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CN103352873B - 改进的螺旋流恒压泵 - Google Patents

改进的螺旋流恒压泵 Download PDF

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Abstract

一种螺旋流恒压泵，包括泵体、泵壳和叶轮，泵壳内壁为圆弧形，叶轮包括一具有一轮毂部分的后盖板、位于后盖板前侧与后盖板形成一体的多个前叶片和位于后盖板后侧与后盖板形成一体的多个副叶片，所述泵体设在泵壳的左端，泵体左端设有密封圈，泵体内设有泵轴和泵后盖，泵轴的右端延伸至泵壳内，叶轮设置在泵轴的右端，所述的泵后盖右端面在高压区开进水斜孔，在泵后盖右端面低压区开出水斜孔，本发明利用泵后盖端面与叶轮副叶片后端面的压力降，为密封装置提供冲洗水，泵回收了部分能量，提高了泵的水力效率，减少了紊流损失，也带走了摩擦热量以及密封腔内可能存在的气体。

Description

改进的螺旋流恒压泵
技术领域
本发明涉及特种领域用泵的领域，涉及一种改进的螺旋流恒压泵。
背景技术
目前市场上最常见的水泵通常包括泵壳、泵体和叶轮，叶轮采用圆弧形的前叶片，这类传统的水泵更注重能量的效率，所以在很多领域广泛使用，但是消防、矿产等特殊领域却对水泵的扬程提出了更高的要求。
现有的专利申请号为200710098031.5名称为《一种螺旋流恒压泵》的发明专利提供了一种螺旋流恒压泵，包括一泵壳和一叶轮，泵壳内壁为圆弧形，叶轮包括一具有一轮毂部分的后盖板、位于后盖板前侧与后盖板形成一体的多个前叶片和位于后盖板后侧与后盖板形成一体的多个副叶片，每个前叶片在靠近后盖板圆形边缘处向逆时针方向弯折并向顺时针方向倾斜，与后盖板的前表面形成一定夹角的弯折倾斜部分，副叶片直线延伸至叶轮外边缘，此泵转动时弯折倾斜部分后根部的出口离心力大于弯折倾斜部分前自由边的出口离心力，后根部的液流压力也相应高于前自由边的液流压力，液流方向由后根部指向自由边，产生纵向流动，随着叶轮转动产生旋转流动形成螺旋流，再进入叶轮上多个前叶片之间的空间，再次加压，其作用类似多级离心泵，从而得到高扬程和恒压。
但上述螺旋流恒压泵在运转时，密封腔内的液体，不参与泵体工作室的液体的交换，机械密封摩擦的热量不能被带走，连续工作，密封腔内液体的温度将上升，对密封的运行安全带来隐患。此外，该密封腔无排气装置，泵在启动灌水时，密封腔上部气体不能排走，泵运行后，密封腔内实际上是气液混合状态，且无法排出，对机械密封可能带来破坏性作用。
发明内容
本发明旨在提供一种改进的螺旋流恒压泵。
本发明解决其技术问题采用如下技术方案；一种螺旋流恒压泵，包括泵体、泵壳和叶轮，泵壳内壁为圆弧形，叶轮包括一具有一轮毂部分的后盖板、位于后盖板前侧与后盖板形成一体的多个前叶片和位于后盖板后侧与后盖板形成一体的多个副叶片，每个前叶片在靠近后盖板圆形边缘处向逆时针方向弯折并向顺时针方向倾斜，与后盖板的前表面形成一定夹角的弯折倾斜部分，副叶片直线延伸至叶轮外边缘；所述泵体设在泵壳的左端，泵体左端设有密封圈，泵体内设有泵轴和泵后盖，泵轴的右端延伸至泵壳内，叶轮设置在泵轴的右端，泵轴外设有轴套，轴套设在轮毂的左端，轴套外设有密封装置，所述的泵后盖设在副叶片的左侧、密封装置的外围，泵后盖与密封装置之间形成密封腔，所述的泵后盖右端面在高压区开进水斜孔，进水斜孔进密封腔的位置近密封装置，在泵后盖右端面的低压区开出水斜孔，该出水斜孔出密封腔的位置远密封装置，所述的密封装置采用机械密封的方式来密封。
