一种输出流量自动调节装置、调节方法及离心泵与流程

本发明涉及一种输出流量自动调节装置，具体地，涉及了一种机械式离心泵出水流量自动调节装置、调节方法及具有该调节装置的离心泵。

背景技术：

离心泵系统装置扬程是指把单位重量液体从吸水池液面送到排水池液面所需要的能量。吸水池到排水池之间通常布置有复杂的管路设备，介质在输送过程中存在有管路损失，吸水池液面和排水池液面存在高度差，各地大气压有所差异等因素造成装置扬程很难被精确计算出来。为了达到客户的使用要求，往往会给装置扬程放一些余量，导致计算出的装置扬程ha会大于实际装置扬程ha1。因此，在设计选择水泵性能的时候，泵的扬程h1≥ha＞ha1，当流量增加时，泵的扬程降低，轴功率会增加，运行效率降低。当选定的扬程为h1的离心泵并入到管路中运行时，泵的实际扬程h2只能在实际装置扬程ha1点运行，从图3中可以看出，此时泵的流量会从q1移向q2，扬程h1会移向h2运行，效率会从η1移向η2，轴功率会从p1移向p2，因此，当泵的扬程运行在h2（实际装置扬程）点时，实际工况点的输送流量比设计工况点更大，q2＞q1，此时实际轴功率增大，p2＞p1，电机可能超负荷运行，甚至引起电机过载，造成跳闸、烧坏电机和泵。此时运行效率偏低，η2＜η1，实际工况点的运行效率比设计工况点运行效率低，造成的能源损耗大，经济效益低。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供了一种输出流量自动调节装置、调节方法及离心泵，有效解决了因使用不当或因实际扬程偏低造成泵的大流量运行而导致泵零件以及电机受到损害的技术问题，大大延长了泵的使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明提供一种输出流量自动调节装置，包括一端安装在离心泵本体泵出口处的活塞阀、和安装在活塞阀另一端的喷射头，所述活塞阀包括活塞杆、活塞和气缸，所述喷射头包括喷射头入口和喷射头出口，所述喷射头出口处设有一调压水管，所述调压水管一端连接泵进口，且所述调压水管通过螺纹水管与所述气缸连通，所述气缸底部设有弹簧，所述弹簧置于所述活塞的正下方，其中，弹簧的初拉力大于活塞和活塞杆的重力之和；所述螺纹水管两侧的调压水管上分别设有调节阀一、压力表一和调节阀二、压力表二。

进一步，所述活塞阀和泵出口通过螺栓固定相连。

进一步，所述活塞阀和喷射头通过螺栓固定相连。

本发明还提供了上述机械式离心泵出水流量自动调节装置的调节方法，包括以下步骤：

步骤一，离心泵关闭状态下，弹簧向活塞施力，进一步带动活塞杆向上运动，从而使喷射头入口关闭；

步骤二，喷射头入口开启：离心泵启动后，液体从泵进口进入调压水管，经过调压阀二调节压力后，通过螺纹水管进入气缸，并推动活塞向下运动且压紧弹簧，活塞向下运动过程中带动活塞杆一起向下运动，从而将喷射头入口打开；

步骤三，水流量调节：喷射头入口打开后，输出的液体依次经过泵出口、喷射头入口和喷射头出口，喷射头出口处设有一调压水管，液体流入调压水管，由调压阀一调压后，经过螺纹水管进入气缸，关闭调压阀二并调节调压阀一处的压力，从而改变液体向活塞施力的大小，进而改变喷射头入口的打开程度，从而自动调节泵的输出流量；

步骤四，喷射头入口复位：离心泵工作结束后，调压阀一和调压阀二处的压力为0，由于弹簧自身的弹力作用,活塞向上运动至气缸顶部，并带动活塞杆向上关闭喷射头入口，调节装置完成复位至步骤一状态。

进一步，输出流量的具体计算过程如下：

计算活塞受到的压力f：活塞受到的压力f=p/s，其中，s为活塞的受力面积，p为活塞受到的压强，其值等于流入螺纹水管处液体的压强：

当离心泵启动时压力表二显示的数值p2即为流入螺纹水管处液体的压强；

当离心泵运行稳定后，关闭调压阀二，活塞受到的压强等于压力表一显示的数值p1；

计算弹簧的弹力f弹：弹簧的弹力f弹=kδx，δx为弹簧的压缩量，k是弹簧的弹性系数，为常数；

由于，活塞受到的压力等于弹簧的弹力f弹，即f=f弹，所以得出弹簧的压缩量δx的计算公式：

δx=p/sk；

喷射头入口的打开程度与弹簧的压缩量δx成正比。

最后本发明还保护了采用上述输出流量自动调节装置的离心泵。

本发明所达到的有益技术效果：本发明提供的一种输出流量自动调节装置，通过自身调节输出流量，可以使泵在设定的范围内运行，避免了泵的大流量运行，从而避免了大流量引起的电机烧坏、零件损坏等问题，大大延长了泵的使用寿命。另外，本发明提供了该自动调节装置的调节方法，只需按实际要求调节好调节阀一和调节阀二处的压力，即可实现自动调节的目的。最后，本发明提供的包括该自动调节装置的离心泵，该泵的使用寿命大大延长，经试验测算，该离心泵可以连续运行3年。

