申请日2014.07.14
公开(公告)日2014.10.29
IPC分类号F04D1/10; F04D29/44; F04D29/04; F04D29/66; F04D29/22
摘要
本发明涉及一种分段式多级离心泵，尤其涉及一种污水用分段式多级泵的单段结构。这种污水用分段式多级泵的单段结构由叶轮、叶轮背叶片、叶轮进口密封环、空间导叶、导叶引流垫、轴承、轴套、中段、主轴与平键组成，其特征是：所述的主轴、叶轮、轴套、平键组成一种污水用分段式多级泵的单段结构的转子部分;所述的中段、空间导叶、导叶引流垫、叶轮进口密封环、轴承组成一种污水用分段式多级泵的单段结构的定子部分。该单段结构具备泵的轴向力平衡功能;单段结构独立支承功能;且采用空间导叶，径向尺寸比采用径向式导叶结构小5%以上，从叶轮出来的液流靠单个流道分开收集并各自独立输送到下一级叶轮进口，流体水力损失比现有结构小3%左右。
权利要求书
1.一种污水用分段式多级泵的单段结构，由叶轮、叶轮背叶片、叶轮进口密封环、空 间导叶、导叶引流垫、轴承、轴套、中段、主轴与平键组成，其特征是：所述的主轴、叶轮、 轴套、平键组成一种污水用分段式多级泵的单段结构的转子部分;所述的中段、空间导叶、 导叶引流垫、叶轮进口密封环、轴承组成一种污水用分段式多级泵的单段结构的定子部分; 所述的叶轮背面设置有叶轮背叶片;所述的空间导叶与中段间安装有导叶引流垫;所述的中 段上安置有中间隔板与反导叶;所述的中段上的中间隔板的外沿设置有一环行槽。
2.按权利要求1所述的一种污水用分段式多级泵的单段结构，其特征是：所述的空间 导叶由导叶底部导流座、空间扭曲导叶、导叶内环面导流环组成;所述的导叶底部导流座上 均匀间隔安装有2片以上空间扭曲导叶;所述的空间扭曲导叶内环面中部安装有导叶内环面 导流环;所述的空间扭曲导叶进口边的底部轨迹边沿导叶底部导流座弧形表面形成螺旋环行 曲线，扭曲180°;所述的空间扭曲导叶进口边的顶部轨迹边沿导叶内环面导流环内环面形 成平面环行曲线，扭曲180°。
3.按权利要求1所述的一种污水用分段式多级泵的单段结构，其特征是：所述的叶轮 的叶轮背叶片，安置在所述的中段上的中间隔板的外沿环行槽与所述的空间导叶的导叶内环 面导流环内环面组成的环行凹槽中。
说明书
一种污水用分段式多级泵的单段结构
技术领域
本发明涉及一种分段式多级泵，尤其涉及一种污水用分段式多级泵的单段结构。
背景技术
分段式多级泵由多个单段离心泵串联组合而成。分段式多级泵的单段结构设计主要需考 虑：1、尽可能保证收集、加压和输送液体的过程中损失最小，并使液体均匀的进入到下一级 单段结构;2、尽可能减小叶轮、导叶和中段的外径和轴向尺寸，以减小泵的空间体积与材料 消耗，降低产品的制造成本，提高产品的市场竞争力。现有分段式多级泵的单段结构根据输 送介质状况不同与是否自身具备轴向力平衡功能分为单口环叶轮结构与双口环叶轮结构两 种。其中：
一、单口环叶轮结构。当输送介质为清水时，分段式多级泵一般采用平衡鼓或平衡盘平 衡泵的轴向力，分段式多级泵的单段结构设计不考虑泵的轴向力的平衡。这种单段结构的零 件包括：1、单口环叶轮;2、叶轮进口密封环;3、径向式导叶或流道式导叶;4、导叶套;5、 中段。
单口环叶轮结构的优点是：1、设计已经定型，零件标准化、通用化程度高，使用最为广 泛;2、铸件工艺成熟，造型比较容易;3、单口环叶轮结构没有叶轮后盖板密封环与叶轮平 衡孔处的回流损失，泵的容积损失比双口环叶轮结构小。
