CN117108510A - 一种高稳定性离心泵 - Google Patents

Abstract

本发明属于离心泵技术领域，具体公开了一种高稳定性离心泵，包括泵体、前置箱和后置箱，前置箱内设置有前置弹性气室，后置箱内设置有后置弹性气室；还包括液压抗震系统，液压抗震系统包括两套互相配合的前置液压缸和前置液压活塞，以及两套互相配合的后置液压缸和后置液压活塞，前置箱分别向前置液压缸和后置液压缸单向连通，前置液压缸和后置液压缸分别向后置箱单向连通。通过液压抗震系统可以吸收来自介质内部剧烈波动产生的震动以及外界震动，使得离心泵的工作和输出更加稳定，并且液压抗震系统吸收震动产生的能量，并利用震动从前置箱吸取介质，向后置箱挤出介质，利用震动的能量将介质从上游转移到下游，起到节约能量的作用。

Description

一种高稳定性离心泵

技术领域

本发明属于离心泵技术领域，特别涉及一种高稳定性离心泵。

背景技术

离心泵作为通用机械已经广泛应用于国民经济的各个领域，尤其是在国防、水利、航天、石油化工等领域发挥着非常重要的作用。离心泵在运行过程中，运输介质会不可避免地产生各种非稳定流动，有时会偏离泵的设计工况，泵内存在旋转失速、回流等极不稳定的流动现象，诱发离心泵及其管路系统发生低频压力脉动，并诱导噪声、震动和非定常流体力的产生，产生强烈的机械震动，消耗大量能量，降低泵的运行可靠性和工作性能，还容易破坏离心泵的结构，使寿命降低或者损坏离心泵。若离心泵出现异常故障，可能会引发一系列的连锁效应，造成严重的后果。因此应尽可能地减少非稳定流动可以提高泵机组运行的可靠性，降低重大事故的发生率。

中国实用新型专利公开号CN207080424U，公开了一种前置稳压结构水泵，在泵头上相对于电机的另一侧的泵头侧壁上开设有通孔，通孔外安装有充满空气的稳压罐，稳压罐开口处设有皮囊，皮囊对应泵头内的水压变化而弹性变形，压缩或复位稳压罐内的空气而实现泵头内液体的稳压。

然而，上述技术方案仅仅是使得进入水泵的介质波动降低，使得水泵的运行工况相对稳定，在一定程度上降低了能量损耗，但水泵前端的稳压罐仍然要承受介质波动的冲击而产生强烈的机械震动，机械震动还会传导至水泵本体，在降低水泵的运行可靠性和工作性能，损坏稳压罐和水泵本体的同时，仍然有大量能量通过震动的形式被浪费。

发明内容

为解决背景技术中的缺陷，本发明提供了一种高稳定性离心泵。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种高稳定性离心泵，包括泵体和前置箱，泵体的入口与前置箱的出口连接；前置箱内设置有前置弹性气室，前置弹性气室内存有气体；还包括后置箱，泵体的出口与后置箱的入口连接；后置箱内设置有后置弹性气室，后置弹性气室内存有气体；

还包括液压抗震系统，液压抗震系统包括两套互相配合的前置液压缸和前置液压活塞；前置液压缸固定于前置箱的两侧，前置液压活塞的端部与外界限位结构或安装结构连接；液压抗震系统还包括两套互相配合的后置液压缸和后置液压活塞；后置液压缸固定于后置箱的两侧，后置液压活塞的端部与外界限位结构或安装结构连接；

前置箱分别向前置液压缸和后置液压缸单向连通，前置液压缸和后置液压缸分别向后置箱单向连通。

进一步，前置箱与限位结构或安装结构之间设置有弹性部件，在前置箱的位置发生偏移时，弹性部件促进前置箱回归初始位置；后置箱与限位结构或安装结构之间设置有弹性部件，在后置箱的位置发生偏移时，弹性部件促进后置箱回归初始位置。

