CN212318298U - 一种旋涡泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种旋涡泵，包括泵壳、盖板和叶轮，泵壳与盖板结合形成用于置纳叶轮的容腔和流道，叶轮包括圆盘状轮毂和若干叶片，叶片均匀间隔呈发射状沿轮毂径向排布，形成绕轮毂外周交错、成曲线绕行的流体流动方向；流道成环形蜗壳状，其横截面面积由入口至出口逐渐增大。本实用新型叶片能使流体在流动过程中受力均匀，形成稳定的旋涡，提高叶轮和泵壳流道内流体之间能量传递效率，有效降低泵内压力脉动的振幅，防止共振，降低旋涡泵噪声，提高旋涡泵性能表现；蜗壳状环形流道避免了普通流道较大的能量损失，同时减小了对叶轮的冲击作用，进口和出口流道与流体流动方向一致的设计，均进一步提高了旋涡泵的抗气蚀能力。

Description

一种旋涡泵

技术领域

本实用新型属于机械泵设计技术领域，尤其属于旋涡泵设计技术领域，具体涉及一种旋涡泵的结构设计。

背景技术

燃油泵作为燃油系统的重要动力元件之一，其功能是将原动机的机械能传递和转换给输送燃油，使其具有一定压力和流量，从而为后续工作部件提供高压燃油。燃油泵如采用齿轮泵，在实际运行中，由于运行条件的复杂性，会存在短时干转的情况。为了提高燃油泵的运行可靠性，迫切需要解决小流量、高扬程、小体积的燃油泵干转的问题。

旋涡泵属于叶片式泵，工作时液体从吸入口流入叶轮，经叶轮加速后又流回流道，并把能量传递给流道内的液体，如此多次重复加速后由压水室出口流出，使泵具有很高的扬程，且结构紧凑，并且可以短时干转，因此旋涡泵具有作为燃油泵的优势。

传统的旋涡泵分为闭式叶轮旋涡泵和开式叶轮旋涡泵，如图1至图5 所示，叶轮是由圆盘及其外缘圆周上呈放射状均匀排列的叶片组成。闭式叶轮是指叶片部分设有中间隔板，反之，开式叶轮则没有中间隔板。叶轮是使流体产生离心力差，从而形成纵向旋涡和横向旋涡。

传统旋涡泵工作时，流体流入旋涡泵叶轮叶片间时冲角较大，导致旋涡泵抗气蚀性能较差。流体在流道内的运动轨迹是呈螺旋线状向前运动的，即旋涡运动，在流动过程中会与固定壁面发生多次撞击，且会发生二次流、回流等现象，使流体的流动损失较大，导致旋涡泵的工作效率较低，仅为 20％～40％，无法满足工程实际需要。除此之外，传统旋涡泵泵体流道的进出口处与流体的流动方向呈一较大的角度。在进口处，流体带有一定的初速度进入泵体，会直接冲击叶轮，使叶轮额外承受液流冲击力，会对旋涡泵的正常工作产生一定的影响。而且，部分流体以这样的方式进入叶轮后，由于撞击到了叶片壁面，流速降为0，然后又在旋转叶片的带动下，流速瞬间增大，此时压力急剧减小，若低于流体的饱和蒸汽压，会发生气蚀，这是导致普通流道旋涡泵抗气蚀性能较差的原因。在出口处，由于流道出口与流体流动方向不一致，会使流体的流向发生急剧地变化，且部分流体会直接撞击流道的固体壁面，从而产生较大的能量损失。

发明内容

本实用新型为了解决现有旋涡泵存在的问题，提供一种交错叶片的矩形蜗壳旋涡泵，其目的在于减少流体在泵内流动过程中的损失，提高叶片对流体的做功能力，进而改善旋涡泵的工作性能，并便于加工。

