CN1629496A - 冲压焊接成型立式多级离心泵 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种冲压焊接成型立式多级离心泵，包括叶轮、导流部件、进水管、出水管和外筒壳。外筒壳内设有多级导流部件和叶轮，多级叶轮依次安装于泵轴上，并分别位于导流部件内，导流部件包括导流叶片，泵轴和叶轮由一电机驱动旋转；导流部件和叶轮都是通过冲压、焊接成型，导流部件包括一导流筒，导流筒的下端向内收缩，形成一直径较小的圆周壁；导流筒周壁的上端向内弯折，形成一中间开口的端壁；圆周壁插入另一导流筒的端壁的开口内，这样多个导流部件组合后形成一内筒壳，所述外筒壳和内筒壳组成双壳体结构；进水管与内筒壳的内部连通，出水管与内筒壳和外筒壳之间的空腔连通。
Description
技术领域：
本发明涉及一种用于增加液体压力并使之流动的离心泵，特别涉及一种适合小流量、高扬程的通过冲压和焊接工艺成型的立式多级离心泵。
背景技术：
现有技术中，小流量、高扬程的立式多级离心泵普遍存在着诸多不足：大多数立式多级离心泵都是铸造成型的，不仅过流部件结构复杂，产品笨重，材料消耗大；泵的水力性能也不够理想，偏工况运行，效率低；另外铸造工艺还会造成环境污染；而且对于小流量、高扬程的低比转速立式多级离心泵的过流部件，由于叶轮和导流叶片的过流通道窄长，用铸造工艺难以实现。
为克服铸造立式多级离心泵的上述不足，一些企业开始把冲压和焊接工艺应用到立式多级离心泵的制造中去。开始是把立式多级离心泵的一部分零部件(如叶轮)通过冲压、焊接工艺成型，而另一部分零件(如导流部件)通过精密铸造工艺制成。这种立式多级离心泵尽管在一定程度上减轻了水泵的重量，但成本昂贵，性能价格比不高，而且没有根本解决铸造工艺在生产立式多级离心泵时所带来的问题。现在也有一些企业生产的立式多级离心泵的外筒体、叶轮、导流器等主要部件均采用冲压焊接工艺制造，但因其设计、结构不尽合理，存在如下问题：叶轮、导流器和筒体等零部件的强度和刚度不够，工作可靠性差，使用寿命短；水泵的水力性能不好，运行效率不高。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是克服上述现有技术之不足，提供一种新型的冲压焊接成型的立式多级离心泵，能保证导流部件具有较高的强度和刚度，提高水泵的可靠性，延长水泵的使用寿命；保证水泵具有较高的水力效率；降低水泵的制造和装卸难度，便于维修，降低生产成本，提高生产效率。
按照本发明提供的新型冲压焊接成型立式多级离心泵，包括底座、底筒和安装于所述底筒上的外筒壳，所述底筒上设有进水管和出水管；所述外筒壳内设有多级导流部件和叶轮，所述多级叶轮依次安装于一泵轴上，并分别位于所述导流部件内，所述导流部件包括导流叶片，所述泵轴和叶轮由一电机驱动旋转；所述导流部件和叶轮都是通过冲压、焊接成型，所述导流部件包括一导流筒，所述导流筒的下端向内收缩，形成一直径较小的圆周壁；所述导流筒周壁的上端向内弯折，形成一中间开口的端壁；所述圆周壁插入另一导流筒的所述端壁的开口内，这样多个导流部件组合后形成一内筒壳，所述内筒壳和外筒壳组成双壳体结构；所述进水管与所述内筒壳的内部连通，所述出水管与所述内筒壳和外筒壳之间的空腔连通；
所述导流筒上端的端壁与所述导流筒的周壁垂直，所述圆周壁的下端成型有一与所述导流筒上端的端壁平行的端壁；该端壁的端口向内弯折形成一内周壁；