进一步，每个前置液压缸与前置箱之间通过单向阀连通，单向阀仅允许介质从前置箱进入前置液压缸；每个前置液压缸与后置箱之间通过管道连通，并且管道上设置有单向阀，单向阀仅允许介质从前置液压缸进入后置箱；每个后置液压缸与后置箱之间通过单向阀连通，单向阀仅允许介质从后置液压缸进入后置箱；每个后置液压缸与前置箱之间通过管道连通，并且管道上设置有单向阀，单向阀仅允许介质从前置箱进入后置液压缸。

进一步，前置箱与泵体之间通过柔性管件连接，后置箱与泵体之间通过柔性管件连接。

进一步，前置箱与前置液压缸之间的单向阀设置在前置箱与前置液压缸之间的间隔壁上。

进一步，后置箱与后置液压缸之间的单向阀设置在后置箱与后置液压缸之间的间隔壁上。

进一步，前置箱与后置箱之间通过管道连通，并且管道上设置有第一压差阀；当后置箱与前置箱之间的压差超过设定值时，第一压差阀开启。

进一步，前置箱与后置箱之间还通过其他管道连通，并且管道上串连有开关阀和第二压差阀；开关阀能够人为控制开关，第二压差阀在两端压差过小时开启。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

1、当上游压力和流量增大时，前置弹性气室压缩，储存多余的能量，在上游压力和流量减小时膨胀释放能量，从而对介质的供给端起到削峰填谷的作用。本发明还依靠后置弹性气室的可压缩性对介质的输出端起到削峰填谷的作用，稳定泵体输出端的介质压力，进而稳定泵体的前后介质压差，进一步稳定泵体的运行工况。

2、液压抗震系统吸收震动产生的能量，并利用震动从前置箱吸取介质，向后置箱挤出介质，利用震动的能量将介质从上游转移到下游，起到节约能量的作用。突然挤入后置箱的介质产生的能量首先被后置弹性气室吸收转化为气体的势能，随后再缓慢释放，避免引起明显波动；同理，突然从前置箱吸取介质产生的介质流波动由前置弹性气室吸收。通过液压抗震系统可以吸收来自介质内部剧烈波动产生的震动以及外界震动，使得离心泵的工作和输出更加稳定，尤其是在发生旋转失速、回流等极不稳定的流动现象时，液压抗震系统能够吸收剧烈震动中的大部分能量并加以利用。

3、由于有液体介质的阻力，液压活塞回归的过程较为缓慢，可以保护前置箱和后置箱免受普通减震装置回弹时产生的二次震动的影响，使得离心泵的工作和输出更加稳定。

4、通过设置第一压差阀，可以有效减少回流、憋泵等极不稳定的流动现象的发生，在泵的输出端压力过大时，通过部分介质回流来降低泵体两侧的压差，介质转移引发的介质流波动又被后置弹性气室和前置弹性气室吸收，从而将负面影响降到最低。

5、通过设置第二压差阀，可有效化解旋转失速、空转等极不稳定的流动现象。介质转移引发的介质流波动又被后置弹性气室和前置弹性气室吸收，从而将负面影响降到最低。

附图说明

图1为本发明高稳定性离心泵的结构图；

图2为本发明高稳定性离心泵的原理图；

图3为图1的局部放大图A；

图4为图1的局部放大图B。

图中：100-泵体、110-电机、200-前置箱、210-前置弹性气室、300-后置箱、310-后置弹性气室、410-前置液压缸、411-前置液压活塞、420-后置液压缸、421-后置液压活塞、430-单向阀、440-第一压差阀、450-开关阀、460-第二压差阀、470-弹性部件、500-柔性管件、610-第一出口、620-第二出口、630-第一入口、640-第二入口、650-第三入口、660-第三出口。

具体实施方式

在本实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“底”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。

