一种防堵塞抗磨损多级泵

1.本发明属于流体机械领域，具体涉及一种利用内循环高压水射流提高防堵塞、抗磨损性能的多级泵。


背景技术：

2.在深海矿产开采、矿山排水排沙、污水治理等国民经济重要行业中，多级泵作为整个输运系统的心脏，保障其安全可靠运行是首要任务。多级泵使用环境多变且复杂，抽送介质中含沙石或固体颗粒的情况较为普遍。然而，目前在设计多级泵时，关注点集中在如何提高其水力性能和减小轴向力等方面，缺乏对多级泵输运介质为含沙水时如何有效提高运行可靠性的研究。因此，多级泵输运含沙水引发的关键水力部件磨蚀磨损、运行卡机等问题亟待解决。
3.专利cn106194776a提出一种带自排沙结构的深井泵。该深井泵自排沙结构通过将导叶上盖板倾斜布置并设立排沙孔，依靠砂砾等固体颗粒物的重力实现沉积并在压差作用下排出。采用此结构，砂砾等固体颗粒物仍需再一次流经泵内关键水力部件，造成二次磨损，且排沙孔极易堵塞。
4.专利cn111425405a提出一种带有自清洗功能的防堵塞防淤积抗磨损矿浆输送泵。该矿浆输送泵通过在泵壳外侧布置高压清水辅助装置，连接工作腔的高压水引流结构形成局部高压水流，防止矿浆输送过程中的堵塞卡滞以及停泵后的淤积，并且缓解固体颗粒对部件表面的冲击磨损。该高压清水辅助装置采用高压离心泵，依靠矿浆输送泵外的装备提供高压水，不仅增加了产品成本，而且其运行产生的振动可能对矿浆输送泵运行稳定性造成影响。高压水直接冲击泵前后腔造成严重大量旋涡生成，提高了圆盘摩擦损失。


