自吸屏蔽複合泵的製作方法

2023-12-09 09:51:41 1

本發明涉及一種自吸屏蔽複合泵，尤其涉及一種低噪音的自吸屏蔽複合泵，屬於流體機械領域。

背景技術：

在眾多的泵類產品中，屏蔽泵因其獨特的密封結構和便捷的維護方法在化工、能源、水利工程及結構工程方面得到廣泛應用，特別是在輸送有毒、腐蝕性、易燃易爆等危險流體方面起關鍵技術支撐作用。屏蔽泵獨特的結構，使得電動機取消了冷卻風扇，通過定子與轉子之間循環介質對電動機進行冷卻，這使得屏蔽泵比同等常規帶有動密封結構的泵噪音低，特別適用於家用、醫院等有超靜音要求的場合。

普通離心泵的驅動是通過聯軸器將泵的葉輪軸與電動軸相連，使葉輪與電動機轉子一起旋轉而工作，而屏蔽泵是一種無動密封泵，泵和驅動電機都被密封在一個被泵送介質充滿的壓力容器內，此壓力容器只有靜密封，並由一個電線組來提供旋轉磁場並驅動轉子。這種結構取消了傳統離心泵具有的旋轉軸密封裝置，而全部採用靜密封結構，故能做到完全無洩漏。利用屏蔽套將電機的轉子和定子隔開，轉子在被輸送的介質中運轉，其動力通過定子磁場傳給轉子。此外，屏蔽泵的製造並不複雜，其液力端可以按照離心泵通常採用的結構形式和有關的標準規範來設計、製造。

儘管如此，多數的屏蔽泵不具有自吸功能，而無外加噴射器的帶有儲水式的離心自吸式泵的自吸性能難於突破8m甚至9m的吸程，若直接套用現有噴射泵結構，又會因為噴射泵的離心導葉附近強烈的流體衝擊導致很大而難以接受的噪音，破壞屏蔽泵本身所具有的靜音特性。

技術實現要素：

針對現有屏蔽泵不具有自吸或吸力較弱的不足，本發明的目的在於提供一種低噪音，流量、揚程、吸程等工作性能全面，可行性高、結構緊湊的離心噴射式自吸屏蔽複合泵。

為了實現上述目的，本發明採用的技術方案是：泵和驅動電機都被密封在一個被泵送介質充滿的壓力容器內；採用單隔舌、單出口或多隔舌、多出口的離心蝸室，經離心葉輪增壓後的高速流體大部分由隔舌引流導出進入離心導管，與離心導管出口間隔一定距離的離心導管下遊布置有噴射器入口導管；離心導管流出的高速高壓流體一部分作為工作流體直接從噴射器入口導管進入噴射器，另一部分則經由分流壓水室中轉，最終從複合泵出口排出；其中噴射器由噴嘴、喉管及擴散管組成，是實現屏蔽泵自吸的關鍵部件，有時可以不設喉管；離心導管、噴射器入口導管密封布置在分流壓水室內部；複合泵的出口由分流壓水室導出。在高壓工作流體的作用下噴嘴形成的亞超音速或超音速的射流，於是在噴嘴出口高速流體附近產生一個極強的負壓，複合泵入口的被吸流體因此被卷吸與高壓工作流體一起噴射進入喉管進行混合，然後在擴散管內減速增壓，當無喉管時直接在擴散管內混合、減速增壓；混合的流體從離心葉輪入口進入離心葉輪進行重新增壓，如此循環往復，周而復始；離心葉輪流出的小部分流體經泵端蓋板上的冷卻導流孔或從流體高壓區引流進入轉子與轉子屏蔽套間的縫隙，再從複合泵中心軸通孔或軸外流道循環回流至葉輪內，對電機進行充分的強對流冷卻。

當自吸屏蔽複合泵處於自吸排氣階段，分流壓水室與離心蝸室內儲存有預灌的流體，複合泵運行時，離心蝸室內增壓後的流體相當部分作為工作流體流入噴射器，在噴嘴出口形成強負壓，此時入口的被吸流體為氣體，其在噴嘴出口負壓的作用下與預灌的工作流體一起在噴嘴出口匯流、在喉管混合、在擴散管內增壓減速後由離心葉輪進口導管引流進入離心葉輪加速增壓，而後經離心導管流入分流壓水室，其中未作為工作流體循環進入噴嘴的這部分氣液混合流體在分流壓水室內滯留，由於氣泡的上浮和主流向上的帶動而發生氣液分離，完成排氣最終實現自吸。

通過採用以上技術方案，本發明具有的有益效果是：

1、採用噴射器與屏蔽泵結構的融合，實現了屏蔽泵的強自吸功能，最高吸程可達9m以上，同時由於工作流體的二次增壓，明顯提高了同一規格下屏蔽泵的揚程。

2、離心蝸室採用單隔舌、單出口或多出口、多隔舌流道，並由離心導管順暢地將工作流體導入噴射器，區別於傳統噴射泵利用導葉和導流盤將離心葉輪出口流體從多個擴散流道垂直擠壓進入分流壓水室而誘發強烈流動噪音的方式，確保了屏蔽泵噪音低的優點。

