输出端与外部管道连接，输入轴11与外部驱动电机连接，向泵壳10内部通入水，使泵壳10内充满水，而后启动外部驱动电机，使输入轴11带动转动收纳盘23高速转动，从而使转动收纳盘23通过叶片部和紧固部带动可拆卸挡盘20高速转动，此时将水从泵壳10输出端泵入外部管道，当叶片部高速转动时，靠近输入轴11的方向压力较低，当其压力小于水的蒸汽压力时，此时水会沸腾形成气泡，气泡位于主叶片21表面附近，当气泡沿着主叶片21向高压区移动的途中发生溃灭，产生极大冲击力损伤主叶片21表面，而在本方案中，在叶片部靠近输入轴11一侧的压力小于水的蒸汽压力时，水产生气泡，同时输入轴11通过轴端固定柱40带动可充气式弹性片41高速转动，在输入轴11转动的过程中带动滑动压缩头33转动，在离心力的作用下使滑动压缩头33在移动至可移动行程最远离输入轴11的一侧，此时由于充气通道整体体积增大，使其内部气压进一步降低并低于水的蒸汽压力，此时可充气式弹性片41内气压低于水的蒸汽压力，当滑动压缩头33外表面与固定压迫柱32外侧曲面接触时，滑动压缩头33被快速向输入轴11的方向挤压，使充气通道内体积减少，气压升高，此时由于气压短时间内快速升高，充气通道内气体一部分通过充气管42进入可充气式弹性片41内使其气压与充气通道内气压相同，可充气式弹性片41在接收充气管42供气时会远离向轴端固定柱40的方向产生小幅度摆动，同时在供气后可充气式弹性片41内部气压高于可充气式弹性片41外部压力使可充气式弹性片41产生一定膨胀形变，从而对经过可充气式弹性片41的水流产生扰动，使原本形成在主叶片21表面的气泡受到扰动后远离主叶片21表面一定距离，此时在气泡溃灭时产生的冲击力作用于主叶片21表面造成的损伤小于常规原理和方式下对主叶片21造成的损伤，从而达到减缓主叶片21气蚀作用的目的。

当主叶片21长时间使用后表面仍被由于气蚀损坏无法使用时，将泵壳10内部水排空并与外部设备完全断连，而后将紧固螺栓15拆除，使密封壳12与泵壳10脱离连接，并将叶轮部取出，此时转动螺纹杆22使螺纹杆22从转动收纳盘23和可拆卸挡盘20内旋出，使可拆卸挡盘20与转动收纳盘23分离，此时叶片部的相邻叶片可相对滑动，而后将损坏的叶片取下，使其余叶片漏出，而后将其按照初始状态放入转动收纳盘23内而后将可拆卸挡盘20和转动收纳盘23对齐后旋入螺纹杆22，当螺纹杆22远离可拆卸挡盘20的一端与叶片部螺纹连接后，保持螺纹杆22在固定位置转动，此时叶片部逐渐向靠近可拆卸挡盘20的方向移动当最靠近可拆卸挡盘20的一侧叶片中的辅助支撑片24插入可拆卸挡盘20内后叶片部无法移动，此时调节螺纹杆22的轴向位置同时持续转动螺纹杆22，使螺纹杆22旋入转动收纳盘23内，从而使可拆卸挡盘20与转动收纳盘23固定连接成为一个整体，而后将叶轮部重新插入泵壳10内部，并通过紧固螺栓15将密封壳12和泵壳10固定连接即可继续使用，在整个拆卸过程中输入轴11始终与转动收纳盘23轴键连接。

Claims (7)

1.一种降低气蚀作用的离心泵，其特征在于：包括泵壳（10）、输入轴（11）、叶轮部、供气部、轴端固定柱（40）和可充气式弹性片（41）；

输入轴（11）安装于泵壳（10）侧面并延伸至泵壳（10）内部与叶轮部固定连接；

所述供气部安装于输入轴（11）外端并处于泵壳（10）外侧；

输入轴（11）安装叶轮部的一端与轴端固定柱（40）固定连接；

可充气式弹性片（41）安装于轴端固定柱（40）的外侧并位于叶轮部内侧；

在供气部与充气式弹性片（41）之间连通有充气通道，且充气通道设置于输入轴（11）和轴端固定柱（40）内部；

通过输入轴（11）转动可触发供气部间歇性带动充气式弹性片（41）充气；

叶轮部通过转动将泵壳（10）内部液体泵出；

充气通道包括第一供气通道（13）和第二供气通道（14），第一供气通道（13）设置在输入轴（11）的轴心处，第二供气通道（14）设置在的轴端固定柱（40）轴心处；

可充气式弹性片（41）至少设置有两个，且关于轴端固定柱（40）轴心等角度圆周阵列设置，可充气式弹性片（41）内设置有充气管（42），充气管（42）远离可充气式弹性片（41）的一端与第二供气通道（14）连通；

