专利名称：带密封盖板结构的半开式叶轮泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水泵，尤其是一种由金属板冲压焊接成型的、带密封盖板结构的
半开式叶轮泵。
背景技术：
现在随着社会的发展，半开式叶轮结构的离心泵是一种需求量大、应用面广的离 心泵产品，广泛应用于食品、啤酒、化工等工业部门中粘稠或含固体颗粒的液体输送。现有 技术中，这类离心泵产品使用时，如果液体较稠或者是液体中含有少量的固体颗粒时，液体 在叶轮内流动过程中容易堵塞，通过性差。 申请号为99111134. 6的中国专利公开了一种"冲焊接成型离心泵及其制造方 法"，该离心泵由入口法兰、出口法兰、后盖、泵壳和叶轮构成，泵壳有一个泵壳与叶轮之间 冲压成一个沿液流方向、径向向外逐渐增大的，断面呈大致半圆形的，接近360度的全螺旋 型涡室，并且有一个大致为椭圆形的出口端孔，出口弯颈与泵壳的出口端孔连通，泵壳的出 口弯颈焊接在泵壳的出口端孔，其纵截面为变直径椭圆形，泵壳内设有迷宫支架环。该离心 泵由于采用封闭式叶轮结构，当液体较稠或者是液体中含有固体颗粒时，液体在叶轮内流 动过程中容易堵塞，通过性差，使用效率较低。 申请人:早先申请的申请号为200610033320. 2的中国专利公开了一种"冲压焊接 食品泵"，该泵由泵壳、叶轮、和后盖组成，叶轮位于泵壳和后盖组成的密封空间里面，泵壳 上设有进口管和出口管，所述泵壳与进口管相连的轴向面为斜凹槽形，泵壳的径向面则为 圆柱形，所述的泵壳外端设置有进口管支架，所述进口管支架一端与泵壳外侧焊接，另一端 与进口管外表面焊接。该冲压焊接食品泵虽然在叶轮和泵壳之间形成一端面密封结构使得 其通过性稍微提高，但是，该结构还存在着以下缺点1)对泵壳结构复杂，制造工艺要求提 高，加大了泵壳的制造难度、成本和制造时间；2)由于叶轮和泵壳之间配合的端面是一个 倾斜面，这样就要求叶片前端面必须与泵壳的前壳体平行，增加了叶轮叶片的生产难度。有 鉴于此特提出本发明。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种不仅制造工艺简 单、加工方便、成本低廉、结构稳定，而且固体颗粒的通过性能好、过流通畅、效率高的冲压 焊接成型的叶轮泵。 为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是一种带密封盖板结构 的半开式叶轮泵，包括泵壳和安装于泵壳内的泵后盖、叶轮、泵轴以及设于泵壳外侧的电 机，泵壳、泵后盖和叶轮均采用冲压焊接成型，叶轮安装于泵轴上，由电机驱动旋转；所述的 泵壳上设有进口管和出口管，所述的叶轮为半开式结构，由叶片、轮毂和后盖板组成，其特 征在于所述的进口管由泵壳外部延伸至泵壳内部，进口管后端位于叶轮叶片的前端，并与 泵轴同轴，所述的进口管后端安装有一圆环形密封盖板，密封盖板与叶片相邻的端面与叶片前端面平行，二者之间形成端面密封。 所述的叶轮由多个叶片均匀分布在叶轮后盖板上构成，每个叶片由一块金属板冲 压成形的一横截面为"L"的结构，"L"形叶片的一边固定焊接在叶轮的后盖板上形成支 撑底边，另一边突出于后盖板面形成工作叶片，工作叶片与支撑底边弯折方向相同的一面 与叶片的旋转方向相反，与支撑底边弯折方向相反的一面与叶片的旋转方向一致，这一面 为叶片的工作面，由它驱动所输送的液体运动。这样的结构不仅可增加叶片的强度和刚度， 而且液体在叶轮中的流动更通畅，泵的效率更高。 所述的工作叶片其轴向方向宽度恒定不变。不仅制造工艺简单、成本低，而且易于 与密封盖板构成端面密封。 由于半开式叶轮泵输送的多为含固体颗粒或者粘稠的液体，根据这类液体在叶轮 机械中的运动特点，在叶片进口处出现堵塞、出口处出现抽吸状况。为适应这种工作状况， 本发明采用加大叶片进口液体过流性能的设计方案。