自吸屏蔽复合泵的制作方法

本发明涉及一种自吸屏蔽复合泵，尤其涉及一种低噪音的自吸屏蔽复合泵，属于流体机械领域。

背景技术：

在众多的泵类产品中，屏蔽泵因其独特的密封结构和便捷的维护方法在化工、能源、水利工程及结构工程方面得到广泛应用，特别是在输送有毒、腐蚀性、易燃易爆等危险流体方面起关键技术支撑作用。屏蔽泵独特的结构，使得电动机取消了冷却风扇，通过定子与转子之间循环介质对电动机进行冷却，这使得屏蔽泵比同等常规带有动密封结构的泵噪音低，特别适用于家用、医院等有超静音要求的场合。

普通离心泵的驱动是通过联轴器将泵的叶轮轴与电动轴相连，使叶轮与电动机转子一起旋转而工作，而屏蔽泵是一种无动密封泵，泵和驱动电机都被密封在一个被泵送介质充满的压力容器内，此压力容器只有静密封，并由一个电线组来提供旋转磁场并驱动转子。这种结构取消了传统离心泵具有的旋转轴密封装置，而全部采用静密封结构，故能做到完全无泄漏。利用屏蔽套将电机的转子和定子隔开，转子在被输送的介质中运转，其动力通过定子磁场传给转子。此外，屏蔽泵的制造并不复杂，其液力端可以按照离心泵通常采用的结构形式和有关的标准规范来设计、制造。

尽管如此，多数的屏蔽泵不具有自吸功能，而无外加喷射器的带有储水式的离心自吸式泵的自吸性能难于突破8m甚至9m的吸程，若直接套用现有喷射泵结构，又会因为喷射泵的离心导叶附近强烈的流体冲击导致很大而难以接受的噪音，破坏屏蔽泵本身所具有的静音特性。

技术实现要素：

针对现有屏蔽泵不具有自吸或吸力较弱的不足，本发明的目的在于提供一种低噪音，流量、扬程、吸程等工作性能全面，可行性高、结构紧凑的离心喷射式自吸屏蔽复合泵。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：泵和驱动电机都被密封在一个被泵送介质充满的压力容器内；采用单隔舌、单出口或多隔舌、多出口的离心蜗室，经离心叶轮增压后的高速流体大部分由隔舌引流导出进入离心导管，与离心导管出口间隔一定距离的离心导管下游布置有喷射器入口导管；离心导管流出的高速高压流体一部分作为工作流体直接从喷射器入口导管进入喷射器，另一部分则经由分流压水室中转，最终从复合泵出口排出；其中喷射器由喷嘴、喉管及扩散管组成，是实现屏蔽泵自吸的关键部件，有时可以不设喉管；离心导管、喷射器入口导管密封布置在分流压水室内部；复合泵的出口由分流压水室导出。在高压工作流体的作用下喷嘴形成的亚超音速或超音速的射流，于是在喷嘴出口高速流体附近产生一个极强的负压，复合泵入口的被吸流体因此被卷吸与高压工作流体一起喷射进入喉管进行混合，然后在扩散管内减速增压，当无喉管时直接在扩散管内混合、减速增压；混合的流体从离心叶轮入口进入离心叶轮进行重新增压，如此循环往复，周而复始；离心叶轮流出的小部分流体经泵端盖板上的冷却导流孔或从流体高压区引流进入转子与转子屏蔽套间的缝隙，再从复合泵中心轴通孔或轴外流道循环回流至叶轮内，对电机进行充分的强对流冷却。

当自吸屏蔽复合泵处于自吸排气阶段，分流压水室与离心蜗室内储存有预灌的流体，复合泵运行时，离心蜗室内增压后的流体相当部分作为工作流体流入喷射器，在喷嘴出口形成强负压，此时入口的被吸流体为气体，其在喷嘴出口负压的作用下与预灌的工作流体一起在喷嘴出口汇流、在喉管混合、在扩散管内增压减速后由离心叶轮进口导管引流进入离心叶轮加速增压，而后经离心导管流入分流压水室，其中未作为工作流体循环进入喷嘴的这部分气液混合流体在分流压水室内滞留，由于气泡的上浮和主流向上的带动而发生气液分离，完成排气最终实现自吸。

通过采用以上技术方案，本发明具有的有益效果是：

1、采用喷射器与屏蔽泵结构的融合，实现了屏蔽泵的强自吸功能，最高吸程可达9m以上，同时由于工作流体的二次增压，明显提高了同一规格下屏蔽泵的扬程。

2、离心蜗室采用单隔舌、单出口或多出口、多隔舌流道，并由离心导管顺畅地将工作流体导入喷射器，区别于传统喷射泵利用导叶和导流盘将离心叶轮出口流体从多个扩散流道垂直挤压进入分流压水室而诱发强烈流动噪音的方式，确保了屏蔽泵噪音低的优点。

