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CN116906367A - 一种防磨抗空化离心泵 - Google Patents

一种防磨抗空化离心泵 Download PDF

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CN116906367A
CN116906367A CN202311096918.6A CN202311096918A CN116906367A CN 116906367 A CN116906367 A CN 116906367A CN 202311096918 A CN202311096918 A CN 202311096918A CN 116906367 A CN116906367 A CN 116906367A
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Abstract

本发明提供了一种防磨抗空化离心泵，所述离心泵的泵体内安装叶轮，所述叶轮的前盖板和后盖板分别与泵体之间的回流间隙中设有导流装置，通过导流装置加压将回流间隙中杂质排出。所述导流装置包括若干导流组件，若干导流组件均布在前盖板或后盖板背面；所述导流叶片组件包括导流肋、引流肋和排沙齿；所述导流肋和引流肋构成导流叶片外轮廓，所述导流叶片外轮廓内至少设有1个排沙齿；在导流叶片外轮廓边缘处设有回流孔，所述回流孔与叶轮流道连通，用于将回流间隙中杂质排出。本发明可以减少细沙进入前后口环间隙来降低前后口环的磨损风险以实现防磨损效果，并将前间隙回流导流至叶片背面以平衡局部压力实现抗空化效果。

Description

一种防磨抗空化离心泵
技术领域
本发明涉及水泵领域，特别涉及一种防磨抗空化离心泵。
背景技术
水泵作为一种重要的机械设备，已经广泛应用于国民生产的各个领域中。离心泵的口环磨损是普遍存在的，尤其是在处理含沙液体时。当离心泵的口环出现严重磨损时，将严重影响离心泵的性能，出现效率的密封性等的降低。因此针对离心泵磨损的问题，需要一种防磨抗空化离心泵。
现有技术曾公开过一种离心泵密封口环防磨损装置，该装置主要利用一台小流量泵引入清洁液体对叶轮口环进行冲洗，来避免叶轮口环的磨损，但该装置只适用于大型泵或泵站，以及冲洗装置需要在泵体开孔，该装置结构并不适用于常规小型离心泵。中国专利也公开过一种耐磨耐腐蚀离心泵用叶轮，该发明主要利用一种高强度耐磨合金材料铸造叶轮，并在叶轮外表面喷涂耐腐蚀图层，来实现耐磨耐腐蚀的目的的，该发明可以短时间内解决叶轮的磨损问题，但并不能从根本上防止沙子等细颗粒对叶轮口环的持续性磨损。中国专利公开过一种抗空化的离心泵及制造方法，该发明主要利用进水导流片的方式来稳定入口处的流场以实现抗空化的效果的，但该方法会增加离心泵入口的阻力，而且并不能很好的解决离心泵叶片背面的空化。
现有技术并不能对离心泵的口环磨损和叶片背面空化问题提出有效的解决方案，仅从加强叶轮的耐磨性能并不能从根本上避免细沙对叶轮的磨损尤其是在前后口环处，以及常规手段不能解决离心泵叶轮背面的空化问题。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种防磨抗空化离心泵，可以减少细沙进入前后口环间隙来降低前后口环的磨损风险以实现防磨损效果，并将前间隙回流导流至叶片背面以平衡局部压力实现抗空化效果。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种防磨抗空化离心泵，所述离心泵的泵体内安装叶轮，所述叶轮的前盖板和后盖板分别与泵体之间的回流间隙中设有导流装置，通过导流装置加压将回流间隙中杂质排出，用于减少前口环和后口环的磨损。
进一步，所述导流装置包括若干导流组件，若干导流组件均布在前盖板或后盖板背面；所述导流叶片组件包括导流肋、引流肋和排沙齿；所述导流肋和引流肋构成导流叶片外轮廓，所述导流叶片外轮廓内至少设有1个排沙齿；在导流叶片外轮廓边缘处设有回流孔，所述回流孔与叶轮流道连通，用于将回流间隙中杂质排出。
进一步，所述导流叶片外轮廓中的导流肋为迎流面，所述导流叶片外轮廓中的引流肋为背流面，所述引流肋一端沿叶轮的径向延伸至前盖板或后盖板边缘处；所述引流肋一端与导流肋连接。
