CN1222653A - 一种离心式泵 - Google Patents

Abstract

本发明给出了一种离心泵,可以实现很高的压力,同公知的离心泵相比,它采用了离心轮代替叶轮,空心转轴内进液代替轴外侧进液,有两种使用方法:悬空式和水浸式,前者在工作过程中,泵壳内存在液体和气体两种介质,离心轮在气体中工作;后者离心轮可在液体中工作。

Description

一种离心式泵

本发明涉及一种离心式泵。

公知的泵分为动力式和容积式，动力式泵分为离心式和特殊作用式，离心式泵一般分为轴流式、径流式、旋涡式，本发明属于离心式泵中的径流式，在这类泵中都有一个叶轮，叶轮固定在转轴上，在蜗壳中转动，液体自转轴外侧进入叶轮，在叶片之间被离心加速，并从叶轮圆周处被甩出。由于蜗壳中充满液体，叶轮在液体中运转，因而摩擦损失大，效率低。

由于叶轮的叶片之间越靠近圆周边缘间隙越大，因而液体从进入叶轮到离开，液体沿径向的速度难以达到很高，液体压力难以有很大的增加。而且叶轮在液体的入口处直径较大，密封困难，因而入口和出口两处的液体不可能存在很大的压力差。

本发明的目的在于实现液体从入口到出口的增压，并提高离心泵的效率。

本发明的基本构想是：A，用离心轮代替叶轮，离心轮可以是圆饼形或其它形状，在其内设有一个或多个从中心向边缘延伸的液路，如一柱形孔。B，固定叶轮的转轴改为空心管，液体自轴内进入，而不是自轴外侧进入。

本发明的基本原理是：A，采用离心轮作为增压机构，离心轮内有柱形或其它形状的自离心轮中心向边缘延伸的液体通道，离心轮高速旋转，使液体从离心轮中心，沿离心轮内的液体通道，到达离心轮边缘的出口，这一过程中，实现了液体的增压。B，采用轴内进液，使密封容易。离心轮外有一泵壳，高压液体落在泵壳内，泵壳和密封件使压力得以保存。

本装置由离心轮、转轴及其轴承、密封件、传动机构、泵壳组成，泵壳上有进液口和出液口，传动机构通常为一电机。离心轮可以是圆饼形、圆盘形、或一简单的形状如一根管，离心轮固定在转轴的一端上，传动机构驱使转轴和离心轮一起转动。泵壳是压力容器。

本装置的转轴为一空心管，离心轮内设有从其中心向其边缘延伸的液路，如一柱形孔，此液路与空心轴的内孔相连通，二者组成一液体通道，其出口在离心轮的边缘，入口是转轴不固定离心轮的一端，除入口和出口外，此液体通道是密闭的。液体自进液口进入空心轴的内腔，在离心轮内的液路中被离心加压，在离心轮边缘处喷出。出口的截面积在整个封闭的液体通道中最小，因为根据流体力学，在同一液路中，液体流速与管道截面积成反比。由于转轮的直径远大于转轴内孔的直径，当转轴高速旋转时，液体将在离心轮出口处获得很高的压力。

将转轮和转轴放在泵壳内，泵壳内有固定转轴的轴承和轴承座，轴承座与泵壳固定。转轴的下端插入密封件内，密封件固定在进液口内，这样泵壳和密封件实现了泵壳内与泵壳外的分离，使得泵壳内液体和气体的压力可以远大于泵壳外的压力。

本装置可以提供下述两种使用方法：

1、悬空式，即离心轮在气体中运转。

此装置运转前的初始状态是泵壳内充满气体，开始工作后液体从入口处进入转轴内空心，经转轮内的液体通道，在转轮边缘处被甩出，落在泵壳内，在出液口喷出，开始时，泵壳内压力较小，液体进入的速度大，液体流出的速度较小，泵壳内的压力增大，使得进液速度降低，流出速度增大，一定时间后达到动态平衡。

运转过程中，在泵壳内存在两种介质，液体和气体，因重力作用，液体在下，气体在上，由于转轴竖向放置，离心轮固定在转轴的上端，离心轮一直工作在气体内，因而摩擦损耗小。液体压力的增加等于液体的体积与气体体积的比值。为了达到更大的压力，在泵壳内离心轮下面的体积占泵壳内整个体积的比例应足够大。因而可在本装置泵壳内的上部可设一略大于离心轮的腔体，离心轮在腔体内转动。

此装置运转时液体与气体的分离是由于重力作用，因而本置应竖向放置。为了泵壳的稳定放置，泵壳下可设底座或泵壳安装在一底座上。

当转轴的转速变小或转轴停止转动时，泵壳内的气体会沿液体通道排出泵壳外，此时接着运转，就不能实现压力的增加。为了防止这种情况发生，可以设置止回阀，如单向水阀，防止转轮内、转轴内的液体倒流，从而防止泵壳内气体的流出。也可以设一复位装置，如一个充气装置，将液体排出泵壳，让泵壳内充满气体。

此装置能够实现多高的压力，主要取决于两个因素：离心轮的转速和离心轮的直径，离心轮的转速越高，离心轮的直径越大，在液体通道处液体压力越大。但要使泵壳腔体内达到这一压力，还要保证泵壳内离心轮下面的体积占整个体积的比例足够大，泵壳上的出液口与离心轮边缘液体通道的出口大小相配合。如果前者大于后者很多，泵壳内难以实现高压，反之泵难以稳定工作。

