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CN111997903A - 一种用于深水多相流输送的一体化封装复合叶片圆盘泵 - Google Patents

一种用于深水多相流输送的一体化封装复合叶片圆盘泵 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于深水多相流输送的一体化封装复合叶片圆盘泵，它包括叶轮、蜗壳和套筒，叶轮由主动盖板和从动盖板构成，主动盖板叶片和从动盖板叶片均由长短交错叶片布置，上下叶片不连续且成角度错开。叶轮主动盖板和从动盖板外侧靠近蜗壳的间隙处分别设计有副叶片或类副叶片作用的斜凹槽，“副叶片”和成一定角度交错布置的长短“主叶片”构成新型复合叶片结构的圆盘泵。蜗壳与密封套筒直接连接，形成密闭内腔，将传动轴和电机等包裹在内。本发明新型复合叶片和一体化封装蜗壳设计，结构简单，安全稳定，适用于深水输送高粘、含固体和气体的多相流介质，有效减少堵塞、气蚀和磨损，运行平稳可靠、高效率运行范围广。

Description

一种用于深水多相流输送的一体化封装复合叶片圆盘泵
技术领域
本发明涉及输送难泵多相介质的新型复合叶片结构的圆盘泵，特别是一种用于深水多相流输送的一体化封装复合叶片圆盘泵。
背景技术
目前，随着石油、化工、矿业、造纸、药业和食品等行业的高速发展，其中涉及包括泥浆、重油、矿浆、纸浆、果酱等敏感难泵介质对输送泵提出新的更高的特殊要求：能够不破坏对剪切力敏感液体的结构、能够减小高浓度液体中大颗粒的摩擦、能够对高粘度高含气介质有较强的适应性等，特别是在深水高压低温强腐蚀条件下实现抗磨蚀抗气蚀高效率高扬程的泵输性能方面有着更为苛刻的运行环境要求，目前现有叶片离心泵、容积泵、喷射泵等很难同时满足以上难泵介质输送的特殊环境要求。
叶片圆盘泵的发明，能够很好的解决以上难题。叶片圆盘泵利用自身特殊的非连续叶片结构，通过难泵介质层流运动形式进行能量的转换和传递，保证叶片圆盘泵运行的优异性能。同时，不受脉动影响的层流减少高浓度大颗粒介质的摩擦，确保难泵介质的结构完整性和稳定性。叶片圆盘泵相对叶片离心泵、容积泵、喷射泵等其他类型泵，不存在多维扭曲叶片，结构简单，强度高，具备优异的抗磨蚀和抗气蚀性能，对难泵介质没有苛刻限制，可应对温度、压力变化，以及大分子介质自身的变化，适用于对剪切力敏感、流量变化范围大的难泵介质。但目前现有叶片圆盘泵在对介质能量传递，叶轮盖板外侧间隙流体溢流、泄漏和回流等方面存在不足，造成扬程和效率低，高效率运行范围小。本发明一种用于深水高粘度高浓度高含气多相流输送的一体化封装无堵塞长短复合叶片圆盘泵，其新型的复合叶片结构形式，能够很好的改善现有产品的缺点，达到最优性能；一体化封装设计结构简单、安全可靠，能够实现深水条件下耐压抗腐蚀，各部件稳定运行。
发明内容
本发明提供一种用于深水多相流输送的一体化封装复合叶片圆盘泵，结构简单、运行稳定、安全可靠、维修方便、抗磨蚀和抗气蚀性能优异，能够实现其各部件在深水条件下耐高压、耐低温以及抗腐蚀，并对难泵多相流介质的高效输送，同时不破坏对剪切力敏感介质的结构、减小高浓度液体中大颗粒的摩擦、对高粘度高含气介质有较强的适应性。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种用于深水多相流输送的一体化封装复合叶片圆盘泵，适用于高粘度高浓度高含气，对剪切力敏感以及油、砂、纤维、浆体等多相流输送，它包括叶轮、蜗壳和套筒，蜗壳采用螺旋线型或环形压水室，叶轮主动盖板通过支撑轴与从动盖板连接，并实现速度和动量的传递。主动盖板和从动盖板内侧分别设置有长短交错叶片，主动盖板和从动盖板外侧分别设置有副叶片或类叶片斜凹槽。
蜗壳根据主动盖板和从动盖板之间的距离、叶轮外径尺寸和输送介质的不同分别选择相应的螺旋线型压水室或环形压水室，蜗壳收集从叶轮高速流出的液体，降低流体速度，使速度转换成压能，消除叶轮出口流体的旋转运动，避免水力损失，保证叶轮内部流动的相对稳定，并将环形旋转运动流体汇聚并单向输出。
蜗壳和套通过筒螺栓及T型密封环实现一体化设计连接，直接形成密闭内腔，将传动轴和电机等包裹在内部，避免高压、低温和强腐蚀，实现深水条件下圆盘泵结构各部件的稳定运行、安全可靠。
叶轮主动盖板通过支撑轴与从动盖板连接，并实现速度和动量的传递。支撑轴设置在短叶片内侧尾部，短叶片和支撑轴的一体化设计，能够相互受力，并加强彼此的强度，同时能够一定量的减小支撑轴的圆周尺寸，避免对叶轮内部流体的过大扰动，提高叶轮内部流动的平稳和顺畅。
主动盖板和从动盖板内侧分别设置有长短交错叶片，长叶片间均匀布置短叶片，短叶片将相邻两长叶片形成的V型流道相对均匀的分成两部分，起到导流和稳定流场作用。且两盖板内侧的叶片成一角度非轴向一致布置，该叶片结构形式增加对叶轮内部流体驱动的能量传递和转换。
