高速多相流溶氣泵的製作方法

2023-05-15 00:44:31

專利名稱：高速多相流溶氣泵的製作方法
技術領域：
本發明涉及流體機械領域，尤其為通過特殊研究的水力部件和結構，用於輸送含氣量達10%-30%的混合式多相流介質，其轉速範圍為3000-7000r/min的高速葉片式泵。
背景技術：
現有離心泵在含有5%氣體時，便因產生斷流而無法工作，而在許多工藝和某些重 大裝備中，要泵送含有高達30%氣體的介質，且參數仍屬於離心泵範疇，如溶氣氣浮、溶氣 工藝、中和工藝、除鏽、廢水脫硝、飲用水的臭氧化處理、重水和廢水回用、特種軍工產品等 都需要能泵送氣量最高達30%的介質。對於現有封閉式葉輪葉片泵，當含氣介質通過泵的吸入口經葉輪3做功獲得能量 後，被排到壓水室。葉片泵內為帶有前蓋板10、後蓋板11的閉式葉輪3，見圖4、圖5，葉輪 的前蓋板10、後蓋板11處與泵體1之間留有較大的空隙，此時，壓水室中的高壓介質便會迅 速充滿這些空隙中，並往低壓區，即泵的進口端洩漏，由於氣體的密度小、封閉式葉輪不能 防止氣體存留、也不能破碎氣體，使滯留在泵體內的空隙處的氣體不能排出。當泵體1內的 氣體存留多了，便會造成泵不能正常工作，如斷流、振動、密封損壞等。停泵後再次啟動要排 氣處理。而能夠用於輸送含少量氣體介質的氣液混輸泵，其結構也只能防止少量的氣體不 存留在泵體流道內，隨介質一起被輸送出去，但不能破碎氣體、使之高度溶於介質中並隨之 排出。由於其結構形式的限制，所輸送氣體的含量一般也不超過6%，如圖10所示。現有的葉片式泵的葉輪有兩種結構形式，一種如圖4-6所示，是有前、後密封環加 平衡孔12的閉式葉輪，這是最常見的結構，它的前蓋板10、後蓋板11處與泵體1間存在著 三處較大的空穴，即A、B、C區，從混合介質中析出的氣體往往存留在這些空間，不易排出， 且前、後密封環部位密封長度很短，一般只有20mm左右，阻止不了氣體回流到葉輪3吸入 口，而氣體回到葉輪3吸入口較多時，會造成斷流，導致泵不能工作。另一種如圖7-9所示， 是有前密封環加平衡筋14結構的閉式葉輪。該結構的葉輪3存在兩處處較大空穴A、B區， 前部密封環部位長度也很短，不同之處在於後蓋板設有直葉片形式的平衡筋14，而沒有開 平衡孔12，直葉片平衡筋14的作用只能降低腔B的壓力，平衡軸向力。不能將存留在此處 的氣體排走。故以上兩種普通葉片式泵的葉輪3及其泵腔15流道均不能適應多相流介質 的輸送，同時也不能破碎氣體。而適用於輸送含少量氣體介質的氣液混輸泵，可防止少量氣體存留。如圖10所 示，由於其結構形式的限制，只能使氣體伴隨在介質中，隨介質一起被輸送出去，而不能破 碎氣體，因此氣體的體積會比較大，當介質中的含氣量較大時，其輸送能力馬上下降。因此 所輸送氣體的含量一般不超過6%。

發明內容
針對現有離心泵在含有5%氣體以上無法工作，現有多相流泵轉速不高，且重量 重，體積大的缺陷，本發明旨在提供一種高速多相流溶氣泵，它同時解決了溶氣和高轉速的問題，可滿足各 種氣液工藝過程、軍工產品、城市給排水的需要。為實現上述目的，本發明所採用的技術方案是所述高速多相流溶氣泵，包括泵 體，裝在泵體上的泵蓋，裝在泵體內的葉輪，其結構特點是，所述泵體與泵蓋之間形成封閉 的泵腔；所述葉輪與泵體、泵蓋組成封閉式流道之間形成封閉式流道。泵體將被輸送介質均勻地導入葉輪，爾後收集從葉輪獲得能量後的介質，並將其 部分速度能轉換成壓力能並送入管網中。