CN114294236B - 一种可变扬程节能立式多级离心泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可变扬程节能立式多级离心泵，该离心泵包括底座、泵壳、泵轴和n级泵送装置；泵壳固定在底座上，泵轴一端支撑在底座，另一端支撑在泵壳的顶部，且泵轴穿过位于泵壳内的n级泵送装置；前n‑1级泵送装置均包括第一导流壳，以及位于第一导流壳内的叶轮和导叶；第n级泵送装置包括第二导流壳，以及位于第二导流壳内的叶轮和导叶；第一导流壳带有侧边出口，且其内部设置有横向密封块和纵向密封块以及对应的驱动装置，密封块可以控制导流壳侧边出口和入口的开关，通过开关对应泵级实现对扬程的控制。本发明的离心泵减少了低扬程时参与工作的泵级数，较大幅度地降低了运转时所需功率，且流量大小不受影响。

Description

一种可变扬程节能立式多级离心泵

技术领域

本发明涉及流体机械领域，具体涉及一种可变扬程节能立式多级离心泵。

背景技术

多级离心泵具有结构紧凑、输出压力高等特点，广泛应用于市政供水、石油化工和工业流程等领域。叶轮高速旋转带动流体运动，流体通过导叶进入下一级叶轮，流体在叶轮中再一次加速，如此循环多级离心泵可以提供一个很高的输出扬程。

实际使用中对扬程的要求是不断改变的，而传统的多级泵自身并不能改变扬程，而通过调节阀门等方法改变扬程则会造成较多的能源浪费和部件磨损，且流量也会随之改变，导致泵的适用范围变窄。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种可变扬程节能立式多级离心泵，，具体技术方案如下：

一种可变扬程节能立式多级离心泵，该离心泵包括底座、泵壳、泵轴和n级泵送装置；

所述泵壳固定在所述底座上，所述泵轴一端支撑在所述底座，另一端支撑在所述泵壳的顶部，且所述泵轴穿过位于所述泵壳内的n级泵送装置；前n-1级泵送装置均包括第一导流壳，以及位于所述第一导流壳内的叶轮和导叶；第n级泵送装置包括第二导流壳，以及位于所述第二导流壳内的叶轮和导叶；

所述第一导流壳内部还设置有第一驱动电机、齿轮、横向密封块，所述第一导流壳的周向侧壁上开设有侧边出口、位于所述侧边出口一侧的弧形滑槽以及多个沿周向侧壁均匀分布的S形滑槽；所述第一驱动电机固定在第一导流壳的侧壁上，齿轮固连在所述第一驱动电机的输出轴上，所述横向密封块的边缘开设有齿，与所述齿轮啮合，且所述横向密封块可沿所述弧形滑槽移动，实现所述侧边出口的开启和密封；

所述第一导流壳内部还设置有两个L形的纵向弧形密封块一、两个L形的纵向弧形密封块二以及四个第二驱动电机，纵向弧形密封块一和纵向弧形密封块二交替布置，且纵向弧形密封块一和纵向弧形密封块二支撑在S形滑槽中；两个L形的纵向弧形密封块一、两个L形的纵向弧形密封块二形成周向密封，遮挡下一级导叶的入口；四个第二驱动电机均固定在下一级导叶的底部，每个第二驱动电机驱动一个弧形密封块进行周向移动。

进一步地，两个L形的纵向弧形密封块一、两个L形的纵向弧形密封块二、横向密封块与第一导流壳的周向间隙控制0.3至0.4mm，可减少移动导致的磨损，延长移动部件寿命。

进一步地，在所述底座上的泵的进出口分别设置压力表，且在出口还设置流量计。

进一步地，还包括外接的单片机，用于实时记录所述压力表和流量计的数据，并计算当前工况下扬程和效率，以及当前有效汽蚀余量，实时监控运行状态，绘制状态曲线图，并在有效汽蚀余量出现异常时发出汽蚀预警。

本发明的有益效果如下：

本发明的可变扬程节能立式多级离心泵，能够在改变扬程的同时，减少多余的能量消耗，有利于提高多级离心泵的效率，并且保持流量大小不变，确保了该泵的适用范围并不因扬程改变而变窄。