所述圆周壁下端的端壁的内表面设有一密封压片，所述密封压片上设有一密封压盖，所述密封压片和密封压盖之间设有一可沿轴向和径向移动的密封口环；所述内周壁、密封压片、密封压盖与叶轮前盖板组成一迷宫密封，所述密封口环与所述迷宫密封组成一个复合密封结构；
第二级至最后一级的所述导流部件还设有一与所述端壁平行的导流底板，所述导流底板与所述圆周壁下端的端壁之间设有多个所述导流叶片；所述导流底板的内侧向上弯曲；每一级所述导流部件的所述导流筒内设有至少一导流隔片。
按照本发明提供的冲压焊接成型立式多级离心泵还具有如下附属技术特征：
在本发明给出的一种实施例中，所述叶轮由前盖板、后盖板和夹持于二者之间叶片组成，所述叶片为空心刀形或等厚度的渐开线形；各级所述叶轮的所述叶片相同。
在本发明给出的另一种实施例中，所述叶轮由前盖板、后盖板和夹持于二者之间叶片组成；所述叶片为空心刀形或等厚度的渐开线形；各级叶轮的所述叶片存在差异。
所述外筒壳的上端安装有一后盖和一连接盘，所述电机安装于所述连接盘的上端，所述连接盘的下端通过长螺栓与所述底座连接在一起。
所述后盖的中部具有一螺孔，一机械密封穿过该螺孔并套置于所述泵轴上，所述机械密封的顶部成形有一直径大于所述后盖中部螺孔直径的静环座；所述泵轴的上端穿过所述螺孔并通过联轴器与所述电机的轴联接在一起。
所述后盖的顶部位置设有至少一个排气孔，所述排气孔高于机械密封的动、静环的接触面；所述排气孔内安装有排气螺塞，所述排气螺塞的孔内可调节地安装有排气螺钉，所述排气螺塞与所述后盖之间设有密封圈。
最后一级所述导流部件上安装有一过流筒，所述过流筒上设有多个供液流通过的通孔。
所述泵轴上安装多个定位套和至少一个滑动轴承。
按照本发明提供的冲压焊接成型立式多级离心泵，相对现有技术具有如下优点：
1、由于导流部件与叶轮等部件都是通过冲压焊接成型的，因而与铸造泵相比，整体结构轻巧，重量大大减轻，节省材料效果明显；水泵运行的可靠性大大提高。
2、采用等厚度的渐开线形及空心刀形叶片，并对导流部件的进行特殊设计等措施，使得传送的液体流动更通畅，水力性能好，效率高。
3、由于导流筒的上、下两端都设计成收缩、弯折等加强强度、刚度的结构，且各导流部件通过所述收缩和弯折结构配合安装在一起，与现有的冲压泵相比，保证了导流部件具有足够的强度和刚度，提高了产品的可靠性，同时也延长了产品的使用寿命。
4、叶轮进口处采用活动口环密封与迷宫密封组成的复合密封结构，不仅密封效果好，提高了泵的水力效率；而且降低了制造、安装难度，提高了生产效率。
5、机械密封顶部的静环座成型为凸环形式，凸环的直径大于后盖中部螺孔的直径，从水泵的上部安装和拆卸机械密封，其装配及维护都大为方便。
附图说明：
图1为本发明的全剖视图，图中示出了该冲压焊接成型立式多级离心泵的总体结构；
图2为本发明的立式多级离心泵的第一级导流部件和叶轮的剖视图；
图3为本发明的立式多级离心泵的带滑动轴承的导流部件及叶轮的剖视图；
图4为导流部件的俯视图，图中采用局剖视画法示出了导流部件上的导流叶片；
图5为本发明的立式多级离心泵的不带滑动轴承的导流部件及叶轮的剖视图；
图6为图1所示实施例中导流筒的剖视图；
图7为图2的A处放大视图，图中示出了密封口环与由导流筒的内周壁及密封压片、密封压盖形成的迷宫密封组成一个复合密封结构图；
图8为图1的B处放大剖视图，图示出了后盖顶部的排气结构；
图9为空心刀形叶片在前后盖板之间的分布图；
图10为单个空心刀形叶片的后视图；
图11为图10的C-C剖视图，图中示出了空心刀形叶片的内部结构；