具体结构为(l)采用正冲角，即加大 叶片进口角度，从而增加叶片进口处的过流面积，减少叶片的排挤，减小叶片的弯曲度；(2) 叶片型线采用变曲率的曲线，曲线的曲率在叶片进口处最大，然后逐步减小，在出口处曲率 最小。这种叶型设计方法可减小固体或粘性流体在叶片进口处的堵塞、增大叶片的进口面 积，过流性能更好。 或者，也可以所述的叶片在径向方向采用多段相内切的圆弧构成，叶片曲率分 段减小，从进口至出口方向各段圆弧的曲率由大变小。当为三段相内切的圆弧构成时， 叶轮内径Dl、外径D2，半径为rl的第一段圆弧与半径为r2的第二段圆弧切点处的直径 为DC1，半径r2的第二段圆弧与半径为r3的第三段圆弧切点处的直径为DC2，其中DC2 < 2*(DC+D2)/3， DC1《(DC2+D1)/2。 所述的密封盖板为一中空圆形的盖子状结构，包括与叶片前端面平行的圆环形的 本体和由本体外圆周边缘向本体所在平面一侧弯曲的弧形导流板，该导流板向泵壳前侧弯
曲，延伸边缘大于出口管入口范围，该弧形导流板有利于提高液体的出口效率。 所述的密封盖板本体的外径大于等于叶轮外径，内径大于等于进口管内径小于进
口管外径，密封盖板中空圆圆心位于进口管轴线上，密封盖板与叶片前端之间的间隙a不
大于1. 5mm。 通过大量的计算及实验研究发现有无密封盖板，对半开式叶轮泵的流量、扬程、 效率等参数影响极大。有密封盖板能提高流量2倍以上、提高扬程30%以上；叶片的前端
与密封盖板之间的间隙越小，密封效果越好，但制造精度、装配难度随之提高，成本加大。实
验结果显示当间隙小于1. 5mm时，水泵的性能参数变化不大。兼顾制造成本和产品性能， 叶片的前端与密封盖板之间的间隙a控制在1. 5mm以内即可，要求更高时，也也可以选择在 1. 0mm以内。 所述的进口管由泵壳前部位置和固定于泵壳上的进口管支架支撑固定。 进口管支架可以固定于泵壳内也可以固定在泵壳外，进口管支架包括支撑进口管
的圆柱形主体部分和固定在泵壳上的支撑部分，圆柱形主体的一端部圆周向外弯曲延伸形
成支撑部分，支撑部分与泵壳前侧的垂直壁焊接或螺栓固定连接。 电机借助一连接架固定于泵壳上。 采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
本发明提供的泵壳，首先由于其采用冲压焊接工艺制造，成形简单方便，既降低了
生产成本，又克服了铸造工艺的污染、耗电、耗材等诸多缺点；其次，由于采用半开式叶轮结
构，叶片前端采用端面密封结构，其与封闭式叶轮的结构相比，流体的通过性更好；同时，叶
片型线采用的曲线的曲率在叶片进口处最大，然后逐步减小的变曲率曲线，或者采用曲率
分段减小的多段圆弧构成的曲面，能保证在输送液流较稠或含固体颗粒时，在通过该叶轮
时不容易堵塞，因此该离心泵不仅适用范围广，可用于抽取各种液体；密封盖板制造、装配
简单、实用，成本低、密封效果好，保证水泵可靠、高效地运行。 下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细的描述。
图1是本发明带密封盖板结构的半开式叶轮泵结构示意图； 图2是本发明叶轮叶片的一种实施方式结构示意图； 图3是本发明叶轮叶片的另一种实施方式结构示意图； 图4是本发明叶轮与密封盖板端面密封的结构示意图； 图5是本发明进口管支架结构示意图； 图6是图5中进口管支架的C-C向视图。
具体实施例方式
如图1至图6所示，本发明带密封盖板结构的半开式叶轮泵，由泵壳1和安装于泵 壳内的泵后盖2、叶轮3、泵轴4以及设于泵壳1外侧的电机5组成，其中，泵壳1、叶轮3和 泵后盖2部件均采用冲压、焊接成型，叶轮3位于泵壳1和泵后盖2密封连接的空间里面， 安装于泵轴4上，由电机5驱动旋转；电机5借助一连接架6固定于泵壳1上，所述的泵壳 1上设有进口管7和出口管8，所述的叶轮3为半开式结构，由叶片31、轮毂32和后盖板33 组成，所述的进口管7由泵壳外部延伸至泵壳内部，进口管7后端位于叶轮叶片31的前端， 并与泵轴4同轴，所述的进口管7后端安装有一圆环形密封盖板9，所述的密封盖板9为一 中空圆形的盖子状结构，包括与叶片前端面平行的圆环形的本体91和由本体外圆周边缘 向本体所在平面一侧弯曲的弧形导流板92(参阅图4)，该导流板92向泵壳前侧弯曲，延伸 边缘大于出口管8入口范围(参阅图1)，该弧形导流板有利于提高液体的出口效率，密封盖 板本体91与叶片31前端面平行，二者之间形成端面密封。 