CN103362849A - 具有叶轮旋转助力结构的离心泵 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有叶轮旋转助力结构的离心泵，包括电机、泵体、叶轮、位于叶轮前后两侧的前端盖与后端盖，所述叶轮设有后密封环；所述后端盖设有向所述叶轮延伸并罩设于后密封环外围的密封挡环；后端盖的密封挡环与叶轮的后密封环之间形成一密封腔，且后密封环上设有若干可滑入所述密封腔内的滑片。与现有技术相比，本发明通过对后端盖和叶轮的改良设计，利用改良后的密封挡环和后密封环之间的结构（如密封腔、滑片等），可在叶轮旋转过程中，将密封腔两头高压区和低压区间的压力差转化成推动叶轮旋转的动力，从而降低电机的扭矩输出。
Description
技术领域
本发明涉及离心泵技术领域，尤其涉及一种具有叶轮旋转助力结构的离心泵。
背景技术
传统的离心泵运行时，叶轮在泵壳里高速旋转，当叶轮的前、后盖板的受压面积不相同时，会产生轴向力，而轴向力过大，会使电机轴承发热。一般情况下，叶轮前盖板a受力面积比叶轮后盖板b受力面积要小，请参阅图1所示，这样会产生指向叶轮c进口的轴向力，为了减少轴向力的不平衡，一般会在叶轮背面做一叶轮后口环q，后口环q直径与叶轮前口环p直径相同，使叶轮前后盖板的受压面积相同。在泵体里是高压流体，通过叶轮后密封环后，流体压力会损失很大，在密封环内部是低压区。密封环里面的低压流体通过平衡孔又回流到叶轮的进口，通过这种方式使叶轮前后盖板所受轴向力保持平衡，但泵体内高压流体与密封环内部的低压区之间的存在较大的压力差，但这部分能量并没有被有效的利用起来，无法给叶轮的旋转带来助力。
鉴于此，本发明有必要提供一种叶轮旋转助力器，使其能够在保持叶轮前后盖板所受轴向力平衡的同时，还能为叶轮旋转提供动力。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种具有叶轮旋转助力结构的离心泵，其利用泵体里面的高压区和后密封环内部的低压区的压力之差，使压能转变为动能，给叶轮旋转提供动力，降低电机的扭矩输出。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种具有叶轮旋转助力结构的离心泵，包括电机、位于电机一端并连接电机的泵体、位于泵体内的叶轮、位于叶轮前后两侧的前端盖与后端盖，所述叶轮设有一与所述后端盖配合连接的后密封环；所述后端盖设有一盖体、及自盖体边缘向所述叶轮延伸并罩设于所述后密封环外围的密封挡环；所述后端盖的密封挡环与所述叶轮的后密封环之间形成一密封腔，且所述后密封环上设有若干可滑入所述密封腔内的滑片。
作为本技术方案的进一步改进，所述后端盖上设有一贯通所述密封腔的第一通孔，所述叶轮上设有贯通所述密封腔的第二通孔。
作为本技术方案的进一步改进，所述离心泵设有一连通所述第一通孔的高压区及一连通所述第二通孔的低压区，以使所述离心泵内的流体从高压区经第一通孔进入所述密封腔内，并经由第二通孔从密封腔内流出进入低压区。
作为本技术方案的进一步改进，所述滑片在叶轮旋转时滑入所述密封腔内，并抵于所述后端盖的密封挡环的内圈，从而将所述密封腔隔断成若干个封闭的压力腔。
作为本技术方案的进一步改进，所述密封挡环的内圈与所述后密封环的外圈呈偏心设置。
作为本技术方案的进一步改进，所述叶轮的后密封环具有一L型截面，并设有一基部及自所述基部末端垂直弯折的弯折部。
作为本技术方案的进一步改进，所述密封挡环的顶部较厚、底部较薄，且自上而下逐渐变薄；所述较厚的顶部与所述弯折部抵接。
作为本技术方案的进一步改进，所述后密封环的弯折部与所述后端盖的盖体贴合，且两者之间设有密封环片。