附图说明

图1为本发明的可变扬程节能立式多级离心泵的主剖视图；

图2为本发明的可变扬程节能立式多级离心泵去除底座后的1/4剖视图；

图3为相邻的泵送装置的剖视图；

图4为导流壳的部分剖视图；

图5为纵向弧形密封块一和纵向弧形密封块二的结构示意图。

图6为横向密封块结构示意图；

图7为相邻的纵向弧形密封块一和纵向弧形密封块二配合的示意图。

图中，底座1、第一导流壳2、第二导流壳3、叶轮4、泵壳5、泵轴6、压力表7、流量计8、导叶9、横向密封块10、第一驱动电机11、齿轮12、纵向弧形密封块一12、纵向弧形密封块二13、第二驱动电机14、弧形滑槽201、S形滑槽202。

具体实施方式

下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1～7所示，本发明的可变扬程节能立式多级离心泵，包括底座1、泵壳5、泵轴6和五级泵送装置。

其中，底座1上开设有泵的进口和出口，泵壳5固定在底座1上，内部的泵轴6一端支撑在底座上，另一端支撑在泵壳5的顶部，由外设的电机带动泵轴6转动。且泵轴6穿过位于泵壳5内的五级泵送装置。前四级泵送装置结构相同，均包括第一导流壳2，以及位于第一导流壳2内的叶轮4和导叶9；第五级泵送装置包括第二导流壳3，以及位于第二导流壳3内的叶轮4和导叶9。正确情况下，流体从底座的泵进口进入第一级泵送装置的叶轮4加压后，由导叶9整流后进入第二级泵送装置的叶轮，依次类推，直到经第五级泵送装置的叶轮加压后，经导叶9整流后经过泵壳5到的泵出口。

第一导流壳2内部设置有第一驱动电机11、齿轮12、横向密封块10。第一导流壳2的周向侧壁上开设有侧边出口、位于侧边出口一侧的弧形滑槽201以及四个沿周向侧壁相隔90°均匀分布的S形滑槽202。第一驱动电机11固定在第一导流壳2的侧壁上，且位于横向密封块10下方，齿轮12固连在第一驱动电机11的输出轴上，横向密封块10为弧形，其边缘开设有齿，与齿轮12啮合，且横向密封块10可沿弧形滑槽201移动，实现侧边出口的开启和密封。弧形滑槽201起到限位作用，限制横向密封块10的移动方向和位置，确保密封效果。

第一导流壳2内部还设置有两个L形的纵向弧形密封块一12、两个L形的纵向弧形密封块二13以及四个第二驱动电机14，纵向弧形密封块一12和纵向弧形密封块二13交替布置，且纵向弧形密封块一12和纵向弧形密封块二13支撑在S形滑槽202中。两个L形的纵向弧形密封块一12、两个L形的纵向弧形密封块二13形成周向密封，与导流壳侧边出口重叠，遮挡下一级导叶9的入口；四个第二驱动电机14均固定在下一级导叶9的底部，每个第二驱动电机14驱动一个弧形密封块进行周向移动。两个L形的纵向弧形密封块一12、两个L形的纵向弧形密封块二13的尾部突起部分可封闭密封块与导流壳底部之间的空隙，密封块间部分相互重叠。由于压差作用，两个L形的纵向弧形密封块一12、两个L形的纵向弧形密封块二13和第一导流壳2紧密接触，起到密封作用。

两个L形的纵向弧形密封块一12、两个L形的纵向弧形密封块二13、横向密封块10与第一导流壳2的周向间隙控制0.3至0.4mm，可减少移动导致的磨损，延长移动部件寿命。

当前泵级参与工作时，横向密封块10滑动遮挡侧边出口，两个L形的纵向弧形密封块二13移动打开下一级导流壳入口。

当离心泵的扬程需要改变时，对应泵级的纵向弧形密封块一12、纵向弧形密封块二13沿着S形滑槽202移动，关闭下一级入口，打开第一导流壳2的侧边出口，并通过压力差的作用实现上下泵级之间的密封。此时导流壳内流体从侧边出口直接流向离心泵出口，不再经过之后的泵级，后面泵级的叶轮无负载运转，降低了功率，这种结构提高了同一多级泵在不同扬程要求时的效率，大大降低了多级离心泵的能量消耗，提高节能效果。在离心泵进出口分别装有压力表7，在出口还设置有流量计8，实时记录进出口压力和流量，为节能效果和汽蚀情况判断提供数据基础，为之后故障处理提供依据。

