CN114607619B - 一种防水管破坏的离心泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防水管破坏的离心泵，属于泵领域。一种防水管破坏的离心泵，所述离心泵的泵体入水口连接有入水管，以抽取低于离心泵水平位置的水源的水，入水管的管壁包括在入水管的周向和/或径向方向上具有弹性形变能力的弹性壁；入水管内设置有变径组件，变径组件承受管内水流的冲击，并在达到承受阈值后沿入水管的径向方向产生形变，以驱使弹性壁形变扩张入水管管径；变径组件包括由柔性或弹性的非透水材料制成的滤水膜，滤水膜为在初始状态下具有褶皱的膜，褶皱均位于滤水膜相对水流冲击的背面，褶皱处开设有多个通过孔；它可以实现在管道内水压过大时避免汽蚀发生。

Description

一种防水管破坏的离心泵

技术领域

本发明属于泵领域，更具体地说，涉及一种防水管破坏的离心泵。

背景技术

离心泵的入水管通常是固定之间的管。

离心泵在抽取水源内杂质较多的水时，杂质易进入入水管内，造成入水管堵塞，使得泵的吸入阻力过大，易将气体抽入，或易使水管内的水汽化，引发入水管内汽蚀的现象。

离心泵在抽取水源的最后阶段时，由于入水管的管口的浸没深度较浅，易将气体抽入引发入水管内汽蚀的现象。

离心泵在抽取温度较高的水源的水时，易使水管内的水汽化，引发入水管内汽蚀的现象。

水管一般不是由硬度、刚度较高的金属制成的，对于汽蚀的承受能力较弱，长此以往，水管使用寿命较短，因此，我们需要一种能够避免管内汽蚀发生的入水管。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种防水管破坏的离心泵，它可以实现在管道内水压过大时避免汽蚀发生。

本发明的一种防水管破坏的离心泵，所述离心泵的泵体入水口连接有入水管，以抽取低于泵体水平位置的水源的水，入水管的管壁包括在入水管的周向和/或径向方向上具有弹性形变能力的弹性壁；

入水管内设置有变径组件，变径组件承受管内水流的冲击，并在达到承受阈值后沿入水管的径向方向产生形变，以驱使弹性壁形变扩张入水管管径；

变径组件包括由柔性或弹性的非透水材料制成的滤水膜，滤水膜为在初始状态下具有褶皱的膜，褶皱均位于滤水膜相对水流冲击的背面，褶皱处开设有多个通过孔；

在初始状态下，通过孔被褶皱封闭，滤水膜上下侧连通封闭；

在形变状态下，褶皱被打开，滤水膜张紧以使上下侧连通开启。

作为本发明的进一步改进，入水管包括多个刚性壁和多个弹性壁，刚性壁与弹性壁间隔设置并相互固定地密封连接；弹性壁为中空的气囊，气囊的囊膜是由弹性材料制成的，气囊受到沿入水管径向方向的压迫后同时产生沿入水管的周向和径向方向的弹性形变。

作为本发明的进一步改进，气囊的囊膜为导热膜，气囊内充满感温的惰性气体，气囊沿入水管周向方向的弹性模量小于沿入水管径向方向的弹性模量，以使气囊在所述周向方向上的形变量大于在所述径向方向上的形变量。

作为本发明的进一步改进，导热膜的形变具有启动阈值，气囊接触到的水的温度达到或超过设定的温度时，气囊的内压达到或超过设定的启动阈值，惰性气体驱使气囊膨胀以扩张入水管管径。

作为本发明的进一步改进，变径组件包括固定轴、杆骨架和轴套；固定轴为固定件，并与入水管同轴；轴套套设于固定轴外周，并与固定轴滑动连接；杆骨架包括多根刚性的骨杆，骨杆的内端均与轴套转动连接，骨杆的外端均与弹性壁的内壁转动连接，骨杆的长度大于入水管的半径；在初始状态下，骨杆外端的水平位置高于内端的水平位置。

作为本发明的进一步改进，变径组件包括固定轴、膜骨架和轴套；固定轴为固定件，并与入水管同轴；轴套套设于固定轴外周，并与固定轴滑动连接；膜骨架包括滤水膜，滤水膜内端与轴套固定连接，外端与弹性壁的内壁固定连接；在初始状态下，褶皱的膜面贴合封闭，褶皱处位于滤水膜的受水流冲击面的上侧，且水流对褶皱的膜面的冲击力小于膜自身的弹性力，以使滤水膜的受水流冲击面为封闭的面，同时，滤水膜的受水流冲击面与水流冲击方向的夹角为90~95°。