与现有技术相比，本发明具有叶轮旋转助力结构的离心泵，通过对后端盖和叶轮的改良设计，利用改良后的密封挡环和后密封环之间的结构（如密封腔、滑片等），可在叶轮旋转过程中，将密封腔两头高压区和低压区间的压力差转化成推动叶轮旋转的动力，从而降低电机的扭矩输出。
附图说明
图1为传统水泵剖面结构示意图。
图2是本发明所述离心泵的剖面结构示意图。
图3是本发明所述离心泵密封腔结构示意图。
图4是本发明所述离心泵的后端盖的剖面结构示意图。
图5是本发明所述离心泵的叶轮的剖面结构示意图。
具体实施方式
请参阅图2至图5所示，本发明提供一种离心泵100，包括电机10、位于电机10一端并连接电机10的泵体20、位于泵体20内的叶轮30、位于叶轮30前后两侧的前端盖40与后端盖50。
请参阅图2所示，所述泵体20包括前端口21和上端口22，其分别位于所述叶轮30的前端和上端，用于为流体提供输入输出的路径。所述泵体20内设有一容纳腔23，用于收容所述叶轮30。所述泵体20的前端口21与所述前端盖40配合连接。
所述叶轮30位于所述泵体20的容纳腔23内，并位于所述上端口22的下方，所述叶轮30的中心与电机10的旋转轴11配合连接，可跟随所述旋转轴11的转动而发生旋转。所述叶轮30设有一与所述泵体20前端口21配合的前密封环31、一与所述后端盖50配合连接的后密封环32、及位于后密封环32内侧的平衡孔33。所述后密封环32具有一L型截面，设有一基部34及自所述基部34末端垂直弯折的弯折部35，所述弯折部35与盖体51贴合，请配合参阅图5所示。
所述前端盖40设有一宽口端41和窄口端42，所述宽口端41朝向外侧，所述窄口端42朝向所述叶轮30并且与所述叶轮30的前密封环31相对设置，该窄口端42与所述泵体20的前端口21配合连接，并通过两者之间的密封件实现连接处的密封性能，所述泵体20的前端口21的外侧与所述前端盖40的窄口端42配合连接，所述泵体20的前端口21的内侧与所述叶轮30的前密封环31配合连接。
请参阅图4所示，所述后端盖50位于所述叶轮30的后侧，并罩于所述叶轮30的后侧。所述后端盖50设有一盖体51、自盖体51边缘朝向所述叶轮30凸伸的密封挡环52、及自盖体51边缘朝向所述电机10的安装部53。所述盖体51呈圆形，其外边缘通过螺栓与所述泵体20固定连接。所述密封挡环52呈圆形，其罩设于所述叶轮30后密封环32的外围，且所述密封挡环52的厚度为渐变设计，密封挡环52的顶部54较厚、底部55较薄，呈自上而下逐渐变薄的结构。值得注意的是，所述较厚的顶部54的内侧抵于所述后密封环32的弯折部35，而所述较薄的底部55的内侧与所述后密封环32的弯折部35保持一定的距离。
由此可见，本发明所述的离心泵中，由于所述叶轮30的后密封环32尺寸小于所述后端盖50的密封挡环52，且所述后端盖50密封挡环52围于所述叶轮30后密封环32的外围，两者之间呈偏心设置并在两者之间形成一密封腔56，该密封腔56是由叶轮30背面的后密封环32作为转子外圈、后端盖50的密封挡环52作为定子内圈构成的，叶轮30背面的后密封环32是旋转的，而后端盖50的密封挡环52是固定不动的，且两个密封环的轴面保持偏心安装（即密封挡环52的内圈M与后密封环32的外圈N为偏心设置，参图3）。如此一来，叶轮30旋转时，密封腔56里面的间隙由小变大，再由大变小，在叶轮30背面后密封环32圆周上设置可沿轴面串动的均匀分布的若干个滑片57，叶轮30高速旋转时，所述滑片57在离心力的作用下从叶轮30背面后密封环32的凹槽里被甩出，从而与后端盖50的密封挡环52的内圈M紧密接触，将密封腔56隔断成若干个封闭的压力腔，由于其每个压力腔的压力不同，形成压力梯度，压力流体推动滑片57旋转，给叶轮30提供持续旋转的动力，帮助叶轮30做功，从而可以减少电机10的输出转矩，也就是减少了电机10的输出功率，最终实现节能减排的目的。同时，为了提高密封腔56里面的密封压力的效果，在高压区A和低压区B的密封面处加装密封环片58，其材质为聚四氟乙烯片，该密封环片58位于所述弯折部35与盖体51之间。