3、複合泵的結構完整保留了屏蔽泵全靜態密封的優點，同樣適用於泵送有毒有害、腐蝕性、易燃易爆等高密封要求的場合。

4、當噴射器流向軸線與離心旋轉中心軸垂直布置時，複合泵的泵體尺寸可以進一步減小，使複合泵整體結構進一步緊湊。

5、本發明複合泵的結構不複雜，加工製造工藝可行性強，產業化前景好。

附圖說明

圖1為軸內循環的結構縱向剖面示意圖；

圖2為軸外循環的結構縱向剖面示意圖；

圖3為結構橫向剖面示意圖；

圖4 為圖2中A-A剖面圖。

附圖標記：1、單出口；2、離心導管；3、噴射器入口導管；4、噴嘴；5、喉管；6、擴散管；7、分流壓水室；8、複合泵出口；9、離心葉輪；10、泵端蓋板；11、冷卻導流孔；12、電機端蓋；13、轉子與轉子屏蔽套間縫隙；14、複合泵中心軸；15、中心軸通孔；16、轉子屏蔽套；17、轉子；18、複合泵入口；19、葉輪進口；20、葉輪進口導管；21、冷卻液導管；22、離心蝸室；23、軸外流道。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本發明中的技術方案，下面將結合本發明中的附圖，對發明中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然所描述的僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬於發明保護的範圍。

本發明自吸屏蔽複合泵的泵體和驅動電機都被密封在一個被泵送介質充滿的壓力容器內。離心蝸室22採用單隔舌、單出口1或多隔舌、多出口，即多個單隔舌、單出口的形式，經離心葉輪9增壓後的高速流體大部分由離心蝸室隔舌引流導出進入離心導管2，與離心導管出口間隔一定距離的離心導管下遊布置有噴射器入口導管3。自吸屏蔽複合泵運行時，離心導管2流出的高速高壓流體一部分作為工作流體直接從噴射器入口導管3進入噴嘴4，另一部分則經由分流壓水室7中轉，最終從複合泵出口8排出。其中，噴射器由噴嘴4、喉管5及擴散管6組成，有時可以不設喉管5。噴射器是實現屏蔽泵自吸的關鍵部件。離心導管22、噴射器入口導管3密封布置在分流壓水室內部。複合泵出口8由分流壓水室7導出。高壓工作流體進入噴嘴4形成亞音速或超音速的射流，於是在噴嘴4出口高速流體附近產生一個極強的負壓，複合泵入口18的被吸流體因此被卷吸與高壓工作流體一起噴射進入喉管5進行混合，然後在擴散管6內減速增壓。混合的流體從葉輪進口導管20經離心葉輪進口19進入離心葉輪9進行新一輪增壓，如此循環往復，周而復始。離心葉輪9流出的小部分流體經泵端蓋板10上的冷卻導流孔11或從分流壓水室7、離心導管2、離心蝸室22由冷卻液導管21引流進入轉子17與轉子屏蔽套16間的縫隙13，再從複合泵中心軸通孔15（複合泵中心軸14內的通孔）或軸外流道23循環回流至離心葉輪9內部，對電機進行充分的強對流冷卻，電機自帶電機端蓋12。

當自吸屏蔽複合泵處於自吸排氣階段，分流壓水室7與離心蝸室22內儲存有預灌的流體，複合泵運行後，離心蝸室22內增壓後的流體相當部分作為工作流體流入噴射器，在噴嘴4出口形成強負壓，此時複合泵入口18的被吸流體為氣體，其在噴嘴出口負壓的作用下與預灌的工作流體一起在噴嘴4出口匯流、在喉管5混合、在擴散管6內減速增壓後進入離心葉輪9加速，而後經離心導管2流入分流壓水室7。未作為工作流體循環進入噴嘴4的這部分氣液混合流體在分流壓水室7內滯留，由於氣泡的上浮和主流向上的帶動而發生氣液分離，完成排氣、實現自吸。

所述的被吸流體為氣、水或其它流體及其與氣、固體小顆粒的混合物；工作流體為純水或其它液態流體及其與氣、固體小顆粒的混合物；

所述的噴射器入口水力直徑為0.1～10.0D0，等直徑或變直徑，圓截面或非圓截面，D0為離心蝸室隔舌處垂直於離心流道出口段流道中心線的截面的水力直徑；

所述的離心導管為直管、圓彎管、斜管、螺旋曲線管、任意空間曲線狀管或上述形狀管道的組合；

所述的離心導管出口在分流壓水室內距離噴射器入口導管0.1D～10.0D，D為離心導管出口水力直徑；

所述的噴嘴、喉管和擴散管組成噴射器，喉管也可不設，即喉管長度為0，噴射器流向中心軸線可與離心葉輪旋轉中心軸平行、垂直或傾斜一定角度；

所述的離心蝸室為單隔舌、單出口或多隔舌多出口，每個出口各連接一個離心導管，離心導管匯合後再進入分流壓水室，也可單獨與分流壓水室相連；

所述的複合泵出口引流進入轉子與轉子屏蔽套間的縫隙的導管的直徑為0.01～10.0D0；

所述的用於電機冷卻的小部分流體可以從泵端蓋上的冷卻導流孔或從流體高壓區引出一根冷卻液導管把高壓流體直接引入轉子與轉子屏蔽套間的縫隙。

所述的流體高壓區可以是分流壓水室、離心導管或離心蝸室等流體壓力明顯高於葉輪進口流體壓力的區域。

所述複合泵出口方向可以為水平、與重力方向平行向上或其它任意方向。

綜上本發明保留了屏蔽泵整體結構緊湊、一體化程度高的特點的同時，在不增加泵運行噪音的前提下，實現了屏蔽泵的自吸功能，且吸程可達9m以上。

以上結合附圖對本發明的具體實施方式作了說明，但這些說明不能被理解為限制了本發明的範圍，本發明的保護範圍由隨附的權利要求書限定，任何在本發明權利要求基礎上的改動都是本發明的保護範圍。