CN114893445B - 一种高速离心泵中静置导叶机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高速离心泵中静置导叶机构，包括泵体，所述泵体包括前泵体与后泵体，所述前泵体与所述后泵体之间套设有扩散体，所述后泵体上转动连接有转动轴，所述扩散体包括前扩散体与后扩散体，所述转动轴的外周面固定连接有叶轮，且所述叶轮位于所述前扩散体与后扩散体之间，所述转动轴对应靠近叶轮流道的一端固定连接有诱导轮，所述前扩散体的内壁面设有静置导叶，本发明通过在泵体内部设置扩散体，转动轴带动叶轮在前后扩散体内部旋转，通过在前扩散体内壁设置静置导叶，从而在叶轮流道内流体与静置导叶接触后，会抑制其预旋转，进而既能使诱导轮发挥抑制空化的效果，也能减少预旋带来的扬程和效率的降低。
Description
技术领域
本发明涉及离心泵技术领域，具体领域为一种高速离心泵中静置导叶机构。
背景技术
离心泵是利用叶轮旋转而使水发生离心运动来工作的。水泵在启动前，必须使泵壳和吸水管内充满水，然后启动电机，使泵轴带动叶轮和水做高速旋转运动，水发生离心运动，被甩向叶轮外缘，经蜗形泵壳的流道流入水泵的压水管路。
离心泵的基本构造是由六部分组成的分别是叶轮，泵体，泵轴，轴承，密封环，填料函。
叶轮是离心泵的核心部分，它转速高出力大，叶轮上的叶片又起到主要作用，叶轮在装配前要通过静平衡实验。叶轮上的内外表面要求光滑，以减少水流的摩擦损失；泵体也称泵壳，它是水泵的主体。起到支撑固定作用，并与安装轴承的托架相连接；泵轴的作用是借联轴器和电动机相连接，将电动机的转矩传给叶轮，所以它是传递机械能的主要部件；滑动轴承使用的是透明油作润滑剂的，加油到油位线。太多油要沿泵轴渗出，太少轴承又要过热烧坏造成事故！在水泵运行过程中轴承的温度最高在85度，一般运行在60度左右；密封环又称减漏环；填料函主要由填料、水封环、填料筒、填料压盖、水封管组成。填料函的作用主要是为了封闭泵壳与泵轴之间的空隙，不让泵内的水流流到外面来也不让外面的空气进入到泵内。始终保持水泵内的真空当泵轴与填料摩擦产生热量就要靠水封管住水到水封圈内使填料冷却保持水泵的正常运行。所以在水泵的运行巡回检查过程中对填料函的检查是特别要注意！在运行600个小时左右就要对填料进行更换。
离心泵应用广泛，在石油化工，水利的工农业领域及航空航天等领域都有着广泛的应用。在高速离心泵叶轮中，通常安装有诱导轮结构。诱导轮的作用是为流体加压加速，也可以有效缓解在叶轮处发生的空化现象。但由于离心泵中诱导轮和叶轮同轴旋转，使得流体预旋速度过快，叶轮处加速效果减弱，因此需要对现有技术进行改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高速离心泵中静置导叶机构，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高速离心泵中静置导叶机构，包括泵体，所述泵体包括前泵体与后泵体，所述前泵体与所述后泵体之间套设有扩散体，所述后泵体上转动连接有转动轴，所述扩散体包括前扩散体与后扩散体，所述转动轴的外周面固定连接有叶轮，且所述叶轮位于所述前扩散体与后扩散体之间，所述转动轴对应靠近叶轮流道的一端固定连接有诱导轮，所述前扩散体的内壁面设有静置导叶。
优选的，所述静置导叶与所述前扩散体的内壁面固定连接。
优选的，所述静置导叶与所述前扩散体之间为转动连接。
优选的，所述静置导叶的倾斜方向与所述诱导轮叶片的倾斜方向同向设置。
优选的，所述前扩散体的内壁面设有前环形槽，所述前环形槽的内表面转动设有前转动环，所述静置导叶固定连接在所述前转动环的内周面上，所述前环形槽的内周面同轴设有圆形槽所述前转动环的外周面对应所述圆形槽处固定连接有转动齿轮，所述前扩散体的内部设有与所述圆形槽相连通的转动槽，所述转动槽的内表面转动设有与所述转动齿轮啮合的传动齿轮，所述后扩散体的内周面设有后环形槽，所述后环形槽的内表面转动设有后转动环，所述后转动环套设在所述转动轴的外壁上，所述后扩散体的内部转动设有第一辊轮，所述后转动环的外周面固定连接有第二辊轮，所述第一辊轮与所述第二辊轮之间套设有传动皮带，所述第一辊轮与所述传动齿轮之间通过传动杆相连接。
