CN111237196B - 一种两端支撑、低振动高效双吸旋壳泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型两端支撑、低振动高效双吸旋壳泵。泵外壳中安装有主轴、集流管和分流内壳，分流内壳中有套装在集流管和主轴外的转子腔壳，转子腔壳内腔中固定有左右叶轮，转子腔壳和左右叶轮形成整体并绕主轴和集流管旋转；叶轮到转子腔壳间形成环形流道，集流管和主轴到转子腔壳间形成水平流道，左右叶轮间形成转子腔，流体经泵外壳顶端的流入进液口后分流入到分流内壳和泵外壳间的两个竖直流道中；再依次经各自水平流道、环形流道后流入到转子腔中；集流管径部设有沿流向反向的弯折部，经弯折部进入中空通道后流出。本发明提高了泵最大流量，提升了泵固有频率，有效解决了泵的振动噪声问题，也提升了泵最大功率，延长了使用寿命。

Description

一种两端支撑、低振动高效双吸旋壳泵

技术领域

本发明涉及一种旋壳泵，尤其是涉及一种用于石油化工、造纸、食品等领域流体输送的新型两端支撑、低振动高效双吸旋壳泵。

背景技术

旋壳泵是一种单级的、悬臂式小流量高扬程的泵，目前主要运用在石油化工、造纸、食品等领域，用于输送清洁的液体或含固体颗粒的液体。此后，旋壳泵因其结构简单、体积小、运行稳定、转速低、抗汽蚀性能良好、密封性能好，及其在这些领域的良好声誉和强劲的后续发展，使它获得了更广泛的应用。旋壳泵目前已经成为汽车制造业钻孔冲洗***输液泵、碳黑生产线供料泵，并已成为化学工厂深井废料处理领域的首选设备，食品加工、制造业车间以及造纸工业等高压清洗***的标配设备。

在这些实际的工程应用中这种单吸、悬臂式的旋壳泵已经拥有了非常出色的性能，但我们在实际使用的过程当中也发现了其存在的不足，这种单吸、悬臂的结构特点，限制了其使用过程中的最大流量和运行中的稳定性。在这样的技术背景下和结合实际生产遇到的问题，针对这种单吸小流量和悬臂式壳体旋壳泵的不足，做出了一些技术上的改进和优化，本发明人发明了一种新型的两端支撑、低振动高效双吸旋壳泵。

发明内容

为了克服背景技术中现有旋壳泵的不足，本发明的目的在于提供一种新型两端支撑、低振动高效双吸旋壳泵，可用于石油化工、造纸、食品等领域流体输送。本发明与传统的旋壳泵相比，该装置提高了旋壳泵的最大输送流量，提升了旋壳泵固有频率，有效提升了旋壳泵的振动噪声问题，也提升了旋壳泵的最大功率，延长了旋壳泵的使用寿命。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括主轴、泵外壳、左叶轮、转子腔壳、集流管和右叶轮；泵外壳内部空腔中安装有主轴和集流管，集流管包括轴部和径部，轴部和径部的一端相连接形成L形，集流管的轴部和主轴分别从泵外壳两侧伸入到泵外壳内，且集流管的轴部和主轴同轴相对布置，集流管的径部相垂直于轴部、从轴部端部起沿径向方向延伸布置。

泵外壳顶端开设进液口，集流管和主轴上方的泵外壳内部空腔中安装有分流内壳，分流内壳沿主轴轴向的两端分别和泵外壳内部空腔的内壁之间均具有间隙，两个间隙分别作为两个独立的竖直流道；同时分流内壳的顶面设置成山脊形的表面作为进口段壁面，流体从进液口流入后在进口段壁面的引导作用下，分别流入到分流内壳沿主轴轴向前后端的两个竖直流道中。

集流管和主轴外的分流内壳的内腔中安装有转子腔壳，转子腔壳的两端开设通孔并分别同轴于套装集流管的轴部和主轴外，转子腔壳和分流内壳的两端底部、泵外壳内腔底部之间密封地转动连接；转子腔壳内腔中设有左叶轮和右叶轮，左叶轮同轴固定套装在主轴上，右叶轮同轴活动装在集流管的轴部，左叶轮和右叶轮的周围边缘固定连接于转子腔壳的内周面，使得转子腔壳、左叶轮和右叶轮形成整体并绕主轴和集流管轴部旋转。