单口环叶轮结构的缺陷是：采用平衡鼓或平衡盘平衡泵的轴向力，当平衡鼓或平衡盘出 现故障，或当平衡鼓或平衡盘后腔的回水管路被堵塞时，会破坏泵的安全运行。因此，不能 用于污水与易结垢介质。
二、双口环叶轮结构。当输送介质为污水或易结垢介质时，分段式多级泵不宜采用平衡 鼓或平衡盘平衡泵的轴向力，分段式多级泵的单段结构设计现普遍采用双口环叶轮结构。这 种单段结构的零件包括：1、双口环叶轮;2、叶轮进口密封环;3、叶轮后盖板密封环;4、 径向式导叶或流道式导叶;5、导叶套;6、中段。
双口环叶轮结构的优点是：1、采用双口环叶轮结构，通过叶轮后盖板密封环与叶轮平衡 孔的作用，这种污水用分段式多级泵的单段结构本身已经具备泵的轴向力平衡功能，不需要 再单独设置泵的轴向力平衡装置;2、叶轮平衡孔数量多、孔道短，不易出现结垢与被堵塞， 因此，不仅能够用于输送清水类介质，也能够用于输送一般性污水与易结垢介质。
双口环叶轮结构的缺陷是：1、叶轮后盖板密封环与叶轮平衡孔后腔空间的设置需占用一 定的轴向尺寸，会增大泵的叶轮、导叶和中段的轴向尺寸，增大泵的空间体积与材料消耗， 提高产品的制造成本，降低产品的市场竞争力;2、叶轮后盖板密封环设置在导叶上，多重形 状与位置公差叠加，有可能造成叶轮后口环与叶轮后盖板密封环在水泵运行时出现摩擦，既 加大了泵的机械损耗，又加大了泵的容积损耗;3、泵的容积损失比单口环叶轮结构大，效率 比单口环叶轮低。
采用径向式导叶结构简单，径、轴向尺寸比流道式导叶小，但导叶的弯道部分尺寸形状 变化大，从单个导叶流出的液流在这里产生不规则运动、碰撞与汇流后进入反导叶，因此流 体水力损失比流道式导叶大，不利于提高泵的效率;采用流道式导叶从叶轮出来的液流通过 螺旋收集段、扩散段、弯道段和向心引流段进入下一级叶轮的进口，液流运动规则、没有碰 撞与汇流，因此流体水力损失比径向式导叶小，有利于提高泵的效率，但铸件造型比较困难， 导叶外径和轴向尺寸比径向式导叶大10%～15%，增加了泵的空间体积与材料消耗，提高了泵 的制造成本。
发明内容
本发明的目的是要提供一种污水用分段式多级泵的单段结构，该单段结构本身已经具备 泵的轴向力平衡功能;单段结构独立支承功能;且采用独特的空间导叶，不需要增加泵的轴 向尺寸，径向尺寸比采用径向式导叶结构小5%以上，从叶轮出来的液流靠单个流道分开收集 并各自独立输送到下一级叶轮进口，流体水力损失比现有结构小3%左右。
本发明的这种污水用分段式多级泵的单段结构由叶轮、叶轮背叶片、叶轮进口密封环、 空间导叶、导叶引流垫、轴承、轴套、中段、主轴与平键组成，其特征是：所述的主轴、叶 轮、轴套、平键组成一种污水用分段式多级泵的单段结构的转子部分;所述的中段、空间导 叶、导叶引流垫、叶轮进口密封环、轴承组成一种污水用分段式多级泵的单段结构的定子部 分;所述的叶轮背面设置有叶轮背叶片;所述的空间导叶与中段间安装有导叶引流垫;所述 的中段上安置有中间隔板与反导叶;所述的中段上的中间隔板的外沿设置有一环行槽。
其中，所述的空间导叶由导叶底部导流座、空间扭曲导叶、导叶内环面导流环组成，其 特征是：所述的导叶底部导流座上均匀间隔安装有2片以上空间扭曲导叶;所述的空间扭曲 导叶内环面中部安装有导叶内环面导流环;所述的空间扭曲导叶进口边的底部轨迹边沿导叶 底部导流座弧形表面形成螺旋环行曲线，扭曲180°;所述的空间扭曲导叶进口边的顶部轨 迹边沿导叶内环面导流环内环面形成平面环行曲线，扭曲180°。