作为优选，所述的高压区是指泵后盖右端面大于相应叶轮外径2/3的区域，所述的低压区是指泵后盖右端面小于相应叶轮外径2/3的区域。
作为优选，所述的进水斜孔开在泵后盖右端面相应叶轮外径4/5的位置，所述的出水斜孔开在泵后盖右端面对应进水斜孔180°、相应叶轮外径1/2的位置。
作为优选，所述的机械密封方式是指采用动轴与定轴结合的方式来密封，定轴设在密封圈的右端，动轴设在定轴的右端。
作为优选，所述的密封腔内设有节流套，所述的节流套沿泵后盖与轴套和叶轮轮毂之间的小间隙延长至叶轮后盖板处。
作为优选，弯折倾斜部分外边缘从后根部到前自由边向内倾斜3°到10°。
作为优选，前叶片的入口角为30°到60°。
作为优选，弯折倾斜部分前自由边的出口角为90°到130°。
作为优选，弯折倾斜部分后根部的出口角为110°到140°。
本发明利用泵后盖端面与叶轮副叶片后端面的压力降，为密封装置提供冲洗水，在泵后盖端面的高压区开孔，该孔进密封腔的位置近密封装置，引准高压水到密封腔，在泵后盖端面的低压区开孔，该孔出密封腔的位置远密封装置，进入密封腔内的准高压水冲洗过密封装置后，按流动方向，通过出水孔，顺流回到低压区，泵回收了部分能量，提高了泵的水力效率，减少了紊流损失，也带走了摩擦热量以及密封腔内可能存在的气体，加长的节流套减少了密封腔泄露的高压水对副叶片压力降的破坏，保证了副叶片的平衡效果。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是泵后盖的纵剖示意图；
图3是泵后盖端面的示意图；
图4是节流套的示意图；
图5为本发明实施例1的性能曲线图；
图6为本发明实施例2的性能曲线图；
图7为本发明实施例3的性能曲线图；
图8为本发明实施例4的性能曲线图。
图中：1、叶轮；1-1、前叶片；1-2、副叶片；1-3、后盖板；1-4、轮毂；2、节流套；3、泵后盖；4、密封腔；5、进水斜孔；5-1、进水斜孔进密封腔位置；6、密封装置；6-1、动轴；6-2、定轴；7、轴套；8、出水斜孔；8-1、出水斜孔出密封腔位置；9、密封圈；10、泵壳；11、泵体；12、泵轴。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
参见图1至图4所示，一种螺旋流恒压泵，包括泵体11、泵壳10和叶轮1，泵壳10内壁为圆弧形，叶轮1包括一具有一轮毂1-4部分的后盖板1-3、位于后盖板1-3前侧与后盖板1-3形成一体的多个前叶片1-1和位于后盖板1-3后侧与后盖板1-3形成一体的多个副叶片1-2，副叶片1-2直线延伸至叶轮1外边缘；每个前叶片1-1在靠近后盖板1-3圆形边缘处向逆时针方向弯折并向顺时针方向倾斜，与后盖板1-3的前表面形成一定夹角的弯折倾斜部分，弯折倾斜部分外边缘从后根部到前自由边向内倾斜3°到10°，优选6°；前叶片的入口角为30°到60°，优选45°；弯折倾斜部分前自由边的出口角为90°到130°，优选100°；弯折倾斜部分后根部的出口角为110°到140°，优选130°。