在本实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

参照图1和图2，本实施例公开了一种高稳定性离心泵，包括泵体100和前置箱200，泵体100的入口与前置箱200的出口连接，前置箱200的入口与上游管路连接。前置箱200内设置有前置弹性气室210，前置弹性气室210内存有气体。介质流的不稳定性主要是指上游管路提供的介质流量和压力不稳定，这也是引发离心泵回流，引发严重后果的主要因素。介质在进入泵体100之前首先流经前置箱200，前置箱200内的前置弹性气室210利用气体的可压缩性吸收介质流的压力和流量波动，为泵体100提供稳定的介质流。当压力和流量增大时，前置弹性气室210压缩，储存多余的能量，在压力和流量减小时膨胀释放能量，从而对介质的供给端起到削峰填谷的作用。本实施例还包括电机110，用于驱动泵体100运行。

本实施例还包括后置箱300，泵体100的出口与后置箱300的入口连接，后置箱300的出口与下游管路连接。后置箱300内设置有后置弹性气室310，后置弹性气室310内存有气体。依靠后置弹性气室310的可压缩性，后置箱300的作用是对介质的输出端起到削峰填谷的作用，稳定泵体100输出端的介质压力，进而稳定泵体100的前后介质压差，进一步稳定泵体100的运行工况。同时，后置箱300还能够使得下游接收到的离心泵的输出流更加稳定。

为化解介质波动对前置箱200和后置箱300的冲击产生的震动，并吸收震动中的能量，本实施例还包括液压抗震系统。液压抗震系统包括前置液压缸410、前置液压活塞411、后置液压缸420以及后置液压活塞421。前置液压缸410固定于前置箱200的两侧，每个前置液压缸410内设置有与之配合的前置液压活塞411，前置液压活塞411与前置液压缸410密封滑动接触。前置液压活塞411一端位于前置液压缸410内，另一端与外界限位结构或安装结构连接。后置液压缸420固定于后置箱300的两侧，每个后置液压缸420内设置有与之配合的后置液压活塞421，后置液压活塞421与后置液压缸420密封滑动接触。后置液压活塞421一端位于后置液压缸420内，另一端与外界限位结构或安装结构连接。前置箱200以及后置箱300在发生位移后，需要回归原始位置，常用弹簧等弹性部件470实现，具体而言，前置箱200与限位结构或安装结构之间设置有弹性部件470，在前置箱200的位置发生偏移时，弹性部件470促进前置箱200回归初始位置。后置箱300与限位结构或安装结构之间设置有弹性部件470，在后置箱300的位置发生偏移时，弹性部件470促进后置箱300回归初始位置。

参照图1、图3和图4，前置箱200分别向前置液压缸410和后置液压缸420单向连通，前置液压缸410和后置液压缸420分别向后置箱300单向连通。具体而言，每个前置液压缸410与前置箱200之间通过单向阀430连通，单向阀430仅允许介质从前置箱200进入前置液压缸410，单向阀430可以直接设置在前置箱200与前置液压缸410之间的间隔壁上，免除使用管道。每个前置液压缸410与后置箱300之间通过管道连通，并且管道上设置有单向阀430，单向阀430仅允许介质从前置液压缸410进入后置箱300。每个后置液压缸420与后置箱300之间通过单向阀430连通，单向阀430仅允许介质从后置液压缸420进入后置箱300，单向阀430可以直接设置在后置箱300与后置液压缸420之间的间隔壁上，免除使用管道。每个后置液压缸420与前置箱200之间通过管道连通，并且管道上设置有单向阀430，单向阀430仅允许介质从前置箱200进入后置液压缸420。前置箱200上开设有与后置液压缸420连接的第一出口610，前置液压缸410上开设有与后置箱300连接的第二出口620，后置液压缸420上开设有与前置箱200连接的第一入口630，后置箱300上开设有与前置液压缸410连接的第二入口640，其中，优选第一出口610和第二入口640开设于远离泵体100的一侧，以减少液压抗震系统中的介质流动对泵体100的扰动。

