CN114483640B - 一种离心泵用叶轮和紧凑型工业制冷用泵 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种离心泵用叶轮和紧凑型工业制冷用泵，其包括泵体，具有吸水口和排水口；叶轮，转动连接于泵体内，叶轮转动将吸水口的流体输送至排水口，所述叶轮的进口与所述吸水口呈同轴设置；电机，所述泵体与电机的外壳固定连接，电机的主轴与叶轮同轴固定。叶轮包括：背板；前板，中心位置开设有用于吸水的进口；多个叶片，沿着所述进口呈周向封闭，所述叶片夹一侧与前板固定连接，另一侧与背板固定连接；其中，所述背板中心位置向所述进口处凹陷并且形成圆弧面。本申请具有缓解叶轮形变的效果。

Description

一种离心泵用叶轮和紧凑型工业制冷用泵

技术领域

本申请涉及水泵的领域，尤其是涉及一种离心泵用叶轮和紧凑型工业制冷用泵。

背景技术

目前随着全球经济及第二产业不断发展与丰富，在工业制冷领域，其制冷设备制造也蓬勃发展，其大型制冷器应用于许多工业领域。作为大型制冷器中用于输送冷却介质的关键设备，制冷泵及泵送系统越来越向高效，节能，紧凑，低噪，智能方向发展。

由于制冷器用泵的介质以及应用领域的特殊性，需要该类型水泵外形尺寸越小、结构越紧凑约好，并且其接口尺寸需和制冷设备相匹配。另外作为能耗设备，其耗能越小，成本节约效应越好。作为工业配套设备，其运行工况调节范围越宽，对设备的整体运行环境越有利。

针对上述中的相关技术，发明人认为水泵在工作过程中，在叶轮的转动下，低压区的水被输送至高压区，同时部分水会流入叶轮和泵体的间隙，而叶轮前端与低压区连通，导致叶轮轴向两侧存在压力差，该压力差在水泵工作压力提升而表现的更加明显，有时甚至会使叶轮移动或者形变而碰撞泵体，导致水泵异响，更甚者导致叶轮损坏。

发明内容

为了缓解叶轮工作时的形变，本申请提供一种离心泵用叶轮和紧凑型工业制冷用泵。

一方面，本申请提供的一种离心泵用叶轮，具体技术方案如下，包括：

背板；

前板，中心位置开设有用于吸水的进口；

多个叶片，沿着所述进口呈周向封闭，所述叶片夹一侧与前板固定连接，另一侧与背板固定连接；

其中，所述背板中心位置向所述进口处凹陷并且形成圆弧面。

通过采用上述技术方案，背板呈弧形面，作用于背板的力被分散，弧形结构具有很好的抗压性能，可以减少背板的弯曲程度，在水泵在高压运行时，减小叶轮形变。

可选的，所述前板中心位置向远离背板的方向突出并且形成圆弧面。

通过采用上述技术方案，前板和背板形状结构相近，前板对背板进行支撑，减小叶轮形变。

可选的，所述前板和背板之间边缘处的间距小于两者靠近所述进口处的间距。

通过采用上述技术方案，相邻两个叶片之间的间距在沿着远离叶轮圆心的方向而逐渐增大，而前板和背板之间间距沿着远离叶轮圆心的方向而逐渐减小，以使水流流道截面积变化量较小，降低因流道流通面积的突变而导致水流流量不稳定的问题。

可选的，所述前板背离背板的一侧设置有增压叶片，所述增压叶片螺旋方向与叶片方向相同。

通过采用上述技术方案，叶轮转动过程中，增压叶片随之转动，对位于前板和泵体缝隙之间的束流施加动力，减少高压区的水流从前板和泵体之间的缝隙流入低压区，同时增加了前板和泵体之间缝隙处的压力，以平衡叶轮轴向两侧的压差。

可选的，所述背板中心位置固定连接有安装座，所述安装座开设有用于安装于水泵电机轴的安装孔。

通过采用上述技术方案，提升叶轮和电机主轴之间接触面积，提升叶轮和主轴安装的稳定性。

可选的，所述安装座开设有平衡孔，所述平衡孔连通背板相别的两侧。

通过采用上述技术方案，利用平衡孔减小背板与泵体之间缝隙的压力，以平衡叶轮轴向两侧的压差。

另一方面，本申请一种紧凑型工业制冷用泵，包括

泵体，具有吸水口和排水口；

叶轮，转动连接于泵体内，叶轮转动将吸水口的流体输送至排水口，所述叶轮的进口与所述吸水口呈同轴设置；

电机，所述泵体与电机的外壳固定连接，电机的主轴与叶轮同轴固定。

可选的，所述平衡孔远离前板的一侧的开口为长条状开口，所述长条状开口长度方向平行于安装孔的轴向，所述安装座螺纹连接有调节套，所述调节套转动能够沿着轴向移动，从而调节长条状开口的开口大小。

