技术领域
[0001] 本
发明涉及
离心泵领域，具体是真空辅助
自吸泵。
背景技术
[0002] 离心泵是将液体从一个地方输送到另一个地方最常见的泵，用于
灌溉、生活用
水系统、污
水处理和许多其它应用。液体被位于泵体内的
叶轮推动从吸水池通过泵体由出口管排出。蜗壳进水孔与叶轮同心。叶轮的旋转使液体向外甩向叶轮外缘并集中从泵体出口排出。当液体向外驱动时，在中心处产生真空，从而吸入更多的液体到泵中。
[0003] 离心泵使用的主要限制之一是，当泵内充满空气时叶轮只能带动空气旋转，因空气单位体积的重量很轻产生的离心
力甚小常常不能将泵腔和进口管内的空气排出，它们没有自行吸入液体进行启动的能力，当液位水平低于中心孔时就无法将液体抽送到泵上。当液体到达中心孔
位置从中心孔向外的运动就会产生必要的真空以持续抽出液体。在通用机泵领域，一般的非潜水安装式离心泵除了本身自带自吸功能的自吸泵和依靠
正压进水的离心泵外大多数干式安装的离心泵均需要在泵进口管末端配置底
阀，在第一次启动前需要对泵进行灌水方可启动。比如排水作业等使用环境，泵的运行是不连续的，需要重复不断地人为灌泵。尽管泵机安装了底阀但是底阀具有天然的
缺陷，主要表现在：1. 底阀笨重且安装在液下不便于安装、监视、保养和维修；2.底阀由于长期浸泡在液体中容易造成
腐蚀、进而影响密封效果，严重的会在二次吸水时无法工作；3.生产和流程中所产生的固体颗粒会进入循环液体中固体颗粒在底阀中的聚集和粘附可使底阀无法完全密封、底阀会立刻失效；4. 由于底阀安装在进水管末端、底阀自身会影响泵的进水面积造成供水不足。
[0004] 鉴于上述情形，需要设计一种真空辅助自吸泵，不需要底阀可直接无水启动、自行快速抽真空实现自吸并可以反复、持久自吸。
[0005] 发明内容 本发明的目的是提供一种真空辅助自吸泵，以解决
现有技术离心泵存在的无法持久工作、不能无水启动、吸入颗粒物无法自清洁的问题。
[0006] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：真空辅助自吸泵，其特征在于：包括干式安装离心泵、
吸入室、
真空泵、机械密封无水干转保护装置，所述干式安装离心泵包括泵体，泵体轴向一侧即泵体前侧面通过吸入段连通有进水管，泵体轴向另一侧即泵体后侧同轴盖合连接有泵盖，泵体垂直于轴向的一侧连通有出水管，所述泵盖向后依次同轴连接有连接架、悬架，悬架内通过
轴承同轴转动安装有
主轴，主轴前端穿过泵盖并伸入泵体内，泵盖盖体中同轴设有环向包围主轴的
油槽，在泵盖内的主轴前端同轴安装有叶轮，叶轮朝向泵盖的一侧即叶轮的后侧轮面设有多道副
叶片，所述泵盖朝向叶轮的一侧设有多道叶片，由泵盖的叶片与叶轮的副叶片工作配合实现自清洁功能，叶轮的前侧轮面同轴连接有一圈动锯齿，所述吸入段内壁同轴设有一圈静锯齿，由叶轮的动锯齿和吸入段的静锯齿工作配合实现吸入物
粉碎功能；
所述机械密封无水干转保护装置包括安装在连接架上的油箱，油箱内有油液，油箱内上部通过上油管与泵盖内油槽上部连通，油箱内下部通过下油管与泵盖内油槽下部连通，由油箱和油槽构成循环油液回路，利用油液的
热虹吸效应实现无水干转保护；
所述吸入室连通安装在进水管顶部，吸入室顶部盖合安装有吸入室盖，吸入室盖具有中心通孔，吸入室内设有浮
球阀密封座、浮球、限位运动机构，其中浮球阀密封座竖直活动设置在吸入室内，浮球浮动设置在吸入室内，浮球阀密封座通过限位运动机构与浮球连接，由浮球在向上浮动时带动浮球阀密封座堵入吸入室盖的中心通孔中；
所述真空泵安装在悬架上，真空泵通过管道连接件与吸入室盖的中心通孔连通，并通过吸入室盖的中心通孔在浮球阀密封座未堵入时与吸入室内连通。