左叶轮和右叶轮分别到转子腔壳沿主轴轴向的前后内端面之间具有间隙并作为环形流道，集流管的轴部和主轴分别和转子腔壳两端的通孔孔壁之间具有间隙并作为水平流道，左叶轮和右叶轮之间的转子腔壳内腔部分作为转子腔，左叶轮、右叶轮对应的两个环形流道的外圈部分经左叶轮、右叶轮周围边缘和转子腔壳内周面之间的间隙和转子腔连通，左叶轮、右叶轮对应的两个环形流道的内圈部分分别经主轴和集流管轴部对应的水平流道和两个竖直流道连通；流入到两个竖直流道中的流体分别依次经各自的水平流道、环形流道后流入到转子腔中。

集流管径部位于转子腔中，集流管径部的末端沿切向垂直弯折形成弯折部，集流管弯折部垂直弯折的切向方向和转子腔壳、左叶轮和右叶轮形成的整体并绕主轴和集流管轴部旋转的时针切向方向相反；集流管的内部开设有中空通道，中空通道从集流管的轴部经由径部连通到弯折部，且中空通道的两端均分别贯穿出集流管轴部和弯折部的端面；转子腔中的流体经集流管弯折部端面的中空通道入口流入，从集流管轴部端面的中空通道出口流出。

所述的主轴的中部穿出泵外壳后经轴承支撑套装在轴承箱中，轴承箱内充满润滑油，主轴的另一端伸出轴承箱后经联轴器和电机的输出轴同轴连接，电机带动主轴在轴承的支撑下转动，并在通过轴承箱中的润滑油进行自润滑。

所述的轴承箱的顶部开设有注油通孔，注油通孔中安装有油塞，轴承箱的底部安装有油标。

所述的左叶轮和主轴之间通过圆头平键同轴套装连接。

所述的进口段壁面作为流体介质的流道，表面做光滑处理并做防腐蚀处理。

所述的转子腔壳两端通孔的孔端面分别和分流内壳的两端底部、泵外壳底部之间通过填料密封地转动连接。

所述的主轴和泵外壳的之间连接安装有毛毡圈以密封。

还包括有泵壳体，分流内壳内腔内安装泵壳体，泵壳体套装在集流管和主轴上方的转子腔壳外，泵壳体内表面和转子腔壳外表面转动配合连接，转子腔壳在固定支撑用泵壳体作用下两端轴向固定。

所述的转子腔壳、左叶轮、右叶轮是一体铸造而成。主轴与左叶轮是通过键连接在一起的，左右叶轮和整个转子腔壳是一体的，这使得二者在安装拆卸，前者更加容易、方便一些。而传统的旋壳泵是转子腔壳和主轴通过螺钉连接在一起的叶轮和壳也是一体的，解决了无法方便拆卸和安装的问题。

本发明的双吸旋壳泵可在石油化工、造纸、食品等领域流体输送中应用。

本发明的进口段壁面和左右流道是指流体介质在进液口竖直往下流动时，由于进口段壁面的作用使得流体分别从左右两个通道流进转子腔。左通道是指主轴和转子腔壳构成的，右通道是指集流管和转子腔壳构成。

两端固定是指在转子腔壳固定在泵壳体的左右的两侧，与传统的悬臂式壳体只在单侧固定不同，两端固定可以更好消除轴向力对机器振动的影响，使得整体的运动变得更加的稳定。

流体介质通过进液口流入，进液口设置在转子腔的竖直方向上，在转子腔和进液口之间，从内到外依次分别是转子腔壳、两端固定支撑转子腔壳用的泵壳体、内腔和进行流动分离的进口段壁面，流体在进口段壁面的作用下左右流动分离，通过左右叶轮的离心力的作用下从左右两边进入高速同步旋转的转子腔，使得转子腔内四周的液体具有很高的压力，高速的液体流入静止的收集管中，流管相当于普通离心泵的压水室，具有扩压作用，将速度能转化为压力能，最终通过集流管输出高压液体。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明采用双吸入口，相比于传统旋壳泵，输送介质时对汽蚀敏感，因此入口流速不易过大，从而限制了旋壳泵可输送的最大流量，采用本装置后，将原来的单吸入口改为双吸，入口速度降温是单吸时的一半，可大大提升旋壳泵的抗汽蚀性能；同时在相同汽蚀余量要求下，还能增加旋壳泵的最大输送流量，本装置可输送的最大流量是传统旋壳泵的2倍，最大可输送流量可达400-500 m³/h；双吸入口还能够使得旋壳泵的轴向力自平衡。