其中，所述的叶轮的叶轮背叶片，安置在所述的中段上的中间隔板的外沿环行槽与所述 的空间导叶的导叶内环面导流环内环面组成的环行凹槽中。
本发明的工作原理是：
1、由主轴、叶轮、轴套、平键组成的一种污水用分段式多级泵的单段结构的转子部分在 外来动力的作用下随主轴旋转并工作;经叶轮进口吸入并被叶轮加压的液流在导叶底部导流 座、空间扭曲导叶、导叶内环面导流环、导叶引流垫的作用下完成径向、轴向、向心180° 渐变式扭曲，沿单个螺旋流道分开运行、收集，并各自独立输送到水泵中段上的反导叶的进 口;液流经水泵中段上的反导叶分隔、引导、控制预旋后均匀的流入下一级单段结构的叶轮 进口。
2、叶轮背面设置有叶轮背叶片，叶轮背叶片工作时沿中段中间隔板外沿上的环行槽与空 间导叶的导叶内环面导流环内环面组成的环行凹槽中运行，利用离心力的作用平衡叶轮前后 盖板上的轴向力。
3、单段结构的转子部分包括有安装在主轴上的轴套;单段结构的定子部分包括有安装在 中段中间隔板上的轴承;安装在主轴上的轴套与安装在中段中间隔板上的轴承运行时具备了 独立支承功能。
本发明产品与现有技术产品相比效果主要体现为以下：
1、本发明产品采用空间导叶，单个流道收集段与扩散段均在螺旋扭曲流道中完成，流道 在空间中被延长;螺旋扭曲流道的进口与螺旋扭曲流道的出口被扭曲180°，整个过程是有 规则、渐进性完成的，弯道段被取消。因此，与径向式导叶结构相比，导叶径向尺寸可以减 小5%以上;与流道式导叶结构相比，导叶径向尺寸可以减小10%以上，导叶轴向尺寸可以减 小5%以上。
2、本发明产品空间导叶螺旋扭曲流道的进口与螺旋扭曲流道的出口被扭曲180°，整个 过程是有规则、渐进性完成的，整个流道中没有急剧的形状变化与显著的拐点，没有碰撞与 汇流，弯道段被取消。因此，与径向式导叶结构相比，流体水力损失小3%左右;与流道式导 叶结构相比，流体水力损失小1%左右。
3、本发明产品空间导叶螺旋扭曲流道的进口与螺旋扭曲流道的出口被扭曲180。，整个 过程是有规则、渐进性完成的，整个流道中没有急剧的形状变化与显著的拐点;加上流道完 全开放，容易保证导叶流道铸造质量，清理导叶流道表面铸造缺陷与粘沙;再加上流道可以 喷涂防腐、耐磨保护涂层;因此，本结构导叶特别适用于输送污水，不会发生流道结垢与堵 塞故障。
4、本发明产品叶轮背面设置有叶轮背叶片，叶轮背叶片工作时沿中段中间隔板外沿上的 环行槽与空间导叶的导叶内环面导流环内环面组成的环行凹槽中运行，利用离心力的作用平 衡叶轮前后盖板上的轴向力，与双口环叶轮结构相比不仅更适用于输送污水与易结垢介质， 而且能够减小容积损失、提高泵的效率1%左右。
5、本发明产品安装在主轴上的轴套与安装在中段中间隔板上的轴承运行时具备了独立支 承功能。每一级叶轮都有导轴承支撑，转子运行更加稳定;导轴承两端压差为单级叶轮扬程， 润滑更加可靠。
6、本发明产品与传统结构产品不同，单段结构具备独立支承功能，不需要在首级叶轮前 的进口段设置轴承，因此首级叶轮前的进口可以不设置穿杆轴，能够改善首级叶轮的进水状 态，不需要加大首级叶轮的进水面积，能够保证首、次级叶轮零件的通用性，并能够提高水 泵效率。