專利名稱：一種開(kāi)敞式瞬態(tài)離心泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種離心泵，更具體的說(shuō)是一種用于瞬態(tài)操作條件下的開(kāi)敞式離心
泵，屬于流體動(dòng)力裝備和通用機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
離心式水泵包括離心泵、混流泵和軸流泵等幾種類型，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、水利灌溉、航 空航天和國(guó)防各部門各領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。目前廣泛應(yīng)用的單級(jí)離心式水泵的出水結(jié)構(gòu)均 采用蝸殼式結(jié)構(gòu)、徑向?qū)~或空間導(dǎo)葉式結(jié)構(gòu)，這幾種結(jié)構(gòu)的離心泵設(shè)計(jì)也已經(jīng)有了較為 成熟的方法。其中，蝸殼式水泵主要由原動(dòng)機(jī)、蝸殼、葉輪、泵軸、進(jìn)口管和出口管等組成，葉 輪出口排出的流體由徑向方向被蝸殼收集，并從出水管排出，這種結(jié)構(gòu)大多適用于比轉(zhuǎn)速 較低的離心泵和混流泵；空間導(dǎo)葉式水泵主要由原動(dòng)機(jī)、葉輪、導(dǎo)葉體、泵軸、進(jìn)口管和出口 管等組成，葉輪出口排出的液體從軸向方向經(jīng)過(guò)導(dǎo)葉體中的導(dǎo)葉和擴(kuò)散管，并從出水管排 出，這種結(jié)構(gòu)大多適用于高比轉(zhuǎn)速混流泵和軸流泵；而徑向?qū)~式結(jié)構(gòu)主要用于多級(jí)離心 泵，并部分用于低比轉(zhuǎn)速的單級(jí)離心泵。在一般的用途中，采用上述集中普通的離心泵結(jié)構(gòu) 形式是合適的，并且還可以設(shè)計(jì)成立式結(jié)構(gòu)、臥式結(jié)構(gòu)或斜軸式結(jié)構(gòu)等多種形式，但是對(duì)于 一些特殊的安裝結(jié)構(gòu)或制造工藝需求而言，普通的離心泵結(jié)構(gòu)難以適用，基于離心葉輪提 供能量和擴(kuò)壓段實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的工作原理，結(jié)合結(jié)構(gòu)和性能要求設(shè)計(jì)獨(dú)特的結(jié)構(gòu)顯得很有 必要。 另一方面，普通離心泵大多在穩(wěn)態(tài)工作條件下用于流體增壓和流體介質(zhì)輸送，在 運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，其轉(zhuǎn)速、流量和揚(yáng)程等參數(shù)基本保持穩(wěn)定狀態(tài)，或發(fā)生小幅度變化或只發(fā)生緩 慢變化。但是，在一些利用離心泵瞬態(tài)操作工況產(chǎn)生流體沖擊力和實(shí)現(xiàn)瞬間流體輸送的應(yīng) 用場(chǎng)合，需要利用離心泵的轉(zhuǎn)速突增或管路閥門突然開(kāi)啟等瞬態(tài)操作產(chǎn)生瞬間的流體動(dòng) 力。在各種瞬態(tài)操作條件下，離心泵的轉(zhuǎn)速、流量和揚(yáng)程等參數(shù)隨時(shí)間快速變化，相應(yīng)地使 其瞬態(tài)工作特性明顯區(qū)別于穩(wěn)態(tài)過(guò)程，產(chǎn)生泵內(nèi)流體流動(dòng)的瞬態(tài)演化狀態(tài)及相應(yīng)的瞬間壓 力沖擊、流體慣性損失等現(xiàn)象，即產(chǎn)生明顯的瞬態(tài)效應(yīng)，這些現(xiàn)象需在過(guò)流部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中 給以考慮，需要避免瞬態(tài)過(guò)程中泵內(nèi)流體速度快速變化帶來(lái)過(guò)大的流動(dòng)損失以及對(duì)結(jié)構(gòu)的 破壞。