[0007] 所述的真空辅助自吸泵，其特征在于：所述泵体的出水管管口连通安装有
逆止阀。
[0008] 所述的真空辅助自吸泵，其特征在于：所述悬架内主轴从悬架后侧穿出，主轴穿出段通过皮带组件与真空泵中泵轴传动连接实现同步转动。
[0009] 所述的真空辅助自吸泵，其特征在于：所述主轴后端与外部
原动机传动连接，当外部原动机为柴油机时，所述主轴通过柴油机柔性传动
联轴器与柴油机传动连接。
[0010] 所述的真空辅助自吸泵，其特征在于：所述限位运动机构包括连接在吸入室盖底部的杠杆
支架，杠杆支架上转动安装有第一杠杆，以及位于第一杠杆上方的第二杠杆，第二杠杆一端、第一杠杆一端依次位于浮球阀密封座下方，所述浮球阀密封座下端与第二杠杆伸向浮球阀密封座下方的一端连接，第一杠杆位于浮球阀密封座下方的一端通过浮球杆、U型夹与浮球连接，第一杠杆、第二杠杆另一端通过杠杆连接环连接。
[0011] 所述的真空辅助自吸泵，其特征在于：所述吸入室内位于吸入室与进水管连通处上方设有过滤网。
[0012] 所述的真空辅助自吸泵，其特征在于：所述泵盖的叶片为均匀环向分布在主轴周围，所述叶轮后侧轮面的副叶片呈均匀环向螺旋分布，叶轮上副叶片在叶轮转动时使叶轮后方的介质产生离心运动，配合泵盖的叶片在泵盖和叶轮之间空间形成低压区。
[0013] 所述的真空辅助自吸泵，其特征在于：所述叶轮的动锯齿与吸入段的静锯齿相互靠近，通过随叶轮转动的动锯齿和静止的静锯齿的锯
齿面形成的交错运动实现吸入物粉碎功能。
[0014] 与现有技术相比，本发明的优点为：1、结构简单，对原离心泵的外形尺寸没有较大改变，不需要额外配置动力。
[0015] 2、操作简单、不需要添加其它辅助设备可直接启动、自动完成反复、持久自吸。
[0016] 3、能耗低，不需要另行配置动力或加大原有动力配置。
[0017] 4、不需要额外的人为干预，节约了人工成本、降低了工人劳动强度和安全隐患。
[0018] 5、通过油箱内油液可实现主轴的无水转动保护，使泵体能够实现无水启动功能。
[0019] 6、设备效率高，运行稳定可靠，具有的自清洁功能可实现对吸入颗粒物的清洁功能，可以胜任抢险工作的频繁启动及
污水处理中含
纤维状固体垃圾的复杂抽送介质。
附图说明
[0020] 图1是本发明结构侧视图。
[0021] 图2是本发明结构正视图。
[0022] 图3是本发明吸入室结构示意图。
[0023] 图4是本发明油槽部分结构示意图。
[0024] 图5是本发明泵盖叶片示意图。
[0025] 图6是本发明叶轮副叶片示意图。
[0026] 图7是本发明动锯齿和静锯齿示意图。
具体实施方式
[0027] 下面结合附图和
实施例对本发明进一步说明。
[0028] 如图1-图7所示，真空辅助自吸泵，包括干式安装离心泵、吸入室21、真空泵7、机械密封无水干转保护装置15，干式安装离心泵包括泵体17，泵体17轴向一侧即泵体17前侧面通过吸入段19连通有进水管24，泵体17轴向另一侧即泵体17后侧同轴盖合连接有泵盖14，泵体17垂直于轴向的一侧连通有出水管25，泵盖14向后依次同轴连接有连接架11、悬架10，悬架10内通过轴承同轴转动安装有主轴2，主轴2前端穿过泵盖14并伸入泵体17内，泵盖14盖体中同轴设有环向包围主轴2的油槽26，在泵盖14内的主轴2前端同轴安装有叶轮16，叶轮16朝向泵盖14的一侧即叶轮的后侧轮面设有多道副叶片27，泵盖14朝向叶轮16的一侧设有多道叶片28，由泵盖14的叶片28与叶轮16的副叶片27工作配合实现自清洁功能，叶轮16的前侧轮面同轴连接有一圈动锯齿29，吸入段19内壁同轴设有一圈静锯齿30，由叶轮的动锯齿29和吸入段19的静锯齿30工作配合实现吸入物粉碎功能；机械密封无水干转保护装置15包括安装在连接架11上的油箱，油箱内有油液，油箱内上部通过上油管31与泵盖14内油槽26上部连通，油箱内下部通过下油管32与泵盖14内油槽