本装置采用两端支撑，相比于传统旋壳泵的悬臂式的优势是：取消了由于悬臂带来的大挠度对转子***振动的影响，提升了旋壳泵固有频率，有效提升了旋壳泵的振动噪声问题。采用两端支撑方式能够使得旋壳泵的最高转速得以突破，传统的旋壳泵最高转速在5000～6500转/分钟左右，而采用本发明结构形式，可使旋壳泵转速增加到10000～20000转/分钟，甚至更高，随着转速的增加，流体介质可获得的扬程也越高，最高扬程可达5000m左右，甚至更高。

附图说明

图1是本发明的剖视图。

图2是集流管的三维图

图3是叶轮和转子腔壳的端面结构图。

图4是叶轮和转子腔壳的剖视图。

图中：1、电机，2、联轴器，3、油标，4、主轴，5、轴承箱，6、油塞，7、轴承，8、毛毡圈，9、泵外壳，10、左水平流道，11、左叶轮，12、进液口， 13、进口段壁面，14、内腔，15、泵壳体，16、转子腔壳，17、集流管，18、水润滑轴承，19、填料密封，20、右水平流道，21、出液口，22、右叶轮，23、转子腔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，具体实施包括主轴4、泵外壳9、左叶轮11、转子腔壳16、集流管17和右叶轮22；泵外壳9内部空腔中安装有主轴4和集流管17。

如图2所示，集流管17包括轴部和径部，轴部和径部的一端相连接形成L 形，集流管17的轴部和主轴4分别从泵外壳9两侧伸入到泵外壳9内，且集流管17的轴部和主轴4同轴相对布置但不连接，集流管17的径部相垂直于轴部、从轴部在泵外壳9内的端部起沿径向方向延伸布置。

泵外壳9顶端开设进液口12，集流管17和主轴4上方的泵外壳9内部空腔中安装有分流内壳，分流内壳将泵外壳9内部空腔分为沿主轴4轴向前后的两个独立的竖直流道空间，分流内壳沿主轴4轴向的两端分别和泵外壳9内部空腔的内壁之间均具有间隙，两个间隙分别作为两个独立的竖直流道；同时分流内壳的顶面设置成山脊形的表面作为进口段壁面13。进口段壁面13作为流体介质的流道，表面做光滑处理并做防腐蚀处理，流体从进液口12流入后在进口段壁面13的引导作用下，分别流入到分流内壳沿主轴4轴向前后端的两个竖直流道中。

集流管17和主轴4外的分流内壳的内腔中安装有转子腔壳16，转子腔壳 16为截面U形的旋转体结构，转子腔壳16的两端开设同轴的通孔并分别同轴于套装集流管17的轴部和主轴4外，具体是在左叶轮11和主轴4之间通过圆头平键同轴套装连接，便于主轴的拆卸和安装。转子腔壳16和分流内壳的两端底部、主轴4和集流管17下方的泵外壳9内腔底部之间密封地转动连接；如图3和图4所示，转子腔壳16内腔中设有左叶轮11和右叶轮22，左叶轮11和右叶轮22沿轴向设有距离，左叶轮11和右叶轮22的旋转轴和主轴4和集流管17 的轴部的轴向重合，左叶轮11通过键同轴固定套装在主轴4上，右叶轮22通过水润滑轴承18同轴活动可旋转地装在集流管17的轴部。具体实施中，转子腔壳16、左叶轮11、右叶轮22是一体铸造而成，可将左叶轮11和右叶轮22 的径向周围边缘通过沿圆周间隔设置的多个支杆件固定连接于转子腔壳16的内周面，使得转子腔壳16、左叶轮11和右叶轮22形成整体并绕主轴4和集流管 17轴部旋转。

