CN1657785A - 输送海底矿物质的双流道离心泵 - Google Patents

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CN1657785A CN 200510049186 CN200510049186A CN1657785A CN 1657785 A CN1657785 A CN 1657785A CN 200510049186 CN200510049186 CN 200510049186 CN 200510049186 A CN200510049186 A CN 200510049186A CN 1657785 A CN1657785 A CN 1657785A
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朱祖超
谭东华
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Abstract

本发明公开了一种输送海底矿物质的双流道离心泵。它具有主轴，主轴经联轴器与电动机连接，主轴由前端轴承和后端轴承支撑，主轴、前端轴承、后端轴承安装在一个轴承座内，前端轴承为配对使用的高速角接触球轴承，后端轴承为向心球轴承，双流道叶轮经键连接在主轴上，轴端螺母将双流道叶轮固定在主轴上，双流道叶轮外设有蜗壳。双流道离心泵的扬程曲线变化平缓，工作范围宽。采用耐磨材料制造的双流道叶轮能保证了良好的通过性、耐磨性和效率，半螺旋型压水室既可保证在最大颗粒通过时无堵塞，其中矿物颗粒粒径可达50mm，又可使压水室获得较高的水力效率，且径向尺寸小。相应的接合面均设计有密封圈，能保证在水下安全可靠运行。