26下部连通，由油箱和油槽26构成循环油液回路，利用油液的热虹吸效应实现无水干转保护；
吸入室21连通安装在进水管24顶部，吸入室21顶部盖合安装有吸入室盖n，吸入室盖n具有中心通孔，吸入室21内设有浮球阀密封座h、浮球b、限位运动机构，其中浮球阀密封座h竖直活动设置在吸入室21内，浮球b浮动设置在吸入室21内，浮球阀密封座h通过限位运动机构与浮球b连接，由浮球b在向上浮动时带动浮球阀密封座h堵入吸入室盖n的中心通孔中；
真空泵7安装在悬架10上，真空泵7通过管道连接件12与吸入室盖n的中心通孔连通，并通过吸入室盖n的中心通孔在浮球阀密封座h未堵入时与吸入室21内连通。
[0029] 泵体7的出水管25管口连通安装有逆止阀22。
[0030] 悬架10内主轴2从悬架10后侧穿出，主轴2穿出段通过皮带组件4与真空泵7中泵轴传动连接实现同步转动。
[0031] 主轴2后端与外部原动机传动连接，当外部原动机为柴油机时，主轴2通过柴油机柔性传动联轴器3与柴油机传动连接。
[0032] 限位运动机构包括连接在吸入室盖n底部的杠杆支架j，杠杆支架j上转动安装有第一杠杆e，以及位于第一杠杆e上方的第二杠杆f，第二杠杆f一端、第一杠杆e一端依次位于浮球阀密封座h下方，浮球阀密封座h下端与第二杠杆f伸向浮球阀密封座h下方的一端连接，第一杠杆e位于浮球阀密封座h下方的一端通过浮球杆c、U型夹d与浮球b连接，第一杠杆e、第二杠杆f另一端通过杠杆连接环k连接。
[0033] 吸入室21内位于吸入室21与进水管24连通处上方设有过滤网i。
[0034] 如图5、图6所示，泵盖14的叶片28为均匀环向分布在主轴2周围，叶轮16后侧轮面的副叶片27呈均匀环向螺旋分布，叶轮上副叶片27在叶轮16转动时使叶轮16后方的介质产生离心运动，配合泵盖14的叶片28在泵盖14和叶轮16之间空间形成低压区实现自清洁功能。
[0035] 如图7所示，叶轮16的动锯齿29与吸入段19的静锯齿30相互靠近，通过随叶轮16转动的动锯齿29和静止的静锯齿30的锯齿面形成的交错运动实现吸入物粉碎功能。
[0036] 本发明真空辅助自吸泵，其离心泵部分：主轴2由驱动端轴承1和非驱动端轴承9
支撑装配在悬架10内，驱动端轴承由柴油机连接架5（配
电机驱动时使用轴承压盖）配合轴向
定位并由骨架油封密封，非驱动端轴承由连接架11轴向定位并由骨架油封密封，柴油机连接架5和连接架11由
螺栓紧固在悬架10上，离心泵泵盖密封腔自清洁结构的泵盖14由螺栓紧固在连接架11上，吸入段19由螺栓紧固在泵体17上并一起连接在泵盖14上，泵盖-泵体、泵体-吸入段之间由密封垫密封配合形成密封的泵腔，机械密封静环装配在泵盖14上、机械密封动环由
橡胶件包裹在主轴2上由静环和叶轮
轮毂端面共同轴向定位。机械密封无水干转保护装置15由泵盖-泵体螺栓固定在连接架11上方并连通泵盖14末端的油槽，叶轮16由螺栓固定在主轴2上，叶轮16背部的副叶片27与泵盖14内的叶片28共同实现泵盖机封腔的自清洁功能，叶轮16的进口端面与吸入段19的进口端面安装有污水泵进口
锯片式切割装置20，污水泵进口锯片式切割装置20由随叶轮16转动的动锯齿29和吸入段19固定的静锯齿30构成。其中的两幅锯齿一静一动完成随介质进入泵腔的条状物的粉碎。泵体的出水管配逆止阀22，其中的橡胶密封垫在抽真空时处密封状态以密封泵腔辅助完成抽真空，在泵正常工作时处打开状态使介质顺畅排出。泵体的进水管顶部装配吸入室21，吸入室21在泵完成自吸时自动关闭浮球阀