3、复合泵的结构完整保留了屏蔽泵全静态密封的优点，同样适用于泵送有毒有害、腐蚀性、易燃易爆等高密封要求的场合。

4、当喷射器流向轴线与离心旋转中心轴垂直布置时，复合泵的泵体尺寸可以进一步减小，使复合泵整体结构进一步紧凑。

5、本发明复合泵的结构不复杂，加工制造工艺可行性强，产业化前景好。

附图说明

图1为轴内循环的结构纵向剖面示意图；

图2为轴外循环的结构纵向剖面示意图；

图3为结构横向剖面示意图；

图4 为图2中A-A剖面图。

附图标记：1、单出口；2、离心导管；3、喷射器入口导管；4、喷嘴；5、喉管；6、扩散管；7、分流压水室；8、复合泵出口；9、离心叶轮；10、泵端盖板；11、冷却导流孔；12、电机端盖；13、转子与转子屏蔽套间缝隙；14、复合泵中心轴；15、中心轴通孔；16、转子屏蔽套；17、转子；18、复合泵入口；19、叶轮进口；20、叶轮进口导管；21、冷却液导管；22、离心蜗室；23、轴外流道。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然所描述的仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于发明保护的范围。

本发明自吸屏蔽复合泵的泵体和驱动电机都被密封在一个被泵送介质充满的压力容器内。离心蜗室22采用单隔舌、单出口1或多隔舌、多出口，即多个单隔舌、单出口的形式，经离心叶轮9增压后的高速流体大部分由离心蜗室隔舌引流导出进入离心导管2，与离心导管出口间隔一定距离的离心导管下游布置有喷射器入口导管3。自吸屏蔽复合泵运行时，离心导管2流出的高速高压流体一部分作为工作流体直接从喷射器入口导管3进入喷嘴4，另一部分则经由分流压水室7中转，最终从复合泵出口8排出。其中，喷射器由喷嘴4、喉管5及扩散管6组成，有时可以不设喉管5。喷射器是实现屏蔽泵自吸的关键部件。离心导管22、喷射器入口导管3密封布置在分流压水室内部。复合泵出口8由分流压水室7导出。高压工作流体进入喷嘴4形成亚音速或超音速的射流，于是在喷嘴4出口高速流体附近产生一个极强的负压，复合泵入口18的被吸流体因此被卷吸与高压工作流体一起喷射进入喉管5进行混合，然后在扩散管6内减速增压。混合的流体从叶轮进口导管20经离心叶轮进口19进入离心叶轮9进行新一轮增压，如此循环往复，周而复始。离心叶轮9流出的小部分流体经泵端盖板10上的冷却导流孔11或从分流压水室7、离心导管2、离心蜗室22由冷却液导管21引流进入转子17与转子屏蔽套16间的缝隙13，再从复合泵中心轴通孔15（复合泵中心轴14内的通孔）或轴外流道23循环回流至离心叶轮9内部，对电机进行充分的强对流冷却，电机自带电机端盖12。

当自吸屏蔽复合泵处于自吸排气阶段，分流压水室7与离心蜗室22内储存有预灌的流体，复合泵运行后，离心蜗室22内增压后的流体相当部分作为工作流体流入喷射器，在喷嘴4出口形成强负压，此时复合泵入口18的被吸流体为气体，其在喷嘴出口负压的作用下与预灌的工作流体一起在喷嘴4出口汇流、在喉管5混合、在扩散管6内减速增压后进入离心叶轮9加速，而后经离心导管2流入分流压水室7。未作为工作流体循环进入喷嘴4的这部分气液混合流体在分流压水室7内滞留，由于气泡的上浮和主流向上的带动而发生气液分离，完成排气、实现自吸。

所述的被吸流体为气、水或其它流体及其与气、固体小颗粒的混合物；工作流体为纯水或其它液态流体及其与气、固体小颗粒的混合物；

所述的喷射器入口水力直径为0.1～10.0D₀，等直径或变直径，圆截面或非圆截面，D₀为离心蜗室隔舌处垂直于离心流道出口段流道中心线的截面的水力直径；

所述的离心导管为直管、圆弯管、斜管、螺旋曲线管、任意空间曲线状管或上述形状管道的组合；

所述的离心导管出口在分流压水室内距离喷射器入口导管0.1D～10.0D，D为离心导管出口水力直径；

所述的喷嘴、喉管和扩散管组成喷射器，喉管也可不设，即喉管长度为0，喷射器流向中心轴线可与离心叶轮旋转中心轴平行、垂直或倾斜一定角度；

所述的离心蜗室为单隔舌、单出口或多隔舌多出口，每个出口各连接一个离心导管，离心导管汇合后再进入分流压水室，也可单独与分流压水室相连；

所述的复合泵出口引流进入转子与转子屏蔽套间的缝隙的导管的直径为0.01～10.0D₀；

所述的用于电机冷却的小部分流体可以从泵端盖上的冷却导流孔或从流体高压区引出一根冷却液导管把高压流体直接引入转子与转子屏蔽套间的缝隙。

所述的流体高压区可以是分流压水室、离心导管或离心蜗室等流体压力明显高于叶轮进口流体压力的区域。

所述复合泵出口方向可以为水平、与重力方向平行向上或其它任意方向。

综上本发明保留了屏蔽泵整体结构紧凑、一体化程度高的特点的同时，在不增加泵运行噪音的前提下，实现了屏蔽泵的自吸功能，且吸程可达9m以上。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了说明，但这些说明不能被理解为限制了本发明的范围，本发明的保护范围由随附的权利要求书限定，任何在本发明权利要求基础上的改动都是本发明的保护范围。