优选的，所述传动杆包括前连接杆与后连接杆，所述前连接杆固定连接在所述传动齿轮的表面，所述后连接杆与所述第一辊轮固定连接，所述前连接杆与所述后连接杆相靠近的一端设有连接凹槽。
优选的，所述后连接杆包括两个相滑动连接的第一杆件与第二杆件，所述第一杆件与第一辊轮固定连接，第二杆件插接在所述第一杆件的内部，且第一杆件与第二杆件之间设有弹簧。
优选的，所述第二杆件的外周面设有滑槽，所述第一杆件的内表面对应所述滑槽处固定连接有滑块。
优选的，所述转动轴与所述后泵体之间通过密封圈相连接，所述后泵体靠近扩散体的一侧表面设有环形转动槽，所述环形转动槽的内表面转动设有转动滑块，所述转动滑块的表面固定连接有防尘罩，所述防尘罩套设在转动轴的外侧，且防尘罩与转动轴相卡接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：一种高速离心泵中静置导叶机构，通过在泵体内部设置扩散体，转动轴带动叶轮在前后扩散体内部旋转，通过在前扩散体内壁设置静置导叶，从而在叶轮流道内流体与静置导叶接触后，会抑制其预旋转，进而既能使诱导轮发挥抑制空化的效果，也能减少预旋带来的扬程和效率的降低。
附图说明
图1为本发明实施例1的主视剖面结构示意图；
图2为本发明实施例2的主视剖面结构示意图；
图3为图2中A处放大结构示意图；
图4为本发明实施例2的后扩散体结构示意图。
图中：1-前泵体、2-后泵体、3-转动轴、4-前扩散体、5-后扩散体、6-叶轮、7-诱导轮、8-静置导叶、9-前环形槽、10-前转动环、11-圆形槽、12-转动齿轮、13-转动槽、14-传动齿轮、15-后环形槽、16-后转动环、17-第一辊轮、18-第二辊轮、19-传动皮带、20-前连接杆、21-后连接杆、22-连接凹槽、23-滑槽、24-滑块、25-密封圈、26-环形转动槽、27-转动滑块、28-防尘罩。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种高速离心泵中静置导叶机构，包括泵体，所述泵体包括前泵体1与后泵体2，如图1所示，所述前泵体1与所述后泵体2之间套设有扩散体，所述后泵体2上转动连接有转动轴3，所述扩散体包括前扩散体4与后扩散体5，前扩散体4与后扩散体5之间固定连接，所述转动轴3的外周面固定连接有叶轮6，叶轮6与转动轴3同轴设置，且叶轮6位于转动轴3的一端处，且所述叶轮6位于所述前扩散体4与后扩散体5之间，所述转动轴3对应靠近叶轮6流道的一端固定连接有诱导轮7，所述前扩散体4的内壁面设有静置导叶8。
具体而言，所述静置导叶8与所述前扩散体4的内壁面固定连接，静置导叶8与前扩散体4之间采用焊接连接，保证连接效果。
具体而言，所述静置导叶8的倾斜方向与所述诱导轮7叶片的倾斜方向同向设置，从而当诱导轮7在转动轴3的作用下旋转时，使流体流过导叶流道，而当流体与静置导叶8接触后，则会抑制其预旋转。
诱导轮7位于叶轮6前端，与叶轮6同轴相连，两者转速相同。当转动轴3动时，诱导轮7对高速离心泵起到抑制空化的效果，同时对介质做功，使介质压力变大。但诱导轮7在旋转过程中，会让进口流体发生预旋。由于诱导轮7转速较快，预旋速度也较快。理论研究表明，当进口预旋与叶轮6转动方向一致时，会减少高速离心泵的扬程及效率。但当不存在诱导轮7的情况下，叶轮6旋转做功导致介质在叶轮处发生空化，导致高速离心泵扬程下降，并会在叶轮6表面发生汽蚀现象并产生噪音，减少离心泵的使用寿命。因此在诱导轮7与叶轮6之间的流道设置静置导叶，既能使诱导轮发挥抑制空化的效果，也能减少预旋带来的扬程和效率的降低。
为了验证本发明可以有效改善高速离心泵的性能，使用CFD软件对本发明进行数值模拟验证。分别对安装有静置叶片8和未安装静置叶片8的同一高速离心泵提取模型内流道，使用ICEM软件绘制网格，网格数量总数为700万。将网格导入Ansys CFX进行计算，给与两者相同的质量流量进口，介质液态水，出口，叶轮6转速。待结果稳定后，导入CFD-Post进行分析，计算高速离心泵扬程与效率，计算结果如下。
未加装静置导叶8的高速离心泵经计算得扬程1315米，效率56.85％。加装静置导叶8的高速离心泵扬程为1457米，效率为61.89％。相比扬程提高了10.8％，效率提高了5.04％。可证明静置导叶8的存在对离心泵的扬程和效率存在很大的改善。
