悬臂泵 |
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| 申请号 | CN202311851212.6 | 申请日 | 2023-12-28 | 公开(公告)号 | CN117570030A | 公开(公告)日 | 2024-02-20 |
| 申请人 | 国科中子能(青岛)研究院有限公司; | 发明人 | 请求不公布姓名; 请求不公布姓名; 请求不公布姓名; 请求不公布姓名; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及 泵 技术领域，具体提供一种悬臂泵，旨在解决现有悬臂泵因叶顶间隙过大导致悬臂泵的扬程和效率降低的问题。为此，本发明的悬臂泵包括壳体以及安装在壳体内的半开式 叶轮 ，半开式叶轮的 叶片 与壳体的内 侧壁 之间具有叶顶间隙，叶顶间隙沿靠近半开式叶轮的轴线的方向逐渐变小，旋转中的半开式叶轮在离心 力 的作用下，越靠近悬臂轴的 位置 偏移越小，通过将叶顶间隙设置为由半开式叶轮的边缘位置到半开式叶轮的轴线位置逐渐变小，使得叶顶间隙与转动中的叶轮更加适配，能够减小悬臂泵因叶顶间隙过大导致的 泄漏 ，降低过流部件的 水 力损失，提高了悬臂泵的扬程和效率，同时还能够减小叶轮在旋转过程中造成的磨损，提高了悬臂泵的使用寿命。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种悬臂泵，其特征在于，所述悬臂泵包括壳体以及安装在所述壳体内的半开式叶轮，所述半开式叶轮的叶片与所述壳体的内侧壁之间具有叶顶间隙，所述叶顶间隙沿靠近所述半开式叶轮的轴线的方向逐渐变小。 |
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| 说明书全文 | 悬臂泵技术领域[0001] 本发明涉及泵技术领域，具体提供一种悬臂泵。 背景技术[0003] 叶轮按流道结构可分为闭式、半开式和开式三种。其中半开式叶轮无前盖板，重量小，能有效降低悬臂泵的转动惯量，提高悬臂轴的稳定性，同时为应对高温、腐蚀等特殊工况要求，半开式叶轮可以采用锻件加工，金属结构致密，不易出现内部缺陷，具有良好的力学性能，半开式叶轮能够数控加工保证水力尺寸精度与表面光滑度，半开式叶轮可以实现涂层特殊工艺处理提高过流部件耐腐蚀等众多优点。 [0004] 采用半开式叶轮的悬臂泵存在叶顶间隙，使得通过叶顶间隙泄露带来的间隙损失不可避免。为应对悬臂泵的不稳定，现有悬臂泵的叶顶间隙值远大于正常设计间隙值，导致泵的扬程和效率严重降低，影响泵的整体性能，对泵系统的长期安全经济运行产生不利影 响。 [0005] 因此，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。 发明内容[0006] 本发明旨在解决上述技术问题，即，解决现有悬臂泵因叶顶间隙过大导致悬臂泵的扬程和效率降低的问题。 [0007] 在第一方面，本发明提供一种悬臂泵，所述悬臂泵包括壳体以及安装在所述壳体内的半开式叶轮，所述半开式叶轮的叶片与所述壳体的内侧壁之间具有叶顶间隙，所述叶 顶间隙沿靠近所述半开式叶轮的轴线的方向逐渐变小。 [0008] 在采用上述技术方案的情况下，本发明的悬臂泵通过将叶顶间隙设置为由半开式叶轮的边缘位置到半开式叶轮的轴线位置逐渐变小，使得叶顶间隙与转动中的叶轮更加适 配，从而能够减小悬臂泵因叶顶间隙过大导致的泄漏，减少了过流部件的水力损失，提高了悬臂泵的扬程和效率，同时还能减少叶轮在旋转过程中造成的磨损，提高了悬臂泵的使用 寿命。 [0010] 在采用上述技术方案的情况下，本发明通过将叶片的叶顶的轴面流线设置为直线，使得叶片的形状更加规则，通过将壳体的内侧壁在与叶片对应的位置设置为锥形面，使得叶顶间隙均匀地变化，方便在悬臂泵安装过程中测量和调整壳体与半开式叶轮之间的间 隙。 [0011] 在上述悬臂泵的优选技术方案中，所述叶片的叶顶的轴面流线与所述锥形面之间构成夹角α，其中，α＜1°。 [0012] 在采用上述技术方案的情况下，本发明通过将叶片的叶顶的轴面流线与锥形面之间的夹角α的值进行限定，既能够避免因叶顶间隙过小导致叶轮的磨损，又能够避免因叶顶间隙过大导致的泄漏以及水力损失。 [0013] 在上述悬臂泵的优选技术方案中，所述叶片的叶顶设有沿所述叶片的厚度方向延伸的挡水部。 [0014] 在采用上述技术方案的情况下，本发明通过在叶片的叶顶设置沿叶片的厚度方向延伸的挡水部，能够起到节流效果，有效地降低叶片背面与工作面的压差，减弱回流现象，提高了悬臂泵的效率和扬程。 [0015] 在上述悬臂泵的优选技术方案中，所述挡水部沿所述叶片的厚度方向的尺寸与所述叶片的厚度的比值为0.5至1.0之间的任意值；和/或，所述挡水部沿所述叶片的高度方向的尺寸与所述叶片的厚度比值为0.3至0.6中的任意值。 [0016] 在采用上述技术方案的情况下，本发明通过对挡水部沿叶片的厚度方向的尺寸进行限定，在起到节流效果的同时，还能够避免因挡水部的尺寸过大导致堵塞，通过对挡水部沿叶片的高度方向的尺寸进行限定，在起到节流效果的同时，还能够避免因挡水部尺寸过 大导致泵送效率降低。 [0017] 在上述悬臂泵的优选技术方案中，所述壳体的内侧壁在与所述叶片对应的位置设有凹槽，所述凹槽环绕所述半开式叶轮。 [0018] 在采用上述技术方案的情况下，本发明通过在壳体的内侧壁设置环绕半开式叶轮的凹槽，能够起到节流效果，有效地降低叶片背面与工作面的压差，减弱回流现象，提高了悬臂泵的效率和扬程。 [0019] 在上述悬臂泵的优选技术方案中，所述凹槽的数量为多个，多个所述凹槽间隔分布。 [0020] 在采用上述技术方案的情况下，本发明通过将凹槽设置为间隔分布的多个，提升了节流效果，显著提高了悬臂泵的效率和扬程。 [0021] 在上述悬臂泵的优选技术方案中，所述凹槽的宽度与所述叶顶间隙的最小值的比值为1.5至2.0之间的任意值；和/或，所述凹槽的深度与所述叶顶间隙的最小值的比值为 1.5至2.0之间的任意值。 [0022] 在采用上述技术方案的情况下，本发明通过对凹槽的宽度与叶顶间隙的最小值的比值进行限定，在不降低壳体强度的同时，有效地提升了节流效果，通过对凹槽的深度与叶顶间隙的最小值的比值进行限定，在不降低壳体强度的同时，有效地提升了节流效果。 [0023] 在上述悬臂泵的优选技术方案中，相邻两个所述凹槽的间距与所述叶片的厚度的比值为1/3至1/2之间的任意值。 [0024] 在采用上述技术方案的情况下，本发明通过对相邻两个凹槽的间距与叶片的厚度的比值进行限定，使得凹槽的分布更加合理，提升了节流效果。 [0026] 在采用上述技术方案的情况下，本发明通过在壳体内安装可拆卸的前盖板，方便安装和拆卸，通过将叶顶间隙设于半开式叶轮和前盖板之间，在悬臂泵安装过程中，便于测量和调整半开式叶轮与前盖板之间的间隙，使得安装精度更高，通过设置可拆卸的前盖板，使前盖板的形状更易于加工和控制，从而使前盖板与半开式叶轮的形状更加适配，使得叶 顶间隙的控制精度更高，从而能够减小悬臂泵因叶顶间隙过大导致的泄漏，降低过流部件 的水力损失，提高了悬臂泵的扬程和效率，同时还能够减小叶轮在旋转过程中造成的磨损，提高了悬臂泵的使用寿命。 附图说明 [0027] 下面结合附图来描述本发明的优选实施方式，附图中： [0028] 图1是本发明的悬臂泵的结构示意图，其中，在安装半开式叶轮的位置沿半开式叶轮的轴线进行了部分剖视； [0029] 图2是图1中A处的局部放大示意图； [0030] 图3是图2中B‑B处的剖视图； [0031] 图4是本发明的悬臂泵的前盖板的内侧壁在后盖板所在的平面的投影图。 [0032] 附图标记列表： [0033] 1、壳体；11、外壳；12、前盖板；121、凹槽； [0034] 2、半开式叶轮；21、后盖板；22、叶片；23、叶顶间隙；221、叶顶；222、挡水部； [0035] 3、转轴； [0036] 4、进液口； [0037] 5、出液口； [0038] 6、导流构件。 具体实施方式[0039] 下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。 [0040] 需要说明的是，在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。 [0041] 此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”、“安装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0042] 基于背景技术指出的现有悬臂泵因叶顶间隙过大导致悬臂泵的扬程和效率降低的问题，本发明提供了一种悬臂泵，旨在通过将叶顶间隙设置为由半开式叶轮的边缘位置 到半开式叶轮的轴线位置逐渐变小，使得叶顶间隙与转动中的叶轮更加适配，从而能够减 小悬臂泵因叶顶间隙过大导致的泄漏，降低过流部件的水力损失，提高了悬臂泵的扬程和 效率，同时还能减小叶轮在旋转过程中造成的磨损，提高了悬臂泵的使用寿命。 [0043] 具体地，首先参阅图1和图2，图1是本发明的悬臂泵的结构示意图，其中，在安装半开式叶轮的位置沿半开式叶轮的轴线进行了部分剖视，图2是图1中A处的局部放大示意图。 [0044] 现有的具有半开式叶轮的悬臂泵，半开式叶轮在旋转过程中，由于离心力的作用，半开式叶轮会相对于半开式叶轮的轴线产生偏移，如果将半开式叶轮和壳体的间隙按照正常值设置，会导致半开式叶轮在旋转过程中剐蹭壳体，为避免半开式叶轮与壳体之间的磨 损，且由于半开式叶轮的边缘位置的偏移量最大，因此在悬臂泵加工和安装时，会根据半开式叶轮的边缘位置的偏移量来设计悬臂泵的叶顶间隙的具体值，但是由于叶顶间隙过大， 会导致泵体内的流体泄露，以及过流部件的水力损失，从而导致悬臂泵的扬程和效率严重 降低。 [0045] 基于上述发现，本发明提供了一种全新的悬臂泵，如图1和图2所示，本发明的悬臂泵包括壳体1以及安装在壳体1内的半开式叶轮2，半开式叶轮2的叶片22与壳体1的内侧壁之间具有叶顶间隙23，叶顶间隙23沿靠近半开式叶轮2的轴线的方向逐渐变小。 [0046] 示例性地，如图1和图2所示，本发明的悬臂泵沿竖直方向放置，半开式叶轮2包括后盖板21以及间隔设置在后盖板21上的多个叶片22，半开式叶轮2沿水平方向放置，叶片22朝上，悬臂泵的壳体1内安装有驱动电机，驱动电机位于半开式叶轮2的上方，驱动电机的转轴3与后盖板21固定连接，驱动电机能够驱动半开式叶轮2旋转，壳体1的上部设有进液口4，壳体1的下部设有出液口5，半开式叶轮2的下部还设有导流构件6，能够引导悬臂泵内的液 体朝向出液口5流动，半开式叶轮2的叶片22的叶顶221与壳体1的内侧壁之间具有叶顶间隙 23，叶顶间隙23能够消化半开式叶轮2在旋转过程中产生的位移，避免半开式叶轮2和壳体1发生剐蹭，叶顶间隙23沿靠近半开式叶轮2的轴线的方向逐渐变小，通过将叶顶间隙23设置为由半开式叶轮2的边缘位置到半开式叶轮2的轴线位置逐渐变小，使得叶顶间隙23与转动 中的叶轮更加适配，从而能够减少悬臂泵因叶顶间隙23过大导致的泄漏，降低过流部件的 水力损失，提高了悬臂泵的扬程和效率，同时还能减少叶轮在旋转过程中造成的磨损，提高了悬臂泵的使用寿命。 [0047] 需要说明的是，本发明的并不对进液口4的设置数量进行限制，例如，本领域技术人员可以在壳体1的上部沿壳体1的周向间隔设置一个、两个或者三个进液口4等等，这种对进液口4的具体设置数量的调整和改变并不偏离本发明的原理和范围，均应限定在本发明 的保护范围之内。 [0048] 还需要说明的是，本发明的并不对半开式叶轮2的类型进行限制，例如，本领域技术人员可以将半开式叶轮2设置为离心式叶轮或者混流式叶轮等等，这种对半开式叶轮2的 具体类型的调整和改变并不偏离本发明的原理和范围，均应限定在本发明的保护范围之 内。 [0049] 还需要进一步说明的是，本发明的并不对导流构件6的形式进行限制，例如，本领域技术人员可以将导流构件6设置为导流板或者导流槽等等，这种对导流构件6的具体形式 的调整和改变并不偏离本发明的原理和范围，均应限定在本发明的保护范围之内。 [0050] 优选地，如图1和图2所示，本发明的叶片22的叶顶221的轴面流线设置为直线，壳体1的内侧壁在与叶片22对应的位置为锥形面，叶顶间隙23形成于叶片22的叶顶221与锥形 面之间。 [0051] 示例性地，如图1和图2所示，本发明的叶片22的叶顶221的轴面流线设置为直线，也就是说，叶片22的叶顶221在半开式叶轮2的轴线所在的平面上的投影是直线，即，叶片22的高度的变化是线性变化的，壳体1的内侧壁在与叶片22对应的位置设置为锥形面，也就是说，壳体1的内侧壁在与叶片22对应的位置的沿半开式叶轮2的轴线所在的平面的横截面是 直面，横截面的边线也是直线，从而叶片22的叶顶221的轴面流线的延长线就能够与壳体1 的内侧壁相交并形成夹角，从而就能够使叶顶间隙23沿着夹角线性变小，变化更加规则，使得悬臂泵在装配时更加方便地测量和调整叶顶间隙23。 [0052] 需要说明的是，每个叶片22的叶顶221的轴面流线均为直线。 [0053] 优选地，如图1和图2所示，本发明的叶片22的叶顶221的轴面流线与锥形面之间构成夹角α，其中，α＜1°。 [0054] 示例性地，如图1和图2所示，通过将叶顶221的轴面流线与锥形面之间构成夹角α可以设置为0.5°、0.6°、0.7°、0.8°或者0.9°，既能够避免因叶顶间隙23过小导致叶轮的磨损，又能够避免因叶顶间隙23过大导致的泄漏以及水力损失。 [0055] 需要说明的是，每个叶片22的叶顶221的轴面流线与锥形面之间构成的夹角大小均相同，这样的设置，使得半开式叶轮2的叶片22更加规则，方便加工，也使得悬臂泵在装配时更加方便地测量和调整叶顶间隙23。 [0056] 还需要说明的是，在实际应用中，本发明的悬臂泵在靠近半开式叶轮2的轴线处的最小叶顶间隙23设置为正常值，在远离半开式叶轮2的轴线处的最大叶顶间隙23设置为正 常值的1.5倍，这样的设置，能够在保证叶顶间隙23较小，在减小悬臂泵的泄漏以及水力损失的同时，还能够降低半开式叶轮2的磨损，使悬臂泵处于最佳的工作状态。 [0057] 接着参阅图3，图3是图2中B‑B处的剖视图。 [0058] 优选地，如图3所示，本发明的叶片22的叶顶221设有沿叶片22的厚度方向延伸的挡水部222。 [0059] 示例性地，如图3所示，本发明的叶片22沿其厚度方向的两侧各设有一个挡水部222，挡水部222与叶片22的连接处圆弧处理，能够起到导流的作用，挡水部222能够起到节流效果，有效地降低叶片22背面与工作面的压差，减弱回流现象，提高了悬臂泵的效率和扬程。 [0060] 需要说明的是，本发明并不对挡水部222的数量进行限制，例如，本领域技术人员还可以只设置一个挡水部222，这种对挡水部222的具体数量的调整和改变并不偏离本发明 的原理和范围，均应限定在本发明的保护范围之内。 [0061] 还需要说明的是，本发明的并不对挡水部222沿叶片22的厚度方向的尺寸进行限制，只要在起到节流效果的同时，还能够避免因尺寸过大导致堵塞即可，本发明的并不对挡水部222沿叶片22的高度方向的尺寸进行限制，只要在起到节流效果的同时，还能够避免因尺寸过大导致泵送效率降低即可，这种灵活地调整和改变并不偏离本发明的原理和范围， 均应限定在本发明的保护范围之内。 [0062] 优选地，如图3所示，本发明的挡水部222沿叶片22的厚度方向的尺寸L与叶片22的厚度D的比值为0.5至1.0之间的任意值。 [0063] 示例性地，本发明的挡水部222沿叶片22的厚度方向的尺寸与叶片22的厚度的比值可以设置为0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或者1。 [0064] 优选地，如图3所示，本发明的挡水部222沿叶片22的高度方向的尺寸H与叶片22的厚度D比值为0.3至0.6中的任意值。 [0065] 示例性地，本发明的挡水部222沿叶片22的高度方向的尺寸与叶片22的厚度比值可以设置为0.3、0.4、0.5或者0.6。 [0066] 当然，本发明优选将挡水部222沿叶片22的高度方向的尺寸与叶片22的厚度比值可以设置为0.5，在起到节流效果的同时，还能够避免因尺寸过大导致泵送效率降低，使半开式叶轮2处于最佳的工作状态。 [0067] 接着参阅图4，图4是本发明的悬臂泵的前盖板的内侧壁在后盖板所在的平面的投影图。 [0068] 优选地，如图1、图2和图4所示，本发明的壳体1的内侧壁在与叶片22对应的位置设有凹槽121，凹槽121环绕半开式叶轮2。 [0069] 示例性地，如图1、图2和图4所示，本发明的壳体1的内侧壁在与叶片22对应的位置设有首尾相连的闭合的凹槽121，闭合的凹槽121沿壳体1的内侧壁的周向设置并环绕半开式叶轮2，通过设置凹槽121，能够起到节流效果，有效地降低叶片22背面与工作面的压差，减弱回流现象，提高了悬臂泵的效率和扬程。 [0070] 需要说明的是，本发明的并不对凹槽121的设置数量进行限制，例如，本领域技术人员可以将凹槽121设置为间隔分布的3个、4个或者5个等等，这种对凹槽121的具体设置数量的调整和改变并不偏离本发明的原理和范围，均应限定在本发明的保护范围之内。 [0071] 优选地，如图1、图2和图4所示，本发明的凹槽121的数量为多个，多个凹槽121间隔分布。 [0072] 示例性地，如图1、图2和图4所示，本发明的凹槽121的数量为4个，4个凹槽121沿着壳体1的内侧壁间隔分布，通过设置4个间隔分布的凹槽121，能够提高节流效果，显著提高了悬臂泵的效率和扬程。 [0073] 优选地，如图1和图2所示，本发明的凹槽121的宽度与叶顶间隙23的最小值的比值为1.5至2.0之间的任意值。 [0074] 示例性地，本发明的凹槽121的宽度与叶顶间隙23的最小值的比值设置为1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或者2.0。 [0075] 优选地，如图1和图2所示，本发明的凹槽121的深度与叶顶间隙23的最小值的比值为1.5至2.0之间的任意值。 [0076] 示例性地，本发明的凹槽121的深度与叶顶间隙23的最小值的比值设置为1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或者2.0。 [0077] 通过对凹槽121的宽度和深度分别与叶顶间隙23的最小值的比值进行限定，在不降低壳体1强度的同时，有效地提升了节流效果。 [0078] 需要说明的是，本发明的并不对相邻凹槽121的间距进行限制，例如，本领域技术人员可以根据壳体1的内侧壁的面积大小来调整相邻凹槽121的间距，只要使凹槽121合理 分布，能够提高节流效果即可，这种灵活地调整和改变并不偏离本发明的原理和范围，均应限定在本发明的保护范围之内。 [0079] 优选地，如图1和图2所示，本发明的相邻两个凹槽121的间距与叶片22的厚度的比值为1/3至1/2之间的任意值。 [0080] 示例性地，本发明的相邻两个凹槽121的间距与叶片22的厚度的比值设置为0.35、0.40、0.45或者0.50。 [0081] 通过对相邻两个凹槽121的间距与叶片22的厚度的比值进行限定，使得凹槽121的分布更加合理，提升了节流效果。 [0082] 优选地，如图1和图2所示，本发明的壳体1包括外壳11以及可拆卸地安装在外壳11内的前盖板12，叶顶间隙23形成于叶片22与前盖板12的内侧壁之间。 [0083] 示例性地，如图1和图2所示，本发明的悬臂泵的外壳11内设有腔室，半开式叶轮2安装在腔室内，前盖板12与半开式叶轮2相对应地安装在外壳11的内壁上，前盖板12与外壳 11可拆卸连接，方便安装和拆卸，通过将叶顶间隙23设于半开式叶轮2和前盖板12之间，在悬臂泵安装过程中，便于测量和调整半开式叶轮2与前盖板12之间的间隙，使得安装精度更高，通过设置可拆卸的前盖板12，使前盖板12的形状更易于加工和控制，从而使前盖板12与半开式叶轮2的形状更加适配，使得叶顶间隙23的控制精度更高，从而能够减小悬臂泵因叶顶间隙23过大导致的泄漏，降低过流部件的水力损失，提高了悬臂泵的扬程和效率，同时还能减小叶轮在旋转过程中造成的磨损，提高了悬臂泵的使用寿命。 [0084] 需要说明的是，在设置有前盖板12的情形下，上述介绍的凹槽121形成在前盖板12的内侧壁上，且将前盖板12的内侧壁设置为锥形面。 [0085] 本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之 内并且形成不同的实施例。例如，在本申请的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。 [0086] 至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些 更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。 |
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