作为本发明的进一步改进，膜骨架还包括挡水板；挡水板的内端与轴套自由地转动连接，在初始状态下，挡水板与水流冲击方向的夹角为90~95°，且挡水板的上端面与滤水膜最内侧褶皱处的下端面抵接，以遮挡水流对滤水膜最内侧褶皱处的下端面的冲击；在形变状态下，滤水膜的受水流冲击面与水流冲击方向的夹角为大于95°，挡水板的上端面与滤水膜最内侧褶皱处的下端面的抵接被水压断开。

作为本发明的进一步改进，在入水管内出现堵塞或水温达到或超过设定温度，以使水流压力达到或超过设定压力时，轴套受水压驱动沿水流方向移动。

作为本发明的进一步改进，滤水膜包括从内至外依序连接的外膜段、中膜段和内膜段；外膜段、中膜段和内膜段结构均相同；外膜段包括受冲膜段和褶皱膜段；受冲膜段是平整的膜，受冲膜段的内端与褶皱膜段的外端固定连接；褶皱膜段是褶皱的膜，并位于受冲膜段上侧；通过孔开设于褶皱膜段的褶皱处；外膜段的褶皱膜段的内端与中膜段的受冲膜段的外端；中膜段的褶皱膜段的内端与内膜段的受冲膜段的外端固定连接；外膜段、中膜段和内膜段的受冲膜段的水平高度依序升高。

作为本发明的进一步改进，褶皱膜段的褶皱处设置有磁吸组件；在初始状态下，磁吸组件将褶皱膜段的褶皱处封闭；滤水膜的内部张力大于磁吸组件的磁性吸力时，磁吸组件之间分离。

作为本发明的进一步改进，挡水板的上端面与内膜段的受冲膜段的下端面之间设置有磁吸组件；在初始状态下，磁吸组件将受冲膜段和挡水板连接；水流的水压方向与磁吸组件的磁性吸力的方向的夹角大于10°时，磁吸组件之间分离。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明在入水管内设置膜骨架和杆骨架，且均与入水管的弹性壁的内壁连接，当管内水压增大时，轴套沿着水流方向移动，将杆骨架的各个骨架撑开，将弹性壁撑开，扩大了入水管的内径，缓冲管内的水压，避免水压过大对水管的损伤，也避免汽蚀现象的产生；

本发明在管内水压增大时，轴套沿着水流方向移动，增大滤水膜与水流方向的夹角，使得挡水板和滤水膜的连接被打断，内膜段下端面受到水的冲击，褶皱被打开，沿着水流方向撑开，逐渐地中膜段和外膜段也依序被打开，整张滤水膜被撑开，通过孔开启，滤水膜在承受水流冲击时，水能够通过滤水膜上的通过孔流过，增大了水流在管内的流量，缓冲管内的水压；

本发明杆骨架撑开弹性壁的同时，弹性壁带动了滤水膜外端向外移动，促进滤水膜上褶皱的打开，加快滤水膜张开的速度。

附图说明

图1为本发明的具体实施例一的离心泵的立体结构示意图；

图2为本发明的具体实施例一的入水管的立体剖视结构示意图；

图3为本发明的具体实施例一的变径组件的立体结构示意图；

图4为本发明的具体实施例一的滤水膜的立体结构示意图；

图5为本发明的具体实施例一的初始状态下滤水膜在水流中的平面结构示意图；

图6为本发明的具体实施例一的外膜段的平面结构示意图；

图7为本发明的具体实施例一的管内水压变大，水流冲击滤水膜时，滤水膜的平面结构示意图；

图8为本发明的具体实施例一的管内水压迫使滤水膜开始张紧时的平面结构示意图；

图9为本发明的具体实施例一的滤水膜完全张紧时的平面结构示意图；

图10为本发明的具体实施例二的褶皱膜段处的磁吸组件的位置示意图。

图中标号说明：

入水管1、刚性壁11、弹性壁12、泵体2、电机3、变径组件4、固定轴41、膜骨架42、外固定环421、外膜段422、受冲膜段4221、褶皱膜段4222、通过孔4223、中膜段423、内膜段424、挡水板425、磁吸组件426、杆骨架43、轴套44。

具体实施方式

具体实施例一：请参阅图1-9的一种防水管破坏的离心泵，离心泵的包括泵体2和电机3；泵体2的入水口连接有入水管1，以抽取低于泵体2水平位置的水源的水。

入水管1的管壁包括多个刚性壁11和多个弹性壁12，刚性壁11与弹性壁12间隔设置并相互固定地密封连接；弹性壁12为中空的气囊，气囊的囊膜是由弹性材料制成的，气囊受到沿入水管1径向方向的压迫后同时产生沿入水管1的周向和径向方向的弹性形变。