本发明所述的泵壳1与进口管7、出口管8和进口管支架10构成泵体，泵壳1为一 块金属板整体冲压而成，保证了泵壳内的清洁。进口管7由泵壳1前部位置和固定于泵壳 上的进口管支架IO支撑固定，进口管支架可以固定于泵壳内也可以固定在泵壳外，如图5 和图6所示，本发明所述的进口管支架10包括支撑进口管的圆柱形主体部分11和固定在 泵壳上的支撑部分12，圆柱形主体部分11的一端部圆周向外弯曲延伸形成支撑部分12，支 撑部分12与泵壳1前侧的垂直壁13焊接或螺栓固定连接。 本发明所述的叶轮3由多个叶片31均匀分布在叶轮后盖板33上构成，每个叶片 31由一块金属板冲压成形的一横截面为"L"的结构，"L"形叶片31的一边固定焊接在叶 轮的后盖板上形成支撑底边312，另一边突出于后盖板面形成工作叶片311 (参阅图4)。工 作叶片311与支撑底边312弯折方向相同的一面与叶片的旋转方向相反，与支撑底边312
5弯折方向相反的一面与叶片的旋转方向一致，这一面为叶片的工作面，由它驱动所输送的 液体运动。这样不仅可增加叶片的强度和刚度，而且液体在叶轮中的流动更通畅，泵的效率 更高。所述的工作叶片311其轴向方向宽度A恒定不变，不仅制造工艺简单、成本低，而且 易于与密封盖板构成端面密封。 由于半开式叶轮泵输送的多为含固体颗粒或者粘稠的液体，根据这类液体在叶轮 机械中的运动特点，在叶片进口出现堵塞、出口出现抽吸状况。为适应这种工作状况，本发 明采用加大叶片进口液体过流性能的设计方案。如图2所示，具体结构为(l)采用正冲角， 即加大叶片进口角度，从而增加叶片进口过流面积，减少叶片的排挤，减小叶片的弯曲；(2) 叶片型线采用变曲率的曲线，曲线的曲率在叶片进口处最大，然后逐步减小，在出口处曲率 最小。这种叶片型线设计方法可减小固体或粘性流体在叶片进口处的堵塞、增大叶片的进 口面积，过流性能更好。 或者，也可以所述的叶片在径向方向采用多段相内切的圆弧构成，叶片曲率分段 减小，从进口至出口方向各段圆弧的曲率由大变小。如图3所示，当为三段相内切的圆弧构 成时，叶轮内径Dl、外径D2，半径为rl的第一段圆弧与半径为r2的第二段圆弧切点处的直 径为DCl，半径r2的第二段圆弧与半径为r3的第三段圆弧切点处的直径为DC2，其中DC2 < 2*(DC+D2)/3，DC1《(DC2+D1)/2。上述第二段圆弧的曲率小于第一段圆弧的曲率，第三 段圆弧的曲率小于第二段圆弧的曲率。 本发明的主要改进点为如图4所示，在进口管后端部焊接一圆环形密封盖板9， 使得密封盖板9与叶轮叶片31之间形成一端面密封，所述的密封盖板9的外径D9大于等 于叶轮外径D2，内径d9大于等于进口管内径d7小于进口管外径D7，密封盖板中空圆圆心 09位于进口管轴线L上，密封盖板本体91与叶片31前端之间的间隙a不大于1. 5mm。
通过大量的计算及实验研究发现有无密封盖板，对半开式叶轮泵的流量、扬程、 效率等参数影响极大。有密封盖板能提高流量2倍以上、提高扬程30%以上；叶片的前端 与密封盖板之间的间隙越小越好，但间隙越小，制造精度、装配难度随之提高，成本加大。实 验结果显示当间隙a小于1. 5mm时，水泵的性能参数变化不大。兼顾制造成本和产品性 能，叶片的前端与密封盖板之间的间隙a控制在1.5mm以内即可，要求更高时，也可以选择 在1. 0mm以内。 本发明提供的冲压焊接成形的带密封盖板结构的半开式叶轮泵，首先由于其采用 冲压焊接工艺制造，成形简单方便，既降低了生产成本，又克服了铸造工艺的污染、耗电、耗 材等诸多缺点；其次，由于采用半开式叶轮结构，叶片前端采用端面密封结构，其与封闭式 叶轮的结构相比，流体的通过性更好；同时，叶片型线采用变曲率的曲线，曲线的曲率从进 口至出口方向由大减小，在出口处曲率最小，能保证在输送液流较稠或含固体颗粒时，在通 过该叶轮时也不容易堵塞，因此该离心泵不仅适用范围广，可用于抽 各种液体；密封盖板 制造、装配简单、实用，成本低、密封效果好，保证水泵可靠、高效地运行。