左叶轮11和右叶轮22分别到转子腔壳16沿主轴4轴向的前后内端面之间具有间隙并作为环形流道，集流管17的轴部和主轴4分别和转子腔壳16两端的通孔孔壁之间具有间隙并作为水平流道10、20，左叶轮11和右叶轮22之间的转子腔壳16内腔部分作为转子腔23，如图3所示，左叶轮11、右叶轮22对应的两个环形流道的外圈部分经左叶轮11、右叶轮22边缘和转子腔壳16内周面围成的间隙和转子腔23连通，左叶轮11、右叶轮22对应的两个环形流道的内圈部分分别经主轴4和集流管17轴部对应的水平流道10、20和两个竖直流道连通；流入到两个竖直流道中的流体分别依次经各自的水平流道10、20、环形流道后流入到转子腔23中。

集流管17径部位于转子腔23中，且位于左叶轮11和右叶轮22之间的中央，集流管17径部的末端和转子腔壳16内腔的内周面之间具有间隙，集流管 17径部的末端和转子腔壳16内周面之间具有间隙，集流管17径部的末端沿切向垂直弯折形成弯折部，集流管17弯折部垂直弯折的切向方向和转子腔壳16、左叶轮11和右叶轮22形成的整体并绕主轴4和集流管17轴部旋转的时针切向方向相反；集流管17的内部开设有中空通道，中空通道从集流管17的轴部经由径部连通到弯折部，且中空通道的两端均分别贯穿出集流管17轴部和弯折部的端面；转子腔23中的流体经集流管17弯折部端面的中空通道入口流入，从集流管17轴部端面的中空通道出口流出。集流管17轴部端面的中空通道作为双吸旋壳泵的出液口21。

进液口12在进口段壁面13的作用下使得流体介质流动分离，分别从左右的竖直流道、水平流道、环形流道依次连接构成的左右流道一起在左叶轮11和右叶轮22的作用下进入转子腔23，使得流体从左右两侧进入转子腔23，最后通过集流管17从出液口21流出。

如图1所示，主轴4的中部穿出泵外壳9后经轴承7支撑套装在轴承箱5 中，轴承箱5内充满润滑油，主轴4的另一端伸出轴承箱5后经联轴器2和电机1的输出轴同轴连接，电机1带动主轴4在轴承7的支撑下转动，并在通过轴承箱5中的润滑油进行自润滑，润滑油让主轴在旋转的过程中很好的润滑和散热，同时让轴承对主轴能够更好地支撑和转动。轴承箱5的顶部开设有注油通孔，注油通孔中安装有油塞6，轴承箱5的底部安装有油标3。安装有的油标 3和油塞6，这样可以更加方便润滑油的添加和监测。

转子腔壳16两端通孔的孔端面分别和分流内壳的两端底部、泵外壳9底部之间通过填料密封19地转动连接。主轴4和泵外壳9的之间连接安装有毛毡圈 8以密封。

左边的主轴和右边的集流管17都是通过填料密封19的方式密封防止流体介质的泄露，使得泵壳体15和分流内壳之间的内腔14没有流体进入；集流管 17和右叶轮22之间间隙充满水流，是通过水润滑轴承18连接，一方便可以让右轴承更好的转动，另一方面可以使集流管和转子腔之间更好的密封。而主轴4 和泵外壳9之间压力不高，选择的是毛毡圈8密封，而不是一般旋壳泵选择的机械密封，这就防止了在运行的流体的泄露，使得密封的可靠性很好。

如图1所示，具体实施中，还包括有泵壳体15，分流内壳内腔内安装泵壳体15，泵壳体15套装在集流管17和主轴4上方的转子腔壳16外，泵壳体15 内表面和转子腔壳16外表面转动配合连接，转子腔壳16在固定支撑用泵壳体 15作用下两端轴向固定，使得转子腔壳16左右两端均能很好轴向固定，能保证转子腔壳16在旋转过程中的稳定性。

本发明通过进口段壁面的分离和左右叶轮的作用实现了旋壳泵的双吸，通过在转子腔壳的左右两端在泵壳体左右两端的支撑固定，使得由原来的悬臂式变成了两端固定式，实现了旋壳泵的低振动和高效率。