入水管1内设置有变径组件4，变径组件4包括固定轴41、膜骨架42、杆骨架43和轴套44。

固定轴41为固定件，并与入水管1同轴，固定轴41的固定设置方式有很多种，本实施例中为了保证入水管1内的水流通，固定轴41与刚性壁11的内壁固定连接，且连接处是可以通过水的，比如用连接杆连接，这是本领域技术人员的常规使用手段，在此不详细赘述。

轴套44套设于固定轴41外周，并与固定轴41滑动连接，轴套44的内壁与固定轴41的外壁之间为摩擦配合，轴套44的滑动具有启动阈值，当管内水流对轴套44的冲击力大于启动阈值时，轴套44开始滑动，且在初始状态下（入水管1内水压处于标准值范围内），轴套44不滑动。

杆骨架43包括多根刚性的骨杆，骨杆的内端均与轴套44转动连接，骨杆的外端均与弹性壁12的内壁转动连接，骨杆的长度大于入水管1的半径；在初始状态下，骨杆外端的水平位置高于内端的水平位置；当入水管1内出现堵塞或水温过高而导致的水压过高时，轴套44被水流推动沿固定轴41向上移动，轴套44的移动驱使原本倾斜设置的骨杆变为水平设置，水平设置的骨杆将弹性壁12形变撑开，扩张入水管1管径，缓冲入水管1内过高的水压；需要说明的是，骨杆的转动角度是有极限的，骨杆向上转动的极限位置是在骨杆处于水平位置时；另外，杆骨架43中除了骨杆以外的空间均为空的，水流可顺利穿过。

膜骨架42包括滤水膜、外固定环421和挡水板425；滤水膜数量为多片，多片滤水膜均匀地呈圆周分布于固定轴41外周，相邻的滤水膜之间是具有间隙的，以便于水流穿过膜骨架42，在本实施例中，滤水膜的覆盖面积与相邻滤水膜之间的间隔覆盖面积是相同的；滤水膜因其不透水的特性，可有效过滤入水管1内流过的固体杂质，起到物理净化的作用；

滤水膜内端与轴套44固定连接，外端通过外固定环421与弹性壁12的内壁固定连接；滤水膜由弹性的非透水材料制成，包括从内至外依序连接的外膜段422、中膜段423和内膜段424；外膜段422、中膜段423和内膜段424结构均相同；

外膜段422包括受冲膜段4221和褶皱膜段4222；受冲膜段4221是平整的膜，受冲膜段4221的内端与褶皱膜段4222的外端固定连接；褶皱膜段4222是褶皱的膜，并位于受冲膜段4221上侧；通过孔4223开设于褶皱膜段4222的褶皱处；

外膜段422的褶皱膜段4222的内端与中膜段423的受冲膜段4221的外端；中膜段423的褶皱膜段4222的内端与内膜段424的受冲膜段4221的外端固定连接；

外膜段422、中膜段423和内膜段424的受冲膜段4221的水平高度依序升高；

挡水板425的内端与轴套44自由地转动连接，挡水板425的上端面与内膜段424的受冲膜段4221的下端面之间设置有磁吸组件426；磁吸组件426包括正极磁块和负极磁块，正极磁块固定设置在受冲膜段4221的下端面上，负极磁块固定设置在挡水板425的上端面上；在初始状态下，磁吸组件426将受冲膜段4221和挡水板425抵接；水流的水压方向与磁吸组件426的磁性吸力的方向的夹角大于10°时，磁吸组件426之间分离；

在初始状态下，褶皱的膜面贴合封闭，褶皱处位于滤水膜的受水流冲击面的上侧，且水流对褶皱的膜面的冲击力小于膜自身的弹性力，以使滤水膜的受水流冲击面为封闭的面，同时，滤水膜的受水流冲击面（以下简述为受冲面）与水流冲击方向的夹角为95°；挡水板425与水流冲击方向的夹角为95°，且挡水板425的上端面与内膜段424的受冲膜段4221的下端面受磁吸组件426密封配合抵接，以遮挡水流对内膜段424的受冲膜段4221的下端面的冲击；假定水流的流动方向是竖直向上的，水流冲击至受冲面上后，由于受冲面相对水平面是具有5°的倾斜的，水流沿着受冲面会斜向上流动，直至冲刷到挡水板425处，而受冲面与水流冲击方向的夹角仅为5°，挡水板425受到的竖直方向的冲击力分力大于水平方向的冲击力分力，又因如图5所示的滤水膜，滤水膜最中间处的膜（即中膜段423）最易在水流冲击下向上膨胀形变，而需要中膜段423向上翻转，就需要先将内膜段424翻转，而需要内膜段424翻转需要先打开内膜段424与挡水板425的磁性连接，在本实施例的设定中，在入水管1内水压标准时，此时处于初始状态下，挡水板425受到的水平方向的冲击力分力不足以打开磁性连接，滤水膜不能够向上膨胀形变，通过孔4223不能够开启，水流经过滤水膜以后是被遮挡的，使得膜骨架42所在位置的水流通过量得到控制；