门以防止水进入真空泵造成损坏。
[0037] 吸入室21中的室腔a和吸入室盖n由密封垫密封形成密封腔室，介质由室腔a的孔进入吸入室并经过滤网i过滤，浮球b通过浮球杆c和U型夹d与第一杠杆连接，第一杠杆e和第二杠杆f由杠杆连接环k连接，第二杠杆f上装有浮球阀密封垫g，杠杆支架j由定位销m及螺栓L固定在吸入室盖n上并支撑杠杆，浮球阀密封座h装配在吸入室盖n上。浮球b、杠杆e、f、支架j及浮球阀密封座h均采用不锈
钢材质以保证装置持续有效。泵腔及进口管内的空气均由室腔a上的孔1进入吸入室21、从吸入室盖n上的孔2通过连接管件12被真空泵7排到空气中。
[0038] 本发明中，机械密封无水干转保护装置15由泵体-泵盖螺栓固定在连接架11上方，通过油管连接件“上对上、下对下”原则连接到泵盖14的油槽上，利用热虹吸效应：机械密封运转时
润滑油吸收动、静环摩擦产生的热量，吸收热量后润滑油
密度减小往上浮，通过上油管31直至油箱内，油箱内的低温油通过下油管32下沉、补充油槽内油量，油在上浮及下沉的过程中不断将热量经管壁和油箱壁释放到空气中，并逐渐降温至低温油。此循环周而复始，实现机封的无水干转、辅助实现泵无水直接启动并完成自吸。
[0039] 泵体17的出水管上装有逆止阀22，逆止阀22中的橡胶密封垫23在泵正常运转时是往上翘起保证介质畅通无阻地排出去，当泵刚刚启动在抽真空的时候由于重力作用橡胶密封垫23下垂并贴在逆止阀上，当泵腔内压力逐渐减小、外界
大气压作用在橡胶密封垫23上使其密封泵腔不让外界空气进入。
[0040] 真空泵7通过垫
铁8装配在离心泵的悬架10上，皮带组件4连接真空泵7和离心泵的轴2并传动，防护罩6将运动部件罩在里面以起保护作用，柴油机柔性传动联轴器3装配在轴2上以连接柴油机驱动泵工作，选配电机等其它原动机驱动时不配柴油机连接架5和柴油机柔性传动联轴器3，真空泵7的进口由管道连接件12连接到吸入室21并与离心泵泵腔相通，离心泵启动后真空泵7随之启动，离心泵泵腔及进口管内的空气不断的经密封浮箱由真空泵7排回空气中，密封的泵腔及进口管内的气体被抽走使腔室内压力下降，吸水池的水在大气压的作用下逐渐进入泵腔直到充满泵腔。
[0041] 吸入室21内的第一杠杆e、第二杠杆f、杠杆连接环k和杠杆支架j组成
连杆机构，浮球b安装在连杆机构中第一杠杆e的末端、在泵腔内没有水的时候由重力作用自由悬挂在吸入室21内，浮球阀密封垫g远离浮球阀密封座h使孔2保持畅通，连杆机构中的另一个末端即第二杠杆f上安装有浮球阀密封垫g，当水位逐渐上升
接触到浮球b后浮球b随水位上升不断上浮，浮球b的上浮通过连杆机构推动第二杠杆f上的浮球阀密封垫g往上顶直至完全与浮球阀密封座h贴合关闭孔2，此时介质已充满泵腔且不会进入真空泵7中。此时手动关闭球阀18使浮球阀密封垫g仅承受浮球的推力以延长浮球阀密封垫g的使用寿命。
[0042] 离心泵正常运转后，吸水池中可能存在的纤维状固体垃圾会随介质一起进入泵腔，尤其是处理污水或应急救援的介质含此类垃圾的概率更大，安装在泵体进口端的污水泵进口锯片式切割装置会在此类固体垃圾进入泵腔之前通过吸入段19上的静锯齿30和叶轮16上的动锯齿29将其粉碎，被粉碎的固体垃圾则可轻松通过叶轮和泵体流道并从出口管排出。
[0043] 配置的密封腔自清理结构的泵盖14，在机封腔的内壁添加有3枚均匀分布的长叶片和均匀间隔的3枚短叶轮构成的叶片28，这些叶片形成驱离器促成附着在机封腔内的气泡和沉降在机封表面的固体颗粒被叶轮16副叶片27产生的
离心力带出机封腔并补充清洁介质，这样机封
摩擦副产生的热量能及时传递出去、保持机封的相对低温运转。