通过采用上述技术方案，如果水泵正常的工作环境输出压不高时，可以通过调节套减小或者封闭平衡孔，缓解因平衡孔而导致输出压力的损失。当水泵正常的工作环境输出压力较高，可以控制调节套不在遮盖平衡孔，从而利用平衡孔，减小叶轮轴向两侧的压力差。

可选的，所述调节套带有磁性并且磁极朝向中心方向，所述主轴转动连接有调节轴，所述调节轴一端延伸至靠近调节套的一端，另一端延伸出至电机远离泵泵体的一端，所述调节轴靠近调节套的一端带有与调节套相吸的磁性，所述调节套和主轴为非金属材质。

通过采用上述技术方案，使调节轴相对于电机的主轴转动，从而能够在不拆卸水泵的前提下驱动调节套转动，从而控制平衡孔的开口大小。

可选的，所述调节套内周向嵌设有多个第一永磁铁，所述第一永磁铁的磁极朝向调节套的轴心，并且呈对称设置的第一永磁铁相互靠近的一端为磁极为异极，所述调节套内固定连接有多个呈长条状的第一软铁，所述第一软铁的长度方向与调节套的轴线平行，并且第一软铁中间位置抵触于第一永磁铁靠近调节套中心轴线的一端；

所述安装座内嵌设有多个弧形的第二软铁，所述第二软铁一端垂直于调节套的轴向，另一端平行于调节套的轴向；

所述调节轴能够相对于电机的主轴轴向滑移；

所述安装座为非金属材质制成。

通过采用上述技术方案，需要调节平衡孔开口大小时，轴向移动调节轴，使调节轴的磁极移动至第一软铁处，在第一软铁的作用下，扩大了第一永磁铁的磁场强度，此时转动调节轴，能够更加轻松带动调节套转动，减少发生因调节套阻力过儿而难以转动的情况；

调节完毕之后，轴向移动调节轴，使其磁极与第二软铁吸合。第二软铁磁化，并且其靠近调节套的一端的磁极与调节轴朝外的磁极相同。而第一软铁两端的磁极与第二软铁的磁极相异，从而两者相吸，从而为调节套施加轴向力，增加调节套和安装座之间的摩擦力，减小两者发生相对转动，以保持水泵工作过程平衡孔的开口恒定。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

背板和前板呈弧面，弧形结构具有很好的抗压性能，可以减少叶轮的弯曲程度，在水泵在高压运行时，减小叶轮形变；

相邻两个叶片之间的间距在沿着远离叶轮圆心的方向而逐渐增大，而前板和背板之间间距沿着远离叶轮圆心的方向而逐渐减小，以使水流流道截面积变化量减小，降低因流道流通面积的突变而导致水流流量不稳定的问题；

安装座开设连通背板相背的两侧的平衡孔，利用平衡孔减小背板与泵体之间缝隙的压力，以平衡叶轮轴向两侧的压差；

安装座螺纹连接有启闭或调节平衡孔开口的调节套，缓解平衡孔带动功效损失。

附图说明

图1是本申请实施例1用于展示整体结构的轴侧图。

图2是本申请实施例1用于展示水泵内部结构的剖面图。

图3是本申请实施例1用于展示叶轮的轴侧图。

图4是图2的A部放大图。

图5是本申请实施例2用于展示水泵内部结构的剖面图。

图6是图5的B部放大图。

图7是本申请实施例2用于展示安装座的剖面图。

附图标记说明：100、泵体；101、吸水口；102、排水口；110、泵壳；111、排水流道；112、止口；113、排污口；114、进水管；115、排水管；116、堵头；120、后端盖；121、环形密封槽；122、密封圈；123、让位孔；124、圆柱滚子轴承；200、叶轮；210、背板；220、前板；221、进口；230、叶片；240、安装座；241、安装孔；242、连接段；243、调节段；245、平衡孔；246、长条状开口；247、第二软铁；250、调节套；251、第一永磁铁；252、第一软铁；260、增压叶片；300、电机；301、主轴；302、调节轴；303、第二永磁铁。