另外， 所述后端盖50上设有一贯通所述密封腔56的第一通孔59，可供泵体20里的高压流体进入密封腔56内，从所述第一通孔59输入高压流体，然后分两路，一路进入滑片57底部，把滑片57推出，还有叶轮30旋转的离心力作用，综合两股力量，保证旋转过程中，所述滑片57紧紧地顶在后端盖50的密封挡环52内表面上，另一路进入密封腔56内，高压液体作用在滑片57上，产生转矩，推动叶轮30旋转。随着叶轮30的旋转，滑片57旋转到第二通孔60，高压流体流入第二通孔60，进入低压区B。再从叶轮30上的平衡孔33处流回叶轮30的进口，形成循环流体，此装置不但可以提供持续的叶轮30旋转动力，并帮助电机10做功， 一起为驱动叶轮30旋转提供动力，原理是利用叶轮30旋转时产生的压能转化为推动叶轮30旋转的机械能，在高压区A和低压区B的压力转换过程中，为叶轮30旋转提供扭矩，同时兼顾了传统水泵为了减少不平衡轴向力，在叶轮30上设计的平衡孔33。
综上所述，相较于现有技术，本发明离心泵通过叶轮和叶轮后侧的后端盖之间的旋转助力结构（如后密封环、密封挡环、滑片等结构），在解决现有技术中轴向力平衡问题的同时，还将高压区和低压区之间的能量场利用起来，转化成推动叶轮旋转的动力，从而降低电机的输出和能耗。
以上所述，仅是本发明的最佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，利用上述揭示的方法内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，均属于权利要求书保护的范围。
Claims (8)
1.一种具有叶轮旋转助力结构的离心泵，包括电机、位于电机一端并连接电机的泵体、位于泵体内的叶轮、位于叶轮前后两侧的前端盖与后端盖，所述叶轮设有一与所述后端盖配合连接的后密封环；所述后端盖设有一盖体、及自盖体边缘向所述叶轮延伸并罩设于所述后密封环外围的密封挡环；其特征在于：所述后端盖的密封挡环与所述叶轮的后密封环之间形成一密封腔，且所述后密封环上设有若干可滑入所述密封腔内的滑片。
2.根据权利要求1所述的具有叶轮旋转助力结构的离心泵，其特征在于：所述后端盖上设有一贯通所述密封腔的第一通孔，所述叶轮上设有贯通所述密封腔的第二通孔。
3.根据权利要求2所述的具有叶轮旋转助力结构的离心泵，其特征在于：所述离心泵设有一连通所述第一通孔的高压区及一连通所述第二通孔的低压区，以使所述离心泵内的流体从高压区经第一通孔进入所述密封腔内，并经由第二通孔从密封腔内流出进入低压区。
4.根据权利要求3所述的具有叶轮旋转助力结构的离心泵，其特征在于： 所述滑片在叶轮旋转时滑入所述密封腔内，并抵于所述后端盖的密封挡环的内圈，从而将所述密封腔隔断成若干个封闭的压力腔。
5.根据权利要求4所述的具有叶轮旋转助力结构的离心泵，其特征在于：所述密封挡环的内圈与所述后密封环的外圈呈偏心设置。
6.根据权利要求5所述的具有叶轮旋转助力结构的离心泵，其特征在于：所述叶轮的后密封环具有一L型截面，并设有一基部及自所述基部末端垂直弯折的弯折部。
7.根据权利要求6所述的具有叶轮旋转助力结构的离心泵，其特征在于：所述密封挡环的顶部较厚、底部较薄，且自上而下逐渐变薄；所述较厚的顶部与所述弯折部抵接。
8.根据权利要求7所述的具有叶轮旋转助力结构的离心泵，其特征在于：所述后密封环的弯折部与所述后端盖的盖体贴合，且两者之间设有密封环片。
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