权利要求
一种带密封盖板结构的半开式叶轮泵，包括泵壳和安装于泵壳内的泵后盖、叶轮、泵轴以及设于泵壳外侧的电机，叶轮安装于泵轴上，由电机驱动旋转；所述的泵壳上设有进口管和出口管，所述的叶轮为半开式结构，由叶片、轮毂和后盖板组成，其特征在于所述的进口管由泵壳外部延伸至泵壳内部，进口管后端位于叶轮叶片的前端，并与泵轴同轴，所述的进口管后端安装有一环形密封盖板，密封盖板与叶片相邻的端面与叶片前端面平行，二者之间形成端面密封。
2. 根据权利要求1所述的一种带密封盖板结构的半开式叶轮泵，其特征在于所述的 叶轮由多个叶片均匀分布在叶轮后盖板上构成，每个叶片由一块金属板冲压成形的一横截 面为"L"的结构，"L"形叶片的一边固定在叶轮的后盖板上形成支撑底边，另一边突出 于后盖板面形成工作叶片，工作叶片与支撑底边弯折方向相同的一面与叶片的旋转方向相 反，与支撑底边弯折方向相反的一面与叶片的旋转方向一致，这一面为叶片的工作面，由它 驱动所输送的液体运动，所述的工作叶片其轴向方向宽度恒定不变。
3. 根据权利要求2所述的一种带密封盖板结构的半开式叶轮泵，其特征在于所述叶 片的型线采用变曲率的曲线，曲线的曲率从进口至出口方向由大减小，在出口处曲率最小。
4. 根据权利要求2所述的一种带密封盖板结构的半开式叶轮泵，其特征在于所述的 叶片在径向方向为多段相内切的圆弧构成，叶片曲率分段减小，从进口至出口方向各段圆 弧的曲率由大变小。
5. 根据权利要求4所述的一种带密封盖板结构的半开式叶轮泵，其特征在于所述的叶轮其内径Dl、外径D2，叶片为三段相内切的圆弧构成，半径为rl的第一段圆弧与半径为 r2的第二段圆弧切点处的直径为DCl，半径r2的第二段圆弧与半径为r3的第三段圆弧切 点处的直径为DC2，其中DC2 < 2*(DC+D2)/3， DC1《(DC2+D1)/2。
6. 根据权利要求1所述的一种带密封盖板结构的半开式叶轮泵，其特征在于所述的 密封盖板为一中空圆形的盖子状结构，包括与叶片前端面平行的圆环形的本体和由本体外 圆周边缘向本体所在平面一侧弯曲的弧形导流板，该导流板向泵壳前侧弯曲，延伸边缘大 于出口管入口范围。
7. 根据权利要求6所述的一种带密封盖板结构的半开式叶轮泵，其特征在于所述的 密封盖板本体的外径大于等于叶轮外径，内径大于等于进口管内径小于进口管外径，密封 盖板中空圆圆心位于进口管轴线上，密封盖板与叶片前端之间的间隙a不大于1.5mm。
8. 根据权利要求1所述的一种带密封盖板结构的半开式叶轮泵，其特征在于所述的 进口管由泵壳前部位置和固定于泵壳上的进口管支架支撑固定。
全文摘要
本发明公开了一种带密封盖板结构的半开式叶轮泵，包括泵壳和安装于泵壳内的泵后盖、叶轮、泵轴以及设于泵壳外侧的电机，叶轮安装于泵轴上，由电机驱动旋转；所述的泵壳上设有进口管和出口管，所述的叶轮为半开式结构，由叶片、轮毂和后盖板组成，其特征在于所述的进口管由泵壳外部延伸至泵壳内部，进口管后端位于叶轮叶片的前端，并与泵轴同轴，所述的进口管后端安装有一圆环形密封盖板，密封盖板的端面与叶片前端面平行，二者之间形成端面密封。叶片型线采用变曲率的曲线，曲线的曲率从进口至出口方向由大减小，在出口处曲率最小。本发明不仅制造工艺简单、加工方便、成本低廉、结构稳定，而且固体颗粒的通过性能好、过流通畅、效率高。
文档编号F04D29/24GK101713411SQ200810167158
公开日2010年5月26日 申请日期2008年10月7日 优先权日2008年10月7日
发明者任宏启, 彭少华, 梁东贤, 梁元敏, 霍春源 申请人:阳江市新力工业有限公司