所述泵体11设在泵壳10的左端，泵体11左端设有密封圈9，泵体11内设有泵轴12和泵后盖3，泵轴12的右端延伸至泵壳10内，叶轮1设置在泵轴12的右端，泵轴12外设有轴套7，轴套7设在轮毂1-4的左端，轴套7外设有密封装置6，所述的泵后盖3设在副叶片1-2的左侧、密封装置6的外围，泵后盖3与密封装置6之间形成密封腔4，所述的泵后盖3右端面在距离叶轮1外径4/5位置处开进水斜孔5，进水斜孔5进密封腔的位置5-1近密封装置6，对应进水孔180°位置在距离叶轮1外径1/2处开出水斜孔8，出水斜孔8出密封腔4的位置远密封装置6，所述的密封装置6采用机械密封的方式来密封，包括定轴6-2和动轴6-1，所述的定轴6-2设在密封圈9的右端，动轴6-1设在定轴6-2的右端，恒压泵运行时定轴6-2固定不动，动轴6-1随着泵轴12一起转动。
所述的密封腔4内设有节流套2，所述的节流套2沿泵后盖3与轴套7和轮毂2之间的小间隙延长至叶轮后盖板1-3处。
本恒压泵转动时弯折倾斜部分后根部的出口离心力大于弯折倾斜部分前自由边的出口离心力，后根部的液流压力也相应高于前自由边的液流压力，液流方向由后根部指向自由边，产生纵向流动，随着叶轮1转动产生旋转流动形成螺旋流，再进入叶轮1上多个前叶片1-1之间的空间，再次加压，其作用类似多级离心泵，从而得到高扬程和恒压，在消防、矿产等领域能够得到广泛的应用。
同时，本发明利用泵后盖3端面与叶轮副叶片1-2后端面的压力降，为密封装置6提供冲洗水，在泵后盖3端面的高压区开孔5，该孔进密封腔的位置5-1近密封装置6，引准高压水到密封腔4，在泵后盖端面的低压区开孔8，该孔出密封腔的位置8-1远密封装置6，进入密封腔4内的准高压水冲洗过密封装置6后，按流动方向，通过出水孔8，顺流回到低压区，泵回收了部分能量，提高了泵的水力效率，减少了紊流损失，也带走了摩擦热量以及密封腔4内可能存在的气体，加长的节流套2减少了密封腔4泄露的高压水对副叶片1-2压力降的破坏，保证了副叶片1-2的平衡效果。
实施例1
实施例1将本发明提供的螺旋流恒压泵应用于移动消防领域，其性能曲线如图5所示。目前市场上常见的移动消防机组为济柴12V190系列，本实施例将本发明的螺旋流恒压泵设置为扬程标准与济柴12V190一致的标准进行试验比对，得到实施例1与济柴12V190系列消防机组的参数对比如下表所示：
从上表中可以看出本发明实施例1与市场上的移动消防机组相比，在扬程相同时，实施例1的功率和流量明显更小，不但节省了能量，而且实施例1的质量比市场上的移动消防机组轻了一半多，其便携性大大提升。
实施例2
实施例2将本发明提供的螺旋流恒压泵应用于矿用领域，其性能曲线如图6所示，目前市场上常见的矿用泵为MD280-43X6多级泵，本实施例将本发明的螺旋流恒压泵设置为扬程标准与MD280-43X6多级泵一致的标准进行试验比对，得到实施例2与MD280-43X6多级泵的参数对比如下表所示：
从上表中可以看出，目前常用的MD280-43X6多级泵其扬程随着流量的增加而下降，而实施例2的扬程在全流量范围内几乎没有变化，另外，实施例2的质量不到MD280-43X6多级泵的四分之一，更便于运输。
实施例3
实施例3将本发明提供的螺旋流恒压泵应用于楼宇消防领域，其性能曲线如图7所示，目前市场上常见的楼宇消防泵是XBD12/80消防泵，本实施例将本发明的螺旋流恒压泵设置为扬程标准与XBD12/80消防泵一致的标准进行试验比对，得到实施例3与XBD12/80消防泵的参数对比如下表所示：
