CN115263756B - 一种高效液环真空泵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效液环真空泵，叶轮的轮毂的轴向端面与高效液环真空泵的内壁之间存在第一间隙，叶轮的叶片的轴向端面与高效液环真空泵的内壁之间存在第二间隙，在叶轮的转轴的外围设置有与第一间隙相连通的环形空腔，在高效液环真空泵的侧壁上设置有与环形空腔相通的补液孔，轮毂的轴向端面上设置有与第一间隙相连通的、环形的第一凹槽，在叶轮的叶片靠近第二间隙一侧的轴向端面上设置有与第一凹槽连通的第二凹槽。本发明的高效液环真空泵能够有效抑制轴向端面间隙泄漏。

Description

一种高效液环真空泵
技术领域
本发明涉及流体机械设备技术领域，特别是涉及一种高效液环真空泵。
背景技术
液环真空泵是以液体作为能量转化的中间介质，用于抽送气体的流体机械，由于液环真空泵内复杂的气液两相流动，导致其存在效率低、振动噪声大等问题。
液环真空泵的叶轮偏心安装在壳体内，在叶轮的旋转作用下，泵内液体形成近似等厚度液环。叶轮叶片、轮毂及气液分界面形成诸多容积不等的空腔，随着叶轮的旋转，空腔容积逐渐发生变化，腔内压力随之发生变化，空腔体积逐渐增大的区域呈真空状态，其与吸气口相通，泵实现吸气；空腔体积逐渐减小的区域压力增大，其与排气口相通，泵实现排气，因此在液环真空泵气相区域内的排气侧与吸气侧之间存在较高的压差力。
在液环真空泵内，叶轮的轴向端面与盖板的内壁之间的轴向间隙的宽度通常为0.2mm-0.5mm。由于叶轮轴向间隙的存在会引起相应的间隙泄漏，一部分间隙泄漏是叶片工作面与背面间的压差引起的，泄漏由工作面流向叶片背面。另外一部分泄漏在叶轮轮毂的轴向端面，泵内压力沿圆周方向从吸气区到排气区逐渐增大，排气区压力整体大于吸气区，因此在叶轮轴向端面轮毂区域的泄漏整体由排气区方向流向吸气区方向，轴向端面间隙泄漏大大降低了液环真空泵的性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效液环真空泵，以解决上述现有技术存在的问题，抑制轴向端面间隙泄漏。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种高效液环真空泵，叶轮的轮毂的轴向端面与高效液环真空泵的内壁之间存在第一间隙，所述叶轮的叶片的轴向端面与所述高效液环真空泵的内壁之间存在第二间隙，在所述叶轮的转轴的外围设置有与所述第一间隙相连通的环形空腔，在所述高效液环真空泵的侧壁上设置有与所述环形空腔相通的补液孔，所述轮毂的轴向端面上设置有与所述第一间隙相连通的、环形的第一凹槽，在所述叶轮的叶片靠近所述第二间隙一侧的轴向端面上设置有与所述第一凹槽连通的第二凹槽。
优选的，所述转轴通过轴承与所述高效液环真空泵的侧壁转动配合，所述轴承位于所述补液孔与所述环形空腔之间，所述轴承的外圈上靠近内圈的一侧设置有通液孔，通过所述补液孔进入的补充液能够通过所述通液孔流入所述环形空腔。
优选的，在所述第一间隙正对的所述高效液环真空泵的内壁上设置有若干个与所述第一间隙相通的第三凹槽，且所述第三凹槽的端部不超出所述第一间隙的边缘。
优选的，所述第三凹槽为多个。
优选的，全部所述第三凹槽均呈直线状，任意一个所述第三凹槽的长度方向与所述高效液环真空泵的排气区指向进气区的泄漏流的流动方向垂直。
优选的，全部所述第三凹槽互相平行且等间距分布。
优选的，所述第二凹槽的深度和宽度均为所述叶片的厚度的三分之一。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明的高效液环真空泵能够有效抑制轴向端面间隙泄漏。本发明通过在泵体内壁及叶轮轮毂轴向端面开设凹槽来控制轴向间隙泄漏流动，该方法是通过轴向端面间隙所对应的泵体内壁和叶轮轮毂的轴向端面开设凹槽，抑制液环泵叶轮轴向间隙泄漏流动，从而减小间隙泄漏流动导致的泵内水力损失，降低非定常间隙泄漏流动诱导的复杂水力激励，进而提升泵的效率及运行稳定性；且由补液孔流入液环泵内的补液液体，通过轮毂端面间隙及凹槽流向叶轮内部及壳体内部，通过在泵体内壁开设凹槽，增加了端面间隙的密封效果，叶轮轮毂端面间隙泄漏能够得到一定程度的抑制。另外，叶轮轮毂上的凹槽将部分补液导流至叶轮叶片轴向端部，进一步提升叶片轴向端部间隙对气体的密封性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明高效液环真空泵的结构示意图；
图2为图1的局部放大图；
图3为本发明高效液环真空泵中轴承的结构示意图；
图4为本发明高效液环真空泵的部分结构示意图一；
图5为图4的A-A截面剖视图；
图6为本发明高效液环真空泵的部分结构示意图二；
图7为图6的B-B截面剖视图；
其中：100、高效液环真空泵；1、叶轮；2、壳体；3、盖板；4、侧盖；5、轴承；501、外圈；502、内圈；503、通液孔；6、补液孔；7、销钉；8、环形空腔；9、转轴；10、轮毂；11、第一间隙；12、第一凹槽；13、第三凹槽；14、第二凹槽；15、泄漏流。