具体实施方式

以下结合附图1-7对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种紧凑型工业制冷用泵。参照图1，该泵包括：

泵体100，具吸水口101和排水口102；

叶轮200，转动安装于泵体100内，叶轮200转动能够提升泵体100内水的压力势能，并且将吸水口101的水输送至排水口102；

电机300，电机300的外壳与泵体100固定连接，电机300的主轴301穿过个泵体100，且与叶轮200同轴固定连接，电机300工作，以驱动叶轮200转动。

更具体的：参照图2，泵体100包括泵壳110和后端盖120，其中后端盖120固定连接于电机的外壳，泵壳110固定连接于后端盖120。

后端盖120一端固定连接于电机300的外壳，另一端呈圆柱状，用于与泵壳110适配。为了增加后端盖120和泵壳110之后的密封性，后端盖120开设有环形密封槽121，环形密封槽121内放置有密封圈122，利用密封圈122增加后端盖120和泵壳110之间的密封性。

参照图2，后端盖120开设有用于供电机300的主轴301穿过的让位孔123，电机300的主轴301穿过让位孔123，并延伸至泵体100内。后端盖120背离泵壳110一端安装有圆柱滚子轴承124，以减小主轴301和后端盖120之间的摩擦力。

为了提升泵体100的密封性，后端盖120和主轴301之间通过唇形密封圈密封，唇形密封圈设置于让位孔123内。

参照图2，吸水口101开设于泵壳110的中间位置并且与让位孔123呈同轴设置。泵壳110内开设有螺旋形的排水流道111，排水流道111的径向截面面积沿着水流的方向逐渐增大，从而使泵壳110外形呈蜗壳状。

参照图2，泵壳110为了便于与其他管道连通，吸水口101可以为进水管114的形式设置，排水口102以排水管115形式设置。进水管114与主轴301呈同轴设置，排水管115呈喇叭状，并且排水管115的轴线与进水管114轴线呈异面垂直设置。排水管115的轴线与进水管114轴线之间间距为70mm。上述结构，使泵体100内水流流动阻力更小。

参照图2，泵壳110另一端开设有用于与后端盖120适配的止口112，后端盖120一端穿置于止口112内与泵壳110密封连接，后端盖120和止口112再通过螺栓固定连接。

参照图1和图2，泵壳110开设有三个排污口113，排污口113沿着排水流道111布设，泵壳110螺纹连接有三个用于封闭排污口113的堵头。

参照图3，叶轮200包括：

背板210，呈圆盘状；

前板220，呈圆盘状，并且与背板210呈同轴设置，前板220同轴开设有用于吸水的进口221；

多个叶片230，均位于前板220和背板210之间，并且沿着进口221呈周向分布，叶片230一侧与前板220固定连接，另一侧与背板210固定连接，叶片230呈螺线形；

安装座240，同轴固定连接于背板210的中心位置，安装座240同轴开设有用于供电机300主轴穿设的安装孔241。

背板210、前板220、叶片230和安装座240采用工程塑料一体注塑成型。

参照图4，安装座240套设于主轴301，通过螺栓将安装座240和主轴301固定连接。背板210和前板220之间的间隙对准排水流道111。电机300带动叶轮200转动，在离心力的作用下，水流从叶轮200的进口221进入，从而边缘甩出，然后进入排水流道111内，增加排水流道111内压力，以起到输送水流的作用。

参照图4，为了提升水流流量的稳定性，前板220和背板210之间间距沿着远离叶轮200圆心的方向而逐渐减小。因为相邻两个叶片230之间的间距在沿着远离叶轮200圆心的方向而逐渐增大，上次设置可以使水流流道的截面积变化量更小，降低因流道流通面积的突变而导致水流流量不稳定的问题。

当离心泵工作时，排水流道111内的部分水会流入叶轮200和泵体100的间隙，而前板220与泵体100之间间隙与吸水口101连通。而吸水口101为低压区，导致前板220与泵体100之间间隙的压力低于背板210和泵体100之间间隙的压力，进而导致叶轮200轴向两侧存在压力差。该压力差在水泵工作压力提升而表现的更加明显，有时甚至会使叶轮200移动或者形变而碰撞泵体100，导致水泵异响，更甚者导致叶轮200损坏。