图12为等厚度的渐开线形叶片的在前后盖板之间的分布图；
图13为渐开线形叶片的展开图。
具体实施方式：
参见图1，按照本发明提供的冲压焊接成型立式多级离心泵，包括底座1、底筒2和安装于所述底筒2上的外筒壳3，所述底筒2上设有进水管21和出水管22；所述外筒壳3内设有多级导流部件4和叶轮5，所述多级叶轮5依次安装于泵轴6上，并分别位于所述导流部件4内，所述导流部件4包括导流叶片46，所述泵轴6和叶轮5由一电机7驱动旋转；所述外筒壳3的上端安装有一后盖8和一连接盘9，所述电机7安装于所述连接盘9的上端，所述连接盘9的下端通过长螺栓与所述底座1连接在一起。
如图1中所示，所述后盖8的中部具有一螺孔80，一机械密封81穿过该螺孔80并套置于所述泵轴6上，所述机械密封81的顶部成型有一直径大于所述螺孔80直径的静环座811，因而将该机械密封装入所述螺孔80时，该静环座811能起到定位作用。这种结构的机械密封安装和拆卸时都是从所述后盖8的顶部进行操作，装配及维护都极为方便。所述泵轴6的上端穿过所述螺孔80通过联轴器10与所述电机7的轴联接在一起，从而由所述电机7驱动旋转。
在本发明中，所述导流部件4、叶轮5、外筒壳3、进水管21、出水管22等都是通过板材冲压、焊接成型的，因而与铸造泵相比，不仅提高了生产效率，节省了材料，而且提高了水泵的效率。
参见图2至5，在本发明给出的实施例中，所述导流部件4包括一导流筒41，所述导流筒41的下端向内收缩，形成一直径较小的圆周壁411；所述导流筒41周壁的上端向内弯折，形成一中间开口的端壁412；如图1中所示，所述圆周壁411插入另一导流筒41的所述端壁412的开口内，这样多个导流部件4组合后形成一内筒壳；所述内筒壳和外筒壳3组成双壳体结构，不仅使水泵的密封效果更好，而且进一步提高了水泵的强度和刚度；所述进水管21与所述内筒壳的内部连通，所述出水管22与所述内筒壳和外筒壳3之间的空腔连通。该离心泵工作时液体通过进水管21进入内筒壳内，在内筒壳内经多级导流部件和叶轮连续增加液体压力能，最后高压液体通过所述出水管22排出。与现有冲压焊接成型立式多级离心泵相比，本发明由于所述端壁412、周壁411的存在以及二者的配合，使得所述导流部件4及内筒壳整体都具有较高的强度和刚度，提高泵的工作可靠性，延长泵的使用寿命。
参见图1和6，最后一级所述导流部件4上安装有一过流筒11，所述过流筒11上设有多个供液流通过的通孔12。
如图2中所示，所述端壁412与所述导流筒41的周壁垂直，所述圆周壁411的下端成型有一与所述端壁412平行的端壁413，所述端壁413的端口向内弯折成一内周壁414；所述端壁413的内表面设有一密封压片42，所述密封压片42上设有一密封压盖43，所述内周壁414、密封压片42、密封压盖43与叶轮前盖板51组成一迷宫密封；所述密封压片42和密封压盖43之间设有一可沿轴向和径向移动的活动密封口环44。参见图2和7，由于所述活动密封口环44夹持于所述密封压片42和密封压盖43的两端壁之间，并且沿轴向和径向都可移动，因而与所述导流筒41的所述内周壁414处形成活动口环密封和迷宫密封组成的复合密封结构，保证了良好的密封效果，提高了泵的效率；降低了对加工精度的要求，安装也更加方便。