在诱导轮7，静置导叶8和叶轮6间建立面，检测两者在此区域内的介质压力及速度。对比两者可以发现静置导叶8对介质的速度和压力基本无影响，没有较大的改变介质流动状态。
通过对比两者的空化结果可以看出加入静置导叶8前后空化情况变化不大，可认为静置导8叶对高速离心泵的空化性能影响较小。
静置导叶沿着前扩散体4壁面螺旋线方向放置。若实现本高速离心泵的安装应遵循安装顺序。转动轴3安装在电机及后泵体2上，将后扩散体5和叶轮6先后固定在轴上，再将带静止导叶的前扩散体4与后扩散体5固定，此步目的为安装诱导轮7留出空间。最后依次安装诱导轮7及前泵体1。
为了实现静置导叶的安装和拆解，故静置导叶8的叶片高度不应过高。对称的静置导叶8叶片间的距离应大于诱导轮7轴的最大直径。
静置导叶8前倾角角由诱导轮出口速度角决定。静置导叶8倾角逐渐变小，以降低预旋，改变流道。但由于高速离心泵中预旋速度较大，角度改变过大会降低空化性能，故根据实际情况选择静置导叶后倾角角相比于角减少10-15°
工作原理：本发明工作时，转动轴3带动叶轮6与诱导轮7同步旋转，流体与叶轮6接触后进行空化，而后与前扩散体4上的静置导叶8接触，抑制其预旋转，而后进入叶轮6泵出。
实施例2
请参阅图2-图4，本实施例与实施例1的不同之处在于：所述静置导叶8与所述前扩散体4之间为转动连接，转动方向与诱导轮7的转动方向反向设置，从而使静置导叶8对流体的预旋转作用的抑制效果更佳。
具体而言，所述前扩散体4的内壁面设有前环形槽9，前环形槽9与转动轴3同轴设置，所述前环形槽9的内表面转动设有前转动环10，所述静置导叶8固定连接在所述前转动环10的内周面上，所述前环形槽9的内周面同轴设有圆形槽11，所述前转动环10的外周面对应所述圆形槽11处固定连接有转动齿轮12，转动齿轮12与前转动环10同轴设置，所述前扩散体4的内部设有与所述圆形槽11相连通的转动槽13，如图2所示，所述转动槽13位于圆形槽11的上端，所述转动槽13的内表面转动设有与所述转动齿轮12啮合的传动齿轮14，所述后扩散体5的内周面设有后环形槽15，后环形槽15与转动轴3同轴设置，所述后环形槽15的内表面转动设有后转动环16，所述后转动环16套设在所述转动轴3的外壁上，所述后扩散体5的内部转动设有第一辊轮17，所述后转动环16的外周面固定连接有第二辊轮18，所述第一辊轮17与所述第二辊轮18之间套设有传动皮带19，所述第一辊轮17与所述传动齿轮14之间通过传动杆相连接，从而当装置工作时，转动轴3带动后转动环16旋转，后转动环16带动第二辊轮18旋转，第二辊轮18通过传动皮带19带动第一辊轮17旋转，第一辊轮17通过传动杆带动传动齿轮14旋转，而后传动齿轮14带动转动齿轮12旋转，最终带动前转动环10旋转，使前旋转环10带动静置导叶8旋转。
具体而言，所述传动杆包括前连接杆20与后连接杆21，所述前连接杆20固定连接在所述传动齿轮14的表面，所述后连接杆21与所述第一辊轮17固定连接，所述前连接杆20与所述后连接杆21相靠近的一端设有连接凹槽22，如图4所示，后连接杆21上设有连接凹槽22，当前扩散体4与后扩散体5连接后，前连接杆20与后连接杆21接触，在连接凹槽22的作用下，使得后连接杆21可带动前连接杆20转动，连接凹槽22呈环形均匀分布在两个连接杆相靠近的端头处。
具体而言，所述后连接杆21包括两个相滑动连接的第一杆件与第二杆件，所述第一杆件与第一辊轮17固定连接，第二杆件插接在所述第一杆件的内部，且第一杆件与第二杆件之间设有弹簧，如图4所示，在弹簧的作用下，第二杆件伸出，在前扩散体4与后扩散体5连接后，在弹簧的作用下使得第二杆件与前连接杆20紧密接触，确保前连接杆20与后连接杆21之间的紧密连接。
具体而言，所述第二杆件的外周面设有滑槽23，滑槽23的长度方向与第二杆件的延伸方向同向设置，所述第一杆件的内表面对应所述滑槽23处固定连接有滑块24，使得当第一杆件在传动齿轮14旋转的作用下，第二杆件可同步旋转。