在形变状态下，入水管1内的水压超标，轴套44受水流冲击向上滑动，滤水膜与与水流冲击方向的夹角逐渐变大超过95°，此时因为挡水板425受到的与磁性连接方向垂直的水流冲击力分力增大，磁性连接的特性是易于被垂直于磁性连接方向的力分离，所以在本实施例的设定中，此时水流可在滤水膜受冲面的导流下，以及水流自身与挡水板425的角度双重作用下，渗入挡水板425与滤水膜之间，断开挡水板425与滤水膜的磁性连接，水流冲击滤水膜的内膜段424，内膜段424受冲击易向上翻转，并逐渐带动中膜段423和外膜段422向上翻转，直至滤水膜完全向上凸起，所有通过孔4223开启，水流冲击至滤水膜后，可通过通过孔4223流过，加大了入水管1内的水流通过量，减轻入水管1内水压。

具体实施例二：请参阅图10的一种防水管破坏的离心泵，在具体实施例一的基础上，褶皱膜段4222的褶皱处设置有磁吸组件426；此处的磁吸组件426与具体实施例一中的磁吸组件426相同；在初始状态下，磁吸组件426将褶皱膜段4222的褶皱处封闭；滤水膜的内部张力大于磁吸组件426的磁性吸力时，磁吸组件426之间分离，即在形变状态下，水流冲击滤水膜，滤水膜的内部张力大于磁性力，褶皱被打开；这种设置的好处是，在初始状态下，褶皱不易被水压冲击而误打开。

具体实施例三：在具体实施例一或二的基础上，弹性壁12的气囊的囊膜为导热膜，气囊内充满感温的惰性气体，气囊沿入水管1周向方向的弹性模量小于沿入水管1径向方向的弹性模量，以使气囊在所述周向方向上的形变量大于在所述径向方向上的形变量。导热膜的形变具有启动阈值，气囊接触到的水的温度达到或超过设定的温度时，气囊的内压达到或超过设定的启动阈值，惰性气体驱使气囊膨胀以扩张入水管1管径；这种设置的好处是当入水管1内水的温度较高而导致的水压较高时，可有效扩张入水管1的内径，保证管内水压标准。

具体实施例四：与具体实施例一不同的是，滤水膜仅包括外膜段422，外膜段422的结构与具体实施例一中的一致，外膜段422的外端通过外固定环421与弹性壁12的内壁固定连接，外膜段422的内端与轴套44固定连接；挡水板425的上端面与外膜段422的受冲膜段4221的下端面通过磁性组件426磁性连接以抵接配合；

在初始状态下，水流的冲击不足以打开挡水板425与滤水膜之间的连接；

在形变状态下，水流打开挡水板425与滤水膜之间的连接；

这样的设置相比于具体实施例一，避免了中膜段423和外膜段422内水流冲击误向上翻转而带动内膜段424翻转，造成通过孔4223误开启的情况发生。

Claims (9)

1.一种防水管破坏的离心泵，所述离心泵的泵体（2）入水口连接有入水管（1），以抽取低于泵体（2）水平位置的水源的水，其特征在于：入水管（1）的管壁包括在入水管（1）的周向和/或径向方向上具有弹性形变能力的弹性壁（12）（12）；

入水管（1）内设置有变径组件（4），变径组件（4）承受管内水流的冲击，并在达到承受阈值后沿入水管（1）的径向方向产生形变，以驱使弹性壁（12）形变扩张入水管（1）管径；

变径组件（4）包括由柔性或弹性的非透水材料制成的滤水膜，滤水膜为在初始状态下具有褶皱的膜，褶皱均位于滤水膜相对水流冲击的背面，褶皱处开设有多个通过孔（4223）；

