CN106640667A - 一种导流壳式的双级双吸离心泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种导流壳式的双级双吸离心泵，包括泵体和贯穿所述泵体且与所述泵体转动连接的传动轴，在位于所述泵体内的所述传动轴上前后间隔设置有两个首级叶轮，在位于两个所述首级叶轮之间的所述传动轴上设置有第二级叶轮，所述泵体内固定设置有级间导流壳，所述级间导流壳为叶轮，其流道呈S形，其位于所述首级叶轮与所述第二级叶轮之间，所述级间导流壳的进口端与所述首级叶轮出口端连接，其出口端与所述第二级叶轮的进口端连接。

Description

一种导流壳式的双级双吸离心泵

技术领域

本发明涉及一种双级离心泵，特别是涉及一种导流壳式的双级双吸离心泵。

背景技术

双进口两级双吸离心泵具有流量大、扬程高等特点，在高扬程提水工程中具有广阔的应用前景。目前双进口两级双吸泵主要有过渡流道式和径向导叶式两种。过渡流道式两级双吸离心泵采用双进口蜗壳加过桥的方式将液体由首级叶轮引入第二级叶轮，而径向导叶式两级双吸离心泵通过径向导叶将水流由首级叶轮引入第二级叶轮。然而，对于过渡流道式两级双吸离心泵，由于过桥尺寸庞大、流道转弯急、结构复杂，很难用于抽送含有较大颗粒物或柔性长纤维介质的液体。对于径向导叶式两级双吸离心泵，其径向导叶的轴向尺寸很小、喉部面积小，流体在正导叶和反导叶之间快速调整，在抽送含有较大颗粒物或柔性长纤维介质的液体时，很容易产生流道堵塞现象。

此外，过渡流道式和径向导叶式双级双吸离心泵的两级叶轮的扬程都是相等的，即均为水泵总扬程的一半，这导致两级叶轮的比转速相同，虽然这在某种程度上简化水力设计使得两级叶轮的叶片制作使用相同的木模图，但造成了首级叶轮气蚀性能和吸入能力差。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种气蚀能力强和吸入能力强的导流壳式的双级双吸离心泵。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种导流壳式的双级双吸离心泵，其特征在于：其包括泵体和贯穿所述泵体且与所述泵体转动连接的传动轴，在位于所述泵体内的所述传动轴上前后间隔设置有两个首级叶轮，在位于两个所述首级叶轮之间的所述传动轴上设置有第二级叶轮，所述泵体内固定设置有级间导流壳，所述级间导流壳为叶轮，其流道呈S形，其位于所述首级叶轮与所述第二级叶轮之间，所述级间导流壳的进口端与所述首级叶轮出口端连接，其出口端与所述第二级叶轮的进口端连接。

所述首级叶轮和所述第二级叶轮通过键与所述传动轴连接。

所述第二级叶轮为双吸式叶轮。

所述首级叶轮为单吸式叶轮，所述首级叶轮的叶轮后盖板为后倾式，其与所述传动轴轴线的夹角为75°。

所述泵体内设置有吸水室和压水室，所述吸水室呈半螺旋形，其位于所述泵体的两端且与所述首级叶轮的进口端相通，所述压水室位于所述泵体的中部且与所述第二级叶轮的出口端相通。

在所述泵体与所述首级叶轮的进口之间设置有首级密封环，所述级间导流壳的外管与所述泵体的内壳之间设置有前静止密封，其为普通O形密封圈，所述级间导流壳的后沿与所述泵体内壳之间设置有后静止密封，其为普通O形密封圈。

所述级间导流壳的叶片数为所述首级叶轮的叶片数减1。

所述级间导流壳的进口过水断面面积与所述首级叶轮的出口过水断面面积相等，所述级间导流壳的出口过水断面面积与所述第二级叶轮的进口过水断面面积相等，所述级间导流壳从进口到出口的过水断面面积F按下式(1)逐渐减小：

F＝(F₂-F₁)L²+F₁ (1)

其中，F₁是所述首级叶轮出口处的过水断面面积，F₂是所述第二级叶轮2进口处过水断面面积。

所述过水断面面积F的获取过程如下：

离心泵叶轮过水断面面积计算中，向所述级间导流壳叶轮前后盖板剖视图中做切圆，得到两切点A、B，两切点和圆心形成三角形，三角形的重心为点C，内切圆半径为ρ，弦AB长为s，R_c为圆心距传动轴轴线的距离，利用如下式(2)计算级间导流壳中的过水断面面积F

L为所述级间导流壳相对流线长度，其满足0≤L≤1，其确定过程如下：

认为所述级间导流壳的起点为0，终点为所述级间导流壳的实际长度n，某一点距离所述级间导流壳的起点距离为w，公式如下式(3)：

所述级间导流壳的叶片进口安放角与所述首级叶轮的叶片出口安放角相同；所述级间导流壳的叶片出口安放角α₄为90°，所述级间导流壳叶片除进口和出口外任一位置的安放角α由下式(4)确定：