供气部包括连接壳（30）、限位圈（31）、至少两个固定压迫柱（32）、密封壳（12）和滑动压缩头（33），密封壳（12）与泵壳（10）固定连接且与输入轴（11）转动连接，密封壳（12）与叶轮部转动连接；

连接壳（30）与密封壳（12）远离泵壳（10）的一侧固定连接，连接壳（30）内部与密封壳（12）远离泵壳（10）一侧端面围成转动空间，输入轴（11）穿过连接壳（30）轴心部分并与连接壳（30）转动连接，固定压迫柱（32）呈圆柱状且固定在密封壳（12）靠近连接壳（30）的一侧端面，相邻固定压迫柱（32）关于输入轴（11）等角度圆周阵列设置；

滑动压缩头（33）滑动设置于输入轴（11）内且无法从输入轴（11）内脱出，滑动压缩头（33）滑动产生的路径一端与转动空间连通，另一端与充气通道连通；

限位圈（31）固定在滑动压缩头（33）的外侧，并位于输入轴（11）的外侧；

固定压迫柱（32）外侧曲面与输入轴（11）外侧曲面的最短距离小于滑动压缩头（33）远离输入轴（11）的一端到输入轴（11）外侧曲面的最短距离，滑动压缩头（33）与输入轴（11）滑动连接处密封，当滑动压缩头（33）因离心力的作用向远离输入轴（11）的方向移动时，会与固定压迫柱（32）外侧曲面接触。

2.根据权利要求1所述的一种降低气蚀作用的离心泵，其特征在于：密封壳（12）与泵壳（10）的连接处设置有紧固螺栓（15），密封壳（12）与泵壳（10）通过等角度圆周阵列设置的紧固螺栓（15）固定连接，密封壳（12）与泵壳（10）的连接处密封。

3.根据权利要求1所述的一种降低气蚀作用的离心泵，其特征在于：叶轮部包括紧固部、叶片部、可拆卸挡盘（20）和转动收纳盘（23），转动收纳盘（23）与输入轴（11）轴键连接；转动收纳盘（23）的一端与密封壳（12）转动连接，且连接处密封；可拆卸挡盘（20）设置在转动收纳盘（23）的另一端，且可拆卸挡盘（20）和转动收纳盘（23）通过紧固部和叶片部固定连接；紧固部水平插入转动收纳盘（23）内并与转动收纳盘（23）螺纹连接，紧固部用于将可拆卸挡盘（20）和转动收纳盘（23）组合为一体同时使叶片部保持稳定；

紧固部与叶片部至少设置有八组且关于输入轴（11）轴心等角度圆周设置，紧固部与叶片部一一对齐。

4.根据权利要求3所述的一种降低气蚀作用的离心泵，其特征在于：紧固部包括螺纹杆（22）,螺纹杆（22）沿输入轴（11）轴向穿过叶片部并与叶片部螺纹连接，螺纹杆（22）穿过叶片部的一端与转动收纳盘（23）螺纹连接。

5.根据权利要求3所述的一种降低气蚀作用的离心泵，其特征在于：叶片部包括主叶片（21）和辅助支撑片（24），主叶片（21）与辅助支撑片（24）固定连接，一个主叶片（21）和一个辅助支撑片（24）固定组合成为一个叶片；

每组叶片部内共设置有至少两个叶片，相邻两叶片沿输入轴（11）轴向分布；相邻两个叶片滑动连接，一个叶片中的辅助支撑片（24）滑动插入另一个叶片的主叶片（21）内。

6.根据权利要求4所述的一种降低气蚀作用的离心泵，其特征在于：最靠近可拆卸挡盘（20）的一个辅助支撑片（24）插入可拆卸挡盘（20）内，此辅助支撑片（24）与可拆卸挡盘（20）滑动连接且连接处密封。

7.根据权利要求1所述的一种降低气蚀作用的离心泵，其特征在于：输入轴（11）与密封壳（12）的转动连接处设置有轴承和密封圈。