进一步，所述排沙齿迎流面的弧度半径R1＝(0.4～0.6)R叶轮，所述排沙齿迎流面弧度的圆心位于0.47R叶轮的圆环上，所述排沙齿背流面的弧度半径R2＝(0.2～0.3)R叶轮，其中R叶轮为叶轮半径。
进一步，所述回流孔出口指向叶轮的叶片背面。
进一步，所述前盖板与泵体之间的前回流间隙中设有前导流装置，所述前导流装置包括若干前导流组件，在前盖板的前口环附近设有凸起的阻流脊，所述阻流脊为凸起圆环；所述前导流叶片组件包括前导流肋、前引流肋和前排沙齿；所述前导流肋和前引流肋构成前导流叶片轮廓，所述前导流叶片外轮廓内至少设有1个前排沙齿；在前导流叶片外轮廓边缘处设有前回流孔，所述前回流孔与叶轮流道连通。
进一步，所述前引流肋一端沿叶轮的径向延伸至前盖板边缘处，所述前引流肋另一端与阻流脊连接，所述前引流肋一端与前导流肋一端连接，所述前导流肋另一端与阻流脊连接；所述前排沙齿的根部与阻流脊连接。
进一步，所述后盖板与泵体之间的后回流间隙中设有后导流装置，所述后导流装置包括若干后导流组件，所述后导流叶片组件包括后导流肋、后引流肋和后排沙齿；所述后导流肋和后引流肋构成后导流叶片轮廓，所述后导流叶片外轮廓内至少设有1个后排沙齿；在后导流叶片外轮廓边缘处设有后回流孔，所述后回流孔与叶轮流道连通。
进一步，所述后引流肋一端沿叶轮的径向延伸至后盖板边缘处，所述后引流肋另一端与后盖板的后口环连接，所述后引流肋一端与后导流肋一端连接，所述后导流肋另一端与后口环连接；所述后排沙齿的根部与后口环连接。
进一步，在前盖板的前口环上均布若干排沙孔，所述排沙孔的形状为圆形或长条圆形。
本发明的有益效果在于：
1.本发明所述的防磨抗空化离心泵，在所述叶轮的前盖板和后盖板分别与泵体之间的回流间隙中设有导流装置，通过导流装置加压将回流间隙中杂质排出，可以减少细沙进入前后口环间隙来降低前后口环的磨损风险以实现防磨损效果。
2.本发明所述的防磨抗空化离心泵，导流肋和引流肋构成导流叶片外轮廓，所述导流叶片外轮廓内至少设有1个排沙齿，在导流叶片外轮廓边缘处设有回流孔，所述回流孔与叶轮流道连通，当间隙进入泥沙后，会被导流叶片外轮廓将部分泥沙在离心力的作用下甩出间隙，进入导流叶片外轮廓内的部分泥沙，通过导流叶片外轮廓和排沙齿的共同作用下，从回流孔排出。
3.本发明所述的防磨抗空化离心泵，在前盖板的前口环上均布若干排沙孔，少量泥沙意外进入叶轮口环与泵体之间的间隙时，排沙孔可以及时将沙子排出以避免沙粒在口环间隙内持续性磨损口环，可以达到进一步的防磨损效果。
4.本发明所述的防磨抗空化离心泵，从回流孔回流的流体可以平衡叶片背面的压力，以大幅提升泵的抗空化性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，显而易见地还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述的防磨抗空化离心泵结构示意图。
图2为本发明所述的防磨抗空化离心泵内部流动方向示意图。
图3为本发明所述的防磨抗空化离心泵的局部剖面图。
图4为本发明所述的防磨抗空化离心泵的前盖板左视图。
图5为本发明所述的防磨抗空化离心泵的前盖板附近流动示意图。
图6为本发明所述的防磨抗空化离心泵后盖板右视图。
图7为本发明所述的叶轮的前盖板斜轴测图。
图8为本发明所述的叶轮的后盖板斜轴测图。
图中：
1-泵出口；2-泵体；3-泵进口；4-转动轴；5-叶轮；51-前盖板；510-前导流装置；511-前口环；512-阻流脊；513-前回流孔；514-排沙孔；515-前导流肋；516-前引流肋；517-前排沙齿；52-后盖板；520-后导流装置；521-后口环；522-后回流孔；525-后导流肋；526-后引流肋；527-后排沙齿；6-电机；70-主流动方向；71-前间隙流动方向；72-后间隙流动方向。
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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明所述的防磨抗空化离心泵，包括泵出口1、泵体2、泵进口3、转动轴4、叶轮5和我电机6。所述泵体2内安装叶轮5，所述电机6通过转动轴4带动叶轮5旋转，将泵进口3流入的流体增压传输至泵出口1。所述叶轮5的前盖板51和后盖板52分别与泵体2之间的回流间隙中设有导流装置，通过导流装置加压将回流间隙中杂质排出，可以减少细沙进入前后口环的回流间隙来降低前口环511和后口环521的磨损风险以实现防磨损效果。所述前口环511位于前盖板51前端，所述后口环521位于后盖板52末端。