同時(shí)，除了考慮離心泵瞬態(tài)工作特性與穩(wěn)態(tài)過(guò)程的區(qū)別之外，由于應(yīng)用場(chǎng)合所需安裝 結(jié)構(gòu)的特殊性以及提高瞬態(tài)操作過(guò)程運(yùn)行效率的需求，運(yùn)行于瞬態(tài)操作條件下的離心泵必 須采用全新的結(jié)構(gòu)形式，這種結(jié)構(gòu)有別于普通的蝸殼式和導(dǎo)葉式離心泵結(jié)構(gòu)，而這類離心 泵結(jié)構(gòu)在國(guó)內(nèi)外尚無(wú)現(xiàn)成的產(chǎn)品可供參考。 專門用于瞬態(tài)操作過(guò)程的開(kāi)敞式瞬態(tài)離心泵，首先必須保證轉(zhuǎn)速穩(wěn)定條件下的穩(wěn) 態(tài)水力性能；其次，需保證在快速啟動(dòng)和管路閥門突然開(kāi)啟條件下具有可靠的瞬態(tài)性能，具 有較高瞬態(tài)揚(yáng)程的同時(shí)避免過(guò)大的沖擊；最后，滿足特殊安裝結(jié)構(gòu)形式要求的前提下結(jié)構(gòu) 緊湊。由于結(jié)構(gòu)和性能要求的實(shí)現(xiàn)互相牽制和影響，全新的開(kāi)敞式瞬態(tài)離心泵必須采用一 種即滿足特定結(jié)構(gòu)需求，又能達(dá)到最佳瞬態(tài)工作需求的結(jié)構(gòu)形式。本發(fā)明正是從該需要出 發(fā)，采用徑向開(kāi)敞式擴(kuò)壓結(jié)構(gòu)與脈沖水箱結(jié)合的泵體結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計(jì)開(kāi)敞式瞬態(tài)離心泵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是根據(jù)離心泵瞬態(tài)操作條件下實(shí)現(xiàn)瞬間流體輸送的應(yīng)用需求，提供一 種區(qū)別于普通蝸殼式和導(dǎo)葉式離心泵的結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行穩(wěn)定、瞬態(tài)操作可靠性和效率都較 高的開(kāi)敞式瞬態(tài)離心泵。 本發(fā)明目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 —種開(kāi)敞式瞬態(tài)離心泵，包括定子部件、轉(zhuǎn)子部件和驅(qū)動(dòng)部件，所述的定子部件包 括驅(qū)動(dòng)端支座、吸入端支座、吸入管、環(huán)形的導(dǎo)葉體、排出口 ；所述的驅(qū)動(dòng)部件包括原動(dòng)機(jī)； 所述的轉(zhuǎn)子部件包括泵軸和葉輪，吸入管固定在吸入端支座的一側(cè)，轉(zhuǎn)子部件和原動(dòng)機(jī)依 次位于吸入端支座的另一側(cè)，所述的泵軸與原動(dòng)機(jī)連接，軸承座用于安裝位于泵軸外起支 撐作用的軸承，驅(qū)動(dòng)端支座與軸承座固定連接，所述的定子部件還包括脈沖水箱，脈沖水箱 的兩個(gè)側(cè)壁分別與驅(qū)動(dòng)端支座和吸入端支座密封聯(lián)接，所述的導(dǎo)葉體一端固定在吸入端支 座上靠近轉(zhuǎn)子部件的那一側(cè)，另一端彎折與驅(qū)動(dòng)端支座之間形成一個(gè)環(huán)形出水口 ；所述的 定子部件的排出口安裝在脈沖水箱上。 作為本發(fā)明的開(kāi)敞式瞬態(tài)離心泵的進(jìn)一步改進(jìn)方案所述的導(dǎo)葉體一端彎折到出
口截面與泵軸中心線平行，形成環(huán)型徑向出水口，這樣的結(jié)構(gòu)具有較高瞬態(tài)揚(yáng)程。 所述的導(dǎo)葉體的一端彎折到出口截面與泵軸中心線垂直，形成環(huán)形軸向出水口。 所述的導(dǎo)葉體的一端彎折到出口截面與泵軸中心線夾角為銳角，形成環(huán)形斜向出水口。 所述的導(dǎo)葉體上安裝有導(dǎo)葉，可以更好地實(shí)現(xiàn)動(dòng)壓頭向靜壓頭的轉(zhuǎn)換，提高開(kāi)敞
式瞬態(tài)離心泵的水力性能。 所述的導(dǎo)葉的數(shù)量為4至7片。 所述的導(dǎo)葉沿導(dǎo)葉體圓周方向均勻分布。 所述的脈沖水箱安裝有水箱加強(qiáng)筋，提高脈沖水箱的剛度。 所述的脈沖水箱側(cè)面和頂部設(shè)有透明視窗，可觀察水箱和葉輪內(nèi)部的流動(dòng)狀況， 根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)內(nèi)部流動(dòng)的可視化測(cè)量。 本發(fā)明采用徑向開(kāi)敞式擴(kuò)壓結(jié)構(gòu)與脈沖水箱結(jié)合的泵體結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)緊湊，具 有較高瞬態(tài)揚(yáng)程的同時(shí)避免了過(guò)大的沖擊，瞬態(tài)操作可靠性和效率都較高。