目前常用的XBD12/80消防泵必须配备变频变速系统来保证其恒压压球，变频变速系统是电子设备，使用寿命短，能耗高，成本是泵本身的三倍，稳定性较差，这使得XBD12/80消防泵的可靠性和成本得不到保证，而实施例3无需配备变频变速系统即可实现自恒压，造价低，体积小，能耗低，可靠性强。
实施例4
实施例4将本发明提供的螺旋流恒压泵应用于车载消防领域，其性能曲线如图8所示，目前市场上常见的车载消防机组是美国的Waterous机组，本实施例将本发明的螺旋流恒压泵设置为扬程标准与Waterous机组一致的标准进行试验比对，得到实施例4与Waterous机组的参数对比如下表所示：
型号 功率Pa(HP) 扬程H（m） 流量Q（m3/h） 质量（Kg）
Waterous 350 100~400 226~79 500
实施例4 275 258 0~226 240
从上表中可以看出，目前常用的Waterous机组其扬程随着流量的增加明显下降，而实施例4的扬程在全流量范围内几乎没有变化，另外，实施例4的质量不到Waterous机组的一半，更便于运输。
另外，在上述实施例中，由于本发明提供的螺旋流恒压泵具有自冷功能，大大降低了机器过热的概率，从而延长了机器的使用寿命。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种螺旋流恒压泵，包括泵体、泵壳和叶轮，泵壳内壁为圆弧形，叶轮包括一具有一轮毂部分的后盖板、位于后盖板前侧与后盖板形成一体的多个前叶片和位于后盖板后侧与后盖板形成一体的多个副叶片，每个前叶片在靠近后盖板圆形边缘处向逆时针方向弯折并向顺时针方向倾斜，与后盖板的前表面形成一定夹角的弯折倾斜部分，副叶片直线延伸至叶轮外边缘；所述泵体设在泵壳的左端，泵体左端设有密封圈，泵体内设有泵轴和泵后盖，泵轴的右端延伸至泵壳内，叶轮设置在泵轴的右端，泵轴外设有轴套，轴套设在轮毂的左端，轴套外设有密封装置，所述的泵后盖设在副叶片的左侧、密封装置的外围，泵后盖与密封装置之间形成密封腔，其特征在于，所述的泵后盖右端面在高压区开进水斜孔，该进水斜孔进密封腔的位置近密封装置，在泵后盖右端面低压区开出水斜孔，该出水斜孔出密封腔的位置远密封装置，所述的密封装置采用机械密封的方式来密封；所述的高压区是指泵后盖右端面大于相应叶轮外径2/3的区域，所述的低压区是指泵后盖右端面小于相应叶轮外径2/3的区域；所述的进水斜孔开在泵后盖右端面相应叶轮外径4/5的位置，所述的出水斜孔开在泵后盖右端面对应进水斜孔180°、相应叶轮外径1/2的位置；所述的机械密封方式是指采用动轴与定轴结合的方式来密封，定轴设在密封圈的右端，动轴设在定轴的右端。
2.根据权利要求1所述的螺旋流恒压泵，其特征在于，所述的密封腔内设有节流套，所述的节流套沿泵后盖与轴套和叶轮轮毂之间的小间隙延长至叶轮后盖板处。
3.根据权利要求1所述的螺旋流恒压泵，其特征在于，弯折倾斜部分外边缘从后根部到前自由边向内倾斜3°到10°。
4.根据权利要求1所述的螺旋流恒压泵，其特征在于，前叶片的入口角为30°到60°。
5.根据权利要求1所述的螺旋流恒压泵，其特征在于，弯折倾斜部分前自由边的出口角为90°到130°。
6.根据权利要求1所述的螺旋流恒压泵，其特征在于，弯折倾斜部分后根部的出口角为110°到140°。
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