進一步地，所述泵蓋上設有凹槽，所述葉輪的葉片的一端設有一個與該凹槽相配 合的圓環，該葉輪葉片與泵蓋之間設有運轉縫隙e，所述葉輪的前蓋板與泵體之間設有運轉 間隙，所述葉輪的前蓋板與泵體之間密封環結構，藉由此結構，葉輪將原動機的機械能轉換 成被輸送介質的壓力能和速度能，然後排送到管網中，葉輪的這種獨特的結構形式能夠保 證對多相流介質的良好的輸送。所述泵腔外側壓裝有密封部件，機械密封可防止泵腔內的介質洩漏。所述葉輪通過電機軸與裝在支架上的電機相聯，其中泵體、泵蓋和電機通過支架 支撐並連接在一起。所述泵蓋與電機軸之間為機械密封，防止泵體內的介質沿主軸洩漏。所述電機轉速範圍提高為3000-7000r/min，電機轉速提高在本發明中有二個作 用一是高轉速更有利於氣體達到彌散狀態，更充分的與被輸送介質混合；二是使用高轉 速技術可以使泵和電機的整體結構均縮小，能夠適用於安裝空間較小的場所，應用更廣泛。將支架穿過電機軸裝在電機的安裝法蘭上並緊固；爾後將泵蓋穿過電機軸裝在支 架上並緊固，並將機械密封裝於電機軸上，將葉輪用螺紋聯接於電機軸上緊固，同時壓緊機 封；最後將泵體裝在泵蓋上並緊固。高速多相流溶氣泵的葉輪有前蓋板而無後蓋板，在葉片的後蓋板位置設計有一個 圓環，與泵蓋的凹槽相配合，使葉輪葉片與泵蓋間只存在微小的運轉縫隙，氣體在此間隙內 形成迴旋，並由於壓力作用被細化和破碎，達到高度彌散狀態而與介質混合。前蓋板與泵體 間同樣存在有微小間隙，介質中的未完全混合的小量氣體經此處回流到泵的入口，再進入 流道內被細化和破碎，使介質中的氣體達到完全的彌散狀態，隨主流排到管網中，從而實現 了多相流輸送。介質從吸入管網流到泵體的進口端後，被均勻地導向葉輪，高速旋轉的葉輪葉片 帶動介質同步旋轉、同時由於離心力的作用將介質甩向壓水室，在這個過程中，葉輪將原動 機的機械能轉變成抽送介質的壓力能和速度能。獲得能量的介質匯集到泵體的壓水室後被 排到管網。與現有技術相比，本發明的有益效果是本發明使氣體在液體中以彌散狀態溶於 介質中並隨介質一起排出去，不讓氣體存留在泵體流道內，保證在不同含氣量的情況下多 相流介質輸送時的穩定性和可靠性。本發明電機轉速範圍高達3000-7000r/min，可輸送的 介質的氣體含量最高可達到30%，能使氣體在介質中達到高度彌散狀態而與介質混合，隨 介質被輸送出去，有效地避免了因斷流而無法工作；且結構簡單，安裝、使用、維護方便。


圖1是本發明一種實施例的安裝結構示意圖； 圖2是圖1中所示的葉輪的結構示意圖；圖3是圖2的側視圖；圖4是葉輪為平衡孔的現有葉片泵的結構示意圖； 圖5是圖4中所示的葉輪的結構示意圖； 圖6是圖5的側視圖；圖7是葉輪為平衡肋的現有葉片泵的結構示意圖； 圖8是圖7中所示的葉輪的結構示意圖； 圖9是圖8的側視圖； 圖10是現有氣液混輸泵的結構示意圖。
在圖中1-泵體；2-泵蓋；3-葉輪；4-電機軸；5-機械密封；6-支架；7-電機；10前蓋板；11-後蓋板；12-平衡孔；13-懸掛部件；14-平衡筋；15-泵腔；16-凹槽；17-圓環；18-封閉式流道；19-密封環；e_運轉縫隙A, B-空穴；C-腔。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步的闡述。如圖1所示，所述高速多相流溶氣泵主要由泵體1、泵蓋2、葉輪3、機械密封5、 支架6組成。所述葉輪3通過電機軸4與裝在支架6上的電機7相聯；其中泵體1、泵蓋2 和電機7通過支架6支撐並連接在一起，支架6的作用是連接與支撐泵體1和泵蓋2，將泵 與電機7聯接成整體，所述葉輪3的前蓋板10與泵體1之間密封環19。