主动盖板和从动盖板外侧分别设置有副叶片或类叶片斜凹槽，凸起的副叶片高度为叶轮盖板外侧间隙高度的1/4至3/4，数量为盖板内侧叶片的1/3至1/2，该结构设计能够适应叶轮盖板外侧小尺寸间隙的流体驱动；类叶片斜凹槽在叶轮旋转方向设置过渡斜槽，斜槽棱面结构强度高，抗磨损能力强，驱动间隙流体运动效果明显。
所述的支撑轴设置在短叶片内侧尾部，一体化固定在盖板上。
所述的主动盖板和从动盖板内侧面上的长短叶片根部小角度过渡。
所述的主动盖板和从动盖板内侧面上的长短叶片和副叶片表面设置耐磨涂层。
所述的主动盖板和从动盖板内侧面上的副叶片在叶轮旋转方向一侧根部小角度过渡，过渡直径不大于副叶片高度的1/2。
所述的主动盖板和从动盖板内侧面上的副叶片在叶轮逆旋转方向一侧根部大角度过渡，过渡直径大于副叶片高度的1/2。
所述的蜗壳端部进行类法兰设计，和套通过筒螺栓及T型密封环实现一体化设计连接。
本发明具有以下优点：短叶片和支撑轴的一体化设计，强度高，尺寸小，避免对叶轮内部流体的过大扰动；密封套筒与蜗壳连接，实现一体化封装设计，结构简单，安全可靠；长短交错叶片，起到导流和稳定流场作用；两盖板的叶片成一角度非轴向一致布置，增加叶片对叶轮内部流体的能量传递和转换；主动盖板和从动盖板外侧分别设置有副叶片或类叶片斜凹槽，能够适应叶轮盖板外侧小尺寸间隙的流场驱动，提高效率；整体结构简单，性能优异，稳定可靠，维修方便，适用性强。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为蜗壳和密封套筒一体化设计示意图；
图3为叶轮主动盖板和从动盖板的结构示意图；
图4为主动盖板内侧长短叶片和支撑轴的结构示意图；
图5为从动盖板内侧长短叶片的结构示意图；
图6为叶轮主动盖板和从动盖板外侧类叶片斜凹槽的结构示意图；
图7为叶轮主动盖板外侧类叶片斜凹槽的轴向示意图；
图中，1-蜗壳，2-叶轮，3-套筒，4-T型密封槽，5-轴承孔，6-螺栓孔，7-从动盖板，8-主动盖板，9-从动叶片，10-主动叶片，11-主动盖板副叶片，12-从动盖板副叶片，13-主动盖板短叶片，14-支撑轴，15-主动盖板长叶片，16-从动盖板长叶片，17-从动盖板短叶片，18-从动盖板类叶片斜凹槽，19-主动盖板类叶片斜凹槽，20-主动盖板类叶片斜凹槽过渡段。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：
如图1所示，一种用于深水多相介流输送的一体化封装复合叶片圆盘泵，它包括蜗壳1、叶轮2和套筒3，蜗壳采用螺旋线型压水室或环形压水室，环形压水室中叶轮出口对应的内壁设置小弧度内凹，目的是适应叶轮高速出口环形运动流体收集，平顺的输送到蜗壳出口，减少冲击损失。
如图2所示，蜗壳端部类法兰设计，螺栓孔6定位，与套筒3通过螺栓连接，蜗壳和套筒连接位置设计T型密封槽4，保证密封的可靠性，传动轴通过轴承孔5进行扭矩传递。
如图1、图3、图6所示，一种用于深水多相流输送的一体化封装复合叶片圆盘泵，蜗壳1和叶轮2之间存在间隙，该间隙是两者匹配安装不可避免的设计，叶轮盖板外侧间隙的存在，造成流体泄漏和固体颗粒堆积，易造成能量损失、磨损加大、流通不畅和效率降低，叶轮设置主动盖板外侧副叶片11和从动盖板外侧副叶片12，或部主动盖板外侧类叶片斜凹槽19和从动盖板外侧类叶片斜凹槽18，其中主动盖板外侧类叶片斜凹槽19和从动盖板外侧类叶片斜凹槽18在叶轮旋转方向一侧根部小角度过渡，过渡直径不大于副叶片高度的1/2，在叶轮逆旋转方向一侧根部大角度过渡，过渡直径大于副叶片高度的1/2；从动盖板外侧副叶片12或类叶片斜凹槽18分别在叶轮出口处设置有同副叶片高度相同的环形凸起，目的在于抑制叶轮进口流体的流入和叶轮出口的回流扰动，同时对不可避免的溢流、泄流和回流区域形成副叶轮驱动模型，加大叶轮盖板外侧间隙的流动，避免固体颗粒和高粘液体的堆积堵塞，提高叶轮系统输送效率，确保叶轮运动的稳定性和可靠性。
如图4、图5所示，主动盖板8和从动盖板7内侧分别设置有长短交错均匀分布的叶片，短叶片尺寸为长叶片长度的1/2至3/4，以叶轮出口边缘向中心布置，长叶片和短叶片的厚度和高度一致，短叶片相对均匀的将相邻两长叶片的V型流道分成两部分，降低两长叶片之间的流道径向过流面积变化程度，增加驱动动力，提高叶轮动能向过流介质的传递和转化，起到导流和稳定流场作用。
如图6、图7所示，主动盖板外侧类叶片斜凹槽19和从动盖板外侧类叶片斜凹槽18的凹槽过渡测设计是以盖板中心为基点，进行环形设计，类叶片斜凹槽内侧轴向呈圆形，该设计能够适应环形叶轮流场的运动形式，对间隙流体的驱动和抑制均作用显著。
主动盖板内侧叶片和从动盖板内侧叶片主要是传递能量，使叶轮过流介质获得动力，非连续叶片形成的无叶区可通过较大的固体颗粒，较少颗粒和叶片以及盖板的摩擦，提高大颗粒混合液体的通过能力；主动盖板外侧类叶片和从动盖板外侧类叶片设计可根据具体情况设计，推荐使用斜凹槽和凸起副叶片结构。