为避免前置箱200和后置箱300的震动影响泵体100的稳定运行，前置箱200与泵体100之间通过柔性管件500连接，后置箱300与泵体100之间通过柔性管件500连接。

本实施例的主要原理如下：

当前置箱200发生侧向震动时，一侧的前置液压活塞411被挤压，另一侧的前置液压活塞411被拉伸，使得一侧的前置液压缸410容积减小，介质通过管道和单向阀430被压入后置箱300内，另一侧的前置液压缸410容积增大，通过单向阀430从前置箱200内吸取介质。随后，在弹性部件470的作用下，前置箱200逐渐回归初始位置，原本被压缩的前置液压缸410容积变大，通过单向阀430从前置箱200吸取介质，原本被拉伸的前置液压缸410容积减小，通过单向阀430和管道将介质挤入后置箱300。当后置箱300发生侧向震动时，与前置箱200发生震动时的原理相同，后置液压缸420从前置箱200吸取介质，并将介质挤入后置箱300。通过上述过程，液压抗震系统吸收震动产生的能量，并利用震动从前置箱200吸取介质，向后置箱300挤出介质，利用震动的能量将介质从上游转移到下游，起到节约能量的作用。突然挤入后置箱300的介质产生的能量首先被后置弹性气室310吸收转化为气体的势能，随后再缓慢释放，避免引起明显波动；同理，突然从前置箱200吸取介质产生的介质流波动由前置弹性气室210吸收。由于有液体介质的阻力，液压活塞回归的过程较为缓慢，可以保护前置箱200和后置箱300免受普通减震装置回弹时产生的二次震动的影响，使得本实施例泵体100的工作和输出更加稳定。在实际使用中，由于前置箱200内压力高于后置箱300，而液压抗震系统从低压侧吸取介质，向高压侧挤出介质，这个过程是需要能量供应的，在弹性部件470的弹力不足以驱动上述过程时，前置箱200或后置箱300则无法继续归位，即无法完全回归到初始位置，这是正常现象，对本实施例的运行没有影响。本实施例通过液压抗震系统可以吸收来自介质内部剧烈波动产生的震动以及外界震动，使得离心泵的工作和输出更加稳定，尤其是在发生旋转失速、回流等极不稳定的流动现象时，液压抗震系统能够吸收剧烈震动中的大部分能量并加以利用。

作为本实施例进一步的方案：前置箱200与后置箱300之间通过管道连通，并且管道上设置有第一压差阀440。当后置箱300与前置箱200之间的压差超过设定值时，第一压差阀440开启，使得后置箱300内的介质可以回流到前置箱200内，从而释放压差。该技术方案可以有效减少回流、憋泵等极不稳定的流动现象的发生，在泵的输出端压力过大时，通过部分介质回流来降低泵体100两侧的压差，介质转移引发的介质流波动又被后置弹性气室310和前置弹性气室210吸收，从而将负面影响降到最低。

作为本实施例进一步的方案：前置箱200与后置箱300之间还通过其他管道连通，并且管道上串连有开关阀450和第二压差阀460。开关阀450可人为控制开关，第二压差阀460在两端压差过小时开启。该技术方案可有效化解旋转失速、空转等极不稳定的流动现象，当介质的供应明显弱于泵的输出时，介质流量无法满足离心泵的输出，离心泵的叶轮高速旋转而泵体100两端的压力和压差缺快速下降，当压差下降超过设定值时，第二压差阀460开启，部分介质从后置箱300回流到到前置箱200，缓解泵体100前端介质流量不足的问题。介质转移引发的介质流波动又被后置弹性气室310和前置弹性气室210吸收，从而将负面影响降到最低。在启动和停机过程中，关闭开关阀450，避免离心泵叶轮转速低时第二压差阀460误触发引起不必要的介质回流。前置箱200与后置箱300上分别开设有第三入口650和第三出口660，用于前置箱200与后置箱300的连接。