所述导流装置包括若干导流组件，若干导流组件均布在前盖板51或后盖板52背面；所述导流叶片组件包括导流肋、引流肋和排沙齿；所述导流肋和引流肋构成导流叶片外轮廓，所述导流叶片外轮廓内至少设有1个排沙齿；在导流叶片外轮廓边缘处设有回流孔，所述回流孔与叶轮流道连通，用于将回流间隙中杂质排出。所述导流叶片外轮廓中的导流肋为迎流面，所述导流叶片外轮廓中的引流肋为背流面，所述引流肋一端沿叶轮5的径向延伸至前盖板51或后盖板52边缘处；所述引流肋一端与导流肋连接。所述排沙齿迎流面的弧度半径R1＝(0.4～0.6)R叶轮，所述排沙齿迎流面弧度的圆心位于0.47R叶轮的圆环上，所述排沙齿背流面的弧度半径R2＝(0.2～0.3)R叶轮，其中R叶轮为叶轮5半径。所述回流孔出口指向叶轮5的叶片背面。
如图2所示，在所述前盖板51与泵体2之间存在前间隙回流，流动方向如图中71所示。在所述后盖板52与泵体2之间存在后间隙回流，流动方向如图中72所示。前间隙回流与后间隙回流分别从主流动方向70中引出少量流体，并通过回流孔最终汇入主流动方向70中。
如图3、图4和图7所示，所述前盖板51与泵体2之间的前回流间隙中设有前导流装置510，所述前导流装置510包括若干前导流组件，在前盖板51的前口环511附近设有凸起的阻流脊512，所述阻流脊512为凸起圆环，阻流脊512凸起的高度小于前回流间隙的宽度；所述前导流叶片组件包括前导流肋515、前引流肋516和前排沙齿517；所述前导流肋515和前引流肋516构成前导流叶片轮廓，所述前导流叶片外轮廓内至少设有1个前排沙齿517，这个根据叶轮直径大小和前导流叶片轮廓的大小决定；在前导流叶片外轮廓边缘处设有前回流孔513，所述前回流孔513与叶轮流道连通。所述前回流孔513呈倾斜布置，其内部指向叶片的背面。所述前引流肋516一端沿叶轮5的径向延伸至前盖板51边缘处，所述前引流肋516另一端与阻流脊512连接，所述前引流肋516一端与前导流肋517一端连接，所述前导流肋517另一端与阻流脊512连接；所述前排沙齿517的根部与阻流脊512连接。
实施例中，所述前排沙齿517具有前迎流面a和前背面b，所述前迎流面a的弧度半径R1前＝0.44R叶轮，所述前背面b的弧度半径R2前＝0.21R叶轮，所述前导流叶片轮廓中有一个前排沙齿517。所述前导流装置510对前回流间隙的导流作用如图5所示，所述前导流装置可以引导部分流体离开前回流间隙，并将另一部分流体引流至前回流孔513，并进一步由前回流孔513引导至叶轮叶片的背面。
如图3、图6和图8所示，所述后盖板52与泵体2之间的后回流间隙中设有后导流装置520，所述后导流装置520包括若干后导流组件，所述后导流叶片组件包括后导流肋525、后引流肋526和后排沙齿527；所述后导流肋525和后引流肋526构成后导流叶片轮廓，所述后导流叶片外轮廓内至少设有1个后排沙齿527；在后导流叶片外轮廓边缘处设有后回流孔522，所述后回流孔522与叶轮流道连通。所述后引流肋526一端沿叶轮5的径向延伸至后盖板52边缘处，所述后引流肋526另一端与后盖板52的后口环521连接，所述后引流肋526一端与后导流肋527一端连接，所述后导流肋527另一端与后口环521连接；所述后排沙齿527的根部与后口环521连接。
实施例中，所述后排沙齿527具有后迎流面a’和后背面b’，所述后迎流面a’的弧度半径R1后＝0.4R叶轮，所述后背面b’的弧度半径R2后＝0.2R叶轮，所述后排沙齿527的数量为每个导流装置520内布置一个。所述后导流叶片轮廓中有一个后排沙齿527。
本实施例中，按照图5所示视角，其叶轮的旋转方向为逆时针方向。在本实施例中所选取的叶轮5叶片数量为5个，导流组件的数量与叶片数保持一致，数量均为5。
在前盖板51的前口环511上均布若干排沙孔514，所述排沙孔514的形状为圆形或长条圆形，少量泥沙意外进入前口环511与泵体2之间的间隙时，排沙孔514可以及时将沙子排出以避免沙粒在口环间隙内持续性磨损口环，可以达到进一步的防磨损效果。
工作原理为：
在叶轮前盖板51与泵体2之间的间隙中，通过阻流脊512、前导流装置510、前回流孔513和排沙孔514来实现防止离心泵前口环防磨的效果。当离心泵的前间隙回流裹挟泥沙进入前盖板51与泵体2之间的间隙后，会被前导流叶片外轮廓将部分泥沙在离心力的作用下甩出间隙，进入前导流叶片外轮廓内的部分泥沙，通过前导流叶片外轮廓和前排沙齿517的共同作用下，从回流孔排出。另外，当泵进口3处有少量泥沙意外进入叶轮口环511与泵体2之间的间隙时，在叶轮前口环511上设置的排沙孔514可以及时将沙子排出以避免沙粒在口环间隙内持续性磨损口环，可以达到进一步的防磨损效果。