Claims (5)

1.一种用于深水多相流输送的一体化封装复合叶片圆盘泵，它包括蜗壳(1)、叶轮(2)和套筒(3)。
2.根据权利要求1所述的一种用于深水多相流输送的一体化封装复合叶片圆盘泵，其特征在于：蜗壳(1)为螺旋线型压水室或环形压水室，蜗壳(1)和套筒(3)螺栓连接，T型密封槽(4)密封，构成一体化密封设计；叶轮(2)包括主动盖板(8)和从动盖板(7)，主动盖板(8)和从动盖板(7)通过支撑轴(14)连接固定，进行运动的传递。
3.根据权利要求2所述的一种用于深水多相流输送的一体化封装复合叶片圆盘泵，其特征在于：主动盖板(8)包括主动叶片(10)、主动盖板副叶片(11)或主动盖板类叶片斜凹槽(19)，从动盖板(7)包括从动叶片(9)、从动盖板副叶片(12)或从动盖板类叶片斜凹槽(18)。
4.根据权利要求3所述的一种用于深水多相流输送的一体化封装复合叶片圆盘泵，其特征在于：主动叶片(10)包括主动盖板长叶片(15)和主动盖板短叶片(13)，从动叶片(9)包括从动盖板长叶片(16)和从动盖板短叶片(17)，主动叶片(10)和从动叶片(9)成一定角度交错布置。
5.根据权利要求3所述的一种用于深水多相流输送的一体化封装复合叶片圆盘泵，其特征在于：主动盖板副叶片(11)或主动盖板类叶片斜凹槽(19)、从动盖板副叶片(12)或从动盖板类叶片斜凹槽(18)是靠近蜗壳的叶轮盖板外侧顶部间隙，主动盖板类叶片斜凹槽过渡段(20)是和叶轮旋转方向一致。
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