圖1是開(kāi)敞式瞬態(tài)離心泵的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1的右視圖。 其中1、葉輪；2、密封口環(huán)；3、吸入端支座；4、葉輪螺母；5、吸入管;、6、水箱加強(qiáng) 筋；7、脈沖水箱；8、原動(dòng)機(jī)支座；9、聯(lián)軸器9 ;10、原動(dòng)機(jī)；11、固定螺母；12、推力軸承；13、 徑向軸承；14、圓柱滾子軸承；15、旋轉(zhuǎn)軸密封；16、軸承座；17、驅(qū)動(dòng)端支座；18、導(dǎo)葉；19、 排出口 ；20、導(dǎo)葉體；21、泵軸；22、鍵。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1 :實(shí)施例的開(kāi)敞式瞬態(tài)離心泵如附圖1所示，它采用臥式結(jié)構(gòu)，包括定子部件、轉(zhuǎn) 子部件和驅(qū)動(dòng)部件，定子部件包括脈沖水箱7、原動(dòng)機(jī)側(cè)的軸承座16、驅(qū)動(dòng)端支座17、泵排 出側(cè)的排出口 19、泵吸入側(cè)的吸入管5、吸入端支座3、密封口環(huán)2、導(dǎo)葉體20 ;驅(qū)動(dòng)端支座 17和吸入端支座3分別與脈沖水箱7的兩個(gè)側(cè)壁密封聯(lián)接，由驅(qū)動(dòng)端支座17和吸入端支 座3組成葉輪室，由驅(qū)動(dòng)端支座17和導(dǎo)葉體20組成擴(kuò)壓體，由安裝在驅(qū)動(dòng)端支座17上的 旋轉(zhuǎn)軸密封15實(shí)現(xiàn)流體密封；轉(zhuǎn)子部件包括依次聯(lián)接的葉輪螺母4、葉輪1、泵軸21，葉輪 1安裝在泵軸21末端并通過(guò)鍵22聯(lián)接，泵軸21通過(guò)軸承座16上的推力軸承12、徑向軸承 13、圓柱滾子軸承14支撐；驅(qū)動(dòng)部件包括原動(dòng)機(jī)10和原動(dòng)機(jī)支座8，原動(dòng)機(jī)10由原動(dòng)機(jī)支 座8支撐，并通過(guò)聯(lián)軸器9和泵軸21聯(lián)接。 葉輪1采用閉式葉輪，葉片數(shù)為5片，導(dǎo)葉體20采用徑向開(kāi)敞式結(jié)構(gòu)和環(huán)型徑向 出水口 ，導(dǎo)葉體20內(nèi)安裝有導(dǎo)葉18，導(dǎo)葉數(shù)為7片。 脈沖水箱7采用焊接結(jié)構(gòu)，在底部安裝有水箱加強(qiáng)筋6，并在側(cè)面和頂部開(kāi)設(shè)透明 視窗，透明視窗采用有機(jī)玻璃板。 旋轉(zhuǎn)軸密封15采用機(jī)械密封、靜密封和應(yīng)急密封組成的組合密封結(jié)構(gòu)，靜密封液 壓滑閥式密封，應(yīng)急密封采用填料密封結(jié)構(gòu)。 原動(dòng)機(jī)10由渦輪機(jī)和減速器組成，其輸出最高轉(zhuǎn)速為1200r/min，轉(zhuǎn)速可從0到
1200r/min之間無(wú)極調(diào)節(jié)。 聯(lián)軸器9采用花鍵聯(lián)軸器。 吸入口 5和排出口 19采用透明的有機(jī)玻璃管，其長(zhǎng)度為500mm。
在工作過(guò)程中，原動(dòng)機(jī)10帶動(dòng)泵軸21和葉輪1快速旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)，開(kāi)敞式瞬態(tài)離心泵 從脈沖水箱7外部吸入液體，經(jīng)過(guò)吸入口 5和吸入端支座3進(jìn)入葉輪1的入口 ，由于葉輪1 的加速旋轉(zhuǎn)，液體以一定的速度和壓力從葉輪1的出口排出，從葉輪1排出的液體從斜向方 向進(jìn)入導(dǎo)葉體20，并經(jīng)過(guò)導(dǎo)葉18和擴(kuò)散段的作用使部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能，經(jīng)過(guò)導(dǎo)葉體20 的液體從環(huán)形徑向出水口輸出并進(jìn)入脈沖水箱7，為脈沖水箱7補(bǔ)充液體并產(chǎn)生瞬間的沖 擊壓力，從而使安裝在脈沖水箱7上的排出口 19內(nèi)瞬間排出具有一定沖擊壓力的液體。由