其中，α₃为所述级间导流壳叶片的进口安放角，φ为所述级间导流壳叶片的包角，x为从所述级间导流壳叶片的入口起算的螺旋线圆周角，其满足0≤x≤φ。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明在首级叶轮和第二级叶轮之间设置的级间导流壳呈S型，其流道宽阔、转弯平顺，因此能够在尽量减少能量损失的情况下将首级叶轮流出的复杂流体引入第二级叶轮中为第二级叶轮提供无旋流态的流体，减少了能量损失，且首级叶轮的扬程小，后盖板为后倾式与泵轴线夹角为75°，因此本发明吸入性能好，抗气蚀能力强，特别适合于抽送含有大颗粒或细长柔性介质的液体。2、本发明中的第二级叶轮为普通双吸式叶轮，其通过两个级间导流壳接收来自两个首级叶轮的流体，并继续对流体做功，因此本水泵的扬程高。3、本发明中的的泵体用于将高压腔与低压腔的流体隔离，因此本水泵能为完成能量转换提供必要的辅助空间。4、本发明中的吸水室为半螺旋形，因此能够为首级叶轮创造水平均匀入流条件。5、本发明中的压水室为蜗壳形，因此从第二级叶轮流出流体的环量损耗少。6、本发明中级间导流壳的进口过水断面面积与首级叶轮的出口过水断面面积相等，导流壳的出口过水断面面积与第二级叶轮的进口过水断面面积相等，因此减少了流体在首级叶轮与级间导流壳之间和级间导流壳与第二级叶轮之间传递过程中的能量损失。

附图说明

图1是本发明整体结构的半剖示意图；

图2是本发明首级叶轮的半剖面示意图；

图3是本发明级间导流壳与前静止密封以及后静止密封的结构示意图；

图4是本发明级间导流壳叶轮过水断面示意图；

图5是本发明级间导流壳中叶片安放角示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1～3所示，本发明提出了一种导流壳式的双级双吸离心泵，它包括泵体1和贯穿泵体1且与泵体1转动连接的传动轴2，在位于泵体1内的传动轴2上前后间隔设置有两个首级叶轮3，在位于两个首级叶轮3之间的传动轴2上设置有第二级叶轮4，泵体1内固定设置有级间导流壳5，级间导流壳5为叶轮，其流道呈S形，流道宽阔、转弯平顺，其位于首级叶轮3与第二级叶轮4之间，级间导流壳5的进口端与首级叶轮3出口端连接，其出口端与第二级叶轮4的进口端连接，级间导流壳5将从首级叶轮3流出的流体引入第二级叶轮4，并为第二级叶轮4提供无旋流态的流体。

上述实施例中，首级叶轮3和第二级叶轮4通过键与传动轴2连接。

上述实施例中，第二级叶轮4为双吸式叶轮，其直径大，其吸收来自两个首级叶轮3的流体，因此扬程大于首级叶轮，提高了水泵的扬程，这种水泵吸入性能好，抗汽蚀能力强。

上述实施例中，首级叶轮3为单吸式叶轮，首级叶轮3的叶轮后盖板31为后倾式，其与传动轴轴线的夹角为75°，其扬程小，便于吸入含有大颗粒或细长柔性介质的流体，增强泵的汽蚀性能和吸入性能。

上述实施例中，泵体1内设置有吸水室6和压水室10，吸水室6呈半螺旋形，其位于泵体1的两端且与首级叶轮3的进口端相通，压水室10位于泵体1的中部且与第二级叶轮4的出口端相通，吸水室6用于为首级叶轮3创造水平均匀入流条件，压水室10用于收集第二级叶轮4流出的流体，消除环量。

上述实施例中，在泵体1与首级叶轮3的进口之间设置有首级密封环7，其避免水流从首级叶轮3出口的高压区11沿动静部件之间的间隙反向进入叶轮进口的低压区12；级间导流壳5的外管与泵体1的内壳之间设置有前静止密封8，其为普通O形密封圈，用于阻止水流从首级叶轮3的出口进入级间导流壳5的外部区域；级间导流壳5的后沿与泵体内壳之间设置有后静止密封9，其为普通O形密封圈，用于阻止水流从第二级叶轮4的出口进入级间导流壳5的外部区域。

上述实施例中，级间导流壳5的叶片数为首级叶轮3的叶片数减1。

上述实施例中，级间导流壳5的进口过水断面面积与首级叶轮3的出口过水断面面积相等，级间导流壳的出口过水断面面积与第二级叶轮4的进口过水断面面积相等，级间导流壳5从进口到出口的过水断面面积F按下式(1)逐渐减小：

F＝(F₂-F₁)L²+F₁ (1)

其中，F₁是首级叶轮3出口处的过水断面面积，F₂是第二级叶轮2进口处过水断面面积，F的获取过程如下：

如图4所示，离心泵叶轮过水断面面积计算中，向级间导流壳5叶轮前后盖板剖视图中做切圆，得到两切点A、B，两切点和圆心形成三角形，三角形的重心为点C，内切圆半径为ρ，弦AB长为s，R_c为圆心距传动轴2轴线的距离，利用如下式(2)计算级间导流壳5中的过水断面面积F

