一种部分流泵的泵体及部分流泵的单级套件的制作方法

本发明属于流体机械中的叶片泵，涉及部分流泵，及多级部分流泵。

背景技术：

1、叶片泵按叶轮出口液流流出方式分为全部流式叶片泵，俗称离心泵，和部分流式叶片泵，俗称部分流泵或切线泵。离心泵种类繁多，而部分流泵目前只有切线泵一种。部分流泵在高速、高压时的效率及其它性能优于离心泵，是目前高速化唯一适应性产品，但其结构存在切向的喉部及扩散管，径向尺寸过大，难以多级化，阻碍了进一步发展。部分流泵在二次世界大战期间，由德国巴斯克博士发明，1948年在英国第一次生产这种泵，在1962年美国胜达因公司首先批量生产齿轮增速的立式高速部分流泵，此后我国多家公司也仿制这些泵，直到现在常速和高速部分流泵都没有大的发展，也没有创新的同类产品出现。

2、目前还没有立式多级部分流泵专利，更没有部分流式的深井泵。对立式多级的部分流泵产品，某厂有图片展示，是类似卧式多级部分流泵，有长的切向扩散管存在，径向尺寸大、结构复杂、造价高、限制了使用范围，其结构不能很好地改造成结构紧凑的多级产品，更不能改造成深井泵。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对切线泵存在径向尺寸大、不能很好地多级化、小型化的问题，提供一种结构紧凑，径向尺寸小的，又能组装成多级部分流泵的单级套件。

2、另一个发明的目的是利用上述单级套件组装成体积小，扬程高的多级部分流泵或深井泵。满足高压化的需求。

3、本发明前一个目的可通过下列技术方案来实现：一种部分流泵的单级套件，包括泵体，开式或半开式叶轮，集流壳，其特征在于：在泵体内设置一个或多个轴向流体出口及其弧形扩散室，两者相互连通。这能有效地缩小泵体的径向尺寸和减小叶轮的径向力，有效地将液体的动能转为压力能，有效地引导液体至下一级叶轮进口处。流体为非刚性物体，轴向流体出口也可以偏离轴向一定的角度。弧形扩散室类似于弯曲的喇叭状，类似于弯曲的圆锥台等形状。弧形扩散室主要由泵体内底面，内外工作面及集流壳底面或其凸台组成。

4、在上述单级套件中，可在轴向流体出口与弧形扩散室之间设置环状喉部。这可增加流道尺寸的稳定性，减少性能参数的波动。喉部都是等截面的，其形状可以是圆环状的，或是向内偏移的环状的，或螺旋形环状的，也可是切向状的。喉部长度一般较短，喉部的形状对性能来说影响不大。如采用耐磨材料也可不设喉部。

5、在上述单级套件中，集流壳在对应喉部及弧形扩散室处设置凸台。这样可调节喉部尺寸的大小及扩散室的扩散度，使设计更灵活、方便，提高通用化程度。

6、在上述单级套件中，集流壳在液流进口处设置导流锥面。这可扩大叶轮进口前的过流面积，还可减少叶轮进口侧一面间隙的液体回流。提高了泵的容积效率。

7、在上述单级套件中，可在泵体上设置级间密封。级间密封可采用间隙密封、橡胶唇形密封、油封等，还可采用聚四氟乙烯密封，或不锈钢壳聚四氟乙烯高级密封。为了减少级间由于压力差引起的泄漏，采用摩擦系数极低的，寿命长的，密封性能好的，线速度高的聚四氟乙烯密封，特别是不锈钢壳聚四氟乙烯高级密封，其性能更优，安装更方便、可靠。在泵体与叶轮轴之间的配合设置小的径向间隙，就形成间隙密封，为了增加耐磨性，可在两者之间设置耐磨套，耐磨套内外都存在小间隙，则性能更佳，同时还可起到叶轮的定心作用。

8、在上述单级套件中，弧形扩散室工作面的一面或两面采用渐开线或对数螺旋线或阿基米德螺旋线组成的曲面。根据渐开线性质可知，渐开线各点的法线都指向基圆，而基圆直径一般都小于叶轮的进口直径，当液体流向其内曲面时，有反作用力产生并指向基圆，和液流的惯性力的合力更易指向叶轮的进口处，更易导流到下一级，当液流接触渐开线的外曲面时，也有垂直于表面的反作用产生，会减少切向分量，会减少漩涡产生，这些都会提高水力效率。对数螺旋线(等角螺旋线)和阿基米德螺旋线也有类似的性质，都会使水力效率有所提高。

9、在上述单级套件中，叶轮型式是介于开式与半开式之间的，叶轮叶片安放角在70°～110°之间的，或再在其外圆部位制成扭曲的叶面。结合机械强度和结构需求，可适当减少叶轮后盖板直径尺寸，使介于开式与半开式之间，这有利于减少后盖板的水力摩擦损失，也有利于小直径泵类的导流性能。根据大小泵的结构需求，叶片可前倾或后倾，其安放角选择70°～110°之间。为了使液流产生一定的轴向分量，导流更顺畅，可以在叶轮外圆部位制成一段扭曲叶面。