参照图4，为了缓解上述问题，背板210和前板220中心位置处向背离后端盖120方向凹陷并且形成圆弧面。弧形结构具有很好的抗压性能，可以减少叶轮200的弯曲程度，减小叶轮200的形变。

本申请实施例一种紧凑型工业制冷用泵的实施原理为：电机300驱动叶轮200转动，在离心力的作用下，水流从叶轮200进口221进入，然后从叶轮200边缘甩出，然后进入排水流道111内，增加排水流道111内压力，以起到输送水流的作用。利用背板210和前板220的弧形设计减小弯曲程度，减小叶轮200的形变。

实施例2：

一种紧凑型工业制冷用泵，与实施例1的区别在于：

参见图5，前板220背离背板210的一侧固定连接有增压叶片260。增压叶片260有多个，并且沿着进口221呈周向分布。增压叶片260也呈螺线形，螺旋方向与叶片230方向相同。增压叶片260的螺线轨迹符合以进口221为基圆的渐开线。

参见图5，叶轮200转动过程中，增压叶片260随之转动，对位于前板220和泵体100缝隙之间的水流施加推力，减少排水流道111中的水流从前板220和泵体100之间的缝隙流回吸水口101，从而增加了前板220和泵体100之间缝隙处的压力，以平衡叶轮200轴向两侧的压差。

参见图6，安装座240包括同轴设置的连接段242和调节段243，调节段243的直径小于连接段242的直径。背板210固定连接于安装座240的连接段242，而调节段243更加靠近后端盖120。

参见图6，安装座240开设有将背板210相背的两侧连通的平衡孔245，平衡孔245将背板210与泵体100之间的间隙与吸水口101连通，以减低背板210与泵体100之间的间隙的压力，达到减小叶轮200轴向两侧压力差的目的。

在本实施例中，平衡孔245有四个，并且沿着安装座240周向布置。

参见图6，平衡孔245远离前板220的一端的开口为长条状开口246，并且开设于安装座240的连接段242，长条状开口246长度方向平行于安装孔241的轴向。

参见图6，安装座240的调节段243螺纹连接有调节套250，调节套250转动能够沿着轴向移动，从而调节长条状开口246的开口大小。

参见图6和图7，为了便于调节调节套250，调节套250内嵌有多个第一永磁铁251，第一永磁铁251的磁极朝向调节套250的轴心。在本实施例中，第一永磁铁251具有四个，并且呈对称设置的第一永磁铁251相互靠近的一端为磁极为异极。

参见图6和图7，调节套250内还固定连接有多个呈长条状的第一软铁252，第一软铁252和第一永磁铁251的数量相同，并且两者配对使用。第一软铁252的长度方向与调节套250的轴线平行，第一永磁铁251朝内的一端抵触于第一软铁252长度方向的中间位置。

参见图6和图7，电机300主轴内同轴穿设有调节轴302，调节轴302能够相对于主轴301转动和轴向滑移。调节轴302靠近调节套250的一端内嵌有第二永磁铁303，第二永磁铁303呈长条状并且垂直于调节轴302的长度方向。

参见图6和图7，第一永磁铁251的磁力在第一软铁252作用下强化，与第二永磁铁303的磁极相吸。调节轴302相对于电机300主轴转动能够通过磁力带动调节套250转动，以使调节套250轴向移动，从而调节长条状开口246的开口大小。

为了减小对于磁力的影响，调节套250和主轴301采用非金属材质制成，本实施例采用玻璃纤维增强塑料。

如果水泵正常的工作环境输出压不高，可以通过调节套250减小或者封闭平衡孔245，缓解因平衡孔245而导致输出压力的减小。当水泵正常的工作环境输出压力较高，可以控制调节套250不在遮盖平衡孔245，从而利用平衡孔245，减小叶轮200轴向两侧的压力差。

参见图6和图7，安装座240的连接段242内嵌设有多个弧形的第二软铁247，第二软铁247沿着安装座240的周向分布。第二软铁247一端垂直于调节套250的轴向，另一端平行于调节套250的轴向，并且对准调节套250的一端。

调节套250调节完毕之后，轴向移动调节轴302，使其磁极与第二软铁247吸合。第二软铁247磁化，并且其靠近调节套250的一端的磁极与第二永磁靠近第二软铁247一端的磁极相同。而第一软铁252两端的磁极与第二软铁247的磁极相异，从而两者相吸，以为调节套250施加轴向力，增加调节套250和安装座240之间的摩擦力，减小两者发生相对转动，以保持水泵工作过程平衡孔245的开口恒定。