此装置的优点在于：

A：效率高，由于离心轮在空气中运转，离心轮在气体中运转，与液体的接触仅限于离心轮内的截面积很小的液体通道，摩擦损耗小。

B：实现了增压，液体通道是密闭的，且在离心轮边缘处的出口较小，从而压力得到较大增加；轴内进水使泵壳内外的密封变得方便，从而使压力得到保。

2、水浸式，即离心轮在液体中运转。

泵壳内是一略大于离心轮旋转空间的腔体，离心轮安装在此腔体内，与悬空式泵相比，此装置在工作过程中，离心轮可在液体中运转。

与悬空式泵相比，此装置的缺点是摩擦损耗增大，但不应大于普通的离心泵。

与悬空式泵相比，此装置的优点是它具有更大的使用范围，不要求泵的竖向放置，不要求有气体和液体两种介质，此装置不再需要止回阀或复位装置。

本发明中的离心轮可以有多种形状，如圆片、圆盘，或简单的形式如一根管。

本发明中离心轮内的液路可以是一条，也可以多条，可以是直的，也可以是弯曲的。

附图一是具体实施例1。

附图二是具体实施例2。

具体实施例1：

本实施例由离心轮(1)、转轴(2)及其轴承、密封件(3)、电机(4)、泵壳(5)组成。泵壳的下方有一进液口(6)和出液口(7)，转轴(2)是一空心管，离心轮内有一从离心轮中心到边缘的柱形孔(7)，它与空心转轴(2)内空腔相连，柱形孔(7)和转轴内空腔组成液体通道(10)，此通道(10)的入口在转轴的下端，并与泵壳上的进液口(6)相连，出口(9)在离心轮的边缘，液体通道(8)除入口和出口(9)外是密闭的，泵壳(5)的上部有一略大于离心轮的柱形腔，离心轮(1)在这一柱形腔内运转，泵壳(5)的下部有一凹进去的柱形腔，在柱形腔内装入电机(4)，电机(4)的上方有密封件(3.a)，电机(4)的下面有密封件(3.b)和进液口(9)。

初始状态泵壳内充满气体，本装置工作后液体自进液口(6)进入电机空轴内空腔，经柱形孔(7)离心加压后不断落在泵壳(5)内，这样泵壳(5)内存在液体和气体两种介质，由于重力作用，液体在下，气体在上，液体和气体的压力不断增加。

液体自出液口(10)喷出，泵壳(5)内压力较小时，出水速度小于进水速度，随着泵壳(5)内压力的不断增加，出水速度增加，而进水速度变慢，二者趋于相等，整个过程中离心轮(1)在液面上。

为了便于密封，柱形腔的上部可设计成碗状，液体首先落在碗内，在其底部储存到一定高度时，从碗的边缘流进泵壳(5)下面的腔体内。碗的作用是，密封件(3)只需密封液体，且液体有少量的渗漏时，仍不仿碍本装置的功能。

具体实施例2：

泵壳内腔是一个略大于离心轮转动空间的腔体，离心轮(1)安装在此腔体内。其它同实施例一。

使用过程中，液体自离心轮(1)甩出后很快充满泵壳(5)腔体，腔体内液体的压力等于离心轮(1)边缘处液体的压力，液体从泵壳(5)上的出液口(7)流出。

Claims (5)

1、一种离心式泵，它由转动体(1)、转轴(2)及其轴承、密封件(3)、传动机构(4)、泵壳(5)组成，泵壳(5)上有进液口(6)和出液口(7)，液体自进液口(6)进入，自出液口(7)流出，转动体(1)在泵壳(5)内，并固定在转轴上，传动机构(4)驱使转轴(2)及转动体(1)一起转动，其特征在于：转动体(1)为一离心轮，转轴(2)是一空心管，离心轮(1)固定在转轴(2)的一端，转轴(2)的另一端在进液口内，且有密封件实现转轴(2)与泵壳(5)的转动密封，离心轮(1)内部设有从中心向边缘径向延伸的液路(8)，液路(8)与转轴(2)内空心腔相通，二者组成一液体通道(10)，其入口在进液口内，出口(9)在离心轮(1)边缘，除入口和出口(9)外，该液体通道(10)是密闭的，出口(10)的截面积在此液体通道(10)中是最小的。

2、一种如权利要求1所述的离心式泵，其特征在于转轴(2)竖向放置，离心轮(1)固定在转轴(2)上端，且接近泵壳(5)腔体顶部，离心轮(1)下面的体积占整个泵容积的比例应足够大，初始状态，泵壳(5)腔体充满气体，开始运转后，液体从进液口(6)进入，经空心转轴(2)到离心轮(1)，并被离心加压，从离心轮内液体通道的出口(9)飞出进入泵壳(5)腔体，并由于重力作用而积存在泵壳(5)腔体的下端，同时，腔体内空气被压缩，正常工作时，泵壳(5)内存在液体和气体两种介质，离心轮(1)一直在气体中转动。

3、一种如权利要求1或2所述的离心式泵，其特征在于它还有一个止回阀，此阀门可防止液体在封闭的液体通道(10)内倒流。

4、一种如权利要求1或2所述的离心式泵，其特征在于它还设有一个复位装置，在需要时能使泵壳(5)内液体流出，充满气体。

5、一种如权利要求1所述的离心式泵，其特征在于它的泵壳内腔是一个略大于离心轮转动空间的腔体，离心轮(1)安装在此腔体内。

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