10、在上述单级套件中，泵体、叶轮、集流壳材料可采用高铬合金钢；或表面有耐磨涂层，或氮化处理的不锈钢或双相不锈钢；或高级工程塑料。如采用含铬量超过20％的高铬合金钢；或镀铬、涂陶瓷涂层、涂聚氨脂弹性体涂层及氮化处理的不锈钢或双相不锈钢；或采用聚苯醚，聚砜、聚苯并咪唑等高级工程塑料。

11、本发明的另一个目的可通过下列技术方案来实现：多级部分流泵，其特征在于：包括多套上述部分流泵的单级套件。结合其它零件组装成多级部分流泵或深井泵。

12、在上述的多级部分流泵中，各套单级套件可通过多条拉杆压紧、或用机械方式压紧在泵筒内、或泵体、集流壳分别与泵筒焊接成一体。

13、在上述的多级部分流泵中，在初级叶轮的进口端设置由动环，静环或动环，中间环，静环组成的止推轴承副。为了减少轴向力对配套电机的影响，可在泵中设置抗轴向力的止推轴承副，如设置与叶轮或其延伸件接触的动环，与泵筒的相应零件接触的静环，两者组成平面摩擦副，即形成止推轴承副，有效阻止由叶轮传入的轴向力，提高电机寿命。为了减少动、静环相对运动的速度，可在两环之间增加自由转动的中间环。其材料可选硬度高、有自润滑功能的氮化硅陶瓷或硬质合金等。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

15、1、切线泵由于泵体外径外存在切向扩散管导致径向尺寸过大，不能很好的制成多级产品，不能向更高压方面发展，本发明解决了这个问题，将切线泵的切向扩散管设置成泵体内的弧形扩散室，有效地缩小径向尺寸，有效地使液体在泵体内就导流到下一级叶轮进口处，从而实现结构紧凑、多级化、小型化、轻型化。这种泵可称为弧线泵，是继切线泵后第二个部分流泵的新泵种。

16、2、由多套上述的单级套件组成多级部分流泵，特别是组成深井泵，具有体积小、重量轻、扬程高等特点，叶轮叶片的上下侧面是无密封面结构，是有一定的间隙存在，从而可输送含固体颗粒的介质和高粘度液体。即使输送固体颗粒时发生磨损，对本发明的泵影响很少。而离心泵因存在口环密封环节，口环磨损后，泄漏增大，对该泵的性能影响极大。也就是本发明的泵具有耐泥砂，耐颗粒的功能，这方面的性能远超离心泵同类产品。由于变频器的普及，并逐渐小型化、低价格、易操作，有助于泵业向高速化发展。就本发明的深井泵而言，转速可达万转每分钟，泵叶轮与介质的摩擦阻力小于离心泵同类产品，又可带动配套电机向高速、大功率方面发展。对多级泵也是如此，而制造难度小于深井泵，其结构更灵活多变，性能更易发挥，将成为叶片泵发展的主要对象。

技术特征：

1.一种部分流泵的泵体，其特征在于：在泵体上设置一个或多个轴向流体出口、环状喉部及其弧形扩散室，前述三者相互连通，所述环状喉部其形状可以是圆环状的、或是向内偏移的环状的、或是螺旋形环状的、也可以是切向状的。

2.根据权利要求1所述的泵体，其特征在于：弧形扩散室工作面的一面或两面采用渐开线或对数螺旋线或阿基米德螺旋线组成的曲面。

3.一种部分流泵的单级套件，包括泵体、开式或半开式叶轮、集流壳，其特征在于：所述的泵体是权利要求1或2所述的泵体。

4.根据权利要求3所述的单级套件，其特征在于：集流壳在对应喉部及弧形扩散室处设置凸台。

5.根据权利要求4所述的单级套件，其特征在于：集流壳在液流进口处设置导流锥面。

6.根据权利要求5所述的单级套件，其特征在于：在泵体内设置级间密封。

7.根据权利要求6所述的单级套件，其特征在于：叶轮型式是介于开式与半开式之间的，叶轮叶片安放角在70°～110°之间的，或再在其外圆部位设置一段扭曲的叶面。

8.根据权利要求7所述的单级套件，其特征在于：泵体、叶轮、集流壳材料可采用高铬合金钢；或不锈钢或双相不锈钢；或高级工程塑料。

9.根据权利要求8所述的单级套件，其特征在于：不锈钢或双相不锈钢可采用镀铬、涂陶瓷涂层、涂聚氨脂弹性体涂层及氮化处理。

10.根据权利要求8所述的单级套件，其特征在于：高级工程塑料可采用聚苯醚、聚砜、聚苯并咪唑的高级工程塑料。

技术总结本发明属于叶片泵领域，该泵体及套件解决了目前部分流泵因径向尺寸过大的问题，泵体的特征是设置了一个或多个轴向流体出口、环状喉部及其弧形扩散室；套件的特征是设置了泵体、叶轮、集流壳，具有结构简单紧凑、转动件尺寸小、转动惯量小，避免了材料强度的限制，可实现多级化、高速化、轻型化、小型化。其产品是部分流泵的第二个新泵种，可称为弧线泵，突破了高速泵几十年来无进展的局面，为高速泵的发展开辟了新通道，主要用在需高压的航天航空、石油化工、化肥制药及新能源等行业的高端装备中。技术研发人员：卢才美受保护的技术使用者：温岭市高深泵业科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/11