Description

输送海底矿物质的双流道离心泵
技术领域
本发明涉及流体输送机械领域，尤其涉及一种输送海底矿物质的双流道离心泵，它适合于输送直径≤50mm的海底矿物颗粒及其他固体颗粒。
背景技术
现有的可以输送固体颗粒度的泵类主要有两类：容积式泵和普通的叶片式离心泵。容积式泵，如油隔离泵、柱塞泵、隔膜泵等，一般都配有阀，不能让有较大粒径的固体颗粒通过，并且其功率体积比与功率重量比也很难设计得较大，根据深海采矿专用提升泵的设计要求，容积式泵并不适合用于海底矿物质的输送提升。
叶片式泵中轴流泵和混流泵流量太大而扬程太小，漩涡泵和部分流泵则因转速太高而磨损大，通常情况下这两种泵的比转速为30～50，即适用于小流量高扬程的情况。唯有采用离心泵比较适宜。目前采用半开式叶轮结构的多级离心泵存在两个不足之处，一是采用叶片式的半开式叶轮其磨损较大，且通过矿物质固体颗粒直径受叶轮限制很大，目前应用较多的渣浆泵基本上用于小尺寸(粒径≤3mm)固体颗粒的输送；二是多级叶轮结构的离心泵结构形式较复杂，因此运行成本较高、且可靠性不理想。
流道式离心泵泵最常用的为单流道泵和双流道泵。单流道叶轮的通过能力和抗缠绕性能较好，但即使叶轮装配前经过很好的平衡，由于不对称，在实际运行中动平衡会被破坏，照样产生振动，使泵的工作寿命缩短、泵的性能变差。
双流道叶轮比单流道叶轮的流道要小，因此其通过性能和抗缠绕性能要比单流道叶轮差一点，但由于结构的对称性，平衡问题得到了很好的解决，同时双流道泵的效率相对单流道泵的要高。在确定采用双流道泵的基础上，设计出高转速、高效率的双流道离心泵才能更好应用于海底矿物质的输送。
普通的双流道离心泵同步转速一般为750r/min或1450r/min，由于设计的工作转速较低，泵的扬程一般小于100m，且相对于高转速双流道离心泵(工作转速≥2900r/min)来说，泵的体积较大。高转速的设计能使泵的单级扬程更高，功率体积比大，从而结构更紧凑。高效率的设计能减轻各项水力损失。
发明内容
本发明的目的是提供一种可用于输送海底矿物质(粒径≤50mm)的输送海底矿物质的双流道离心泵。
它具有主轴，主轴经联轴器与电动机连接，主轴由前端轴承和后端轴承支撑，主轴、前端轴承、后端轴承安装在一个轴承座内，前端轴承为配对使用的高速角接触球轴承，后端轴承为向心球轴承，双流道叶轮经键连接在主轴上，轴端螺母将双流道叶轮固定在主轴上，双流道叶轮外设有蜗壳。
双流道离心泵的扬程曲线变化平缓，工作范围宽。采用耐磨材料制造的双流道叶轮能保证了良好的通过性、耐磨性和效率，半螺旋型压水室的水力性能介于螺旋型压水室和环形压水室之间，这种压水室既可保证在最大颗粒通过时无堵塞，其中矿物颗粒粒径可达50mm(取决于设计的有关参数)，又可使压水室获得较高的水力效率，且径向尺寸小。相应的接合面均设计有密封圈，能保证在水下安全可靠运行。采用同步电机或液压马达驱动，尤其是在用液压马达驱动时，工作转速可以根据实际需要调整到3000r/min或更高。
附图说明
图1是输送海底矿物质的双流道离心泵结构示意图；
图2是本发明的蜗壳、双流道叶轮剖面结构示意图；
图3是本发明的双流道离心叶轮剖面结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，输送海底矿物质的双流道离心泵具有主轴10，主轴10经联轴器12与电动机13连接，主轴10由前端轴承8和后端轴承11支撑，主轴10、前端轴承8后端轴承11安装在一个轴承座9内，前端轴承8为配对使用的高速角接触球轴承，后端轴承11为向心球轴承，双流道叶轮2经键5连接在主轴10上，轴端螺母3将双流道叶轮2固定在主轴10上，双流道叶轮2外设有蜗壳1。
泵工作时，固液混合物从泵体1的进口进入双流道叶轮2，经过双流道叶轮2的做功作用，获得压力能，之后从泵体1的出口流出。机械密封7对双流道叶轮2的后腔的流体进行密封。冲洗管接6可从泵外引入一定压力的清水(或出口混合物经过固液分离后得到的清水)对机械密封的工作面进行冲洗，从而可以保证机械密封更长的工作寿命。
如图2所示，双流道叶轮2与蜗壳1之间设有密封环14，蜗壳1与泵盖4的接合面处设有O型密封圈15。
如图3所示，一般来说，双流道叶轮的出口角在15°～35°之间，每个流道的出口面积约等于叶轮入口面积的一半，流道面积从入口到出口应均匀变化。
本发明的可适合输送海底矿物质的高速双流道离心泵的设计参数包括下列：
转速n＝2900r/min
流量Q＝150m3/h
扬程H＝50m
双流道叶轮直径＝260mm
附图中只示出了本发明的一个实例并加以详细叙述，但本发明不仅仅局限于具体描述的实例，而且延伸到用本发明构思所确定的其它实例和变化。

Claims (4)

1.一种输送海底矿物质的双流道离心泵，其特征在于：它具有主轴(10)，主轴10经联轴器(12)与电动机(13)连接，主轴(10)由前端轴承(8)和后端轴承(11)支撑，主轴(10)、前端轴承(8)后端轴承(11)安装在一个轴承座(9)内，前端轴承(8)为配对使用的高速角接触球轴承，后端轴承(11)为向心球轴承，双流道叶轮(2)经键(5)连接在主轴(10)上，轴端螺母(3)将双流道叶轮(2)固定在主轴(10)上，双流道叶轮(2)外设有蜗壳(1)。
2.根据权利要求1所述的一种输送海底矿物质的双流道离心泵，其特征在于：所述的双流道叶轮(2)的叶片出口角为15°～35°。
3.根据权利要求1所述的一种输送海底矿物质的双流道离心泵，其特征在于：所述的蜗壳(1)为半螺旋形，其流道截面为半圆形。
4.根据权利要求1所述的一种输送海底矿物质的双流道离心泵，其特征在于：所述的电动机(13)的工作转速≥2900r/min。
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