附图说明

图1为本发明之离心泵停止工作状态下水流量自动调节装置结构示意图；

图2为本发明之离心泵工作状态下水流量自动调节装置结构示意图；

图3为离心泵特征曲线图。

其中，1-泵进口；2-调压水管；3-调节阀二；4-压力表二；5-螺纹水管；6-调节阀一；7-压力表一；8-喷射入口；9-喷射头出口；11-活塞杆；12-活塞；13-弹簧；14-气缸；15-泵出口；16-离心泵本体。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明。

如图1-2所示，本发明提供一种机械式离心泵出水流量自动调节装置，包括一端安装在离心泵本体泵出口处的活塞阀、和安装在活塞阀另一端的喷射头，所述活塞阀包括活塞杆、活塞和气缸，所述喷射头包括喷射头入口和喷射头出口，所述喷射头出口处设有一调压水管，所述调压水管一端连接泵进口，且所述调压水管通过螺纹水管与所述气缸连通，所述气缸底部设有弹簧，所述弹簧置于所述活塞的正下方，其中，弹簧的弹力大于活塞和活塞杆的重力之和，因为，为了使泵静止时，弹簧能推动活塞且带动活塞杆关闭喷射头入口，所选用的弹簧，其自身存在的初拉力必须大于活塞与活塞杆的重力之和，且满足f弹0=（1.05-1.2）g活塞+活塞杆，f弹0代表弹簧自身存在的初拉力，单位n；g活塞+活塞杆=（m活塞+m活塞杆）g，g活塞+活塞杆代表活塞与活塞杆的重力之和，单位n；m活塞代表活塞的重量，m活塞杆代表活塞杆的重量，单位kg；g代表当地重力加速度，单位m/s²；

所述螺纹水管两侧的调压水管上分别设有调节阀一、压力表一和调节阀二、压力表二，压力表一用于显示调节阀一处的压力信息，压力表二用于显示调节阀二处的压力信息。可以使泵在设定的范围内运行，避免了泵的大流量运行，从而避免了大流量引起的电机烧坏、零件损坏等问题，大大延长了泵的使用寿命。

所述活塞阀和泵出口通过螺栓固定相连；所述活塞阀和喷射头通过螺栓固定相连。方便安装与拆卸。

本发明还提供了上述机械式离心泵出水流量自动调节装置的调节方法，包括以下步骤：

步骤一，离心泵关闭状态下，弹簧向活塞施力，进一步带动活塞杆向上运动，从而使喷射头入口关闭，如图1所示；

步骤二，喷射头入口开启：离心泵启动后，液体从泵进口进入调压水管，经过调压阀二调节压力后，通过螺纹水管进入气缸，并推动活塞向下运动且压紧弹簧，活塞向下运动过程中带动活塞杆一起向下运动，从而将喷射头入口打开，如图2所示；

步骤三，水流量调节：喷射头入口打开后，输出的液体依次经过泵出口、喷射头入口和喷射头出口，喷射头出口处设有一调压水管，液体流入调压水管，由调压阀一调压后，经过螺纹水管进入气缸，关闭调压阀二并调节调压阀一处的压力，从而改变液体向活塞施力的大小，进而改变喷射头入口的打开程度，从而自动调节泵的输出流量；具体调节过程如下：

计算活塞受到的压力f：活塞受到的压力f=p/s，其中，s为活塞的受力面积，p为活塞受到的压强，其值等于流入螺纹水管处液体的压强：

当离心泵启动时压力表二显示的数值p2即为流入螺纹水管处液体的压强；

当离心泵运行稳定后，关闭调压阀二，活塞受到的压强等于压力表一显示的数值p1；

计算弹簧的弹力f弹：弹簧的弹力f弹=kδx，δx为弹簧的压缩量，k是弹簧的弹性系数，为常数；

由于，活塞受到的压力等于弹簧的弹力f弹，即f=f弹，所以得出弹簧的压缩量δx的计算公式：

δx=p/sk；

喷射头入口的打开程度与弹簧的压缩量δx成正比。

喷射头入口的打开程度与弹簧的压缩量δx成正比，即弹簧的压缩量决定了喷射头入口的打开程度，当泵稳定运行时，关闭调压阀二，此时，弹簧的压缩量δx=p1/sk，通过调节调压阀一控制活塞受到的压强，即可调节喷射头入口的打开程度，从而改变调节装置的输出流量。

步骤四，喷射头入口复位：离心泵工作结束后，调压阀一和调压阀二处的压力为0，由于弹簧自身的弹力作用，活塞向上运动至气缸顶部，并带动活塞杆向上关闭喷射头入口，调节装置完成复位至步骤一状态。

最后，本发明还保护了采用上述输出流量自动调节装置的离心泵。该泵的使用寿命大大延长，经试验测算，该离心泵可以连续运行3年。

以上已以较佳实施例公布了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采取等同替换或等效变换的方案所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。