具体而言，所述转动轴3与所述后泵体2之间通过密封圈25相连接，所述后泵体2靠近扩散体的一侧表面设有环形转动槽26，环形转动槽26与转动轴3同轴设置，所述环形转动槽26的内表面转动设有转动滑块27，所述转动滑块27的表面固定连接有防尘罩28，所述防尘罩28套设在转动轴3的外侧，且防尘罩28与转动轴3相卡接，当转动轴3旋转时，可带动防尘罩28同步旋转，从而防止流体内杂质与密封圈25接触，影响密封圈25的密封效果。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种高速离心泵中静置导叶机构，包括泵体，所述泵体包括前泵体(1)与后泵体(2)，所述前泵体(1)与所述后泵体(2)之间套设有扩散体，其特征在于：所述后泵体(2)上转动连接有转动轴(3)，所述扩散体包括前扩散体(4)与后扩散体(5)，所述转动轴(3)的外周面固定连接有叶轮(6)，且所述叶轮(6)位于所述前扩散体(4)与后扩散体(5)之间，所述转动轴(3)对应靠近叶轮(6)流道的一端固定连接有诱导轮(7)，所述前扩散体(4)的内壁面设有静置导叶(8)，所述静置导叶(8)与所述前扩散体(4)之间为转动连接，所述静置导叶(8)的倾斜方向与所述诱导轮(7)叶片的倾斜方向同向设置，所述前扩散体(4)的内壁面设有前环形槽(9)，所述前环形槽(9)的内表面转动设有前转动环(10)，所述静置导叶(8)固定连接在所述前转动环(10)的内周面上，所述前环形槽(9)的内周面同轴设有圆形槽(11)所述前转动环(10)的外周面对应所述圆形槽(11)处固定连接有转动齿轮(12)，所述前扩散体(4)的内部设有与所述圆形槽(11)相连通的转动槽(13)，所述转动槽(13)的内表面转动设有与所述转动齿轮(12)啮合的传动齿轮(14)，所述后扩散体(5)的内周面设有后环形槽(15)，所述后环形槽(15)的内表面转动设有后转动环(16)，所述后转动环(16)套设在所述转动轴(3)的外壁上，所述后扩散体(5)的内部转动设有第一辊轮(17)，所述后转动环(16)的外周面固定连接有第二辊轮(18)，所述第一辊轮(17)与所述第二辊轮(18)之间套设有传动皮带(19)，所述第一辊轮(17)与所述传动齿轮(14)之间通过传动杆相连接。
2.根据权利要求1所述的一种高速离心泵中静置导叶机构，其特征在于：所述传动杆包括前连接杆(20)与后连接杆(21)，所述前连接杆(20)固定连接在所述传动齿轮(14)的表面，所述后连接杆(21)与所述第一辊轮(17)固定连接，所述前连接杆(20)与所述后连接杆(21)相靠近的一端设有连接凹槽(22)。
3.根据权利要求2所述的一种高速离心泵中静置导叶机构，其特征在于：所述后连接杆(21)包括两个相滑动连接的第一杆件与第二杆件，所述第一杆件与第一辊轮17固定连接，第二杆件插接在所述第一杆件的内部，且第一杆件与第二杆件之间设有弹簧。
4.根据权利要求3所述的一种高速离心泵中静置导叶机构，其特征在于：所述第二杆件的外周面设有滑槽(23)，所述第一杆件的内表面对应所述滑槽(23)处固定连接有滑块(24)。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种高速离心泵中静置导叶机构，其特征在于：所述转动轴(3)与所述后泵体(2)之间通过密封圈(25)相连接，所述后泵体(2)靠近扩散体的一侧表面设有环形转动槽(26)，所述环形转动槽(26)的内表面转动设有转动滑块(27)，所述转动滑块(27)的表面固定连接有防尘罩(28)，所述防尘罩(28)套设在转动轴(3)的外侧，且防尘罩(28)与转动轴(3)相卡接。
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2022
- 2022-05-19 CN CN202210567510.1A patent/CN114893445B/zh active Active
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| 高速诱导轮离心泵内空化发展可视化实验与数值模拟;崔宝玲;农业机械学报;第49卷(第4期);148-155 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114893445A (zh) | 2022-08-12 |
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