技术实现要素：

5.本发明针对上述缺陷及问题，提供一种用于降低多级泵口环泄露量及减小颗粒堆积的结构。该结构对叶轮前盖板侧沙粒的沉降起到抑制作用，降低关键水力部件磨蚀磨损；同时，该结构对叶轮出口流经盖板前腔的二次流起到反向冲击作用，进而降低口环泄漏量。
6.本发明采取的技术方案是：
7.一种利用内循环高压水射流提高防堵塞、抗磨损性能的多级泵，由进口段，不少于两级叶轮和导叶交错布置，出口段依次串联组成，关键的，包含高压水引流管及射流环。
8.所述叶轮为闭式叶轮，包含前盖板、后盖板、轮毂及叶片。
9.所述导叶为非径向式导叶，导叶进口边与泵轴轴向之间的夹角θd满足：45
°
≤θd≤90
°
。
10.所述引流管内径d3＝(1/12～1/10)倍叶轮出口直径d2，始端至末端由出口段至首级叶轮出口通过等径管路布置在导叶外壁面，引流管数量z3＝4，且周向均匀布置。
11.所述射流环为端盖与泵壳壁面组合形成，环宽w为叶轮出口到泵壳内壁面距离的2/3～3/4，布置在各级叶轮前盖板附近的泵壳壁面上，且射流环中水的流动方向平行泵轴
指向叶轮与泵壳间隙。
12.进一步的，所述引流管采用节段式法兰组装连接，并经定位孔固定和定位于泵外壁。
13.进一步的，所述引流管与射流环进口端采用管螺纹连接。
14.进一步的，所述射流环轴向位置布置在每级叶轮进口与叶轮出口之间，射流环与叶轮出口侧前盖板的最大轴向距离lh＝(1/10～1/5)ls,ls为叶轮进出口前盖板轴向间距。
15.进一步的，射流环由上述同一引流管引流，并在各个引流环位置分支引流。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果：
17.采用引流管引入内循环高压水结合射流环结构，降低了多级泵输运介质中的固体颗粒在腔体中的沉积，同时可避免固体颗粒在狭小腔体中造成堵塞引发叶轮卡机。沿流动方向的高压水对二次回流起到一定的抑制作用，有效减小泵口环泄漏。因此，本发明的实施可有效提高多级泵运行可靠性及改善其水力性能。
附图说明
18.图1为本发明一种利用内循环高压水射流提高防堵塞、抗磨损性能的多级泵装配示意图。
19.图2为引流管与射流环的关键参数标注示意图。
20.其中：1-进口段，2-叶轮，3-导叶，4-射流环，5-出口段，6-引流管，7-管螺纹，8-前泵腔，9-端盖，10-定位孔。
具体实施方式
21.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但发明的保护范围并不限于此。
22.如图1所示，本发明所述的一种利用内循环高压水射流提高防堵塞、抗磨损性能的多级泵，包括进水管路、不少于两级叶轮和导叶交错布置，出水管路依次串联组成，关键的，包括内循环高压水引流管及射流环。
23.所述多级泵进口段1吸入输送介质，经逐级串联的所述叶轮2高速旋转提供动能，所述导叶3降速增压，所述引流管6始端与所述出口段5相连通，水在巨大压差作用下由所述引流管6始端输送至各所述射流环4，从而达到内循环高压水改善颗粒沉积和减小二次流的作用。
24.所述引流管6采用节段式法兰组装连接，内径d3＝(1/12～1/10)倍叶轮出口直径d2，始端至末端由出口段至首级叶轮出口通过等径管路布置在导叶外壁面，引流管数量z3＝4，且周向均匀布置。当其总体长度过长时，每两级或三级叶轮长度由泵外壁面焊接定位孔10固定和定位。
25.所述引流管6与射流环4采用管螺纹连接。
26.所述射流环4为端盖9与泵壳壁面组合形成，环宽w为叶轮出口到泵壳内壁面距离的2/3～3/4，布置在各级叶轮前盖板附近的泵壳壁面上，且射流环中水的流动方向平行泵轴指向叶轮与泵壳间隙。
27.所述射流环4轴向位置布置在每级叶轮进口与叶轮出口之间，射流环与叶轮出口
侧前盖板的最大轴向距离lh＝(1/10～1/5)ls,ls为叶轮进出口前盖板轴向间距。所述射流环4由所述引流管引流，并在各个引流环位置分支引流。
28.所述实施例为本发明的优选实施方式，但并非对本发明作出任何限制，在不背离本发明实质内容的情况下，熟悉本领域技术人员做出的任何显而易见的修改、替换或变型均属于本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种利用内循环高压水射流提高防堵塞、抗磨损性能的多级泵，由进口段(1)，不少于两级叶轮(2)和导叶(3)交错布置，出口段(5)依次串联组成，其特征在于，还包括高压水引流管(6)及射流环(4)，两者通过管螺纹连接；在所述出口段(5)设置引流管进口，在压差作用下将水输运至所述射流环(4)。2.根据权利要求1所述的一种利用内循环高压水射流提高防堵塞、抗磨损性能的多级泵，其特征在于，所述导叶(3)为非径向式导叶，导叶进口边与泵轴轴向之间的夹角θ
d
满足：45
°
≤θ
d
≤90
°
。3.根据权利要求1所述的一种利用内循环高压水射流提高防堵塞、抗磨损性能的多级泵，其特征在于，引流管内径d3＝(1/12～1/10)倍叶轮出口直径d2，引流管数量z3＝4，且周向均匀布置。4.根据权利要求1所述的一种利用内循环高压水射流提高防堵塞、抗磨损性能的多级泵，其特征在于，所述射流环(4)为端盖(9)与泵壳壁面组合形成，环宽w为叶轮出口到泵壳内壁面距离的2/3～3/4。5.根据权利要求4所述的一种利用内循环高压水射流提高防堵塞、抗磨损性能的多级泵，其特征在于，所述射流环(4)轴向位置布置在每级叶轮进口与叶轮出口之间，所述射流环(4)与叶轮出口侧前盖板的最大轴向距离l
h
＝(1/10～1/5)l
s
,l
s
为叶轮进出口前盖板轴向间距。

技术总结
本发明设计一种利用内循环高压水射流提高防堵塞、抗磨损性能的多级泵，属于流体机械领域。因多级泵输运含沙水情况较为普遍，进而引发的关键水力部件磨蚀磨损、运行卡机等问题一直是制约其高速发展的关键难题。采用引流管结合射流环，并利用压差引出内循环高压水对叶轮出口与泵壳间隙部位进行冲击，防止固体颗粒在前泵腔内沉积造成磨损或运行卡机，同时对二次回流起到抑制作用，提高水力性能。该发明主要用于深海矿产开采、矿山排水排沙、污水治理等输运介质含固体颗粒的行业。等输运介质含固体颗粒的行业。等输运介质含固体颗粒的行业。


技术研发人员：韩勇 周岭 蒋磊 白宏恩 陆伟刚
受保护的技术使用者：江苏大学
技术研发日：2022.03.23
技术公布日：2022/7/26