本实用新型通过下述技术方案实现：

旋涡泵，包括泵壳、盖板和叶轮，所述的泵壳与盖板结合形成用于置纳叶轮的容腔和流道，其特征在于：所述叶轮包括圆盘状轮毂和若干叶片，叶片均匀间隔呈发射状沿轮毂径向排布，形成绕轮毂外周交错、成曲线绕行的流体流动方向；所述流道成环形蜗壳状，其横截面面积由入口至出口逐渐增大。

本实用新型所述流道入口方向与流道流体流动方向一致，流道出口方向与流道流体流动方向一致。

本实用新型所述叶片一种结构是叶片沿轮毂外周两侧左右等距交错、单排排布形成曲线绕行流动的流道；各叶片横截面为矩形。

本实用新型所述叶片一种结构是叶片沿轮毂外周等距交错、单双片排布，单叶片位于轮毂外周两侧中心、双叶片位于轮毂外周两侧边缘，形成曲线绕行流动的流道；各叶片横截面为矩形。

本实用新型所述叶片一种结构是叶片为薄片形状、沿轮毂外周等距离间隔排布，相邻两叶片一片中心为通孔、一片两侧为半孔结构，形成曲线绕行流动的流道。

进一步本实用新型所述流道横截面形状与叶轮外周叶片形成的形状匹配相似。如，流道横截面为矩形结构。

进一步所述流道入口方向沿流道切线方向布置，流道出口方向沿流道切向线方向布置。

所述流道入口与流道出口之间的流道壁与叶片顶部的径向间隙为符合转动配合间隙结构，间隙不大于0.1mm。

本实用新型将叶片交错设置在叶轮轮毂圆周上，工作时，流体径向进入泵内，并充满泵壳的蜗壳状环形流道，叶轮旋转时会带动流体一起运动，当叶轮内流体运动的线速度大于泵壳环形流道内流体的线速度时，由于存在离心力差会产生纵向旋涡，使流体多次反复在叶轮内和环形流道之间流动，在这个过程中将叶轮具有的能量传递给流体。左右等距交错叶片能使流体在流动过程中受力均匀，且能有效改善泵内压力脉动现象，降低压力脉动的振幅，防止发生共振，降低旋涡泵工作时的噪声。在单双交错叶片中，流体流经单叶片时，被均匀的分割为两部分，之后流经双叶片时，两部分流体又汇集起来，如此反复的在叶轮中形成“分流——汇集”的流动，使得流体在流动过程中能够产生较大的径向旋涡，提高旋涡泵的工作性能。

泵壳内的蜗壳状环形流道解决了上述普通流道能量损失较大的问题。在进口和出口处，流道与流体流动方向相一致，使流体“光滑的”进入和流出泵体。流体进入泵体后，其流动方向逐渐的向叶片旋转圆周的切向过渡，不会直接冲击叶轮，产生冲击力，也不会使流体的流速和压力发生急剧变化，提高了旋涡泵的抗气蚀能力。当流体在泵内获得能量后要流出泵体时，流体流动方向不会发生急剧地变化，避免产生较大的能量损失。

除此之外，泵壳内蜗壳状环形流道为非等截面，其横截面积从进口到出口处逐渐扩大，根据伯努利方程，流体在泵壳流道的流动过程中将动能转化为压力能，流体的压力不断增加。而且，由于流道面积逐渐扩大，相同流量下泵壳流道截面的速度变小，增大了叶轮内和流道内流体的速度差，有利于加强流体间碰撞产生动量交换的效果。在进口和出口之间设有隔舌，且隔舌与叶轮的径向间隙很小，在将进出口隔开的同时，减少出口处的高压流体窜流至入口处。

与现有技术方案相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、叶轮包括圆盘状轮毂和若干径向直叶片，叶片左右等距交错呈发射状排布在轮毂外缘圆周上。左右等距交错叶片能使流体在流动过程中受力均匀，能形成稳定的纵向旋涡，提高叶轮和泵壳流道内流体之间能量传递效率，且能有效降低泵内压力脉动的振幅，防止发生共振，降低旋涡泵工作时的噪声。单双交错叶片或圆弧交错叶片能够使流体在流动过程中形成较大的径向旋涡，从而提高旋涡泵的性能表现。叶轮中心的通孔，便于采用过盈配合的周向固定方式安装至电机轴上，结构简单。