此實(shí)現(xiàn)該實(shí)施例的開(kāi)敞式瞬態(tài)離心泵的基本功能。
實(shí)施例2 : 本實(shí)施例的開(kāi)敞式瞬態(tài)離心泵如附圖1所示，它采用臥式結(jié)構(gòu)，包括定子部件、轉(zhuǎn) 子部件和驅(qū)動(dòng)部件，定子部件包括脈沖水箱7、原動(dòng)機(jī)側(cè)的軸承座16、驅(qū)動(dòng)端支座17、泵排 出側(cè)的排出口 19、泵吸入側(cè)的吸入管5、吸入端支座3、密封口環(huán)2、導(dǎo)葉體20，驅(qū)動(dòng)端支座 17和吸入端支座3分別與脈沖水箱7的兩個(gè)側(cè)壁密封聯(lián)接，由驅(qū)動(dòng)端支座17和吸入端支 座3組成葉輪室，由驅(qū)動(dòng)端支座17和導(dǎo)葉體20組成擴(kuò)壓體，由安裝在驅(qū)動(dòng)端支座17上的 旋轉(zhuǎn)軸密封15實(shí)現(xiàn)流體密封；轉(zhuǎn)子部件包括依次聯(lián)接的葉輪螺母4、葉輪1、泵軸21，葉輪 1安裝在泵軸21末端并通過(guò)鍵22聯(lián)接，泵軸21通過(guò)軸承座16上的推力軸承12、徑向軸承 13、圓柱滾子軸承14支撐；驅(qū)動(dòng)部件包括原動(dòng)機(jī)10和原動(dòng)機(jī)支座8，原動(dòng)機(jī)10由原動(dòng)機(jī)支 座8支撐，并通過(guò)聯(lián)軸器9和泵軸21聯(lián)接。 葉輪1采用半開(kāi)式葉輪，葉片數(shù)為4片，導(dǎo)葉體20采用徑向開(kāi)敞式結(jié)構(gòu)和環(huán)型斜 向出水口，由驅(qū)動(dòng)端支座17和導(dǎo)葉體20組成擴(kuò)壓體內(nèi)無(wú)導(dǎo)葉。 脈沖水箱7采用焊接結(jié)構(gòu)，在底部安裝有水箱加強(qiáng)筋6，箱體上無(wú)透明視窗，吸入
5口 5和排出口 19采用不銹鋼管。 旋轉(zhuǎn)軸密封15采用機(jī)械密封、靜密封和應(yīng)急密封組成的組合密封結(jié)構(gòu)，靜密封和 應(yīng)急密封采用填料密封結(jié)構(gòu)。 原動(dòng)機(jī)10為交流電機(jī)，其輸出最高轉(zhuǎn)速為1450r/min，轉(zhuǎn)速可從0到1450r/min之 間無(wú)極調(diào)節(jié)。 聯(lián)軸器9采用彈性聯(lián)軸器。 在工作過(guò)程中，原動(dòng)機(jī)10帶動(dòng)泵軸21和葉輪1快速旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)，開(kāi)敞式瞬態(tài)離心泵 從脈沖水箱7外部吸入液體，經(jīng)過(guò)吸入口 5和吸入端支座3進(jìn)入葉輪1的入口 ，由于葉輪1 的加速旋轉(zhuǎn)，液體以一定的速度和壓力從葉輪1的出口排出，從葉輪1排出的液體從斜向方 向進(jìn)入由驅(qū)動(dòng)端支座17和導(dǎo)葉體20組成擴(kuò)壓體，并經(jīng)過(guò)擴(kuò)壓體的作用使部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為 靜壓能，經(jīng)過(guò)擴(kuò)壓體的液體從環(huán)形斜向出水口輸出并進(jìn)入脈沖水箱7，為脈沖水箱7補(bǔ)充液 體并產(chǎn)生瞬間的沖擊壓力，從而使安裝在脈沖水箱7上的排出口 19內(nèi)瞬間排出具有一定沖 擊壓力的液體。由此實(shí)現(xiàn)該實(shí)施例的開(kāi)敞式瞬態(tài)離心泵的基本功能。 最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的兩個(gè)具體實(shí)施例。