在本发明给出的实施例中，各级导流部件4的结构略有不同，共有三种结构形式的导流部件，图2示出的为第一级叶轮和导流部件的剖视图；图3示出的为带滑动轴承的导流部件及叶轮的剖视图；图5示出的为不带滑动轴承的导流部件及叶轮的剖视图；参见图2至5，第二级至最后一级的所述导流部件4还设有一与所述端壁413平行的导流底板45，所述导流底板45与所述端壁413之间设有多个所述导流叶片46，所述导流底板45的内侧向上弯曲，使得液体的流动更通畅，水泵效率更高，同时使得导流部件整体强度和刚度更佳。
每一级所述导流部件4的所述导流筒41内设有至少一导流隔片47，在本发明给出的实施例中，如图2至5所示，所述导流部件4的导流筒41内设有一导流隔片47；所述导流隔片47可在导流筒内起到导流效果，减小流动损失，提高泵的水力效率；同时还能增强导流筒的强度和刚度。
参见图1和2，所述泵轴6上安装多个定位套61和至少一个滑动轴承62。在本发明给出的实施例中，如图1中所示，所述泵轴6上安装多个滑动轴承62，加强轴的支撑，保证水泵正常运转。
如图1中所示，所述后盖8的顶部位置至少设有一个排气孔82，所述排气孔82高于机械密封81的动、静环的接触面，因而排气效果好，保证了机械密封81的效果和使用寿命。参见图1和8，所述排气孔82内安装有排气螺塞83，所述排气螺塞83的孔内可调节地安装有排气螺钉84，所述排气螺塞83与所述后盖8之间设有密封圈85。
在本发明给出的一种实施例中，所述叶轮5由前盖板51、后盖板52和夹持于二者之间叶片53组成，所述叶片53为空心刀形或等厚度的渐开线形，各级所述叶轮5的所述叶片53的尺寸等结构参数相同。
在本发明给出的另一种实施例中，所述叶轮5的基本结构与上述实施例相同，也由前盖板51、后盖板52和夹持于二者之间叶片53组成；所述叶片53为空心刀形或等厚度的渐开线形。与上述实施例不同的是：各级所述叶轮5的所述叶片53的尺寸等结构参数存在差异，例如，选用空心刀形叶片时，为了让液体更好地进入叶轮，可使得第一级叶轮5的叶片53的曲率大于其它各级叶轮的叶片的曲率；当然，也可以是前几级叶片与后几级叶片的结构参数不同。
参见图9至13，所述叶片53是根据冲压焊接成型立式多级离心泵的流量、扬程、比转速等参数的不同，设计为空心刀形(如图9至11所示)或等厚度的渐开线形(如图12、13所示)。当比转速大于或等于60时，采用等厚度的渐开线形叶片；当比转速小于60时，采用空心刀形叶片。这样可以保证冲压焊接成型立式多级离心泵工作时，液体流动更通畅，效率最高，水力性能最佳。参见图9至11，所述空心刀形叶片53由板材冲压而成，从而形成中间的空心结构，然后将其焊接于所述后盖板52上(标号54表示用于焊接的凸块)，既轻巧可靠，又能保证泵的水力性能；参见图12、13，所述等厚度的渐开线型叶片结构简单，轻巧可靠。
上述实施例仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由各权利要求限定。
Claims (9)
1、一种冲压焊接成型立式多级离心泵，包括底座(1)、底筒(2)和安装于所述底筒(2)上的外筒壳(3)，所述底筒(2)上设有进水管(21)和出水管(22)；所述外筒壳(3)内设有多级导流部件(4)和叶轮(5)，所述多级叶轮(5)依次安装于一泵轴(6)上，并分别位于所述导流部件(4)内，所述导流部件(4)包括导流叶片(46)，所述泵轴(6)和叶轮(5)由一电机(7)驱动旋转；所述导流部件(4)和叶轮(5)都是通过冲压、焊接成型，所述导流部件(4)包括一导流筒(41)，其特征在于：