2、本实用新型叶片结构简单，易于机械加工，降低制造成本。

3、泵壳内的蜗壳状环形流道避免了普通流道较大的能量损失，同时减小了对叶轮的冲击作用，以及提高了旋涡泵的抗气蚀能力。在泵壳流道的进口和出口之间设有隔舌，且隔舌与叶轮的径向间隙很小，一方面将进出口隔开，另一方面减少出口处的高压流体窜流至入口处。

4、本实用新型整个装置结构简单紧凑，重量轻，易于加工制造，且装拆和维护简便。

附图说明

图1是传统蜗壳旋涡泵闭式叶轮径向截面局部示意图；

图2是传统蜗壳旋涡泵开式叶轮径向截面局部示意图；

图3是传统蜗壳旋涡泵组成结构示意图；

图4是本实用新型旋涡泵三维模型爆炸图；

图5是本实用新型实施例一左右等距交错叶片结构示意图；

图6是本实用新型实施例二单双交错叶片结构示意图；

图7是本实用新型实施例三圆弧交错叶片结构示意图；

图8是本实用新型泵壳结构示意图；

图9是本实用新型泵壳、叶轮及流道平面示意图；

图10是本实用新型泵壳、叶轮及流道截面示意图。

图中，1是传统旋涡泵泵壳；2是传统旋涡泵叶轮；3是电机连接件； 4是本实用新型旋涡泵泵壳；5是进出水口连接件；6是盖板；7是固定螺母；8是叶轮；9是定位套；10是进口；11是出口。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型进一步说明，具体实施方式是对本实用新型原理的进一步说明，不以任何方式限制本实用新型，与本实用新型相同或类似技术均没有超出本实用新型保护的范围。

结合附图。

本实用新型旋涡泵包括泵壳、盖板和叶轮，所述的泵壳与盖板结合形成用于置纳叶轮的容腔和流道。叶轮包括圆盘状轮毂和若干叶片，叶片均匀间隔呈发射状沿轮毂径向排布，形成绕轮毂外周交错、成曲线绕行的流体流动方向；流道成环形蜗壳状，其横截面面积由入口至出口逐渐增大。

本实用新型流道入口方向与流道流体流动方向一致，流道出口方向与流道流体流动方向一致。

如图5所示，本实用新型实施例一叶片结构是：叶片沿轮毂外周两侧左右等距交错、单排排布形成曲线绕行流动的流道；各叶片横截面为矩形。

如图6所示，本实用新型实施例二叶片结构是：叶片沿轮毂外周等距交错、单双片排布，单叶片位于轮毂外周两侧中心、双叶片位于轮毂外周两侧边缘，形成曲线绕行流动的流道；各叶片横截面为矩形。

如图7所示，本实用新型实施例三叶片结构是：叶片为薄片形状、沿轮毂外周等距离间隔排布，相邻两叶片一片中心为通孔、一片两侧为半孔结构，形成曲线绕行流动的流道。

本实用新型流道横截面形状与叶轮外周叶片形成的形状匹配相似。本实施例流道横截面为矩形结构。流道入口方向沿流道切线方向布置，流道出口方向沿流道切向线方向布置。

本实用新型流道入口与流道出口之间的流道壁与叶片顶部的径向间隙为符合转动配合间隙结构，间隙不大于0.1mm。

如图4所示，以下以一具体组成为例对本实用新型旋涡泵进行说明。

旋涡泵包括泵壳、盖板、叶轮、定位套、螺母、进出水口连接件、电机连接件，所述电机连接件、泵壳、定位套、叶轮、螺母、盖板依次沿轴向安装于电机轴上，进出水口连接件通过螺钉固定于泵壳和盖板顶部，形成完整的流道。