以上仅对本发明的较佳实施例进行了详细叙述，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高稳定性离心泵，包括泵体(100)和前置箱(200)，所述泵体(100)的入口与所述前置箱(200)的出口连接；所述前置箱(200)内设置有前置弹性气室(210)，所述前置弹性气室(210)内存有气体；其特征在于：还包括后置箱(300)，所述泵体(100)的出口与所述后置箱(300)的入口连接；所述后置箱(300)内设置有后置弹性气室(310)，所述后置弹性气室(310)内存有气体；

还包括液压抗震系统，所述液压抗震系统包括两套互相配合的前置液压缸(410)和前置液压活塞(411)；所述前置液压缸(410)固定于所述前置箱(200)的两侧，所述前置液压活塞(411)的端部与外界限位结构或安装结构连接；所述液压抗震系统还包括两套互相配合的后置液压缸(420)和后置液压活塞(421)；所述后置液压缸(420)固定于所述后置箱(300)的两侧，所述后置液压活塞(421)的端部与外界限位结构或安装结构连接；

所述前置箱(200)分别向所述前置液压缸(410)和所述后置液压缸(420)单向连通，所述前置液压缸(410)和所述后置液压缸(420)分别向所述后置箱(300)单向连通。

2.根据权利要求1所述的高稳定性离心泵，其特征在于：所述前置箱(200)与限位结构或安装结构之间设置有弹性部件(470)，在所述前置箱(200)的位置发生偏移时，所述弹性部件(470)促进所述前置箱(200)回归初始位置；所述后置箱(300)与限位结构或安装结构之间设置有所述弹性部件(470)，在所述后置箱(300)的位置发生偏移时，所述弹性部件(470)促进所述后置箱(300)回归初始位置。

3.根据权利要求1所述的高稳定性离心泵，其特征在于：每个所述前置液压缸(410)与所述前置箱(200)之间通过单向阀(430)连通，所述单向阀(430)仅允许介质从所述前置箱(200)进入所述前置液压缸(410)；每个所述前置液压缸(410)与所述后置箱(300)之间通过管道连通，并且管道上设置有所述单向阀(430)，所述单向阀(430)仅允许介质从所述前置液压缸(410)进入所述后置箱(300)；每个所述后置液压缸(420)与所述后置箱(300)之间通过所述单向阀(430)连通，所述单向阀(430)仅允许介质从所述后置液压缸(420)进入所述后置箱(300)；每个所述后置液压缸(420)与所述前置箱(200)之间通过管道连通，并且管道上设置有所述单向阀(430)，所述单向阀(430)仅允许介质从所述所述前置箱(200)进入所述后置液压缸(420)。

4.根据权利要求1所述的高稳定性离心泵，其特征在于：所述前置箱(200)与所述泵体(100)之间通过柔性管件(500)连接，所述后置箱(300)与所述泵体(100)之间通过所述柔性管件(500)连接。

5.根据权利要求3所述的高稳定性离心泵，其特征在于：所述前置箱(200)与所述前置液压缸(410)之间的所述单向阀(430)设置在所述前置箱(200)与所述前置液压缸(410)之间的间隔壁上。

6.根据权利要求3所述的高稳定性离心泵，其特征在于：所述后置箱(300)与所述后置液压缸(420)之间的所述单向阀(430)设置在所述后置箱(300)与所述后置液压缸(420)之间的间隔壁上。

7.根据权利要求1至6任一项所述的高稳定性离心泵，其特征在于：所述前置箱(200)与所述后置箱(300)之间通过管道连通，并且管道上设置有第一压差阀(440)；当所述后置箱(300)与所述前置箱(200)之间的压差超过设定值时，所述第一压差阀(440)开启。

8.根据权利要求7所述的高稳定性离心泵，其特征在于：所述前置箱(200)与所述后置箱(300)之间还通过其他管道连通，并且管道上串连有开关阀(450)和第二压差阀(460)；所述开关阀(450)能够人为控制开关，所述第二压差阀(460)在两端压差过小时开启。