所述导流筒(41)的下端向内收缩，形成一直径较小的圆周壁(411)；所述导流筒(41)周壁的上端向内弯折，形成一中间开口的端壁(412)；所述圆周壁(411)插入另一导流筒(41)的所述端壁(412)的开口内，多个导流部件(4)组合后形成一内筒壳；所述内筒壳和所述外筒壳(3)组成双壳体结构；所述进水管(21)与所述内筒壳的内部连通，所述出水管(22)与所述内筒壳和外筒壳(3)之间的空腔连通；
所述端壁(412)与所述导流筒(41)的周壁垂直，所述圆周壁(411)的下端成型有一与所述端壁(412)平行的端壁(413)；所述端壁(413)的端口向内弯折形成一内周壁(414)；
所述端壁(413)的内表面设有一密封压片(42)，所述密封压片(42)上设有一密封压盖(43)，所述密封压片(42)和密封压盖(43)之间设有一可沿轴向和径向移动的密封口环(44)；所述内周壁(414)、密封压片(42)、密封压盖(43)与叶轮前盖板(51)组成一迷宫密封，所述密封口环(44)与所述迷宫密封组成一复合密封结构；
第二级至最后一级的所述导流部件(4)还设有一与所述端壁(413)平行的导流底板(45)，所述导流底板(45)与所述端壁(413)之间设有多个所述导流叶片(46)，所述导流底板(45)的内侧向上弯曲；每一级所述导流部件(4)的所述导流筒(41)内设有至少一导流隔片(47)。
2、根据权利要求1所述的冲压焊接成型立式多级离心泵，其特征在于：所述叶轮(5)由前盖板(51)、后盖板(52)和夹持于二者之间叶片(53)组成，所述叶片(53)为空心刀形或等厚度的渐开线形；各级所述叶轮(5)的所述叶片(53)相同。
3、根据权利要求1所述的冲压焊接成型立式多级离心泵，其特征在于：所述叶轮(5)由前盖板(51)、后盖板(52)和夹持于二者之间叶片(53)组成；所述叶片(53)为空心刀形或等厚度的渐开线形；各级所述叶轮(5)的所述叶片(53)存在差异。
4、根据权利要求1或2或3所述的冲压焊接成型立式多级离心泵，其特征在于：所述外筒壳(3)的上端安装有一后盖(8)和一连接盘(9)，所述电机(7)安装于所述连接盘(9)的上端，所述连接盘(9)的下端通过长螺栓与所述底座(1)连接在一起。
5、根据权利要求4所述的冲压焊接成型立式多级离心泵，其特征在于：所述后盖(8)的中部具有一螺孔(80)，一机械密封(81)穿过该螺孔(80)并套置于所述泵轴(6)上，所述机械密封(81)的顶部成形有一直径大于所述螺孔(80)直径的静环座(811)；所述泵轴(6)的上端穿过所述螺孔(80)通过联轴器(10)与所述电机(7)的轴联接在一起。
6、根据权利要求4所述的冲压焊接成型立式多级离心泵，其特征在于：所述后盖(8)的顶部位置设有至少一个排气孔(82)，所述排气孔(82)高于机械密封(81)的动、静环的接触面。
7、根据权利要求6所述的冲压焊接成型立式多级离心泵，其特征在于：所述排气孔(82)内安装有排气螺塞(83)，所述排气螺塞(83)的孔内可调节地安装有排气螺钉(84)，所述排气螺塞(83)与所述后盖(8)之间设有密封圈(85)。
8、根据权利要求1或2或3所述的冲压焊接成型立式多级离心泵，其特征在于：最后一级所述导流部件(4)上安装有一过流筒(11)，所述过流筒(11)上设有多个供液流通过的通孔(12)。
9、根据权利要求1或2或3所述的冲压焊接成型立式多级离心泵，其特征在于：所述泵轴(6)上安装多个定位套(61)和至少一个滑动轴承(62)。
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