叶轮包括圆盘状轮毂和若干的叶片，叶片均匀交错呈发射状排布在轮毂外缘圆周上，叶轮中心有一通孔，采用过盈配合的周向固定方式安装至电机轴上。

泵壳内有一蜗壳状环形流道，上端设有进口和出口，并在进口和出口之间设有隔舌以将其隔开。顶部和底部各有一螺纹孔，通过螺钉与盖板连接，从而形成封闭流道。

定位套为圆环状部件，便于叶轮在电机轴上的轴向定位。

螺母作用是将叶轮固定在电机轴上，以便电机带动叶轮同向旋转，同时防止叶轮旋转时发生轴向位移。

进出水口连接件设有螺纹孔，通过螺钉与泵壳和盖板连接在一起，靠中央位置设置有两个圆形通孔，一侧分别与泵壳的进口和出口相连通，另一侧与输送管路连接。

在上述叶轮中，所述叶片横截面为矩形的径向直叶片，左右等距交错设置。叶片形状结构简单，便于加工，等距交错设置能使流体在流动过程中受力均匀，综合表现优于普通的左右对称叶片。

在上述叶轮中，叶片横截面为矩形的径向直叶片，在轮毂圆周上单双交错设置。在单双交错叶片的轴线方向上，单叶片设置在轮毂中间位置，双叶片设置在轮毂边缘两侧。

在上述叶轮中，叶片为片状布置结构，相邻叶片一片中心为通孔、一片两侧为半孔结构。

在普通叶轮旋涡泵中，径向旋涡一般作用很小，而此种单双交错或圆弧交错叶片结构使得流体在流动过程中能够产生较大的径向旋涡，能够提高旋涡泵的工作性能。

在上述泵壳内的蜗壳状环形流道，其横截面为面积渐扩的矩形截面，流体在泵壳流道的流动过程中将动能转化为压力能，相较普通的流道流动损失更小。

在上述泵壳内的蜗壳状环形流道进出口处，流道与流体流动方向相一致。普通流道的出口处与流体流动方向呈一定的角度，会使流体在出口处急剧地改变流动方向，造成较大的能量损失。

在上述泵壳内隔舌与叶轮的径向间隙很小，以防止出口高压流体窜漏至进口处。

Claims (9)

1.一种旋涡泵，包括泵壳、盖板和叶轮，所述的泵壳与盖板结合形成用于置纳叶轮的容腔和流道，其特征在于：

所述叶轮包括圆盘状轮毂和若干叶片，叶片均匀间隔呈发射状沿轮毂径向排布，形成绕轮毂外周交错、成曲线绕行的流体流动方向；

所述流道成环形蜗壳状，其横截面面积由入口至出口逐渐增大。

2.根据权利要求1所述的旋涡泵，其特征在于：所述流道入口方向与流道流体流动方向一致，流道出口方向与流道流体流动方向一致。

3.根据权利要求2所述的旋涡泵，其特征在于：所述叶片沿轮毂外周两侧左右等距交错、单排排布形成曲线绕行流动的流道；各叶片横截面为矩形。

4.根据权利要求2所述的旋涡泵，其特征在于：所述叶片沿轮毂外周等距交错、单双片排布，单叶片位于轮毂外周两侧中心、双叶片位于轮毂外周两侧边缘，形成曲线绕行流动的流道；各叶片横截面为矩形。

5.根据权利要求2所述的旋涡泵，其特征在于：所述叶片为薄片形状、沿轮毂外周等距离间隔排布，相邻两叶片一片中心为通孔、一片两侧为半孔结构，形成曲线绕行流动的流道。

6.根据权利要求1至5任一项所述的旋涡泵，其特征在于：所述流道横截面形状与叶轮外周叶片形成的形状匹配相似。

7.根据权利要求6所述的旋涡泵，其特征在于：所述流道横截面为矩形结构。

8.根据权利要求6所述的旋涡泵，其特征在于：所述流道入口方向沿流道切线方向布置，流道出口方向沿流道切向线方向布置。

9.根据权利要求6所述的旋涡泵，其特征在于：所述流道入口与流道出口之间的流道壁与叶片顶部的径向间隙为符合转动配合间隙结构，间隙不大于0.1mm。

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