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付出创造性劳动的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。
本发明的目的是提供一种高效液环真空泵，以解决上述现有技术存在的问题，抑制轴向端面间隙泄漏。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1至图7所示：本实施例提供了一种高效液环真空泵100，叶轮1轮毂10的轴向端面与高效液环真空泵100的内壁之间存在第一间隙11，叶轮1的叶片的轴向端面与高效液环真空泵100的内壁之间存在第二间隙，在叶轮1的转轴9的外围设置有与第一间隙11相连通的环形空腔8，环形空腔8与转轴9同轴，环形空腔8由转轴9的外壁、轮毂10、盖板3及轴承5围成，在高效液环真空泵100的侧壁(在本实施例中为侧盖4)上设置有与环形空腔8相通的补液孔6，轮毂10的轴向端面上设置有与第一间隙11相连通的、环形的第一凹槽12，第一凹槽12的深度为4mm、宽度为3mm，在叶轮1的叶片靠近第二间隙一侧的轴向端面上设置有与第一凹槽12连通的第二凹槽14；于本实施例中，第二凹槽14的深度和宽度均为叶片的厚度的三分之一。
叶轮1的转轴9通过轴承5与高效液环真空泵100的侧壁(在本实施例中为侧盖4)转动配合，高效液环真空泵100包括壳体2、盖板3与侧盖4，盖板3固设在壳体2上，侧盖4通过销钉7与盖板3连接，轴承5位于补液孔6与环形空腔8之间，轴承5的外圈501上靠近内圈502的一侧轴向设置有四个通液孔503，通液孔503的长度方向沿叶轮1的转轴9的轴向，通过补液孔6进入的补充液能够通过通液孔503流入环形空腔8。
在第一间隙11正对的高效液环真空泵100的内壁(在本实施例中即为盖板3的内壁)上设置有多个与第一间隙11相通的第三凹槽13，且第三凹槽13的端部位于第一间隙11所正对的高效液环真空泵100的内壁内，即第三凹槽13的端部不超出第一间隙11的边缘，或者也可以理解为第三凹槽13的整体落在叶轮1的轮毂10的轴向端面沿轴向在高效液环真空泵100的内壁的投影面积之内。盖板3内壁的凹槽位于直径为Dh′的圆内，且Dh′略小于轮毂10直径Dh，多个第三凹槽13对轮毂10处的第一间隙11中的流道形成迷宫密封，从而抑制叶轮1轮毂10处的泄漏流动，降低泵内水力损失，从而实现液环真空泵的扩稳增效。
于本实施例中，全部第三凹槽13均呈直线状，任意一个第三凹槽13的长度方向与高效液环真空泵100的排气区指向进气区的泄漏流的流动方向垂直；于本实施例中，第三凹槽13的长度方向与水平方向呈60°夹角。
于本实施例中，全部第三凹槽13互相平行且等间距分布。任意相邻的两个第三凹槽13之间的间距为15mm，第三凹槽13的深度为4mm、宽度为3mm。
本实施例高效液环真空泵100抑制轴向端面第一间隙11泄漏现象的具体原理如下：
通过补液孔6对泵内液体进行补充，以保证泵内合适的液量；补液由补液孔6经滑动轴承5的通液孔503流向环形空腔8，然后再经环形空腔8流向叶轮1的轮毂10的轴向端面与高效液环真空泵100的内壁之间的第一间隙11内，然后再流向第一凹槽12和第三凹槽13，在第一凹槽12的作用下，在第一凹槽12内形成凹槽泄漏涡，凹槽泄漏涡能起到一定的阻塞降压作用，进一步提升轮毂端面间隙(即第一间隙)的密封性能。同时补液将继续由第一凹槽12，经叶轮1端部凹槽的引流流向叶片轴向端面上的第二凹槽14，进一步提升叶片端部对气体的密封性能，进一步抑制叶片工作面向叶片背面间的泄漏流15。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种高效液环真空泵，其特征在于：叶轮的轮毂的轴向端面与高效液环真空泵的内壁之间存在第一间隙，所述叶轮的叶片的轴向端面与所述高效液环真空泵的内壁之间存在第二间隙，在所述叶轮的转轴的外围设置有与所述第一间隙相连通的环形空腔，在所述高效液环真空泵的侧壁上设置有与所述环形空腔相通的补液孔，所述轮毂的轴向端面上设置有与所述第一间隙相连通的、环形的第一凹槽，在所述叶轮的叶片靠近所述第二间隙一侧的轴向端面上设置有与所述第一凹槽连通的第二凹槽；
所述转轴通过轴承与所述高效液环真空泵的侧壁转动配合，所述轴承位于所述补液孔与所述环形空腔之间，所述轴承的外圈上靠近内圈的一侧设置有通液孔，通过所述补液孔进入的补充液能够通过所述通液孔流入所述环形空腔；
在所述第一间隙正对的所述高效液环真空泵的内壁上设置有若干个与所述第一间隙相通的第三凹槽，且所述第三凹槽的端部不超出所述第一间隙的边缘；所述第三凹槽为多个；全部所述第三凹槽均呈直线状，任意一个所述第三凹槽的长度方向与所述高效液环真空泵的排气区指向进气区的泄漏流的流动方向垂直。
2.根据权利要求1所述的高效液环真空泵，其特征在于：全部所述第三凹槽互相平行且等间距分布。
3.根据权利要求1所述的高效液环真空泵，其特征在于：所述第二凹槽的深度和宽度均为所述叶片的厚度的三分之一。
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