在初始状态下，通过孔（4223）被褶皱封闭，滤水膜上下侧连通封闭；

在形变状态下，褶皱被打开，滤水膜张紧以使上下侧连通开启；

变径组件（4）包括固定轴（41）、膜骨架（42）、杆骨架（43）和轴套（44）；固定轴（41）为固定件，并与入水管（1）同轴；轴套（44）套设于固定轴（41）外周，并与固定轴（41）滑动连接；杆骨架（43）包括多根刚性的骨杆，骨杆的内端均与轴套（44）转动连接，骨杆的外端均与弹性壁（12）的内壁转动连接，骨杆的长度大于入水管（1）的半径；在初始状态下，骨杆外端的水平位置高于内端的水平位置；

膜骨架（42）包括滤水膜，滤水膜内端与轴套（44）固定连接，外端与弹性壁（12）的内壁固定连接；在初始状态下，褶皱的膜面贴合封闭，褶皱处位于滤水膜的受水流冲击面的上侧，且水流对褶皱的膜面的冲击力小于膜自身的弹性力，以使滤水膜的受水流冲击面为封闭的面。

2.根据权利要求1所述的一种防水管破坏的离心泵，其特征在于：入水管（1）包括多个刚性壁（11）和多个弹性壁（12），刚性壁（11）与弹性壁（12）间隔设置并相互固定地密封连接；弹性壁（12）为中空的气囊，气囊的囊膜是由弹性材料制成的，气囊受到沿入水管（1）径向方向的压迫后同时产生沿入水管（1）的周向和径向方向的弹性形变。

3.根据权利要求2所述的一种防水管破坏的离心泵，其特征在于：气囊的囊膜为导热膜，气囊内充满感温的惰性气体，气囊沿入水管（1）周向方向的弹性模量小于沿入水管（1）径向方向的弹性模量，以使气囊在所述周向方向上的形变量大于在所述径向方向上的形变量。

4.根据权利要求3所述的一种防水管破坏的离心泵，其特征在于：导热膜的形变具有启动阈值，气囊接触到的水的温度达到或超过设定的温度时，气囊的内压达到或超过设定的启动阈值，惰性气体驱使气囊膨胀以扩张入水管（1）管径。

5.根据权利要求1所述的一种防水管破坏的离心泵，其特征在于：滤水膜的受水流冲击面与水流冲击方向的夹角为90~95°。

6.根据权利要求5所述的一种防水管破坏的离心泵，其特征在于：膜骨架（42）还包括挡水板（425）；挡水板（425）的内端与轴套（44）自由地转动连接，在初始状态下，挡水板（425）与水流冲击方向的夹角为90~95°，且挡水板（425）的上端面与滤水膜最内侧褶皱处的下端面抵接，以遮挡水流对滤水膜最内侧褶皱处的下端面的冲击；在形变状态下，滤水膜的受水流冲击面与水流冲击方向的夹角为大于95°，挡水板（425）的上端面与滤水膜最内侧褶皱处的下端面的抵接被水压断开。

7.根据权利要求1所述的一种防水管破坏的离心泵，其特征在于：轴套（44）与固定轴（41）的滑动为摩擦滑动或弹性滑动，仅在入水管（1）内出现堵塞或水温达到或超过设定温度，以使水流压力达到或超过设定压力时，轴套（44）受水压驱动沿水流方向移动。

8.根据权利要求1所述的一种防水管破坏的离心泵，其特征在于：滤水膜包括从内至外依序连接的外膜段（422）、中膜段（423）和内膜段（424）；外膜段（422）、中膜段（423）和内膜段（424）结构均相同；外膜段（422）包括受冲膜段（4221）和褶皱膜段（4222）；受冲膜段（4221）是平整的膜，受冲膜段（4221）的内端与褶皱膜段（4222）的外端固定连接；褶皱膜段（4222）是褶皱的膜，并位于受冲膜段（4221）上侧；通过孔（4223）开设于褶皱膜段（4222）的褶皱处；外膜段（422）的褶皱膜段（4222）的内端与中膜段（423）的受冲膜段（4221）的外端；中膜段（423）的褶皱膜段（4222）的内端与内膜段（424）的受冲膜段（4221）的外端固定连接；外膜段（422）、中膜段（423）和内膜段（424）的受冲膜段（4221）的水平高度依序升高。

9.根据权利要求8所述的一种防水管破坏的离心泵，其特征在于：褶皱膜段（4222）的褶皱处设置有磁吸组件（426）；在初始状态下，磁吸组件（426）将褶皱膜段（4222）的褶皱处封闭；滤水膜的内部张力大于磁吸组件（426）的磁性吸力时，磁吸组件（426）之间分离。