一种叶轮不旋转的双涵道工业泵的制作方法

专利名称：一种叶轮不旋转的双涵道工业泵的制作方法技术领域：本发明涉及一种非容积式工业泵，确切地说，涉及一种叶轮不旋转的双函道工业泵。现有技术中，非容积式工业泵通常都是壳体静止不动，而由叶轮高速转动泵送液体的，例如单级和多级的离心泵、轴流泵、混流泵、旋涡泵等都是以这种方式工作的。一般来说，现在已能定型批量生产的各种非容积式工业泵大致上已经构成了非常广泛的型谱覆盖范围。只是在小排量、高扬程的型谱范围内，目前的产品尚不能满足工业生产需求。本发明的目的是提供一种能够弥补现有工业泵型谱缺陷的、适应在小排量、高扬程范围内工作的工业泵-一种叶轮不旋转的双函道工业泵。本发明的结构原理图如图1所示由壳体1、旋转筒体2和静止叶轮3等部件组成的本发明，其中旋转筒体2是一个两端分别为其转轴和圆形通孔的中间凸出的园柱形中空筒体，在筒体空腔里同轴装有静止叶轮3，叶轮3的切向装有喷嘴4(参见图2)，喷嘴后侧是呈蜗壳状的扩压螺旋通道(内函道)5，叶轮与旋转筒体之间的孔隙为外函道6，喷嘴的末端在轴心处连通并向外构成泵的出口7，整个筒体2被密封装在附有泵的入口8的壳体1内。附图1还表明了本发明的旋转筒体2由屏蔽电机9(或采用普通电机经磁力偶合屏蔽)驱动高速转动，而叶轮3则固定不转。附图2是本发明叶轮3的剖面图及液体流向示意图。附图3是本发明内外函道结构示意图。下面结合附图，具体介绍本发明的工作机理。在叶轮3的切向装的喷嘴可以是1个，也可以是2～4个(图2所示为2个喷嘴)，这些喷嘴应用耐摩材料制成。在旋转筒体的一侧中心位置，由于在中间有从叶轮引出的出口管道，形成了泵的环形入口(其结构基本上与离心泵叶轮的环形入口相似)，液体由泵的入口8进入泵体，再由此环形入口被吸入旋转筒体2内，经旋转筒体的端部流道被引流到筒体腔内外壁，并被加速到与筒体一样的旋转速度，这个过程类似于离心泵中叶轮流道的加速作用。液体在泵体内的流程分为两种在旋转筒体2内形成外函道6，在静止叶轮3内部构成内函道5。由于离心力的作用，液体在外函道由旋转中心流向筒体外壁时，其压力逐渐增加，即旋转曲率半径越大，则由离心力造成的压力也越大。喷嘴设在外函道的外缘，在喷嘴入口处获得一个由旋转液体的离心力产生的压力(由于喷嘴处于外函道的最外侧，静压最大)。当泵中液体在外函道中与筒体同步高速旋转时，液体在外函中与筒体的相对切向速度为0，因此即使筒体达到非常高的转速，也不会产生明显的水力损失。所以，旋转筒体可以允许在非常高的转速下工作。但是，液体在外函道中的绝对切向速度则大体上与筒体在该位置的旋转速度相近似。假设液体进入喷嘴前在外函道的绝对切向速度为V1〔V1＝ (n·2πr)/60 M/S，式中n转速(转/分)，r喷嘴所在筒体位置的曲率半径(m)〕，但在进入静止叶轮之后，经过能把流速均匀、平缓、光滑地由V1过渡到V2的扩压流道(又称内函道)，流体的切向速度逐渐降低到出口速度V2 [V2=Q/F× (104)/3600 式中Q流量(M3/h)，F出口截面积(cm2)〕根据水力学的伯诺利方程，在内函道中流体的速度由初速度V1降低到出口速度V2时，其速头差为(V12-V22)/2g，除去水力损失外，该速头差将全部转化为压头。设定V1＝300米/秒，V2＝20米/秒，则理论上速头差为(300m/s＊300m/s-20m/s＊20m/s)/(2＊9.8m/s＊s)＝4567米，这个水头除去损失，再加上离心力所产生的压头，就是泵的总输出扬程。由此可见，本发明的扬程是由筒体的旋转速度和喷嘴所处的曲率半径为主要因素决定的，与流量大小并无直接关系。因此，即使在很低的流量下本发明也可获得很高的扬程，也就是说，该泵可在工业泵型谱的左上角范围(小流量、高扬程)内正常工作。本发明还具有其他许多特点首先是没有内部漏失，其容积损耗为零。其次，这种泵的液体在筒体内同步高速旋转，尽管液体具有很高的绝对切向速度，但在筒体内的相对切向速度却几乎为零，所以液体在筒体内没有明显的水力损耗。再次，由于这种泵的叶轮静止固定安装，其轴向力不需要作平衡处理，所以这种泵没有平衡装置，结构简单。这种泵的损失主要是由静叶轮的圆盘损失(相当于一个光洁园盘在液体中高速旋转时的水力损失)，进入喷嘴以后的水力摩阻损失和喷嘴进口损失所组成。与传统的容积泵相比较，减少了容积损失，平衡损失以及流体在泵壳中以复杂的流动状态高速流动时的水力损耗。所以，本发明在理论设计估算上，其效率要比同类型谱范围内其他非容积工业泵的效率要高得多。为了改善液体吸入泵体的工作条件，旋转筒体的环形入口应按照浊流式叶片诱导叶轮设计。而控制内函道液体的流态是减少流道中水力损耗的主要症结，所以内函道内应根据不同的流速范围设置若干片稳定流态的导叶。权利要求1.一种叶轮不旋转的双函道工业泵，其特征是由壳体、旋转筒体和静止叶轮等部件组成，其中旋转筒体是一个两端分别为其转轴和圆形通孔的中间凸出的园柱形中空筒体，在筒体空腔里同轴装有静止叶轮，叶轮的切向装有喷嘴，喷嘴后侧是呈蜗壳状的扩压螺旋通道(内函道)。叶轮与旋转筒体之间的孔隙为外函道，喷嘴的末端在轴心处连通并向外构成泵的出口，整个筒体被密封装在附有泵的入口的壳体内。2.如权利要求1所述的双函道工业泵，其特征是叶轮切向装的喷嘴可以是1～4个。3.如权利要求1所述的双函道工业泵，其特征是叶轮切向装的喷嘴应用耐摩材料制成。全文摘要一种叶轮不旋转的双涵道工业泵，由壳体、旋转筒体和静止叶轮等部件组成。液体进入泵体后，先流入静叶轮和旋转筒体之间的外涵道，获得高速，又经装在外涵道外缘的叶轮上的喷嘴进入其中的蜗壳状扩压内涵道，并由其轴心处出口排出泵体。属于非容积式工业泵，可以在很低的流量下得到非常高的扬程，填补了工业泵型谱的缺陷。装置结构简单，构件少，效率高，工作寿命长。文档编号F04D1/02GK1065511SQ9110182公开日1992年10月21日 申请日期1991年4月4日 优先权日1991年4月4日发明者石行, 曹博, 刘殿奎 申请人:北京市西城区新开通用试验厂