L为导流壳相对流线长度(0≤L≤1)。其确定过程如下：

认为级间导流壳5的起点为0，终点为导流壳的实际长度n，某一点距离级间导流壳5的起点距离为w，公式如下式(3)：

上述实施例中，如图5所示，级间导流壳5的叶片进口安放角与首级叶轮3的叶片出口安放角相同；级间导流壳5的叶片出口安放角α₄为90°，级间导流壳5叶片除进口和出口外任一位置的安放角α由下式(4)确定：

其中，α₃为级间导流壳叶片的进口安放角，φ为级间导流壳叶片5的包角，x为从级间导流壳叶片5的入口起算的螺旋线圆周角(0≤x≤φ)。

本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置及其连接都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种导流壳式的双级双吸离心泵，其特征在于：其包括泵体和贯穿所述泵体且与所述泵体转动连接的传动轴，在位于所述泵体内的所述传动轴上前后间隔设置有两个首级叶轮，在位于两个所述首级叶轮之间的所述传动轴上设置有第二级叶轮，所述泵体内固定设置有级间导流壳，所述级间导流壳为叶轮，其流道呈S形，其位于所述首级叶轮与所述第二级叶轮之间，所述级间导流壳的进口端与所述首级叶轮出口端连接，其出口端与所述第二级叶轮的进口端连接。

2.如权利要求1所述的一种导流壳式的双级双吸离心泵，其特征在于：所述首级叶轮和所述第二级叶轮通过键与所述传动轴连接。

3.如权利要求1所述的一种导流壳式的双级双吸离心泵，其特征在于：所述第二级叶轮为双吸式叶轮。

4.如权利要求1所述的一种导流壳式的双级双吸离心泵，其特征在于：所述首级叶轮为单吸式叶轮，所述首级叶轮的叶轮后盖板为后倾式，其与所述传动轴轴线的夹角为75°。

5.如权利要求1所述的一种导流壳式的双级双吸离心泵，其特征在于：所述泵体内设置有吸水室和压水室，所述吸水室呈半螺旋形，其位于所述泵体的两端且与所述首级叶轮的进口端相通，所述压水室位于所述泵体的中部且与所述第二级叶轮的出口端相通。

6.如权利要求1所述的一种导流壳式的双级双吸离心泵，其特征在于：在所述泵体与所述首级叶轮的进口之间设置有首级密封环，所述级间导流壳的外管与所述泵体的内壳之间设置有前静止密封，其为普通O形密封圈，所述级间导流壳的后沿与所述泵体内壳之间设置有后静止密封，其为普通O形密封圈。

7.如权利要求1所述的一种导流壳式的双级双吸离心泵，其特征在于：所述级间导流壳的叶片数为所述首级叶轮的叶片数减1。

8.如权利要求1所述的一种导流壳式的双级双吸离心泵，其特征在于：所述级间导流壳的进口过水断面面积与所述首级叶轮的出口过水断面面积相等，所述级间导流壳的出口过水断面面积与所述第二级叶轮的进口过水断面面积相等，所述级间导流壳从进口到出口的过水断面面积F按下式(1)逐渐减小：

F＝(F₂-F₁)L²+F₁ (1)

其中，F₁是所述首级叶轮出口处的过水断面面积，F₂是所述第二级叶轮2进口处过水断面面积。

9.如权利要求8所述的一种导流壳式的双级双吸离心泵，其特征在于：所述过水断面面积F的获取过程如下：

离心泵叶轮过水断面面积计算中，向所述级间导流壳叶轮前后盖板剖视图中做切圆，得到两切点A、B，两切点和圆心形成三角形，三角形的重心为点C，内切圆半径为ρ，弦AB长为s，R_c为圆心距传动轴轴线的距离，利用如下式(2)计算级间导流壳中的过水断面面积F

$F=\frac{4}{3}{\mathrm{\πR}}_c(s+\mathrm{\ρ})---\left(2\right)$

L为所述级间导流壳相对流线长度，其满足0≤L≤1，其确定过程如下：

认为所述级间导流壳的起点为0，终点为所述级间导流壳的实际长度n，某一点距离所述级间导流壳的起点距离为w，公式如下式(3)：

$L=\frac{w}{n}.---\left(3\right)$

10.如权利要求1所述的一种导流壳式的双级双吸离心泵，其特征在于：所述级间导流壳的叶片进口安放角与所述首级叶轮的叶片出口安放角相同；所述级间导流壳的叶片出口安放角α₄为90°，所述级间导流壳叶片除进口和出口外任一位置的安放角α由下式(4)确定：

$\mathrm{\α}=\frac{90-{\mathrm{\α}}_3}{\mathrm{\φ}}x+{\mathrm{\α}}_3---\left(4\right)$

其中，α₃为所述级间导流壳叶片的进口安放角，φ为所述级间导流壳叶片的包角，x为从所述级间导流壳叶片的入口起算的螺旋线圆周角，其满足0≤x≤φ。