可变扬程节能立式多级离心泵还包括外接的单片机，用于实时记录所述压力表和流量计的数据，并计算当前工况下扬程和效率，以及当前有效汽蚀余量，实时监控运行状态，绘制状态曲线图，并在有效汽蚀余量出现异常时发出汽蚀预警。

多级离心泵正常工作时，前四级导流壳侧边出口全部关闭，第一导流壳入口开启，流体经由全部泵级后流向出口，当扬程需求改变后关闭相应的泵级。离心泵开机后外接的单片机实时记录离心泵的扬程、效率和有效汽蚀余量。根据记录有效汽蚀余量数据，绘制出有效汽蚀余量曲线，判断当前是否汽蚀；若有效汽蚀余量和扬程较平稳运行时出现明显下降，则离心泵可能出现汽蚀现象，发出汽蚀预警信息，并调节阀门，预防汽蚀现象的发生。

现假设该泵工作环境发生改变，所需扬程降低，需关闭第三、四、第五三个泵级(从下往上依次为第一、第二、第三、第四和第五泵级)。

原先该泵正常运行，所有泵级的第一导流壳的侧边出口处于关闭状态，导流壳入口处于打开状态。扬程条件改变后，多级离心泵根据程序设定移动第二泵级的横向密封块10打开第二泵级导流壳侧边出口，移动第三、四、五泵级的纵向弧形密封块一12、纵向弧形密封块二13，关闭第三、四、五泵级导流壳入口。流体从第二级泵级的侧边出口流向出口，不再流经第三、第四和第五泵级，后三级的叶轮无负载转动，使功率大幅度降低，节省了大量的电力消耗。由于实际运作时可能出现扬程偏离的情况，程序自动监测进出口压力，计算当前扬程，据此对泵级的开关进行智能调节，保证输出扬程的准确性。且实时监测运行状态和汽蚀情况，当发现有效汽蚀余量降低幅度较大时，关小阀门预防汽蚀现象发生，并发出汽蚀预警信息。

本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种可变扬程节能立式多级离心泵，其特征在于，该离心泵包括底座、泵壳、泵轴和n级泵送装置；

所述泵壳固定在所述底座上，所述泵轴一端支撑在所述底座，另一端支撑在所述泵壳的顶部，且所述泵轴穿过位于所述泵壳内的n级泵送装置；前n-1级泵送装置均包括第一导流壳，以及位于所述第一导流壳内的叶轮和导叶；第n级泵送装置包括第二导流壳，以及位于所述第二导流壳内的叶轮和导叶；

所述第一导流壳内部还设置有第一驱动电机、齿轮、横向密封块，所述第一导流壳的周向侧壁上开设有侧边出口、位于所述侧边出口一侧的弧形滑槽以及多个沿周向侧壁均匀分布的S形滑槽；所述第一驱动电机固定在第一导流壳的侧壁上，齿轮固连在所述第一驱动电机的输出轴上，所述横向密封块的边缘开设有齿，与所述齿轮啮合，且所述横向密封块可沿所述弧形滑槽移动，实现所述侧边出口的开启和密封；

所述第一导流壳内部还设置有两个L形的纵向弧形密封块一、两个L形的纵向弧形密封块二以及四个第二驱动电机，纵向弧形密封块一和纵向弧形密封块二交替布置，且纵向弧形密封块一和纵向弧形密封块二支撑在S形滑槽中；两个L形的纵向弧形密封块一、两个L形的纵向弧形密封块二形成周向密封，遮挡下一级导叶的入口；四个第二驱动电机均固定在下一级导叶的底部，每个第二驱动电机驱动一个弧形密封块进行周向移动。

2.根据权利要求1所述的可变扬程节能立式多级离心泵，其特征在于，两个L形的纵向弧形密封块一、两个L形的纵向弧形密封块二、横向密封块与第一导流壳的周向间隙控制0.3至0.4mm，可减少移动导致的磨损，延长移动部件寿命。

3.根据权利要求1所述的可变扬程节能立式多级离心泵，其特征在于，在所述底座上的泵的进出口分别设置压力表，且在出口还设置流量计。

4.根据权利要求1所述的可变扬程节能立式多级离心泵，其特征在于，还包括外接的单片机，用于实时记录所述压力表和流量计的数据，并计算当前工况下扬程和效率，以及当前有效汽蚀余量，实时监控运行状态，绘制状态曲线图，并在有效汽蚀余量出现异常时发出汽蚀预警。