顯然，本發(fā)明 不限于以上實(shí)施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能從本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容直接導(dǎo) 出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種開(kāi)敞式瞬態(tài)離心泵，包括定子部件、轉(zhuǎn)子部件和驅(qū)動(dòng)部件，所述的定子部件包括驅(qū)動(dòng)端支座(17)、吸入端支座(3)、吸入管(5)、環(huán)形的導(dǎo)葉體(20)、排出口(19)；所述的驅(qū)動(dòng)部件包括原動(dòng)機(jī)(10)；所述的轉(zhuǎn)子部件包括泵軸(21)和葉輪(1)；吸入管(3)固定在吸入端支座(3)的一側(cè)，轉(zhuǎn)子部件和原動(dòng)機(jī)(10)依次位于吸入端支座(3)的另一側(cè)，所述的泵軸(21)與原動(dòng)機(jī)(10)連接，軸承座(16)用于安裝位于泵軸(21)外起支撐作用的軸承，驅(qū)動(dòng)端支座(17)與軸承座(16)固定連接，其特征在于所述的定子部件還包括脈沖水箱(7)，脈沖水箱(7)的兩個(gè)側(cè)壁分別與驅(qū)動(dòng)端支座(17)和吸入端支座(3)密封聯(lián)接；所述的導(dǎo)葉體(20)一端固定在吸入端支座(3)上靠近轉(zhuǎn)子部件的那一側(cè)，另一端彎折與驅(qū)動(dòng)端支座(17)之間形成一個(gè)環(huán)形出水口；所述的定子部件的排出口(19)安裝在脈沖水箱(7)上。
2. 如權(quán)利要求1所述的開(kāi)敞式瞬態(tài)離心泵，其特征在于所述的導(dǎo)葉體的一端彎折到出口截面與泵軸中心線平行，形成環(huán)型徑向出水口。
3. 如權(quán)利要求1所述的開(kāi)敞式瞬態(tài)離心泵，其特征在于所述的導(dǎo)葉體的一端彎折到出口截面與泵軸中心線垂直，形成環(huán)形軸向出水口。
4. 如權(quán)利要求1所述的開(kāi)敞式瞬態(tài)離心泵，其特征在于所述的導(dǎo)葉體的一端彎折到出口截面與泵軸中心線夾角為銳角，形成環(huán)形斜向出水口 。
5. 如權(quán)利要求1所述的開(kāi)敞式瞬態(tài)離心泵，其特征在于所述的導(dǎo)葉體上安裝有導(dǎo)葉(18)。
6. 如權(quán)利要求5所述的開(kāi)敞式瞬態(tài)離心泵，其特征在于所述的導(dǎo)葉的數(shù)量為4至7片。
7. 如權(quán)利要求6所述的開(kāi)敞式瞬態(tài)離心泵，其特征在于所述的導(dǎo)葉沿導(dǎo)葉體圓周方向均勻分布。
8. 如權(quán)利要求1所述的開(kāi)敞式瞬態(tài)離心泵，其特征在于所述的脈沖水箱(7)安裝有水箱加強(qiáng)筋(6)。
9. 如權(quán)利要求1所述的開(kāi)敞式瞬態(tài)離心泵，其特征在于所述的脈沖水箱(7)側(cè)面和頂部設(shè)有透明視窗。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種開(kāi)敞式瞬態(tài)離心泵，它包括定子部件、轉(zhuǎn)子部件和驅(qū)動(dòng)部件，所述的定子部件包括驅(qū)動(dòng)端支座、吸入端支座、吸入管、導(dǎo)葉體、排出口，還包括脈沖水箱，脈沖水箱的兩個(gè)側(cè)壁分別與驅(qū)動(dòng)端支座和吸入端支座密封聯(lián)接，所述的導(dǎo)葉體采用徑向開(kāi)敞式結(jié)構(gòu)，固定在吸入端支座上靠近轉(zhuǎn)子部件的那一側(cè)，所述的排出口安裝在脈沖水箱上。本發(fā)明采用徑向開(kāi)敞式擴(kuò)壓結(jié)構(gòu)與脈沖水箱結(jié)合的泵體結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)緊湊，具有較高瞬態(tài)揚(yáng)程的同時(shí)避免了過(guò)大的沖擊，瞬態(tài)操作可靠性和效率都較高。
文檔編號(hào)F04D29/44GK101725535SQ20091015383
公開(kāi)日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月16日
發(fā)明者吳大轉(zhuǎn), 戴維平, 王樂(lè)勤, 胡征宇 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)