具体实施中，如图1所示，本发明的工作过程如下：

首先启动电机1，通过联轴器2和主轴4连接在一起，在轴承箱5中，通过油塞6和油标3可以更好对润滑进行检测和控制，主轴在轴承7的支撑作用下实现更好的旋转和自润滑。

电机1运行带动主轴4旋转，由于主轴4进入泵外壳9后通过圆头平键和左叶轮11连接，进而带动左叶轮11及其所固定连接的转子腔壳16和右叶轮22 同步旋转。

在转子腔壳16、左叶轮11、右叶轮22形成的整体旋转过程中，流体介质通过进液口12进入泵外壳9的内部，在进口段壁面13的作用下顺着进口段壁面13分别从主轴侧的竖直流道和集流管侧的竖直流道后分别进入主轴侧的左水平流道10和集流管侧的右水平流道20，再分别进入主轴侧的环形流道和集流管侧的环形流道的内圈部分后流入转子腔23内；

两个叶轮和转子腔壳16转动产生离心力的作用，带动转子腔23内的流体介质从转子腔23的中心甩向转子腔23的外缘，速度增大，具有一定的压力，并具有很高的速度能，由于左右叶轮的转动，使得左右流道的流体都具有很高的速度能，这样就可以实现左右两侧的双吸，提高了旋壳泵的最大流量。

由于集流管17径部末端的弯折部所弯折的切向方向与两个叶轮和转子腔壳 16转动方向相反，在转子腔23外缘的旋转流动的流体进入集流管17弯折部端面的中空通道入口，进而从集流管17轴部端面的中空通道出口流出。

最后由于流体介质在转子腔23中的高速转动，以及转子腔壳16自身的高速旋转，使得整个转子腔壳16拥有很高的动能，这必定会引起整个装置的振动，让转子腔壳16的两端固定在泵壳体15的左右两端，这样可以有效防止转子腔壳16的剧烈振动，提升了旋壳泵固有频率，有效提升了旋壳泵的振动噪声问题。

由此实施可见，本发明设计了进口段壁面形成的双吸入口和泵壳体的两端支撑的结构，并充分利用这样的结构，提高了旋壳泵的最大流量，提升了旋壳泵固有频率，有效解决了旋壳泵的振动噪声问题，也提升了旋壳泵的最大功率，延长了使用的寿命。

Claims (10)

1.一种两端支撑、低振动高效双吸旋壳泵，其特征在于：包括主轴(4)、泵外壳(9)、左叶轮(11)、转子腔壳(16)、集流管(17)和右叶轮(22)；泵外壳(9)内部空腔中安装有主轴(4)和集流管(17)，集流管(17)包括轴部和径部，轴部和径部的一端相连接形成L形，集流管(17)的轴部和主轴(4)分别从泵外壳(9)两侧伸入到泵外壳(9)内，且集流管(17)的轴部和主轴(4)同轴相对布置，集流管(17)的径部相垂直于轴部、从轴部端部起沿径向方向延伸布置；泵外壳(9)顶端开设进液口(12)，集流管(17)和主轴(4)上方的泵外壳(9)内部空腔中安装有分流内壳，分流内壳沿主轴(4)轴向的两端分别和泵外壳(9)内部空腔的内壁之间均具有间隙，两个间隙分别作为两个独立的竖直流道；同时分流内壳的顶面设置成山脊形的表面作为进口段壁面(13)，流体从进液口(12)流入后在进口段壁面(13)的引导作用下，分别流入到分流内壳沿主轴(4)轴向前后端的两个竖直流道中；