泵體1將被輸送介質均勻地導入葉輪3，爾後收集從葉輪3獲得能量後的介質，並 將其部分速度能轉換成壓力能並送入管網中。泵蓋2與泵體1 一起組成封閉的泵腔15，密 封部件的壓蓋裝於其上。葉輪3將電機7的機械能轉換成被輸送介質的壓力能和速度能， 然後排送到管網中，葉輪3能夠保證對多相流介質的良好的輸送。電機軸4將電機7的機 械能傳遞給葉輪3。機械密封5對旋轉主軸進行動密封，防止泵體1內的介質沿主軸洩漏。高速多相流溶氣泵與現有的葉片泵不同之處在於它的葉輪3結構形式及與泵體 1、泵蓋2形成的封閉式流道18。本發明所述的高速多相流溶氣泵的葉輪3有前蓋板10而 無後蓋板11，在葉片的後蓋板11位置設計有一個圓環17，與泵蓋2的凹槽16相配合，使葉 輪3葉片與泵蓋2間只存在微小的運轉縫隙e，氣體在此運轉縫隙e內形成迴旋，並由於壓 力作用被細化和破碎，達到高度彌散狀態而與介質混合。前蓋板10與泵體1間同樣存在 有微小間隙，介質中的未完全混合的小量氣體經此處回流到泵的入口，再進入流道內被細 化和破碎，使介質中的氣體達到完全的彌散狀態，隨主流排到管網中，從而實現了多相流輸 送。應用此特殊結構的設計，氣體在介質達到高度彌散狀態並與介質混合後，所輸送氣體的 含量最高可達到30%。
權利要求
1.一種高速多相流溶氣泵，包括泵體(1)，裝在泵體(1)上的泵蓋(2)，裝在泵體(1)內 的葉輪(3)，其特徵是，所述泵體(1)與泵蓋(2)之間形成封閉的泵腔(15);所述葉輪(3)與 泵體(1)、泵蓋(2)之間形成封閉式流道(18)。
2.根據權利要求1所述的高速多相流溶氣泵，其特徵是，所述葉輪(3)的葉片的一端設 有一個與泵蓋(2)上的凹槽(16)相配合的圓環(17)，該葉輪(3)葉片與泵蓋(2)之間設有 運轉縫隙e，所述葉輪(3)的前蓋板(10)與泵體(1)之間密封環結構。
3.根據權利要求1所述的高速多相流溶氣泵，其特徵是，所述葉輪(3)通過電機軸(4) 與裝在支架(6)上的電機(7)相聯；其中泵體(1)、泵蓋(2)和電機(7)通過支架(6)支撐並 連接在一起。
4.根據權利要求3所述的高速多相流溶氣泵，其特徵是，所述泵蓋(2)與電機軸(4)之 間為機械密封(5)。
5.根據權利要求1所述的高速多相流溶氣泵，其特徵是，所述葉輪(3)的前蓋板(10) 與泵體(1)之間設有運轉間隙。
6.根據權利要求1所述的高速多相流溶氣泵，其特徵是，所述泵腔(15)外側壓裝有密 封部件。
7.根據權利要求1-6之一所述的高速多相流溶氣泵，其特徵是，所述電機(7)轉速範圍 為 3000-7000r/min。
全文摘要
本發明公開了一種高速多相流溶氣泵，屬於流體機械領域,它包括泵體，裝在泵體上的泵蓋，裝在泵體內的葉輪，所述泵體與泵蓋之間形成封閉的泵腔；所述葉輪與泵體、泵蓋之間形成封閉式流道。本發明使氣體在泵腔流道內破碎，以彌散狀態溶於介質中並隨介質一起排出去，不讓氣體存留在泵體流道內，保證在不同含氣量的情況下多相流介質輸送時的穩定性和可靠性。本發明電機轉速範圍高達3000-7000r/min，可輸送的介質的氣體含量最高可達到30%，能使氣體在介質中達到高度彌散狀態而與介質混合，隨介質被輸送出去；且結構簡單，安裝、使用、維護方便。
文檔編號F04D29/42GK102052354SQ201010574889
公開日2011年5月11日 申請日期2010年12月7日 優先權日2010年12月7日
發明者彭智新, 黃建平 申請人:湖南耐普泵業有限公司