将前回流孔513和后回流孔522回流的流体引向叶轮5的叶片的背面来实现的抗空化效果，因为在离心泵工作时，叶片的背面是最容易发生空化的地方之一，因此前回流孔513和后回流孔522回流的流体可以平衡叶片背面的压力来实现离心泵的抗空化效果。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防磨抗空化离心泵，所述离心泵的泵体(2)内安装叶轮(5)，其特征在于，所述叶轮(5)的前盖板(51)和后盖板(52)分别与泵体(2)之间的回流间隙中设有导流装置，通过导流装置加压将回流间隙中杂质排出，用于减少前口环(511)和后口环(521)的磨损。
2.根据权利要求1所述的防磨抗空化离心泵，其特征在于，所述导流装置包括若干导流组件，若干导流组件均布在前盖板(51)或后盖板(52)背面；所述导流叶片组件包括导流肋、引流肋和排沙齿；所述导流肋和引流肋构成导流叶片外轮廓，所述导流叶片外轮廓内至少设有1个排沙齿；在导流叶片外轮廓边缘处设有回流孔，所述回流孔与叶轮流道连通，用于将回流间隙中杂质排出。
3.根据权利要求2所述的防磨抗空化离心泵，其特征在于，所述导流叶片外轮廓中的导流肋为迎流面，所述导流叶片外轮廓中的引流肋为背流面，所述引流肋一端沿叶轮(5)的径向延伸至前盖板(51)或后盖板(52)边缘处；所述引流肋一端与导流肋连接。
4.根据权利要求2所述的防磨抗空化离心泵，其特征在于，所述排沙齿迎流面的弧度半径R1＝(0.4～0.6)R叶轮，所述排沙齿迎流面弧度的圆心位于0.47R叶轮的圆环上，所述排沙齿背流面的弧度半径R2＝(0.2～0.3)R叶轮，其中R叶轮为叶轮(5)半径。
5.根据权利要求2所述的防磨抗空化离心泵，其特征在于，所述回流孔出口指向叶轮(5)的叶片背面。
6.根据权利要求2-5任一项所述的防磨抗空化离心泵，其特征在于，所述前盖板(51)与泵体(2)之间的前回流间隙中设有前导流装置(510)，所述前导流装置(510)包括若干前导流组件，在前盖板(51)的前口环(511)附近设有凸起的阻流脊(512)，所述阻流脊(512)为凸起圆环；所述前导流叶片组件包括前导流肋(515)、前引流肋(516)和前排沙齿(517)；所述前导流肋(515)和前引流肋(516)构成前导流叶片轮廓，所述前导流叶片外轮廓内至少设有1个前排沙齿(517)；在前导流叶片外轮廓边缘处设有前回流孔(513)，所述前回流孔(513)与叶轮流道连通。
7.根据权利要求6所述的防磨抗空化离心泵，其特征在于，所述前引流肋(516)一端沿叶轮(5)的径向延伸至前盖板(51)边缘处，所述前引流肋(516)另一端与阻流脊(512)连接，所述前引流肋(516)一端与前导流肋(517)一端连接，所述前导流肋(517)另一端与阻流脊(512)连接；所述前排沙齿(517)的根部与阻流脊(512)连接。
8.根据权利要求2-5任一项所述的防磨抗空化离心泵，其特征在于，所述后盖板(52)与泵体(2)之间的后回流间隙中设有后导流装置(520)，所述后导流装置(520)包括若干后导流组件，所述后导流叶片组件包括后导流肋(525)、后引流肋(526)和后排沙齿(527)；所述后导流肋(525)和后引流肋(526)构成后导流叶片轮廓，所述后导流叶片外轮廓内至少设有1个后排沙齿(527)；在后导流叶片外轮廓边缘处设有后回流孔(522)，所述后回流孔(522)与叶轮流道连通。
9.根据权利要求8所述的防磨抗空化离心泵，其特征在于，所述后引流肋(526)一端沿叶轮(5)的径向延伸至后盖板(52)边缘处，所述后引流肋(526)另一端与后盖板(52)的后口环(521)连接，所述后引流肋(526)一端与后导流肋(527)一端连接，所述后导流肋(527)另一端与后口环(521)连接；所述后排沙齿(527)的根部与后口环(521)连接。
10.根据权利要求1所述的防磨抗空化离心泵，其特征在于，在前盖板(51)的前口环(511)上均布若干排沙孔(514)，所述排沙孔(514)的形状为圆形或长条圆形。
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