集流管(17)和主轴(4)外的分流内壳的内腔中安装有转子腔壳(16)，转子腔壳(16)的两端开设通孔并分别同轴套装于集流管(17)的轴部和主轴(4)外，转子腔壳(16)和分流内壳的两端底部、泵外壳(9)内腔底部之间密封地转动连接；转子腔壳(16)内腔中设有左叶轮(11)和右叶轮(22)，左叶轮(11)同轴固定套装在主轴(4)上，右叶轮(22)同轴活动装在集流管(17)的轴部，左叶轮(11)和右叶轮(22)的周围边缘固定连接于转子腔壳(16)的内周面，使得转子腔壳(16)、左叶轮(11)和右叶轮(22)形成整体并绕主轴(4)和集流管(17)轴部旋转；左叶轮(11)和右叶轮(22)分别到转子腔壳(16)沿主轴(4)轴向的前后内端面之间具有间隙并作为环形流道，集流管(17)的轴部和主轴(4)分别和转子腔壳(16)两端的通孔孔壁之间具有间隙并作为水平流道(10、20)，左叶轮(11)和右叶轮(22)之间的转子腔壳(16)内腔部分作为转子腔(23)，左叶轮(11)、右叶轮(22)对应的两个环形流道的外圈部分经左叶轮(11)、右叶轮(22)周围边缘和转子腔壳(16)内周面之间的间隙和转子腔(23)连通，左叶轮(11)、右叶轮(22)对应的两个环形流道的内圈部分分别经主轴(4)和集流管(17)轴部对应的水平流道(10、20)和两个竖直流道连通；流入到两个竖直流道中的流体分别依次经各自的水平流道(10、20)、环形流道后流入到转子腔(23)中；集流管(17)径部位于转子腔(23)中，集流管(17)径部的末端沿切向垂直弯折形成弯折部，集流管(17)弯折部的切向方向和由转子腔壳(16)、左叶轮(11)和右叶轮(22)形成的整体并绕主轴(4)和集流管(17)轴部旋转的时针切向方向相反；集流管(17)的内部开设有中空通道，中空通道从集流管(17)的轴部经由径部连通到弯折部，且中空通道的两端均分别贯穿出集流管(17)轴部和弯折部的端面；转子腔(23)中的流体经集流管(17)弯折部端面的中空通道入口流入，从集流管(17)轴部端面的中空通道出口流出。

2.根据权利要求1所述的一种两端支撑、低振动高效双吸旋壳泵，其特征在于：所述的主轴(4)的中部穿出泵外壳(9)后经轴承(7)支撑套装在轴承箱(5)中，轴承箱(5)内充满润滑油，主轴(4)的另一端伸出轴承箱(5)后经联轴器(2)和电机(1)的输出轴同轴连接，电机(1)带动主轴(4)在轴承(7)的支撑下转动，并在通过轴承箱(5)中的润滑油进行自润滑。

3.根据权利要求2所述的一种两端支撑、低振动高效双吸旋壳泵，其特征在于：所述的轴承箱(5)的顶部开设有注油通孔，注油通孔中安装有油塞(6)，轴承箱(5)的底部安装有油标(3)。

4.根据权利要求1所述的一种两端支撑、低振动高效双吸旋壳泵，其特征在于：所述的左叶轮(11)和主轴(4)之间通过圆头平键同轴套装连接。

5.根据权利要求1所述的一种两端支撑、低振动高效双吸旋壳泵，其特征在于：所述的进口段壁面(13)作为流体介质的流道，表面做光滑处理并做防腐蚀处理。

6.根据权利要求1所述的一种两端支撑、低振动高效双吸旋壳泵，其特征在于：所述的转子腔壳(16)两端通孔的孔端面分别和分流内壳的两端底部、泵外壳(9)底部之间通过填料密封(19)地转动连接。

7.根据权利要求1所述的一种两端支撑、低振动高效双吸旋壳泵，其特征在于：所述的主轴(4)和泵外壳(9)的之间连接安装有毛毡圈(8)以密封。

8.根据权利要求1所述的一种两端支撑、低振动高效双吸旋壳泵，其特征在于：还包括有泵壳体(15)，分流内壳内腔内安装泵壳体(15)，泵壳体(15)套装在集流管(17)和主轴(4)上方的转子腔壳(16)外，泵壳体(15)内表面和转子腔壳(16)外表面转动配合连接，转子腔壳(16)在固定支撑用泵壳体(15)作用下两端轴向固定。

9.根据权利要求1所述的一种两端支撑、低振动高效双吸旋壳泵，其特征在于：所述的转子腔壳(16)、左叶轮(11)、右叶轮(22)是一体铸造而成。

10.权利要求1-9任一所述的一种两端支撑、低振动高效双吸旋壳泵的应用，其特征在于：在石油化工、造纸、食品的领域流体输送中应用。

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