实施例2一种紧凑型工业制冷用泵的实施原理为：当水泵工作环境输出压发生变化，如低压升至高压。轴向移动调节轴302，以使第二永磁铁303和第一软铁252相吸，然后转动调节轴302，在磁力的作用下，调节轴302带动调节套250转动，从而周向移动，减小对于长条状开口246的遮盖，以平衡叶轮200轴向两端的压力差。调节完成之后，轴向移动调节轴302，使其磁极与第二软铁247吸合，使第二软铁247磁化。而第一软铁252两端的磁极与第二软铁247的磁极相异，从而两者相吸，以为调节套250施加轴向力，增加调节套250和安装座240之间的摩擦力，减小两者发生相对转动可能性，以保持水泵工作过程平衡孔245的开口恒定。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种紧凑型工业制冷用泵，其特征在于：包括

泵体（100），具有吸水口（101）和排水口（102）；

叶轮（200），转动连接于泵体（100）内，叶轮（200）转动将吸水口（101）的流体输送至排水口（102），所述叶轮（200）的进口（221）与所述吸水口（101）呈同轴设置；

电机（300），所述泵体（100）与电机（300）的外壳固定连接，电机的主轴（301）与叶轮（200）同轴固定；

所述叶轮（200）包括：

背板（210），中心位置固定连接有安装座（240），所述安装座（240）开设有平衡孔（245），平衡孔（245）连通背板（210）相背的两侧，所述安装座（240）还开设有用于安装水泵电机（300）轴的安装孔（241）；

前板（220），中心位置开设有用于吸水的进口（221）；

多个叶片（230），沿着所述进口（221）呈周向封闭，所述叶片（230）一侧与前板（220）固定连接，另一侧与背板（210）固定连接；

所述背板（210）靠近中心位置部分向所述进口（221）处凹陷并且形成圆弧面，所述平衡孔（245）远离前板（220）的一侧的开口为长条状开口（246），所述长条状开口（246）长度方向平行于安装孔（241）的轴向，所述安装座（240）螺纹连接有调节套（250），所述调节套（250）转动能够沿着轴向移动，从而调节长条状开口（246）的开口大小。

2.根据权利要求1所述的一种紧凑型工业制冷用泵，其特征在于：所述调节套（250）带有磁性并且磁极朝向中心方向，所述主轴（301）转动连接有调节轴（302），所述调节轴（302）一端延伸至靠近调节套（250）的一端，另一端延伸出至电机（300）远离泵体（100）的一端，所述调节轴（302）靠近调节套（250）的一端带有与调节套（250）相吸的磁性，所述调节套（250）和主轴（301）为非金属材质。

3.根据权利要求2所述的一种紧凑型工业制冷用泵，其特征在于：所述调节套（250）内周向嵌设有多个第一永磁铁（251），所述第一永磁铁（251）的磁极朝向调节套（250）的轴心，并且呈对称设置的第一永磁铁（251）相互靠近的一端为磁极为异极，所述调节套（250）内固定连接有多个呈长条状的第一软铁（252），所述第一软铁（252）的长度方向与调节套（250）的轴线平行，并且第一软铁（252）中间位置抵触于第一永磁铁（251）靠近调节套（250）中心轴线的一端；

所述安装座（240）内嵌设有多个弧形的第二软铁（247），所述第二软铁（247）一端垂直于调节套（250）的轴向，另一端平行于调节套（250）的轴向；

所述调节轴（302）能够相对于电机（300）的主轴（301）轴向滑移；

所述安装座（240）为非金属材质制成。

4.根据权利要求1所述的一种紧凑型工业制冷用泵，其特征在于：所述前板（220）靠近中心位置的部分向远离背板（210）的方向突出并且形成圆弧面。

5.根据权利要求1所述的一种紧凑型工业制冷用泵，其特征在于：所述前板（220）和背板（210）之间边缘处的间距小于两者靠近所述进口（221）处的间距。

6.根据权利要求1所述的一种紧凑型工业制冷用泵，其特征在于：所述前板（220）背离背板（210）的一侧设置有增压叶片（260），所述增压叶片（260）螺旋方向与叶片（230）方向相同。

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