专利名称：气动式透平泵的制作方法
技术领域：
本实用新型属于泵类，尤其涉及以气源为动力的一种泵。
气动式泵也叫风动泵，是以气源为动力传动泵轮，可广泛用于承包工程和采矿工程，而且特别适用于易燃易爆场所的排放或输送液体物料作业。现有的气动式泵主要为由瑞典阿特拉斯公司(ATLAS Copco.)生产的DIP系列滑片式离心泵和DOP系列隔膜泵，这两种系列泵均为容积式泵。隔膜泵是将两块隔膜分别设置于两个空腔中，隔膜之间采用同步直杆相联，而每个空腔的隔膜两侧分别为抽排液体的工作腔和气动动力腔。该隔膜泵通过配气换向阀将压力空气交替喷入及排出两个气动动力腔，并通过工作腔的容积变化实现液体的抽入及排出。隔膜泵可用来泵送被污染的和高粘性液体，但是该泵的主要不足点在于隔膜易损坏、换向阀易失灵、效率低，而且造价高。
DIP系列滑片式气动泵主要由气动动力部分和泵部组成。动力部分的气马达转子偏心设置于一环形空腔内，转子上设置的滑片采用滑动式，即当转子转动时靠其产生的离心力滑片顶端始终贴紧于环形空腔的内壁上，并且每相邻两个滑片间的容积随着转子的转动而交替变化，因而可实现当气源进入滑片间时气马达转子的连续转动。在气马达轴上直接设置水轮，即可实现泵部的主要结构。这种气动式泵可用来排放或泵送液体，但是该泵主要存在着磨擦阻力大、传动可靠性差、易损件多、结构复杂，而且耗能大、噪声大、效率低等不足。
基于现有的气动泵所存在的不足，本实用新型提供一种结构紧凑、耗能低、传动可靠、噪声低、效率高的气动式泵。
为了实现上述目的的本实用新型所提供的气动式透平泵是通过下述方式达到的该泵包括气动动力部分和泵部分组成，其特点是气动动力腔和泵腔壳体相联的颈部通过密封组设置一转动轴，探出动力腔的轴一端固定透平叶轮，该透平叶轮上均匀设置透平叶片，并在该透平叶轮的近切线方向上设置与透平叶片呈一定绝对气流角的喷嘴，喷嘴体设置于动力腔壳体上，动力腔壳体上另设有排风口，而探出泵腔的轴另一端固定水轮，泵腔的壳体上分别设有进水口和排水口。
本实用新型按照上述结构所提供的气动式透平泵，按下述方式进一步实现按照图1所提供的本实用新型结构示意图，该气动式透平泵为将气动动力腔(1)和泵腔(3)壳体相联的颈部(2)通过密封组(10)设置一转动轴(11)，位于动力腔内的轴一端设置透平叶轮(8)，该透平叶轮上均匀设置大小、形状及安装角相同的透平叶片(7)，并在动力腔壳体上设置用于喷入气源的喷嘴(6)及排气口(9)，而位于泵腔内的轴另一端设置水轮(12)，泵腔壳体上分别设有进水口(4)和排水口(5)。由喷嘴所喷出的气体以近切线方向喷射透平叶轮上的叶片，并与透平叶片形成一定的绝对气流角，因而叶片在气体作用下带动透平叶轮转动，而由透平叶轮带动的轴随即传动水轮。位于颈部(2)所设的密封组(10)用以密封来自动力腔的气体及来自泵腔的液体。
上述的透平叶轮(8)可以采用反动度Ω＜0.08的冲击式叶轮或者反动式叶轮，其叶片数根据需要一般选在30～120片之间。透平叶轮和喷嘴的设计要充分考虑附面层的发展、激波的产生以及激波与附面层的相互干涉等现象的影响，喷嘴出口处高速气体的绝对气流角通常选在7°～32°之间。当喷嘴的耗风量一定时，透平叶片的安装角度及喷嘴的气流角将直接影响泵的输出功率；当然，对于既定的透平叶轮及喷嘴而言在一定范围内通过控制气源压力可以确定泵的输出功率。基于考虑泵的输出功率之因素，设置于动力腔的喷嘴可以为多个，而且喷嘴以透平叶轮的近切线方向上围绕透平叶轮轴均匀布置。这样，通过多个喷嘴的喷入气源可以大幅度增加泵的输出功率，而且还可以通过多个喷嘴中的部分喷嘴决定泵的输出功率。
透平叶轮和喷嘴设计要充分考虑上述因素外，动力腔的设计基于气流阻力小、所产生的噪声低等原则，将靠近排气口的动力腔壳体之内壁设计为呈拱形的流线曲面，该曲面的壳体通常用一盖体来实现，并在该曲面的顶部设计排气口(9)。通常为了进一步降低消声，在排气口处可设置消声装置。如在排气口处外接筒体式消声器，或者动力腔内结合排气口设置利用吸声、隔声、减振以及减少寄生噪声等原理设计的阻性或阻性——抗性复合消声器组，或者采用外接消声、内置复合消声器组的联合消声措施。
位于泵腔内的水轮(12)尽可能采用高效节能型叶轮，泵腔壳体的内壁呈蜗壳状，而所设置的排水口(5)方向为该蜗壳状壳体盘旋而上的切线方向相一致。这样，随着水轮的转动由进水口进入泵腔的高压水经蜗壳的盘旋而上的排水口及排水管排出，以达到减少流动损失的效果。泵腔壳体上设置的进水口处可设置过滤网，用以维护泵腔内的水轮正常转动。泵部如配置吸水阀门和注水器等可更换的随机附件，即可变移动式排水为固定式排水，因而可做到一机多用。
本实用新型按照上述结构所提供的气动式透平泵具有结构简单、紧凑、传动可靠、使用方便、耗能低、效率高、噪声低的特点，只要气源压力P＞0.05MPa即可启动工作，而且在气源压力P＜0.2MPa下排水作业时，其噪声只为85～86dB(A)。与已有的DIP系列滑片式气动泵相比，当耗风量及排水量相同时，DIP35型泵气源在0.6MPa工作压力条件下所达到的扬程，本实用新型只需气源压力0.4MPa就可实现，因而与DIP系列泵相比节能效果达30％以上，而且启动工作气源压力只为20％。由于透平叶轮和水轮所产生的轴向力，借助于力平衡原理使该轴承组轴向载荷较轻，因而传动部分的磨损很小。此外，由喷嘴喷入动力腔的气体因其膨胀降温，利用热传导及对流时的吸热效应，将高速转动部件所产生的热量随排气带走，因而建立了自冷却系统，这将有助于提高使用寿命，而且有助于保障用于易燃易爆场合下作业时的安全性。因此，本实用新型可广泛用于各种场合下排水作业或泵送液体物料作业，而且特别适合于易燃易爆场合，如煤与瓦斯突出的矿中井下安全排水，或者用于泵送易燃液体物料。
本实用新型提供的实施例之一按照图2所提供的表明本实用新型的气动式透平潜水泵结构示意图，将喷嘴(22)及动力腔壳体(15)、排水口(21)及呈蜗壳状的泵腔壳体(19)以及联接动力腔和泵腔的颈部壳体(16)为由一铸件体制成，并将内壁为呈拱形流线曲面的上盖(13)通过螺栓设置位于动力腔的该铸件体一端，该上盖顶部设有排风口(26)。上盖内壁上设置具有均匀孔状的减振吸声板(14)，上盖的出风口处设置呈喇叭型消声筒体(24)，该筒体上均匀设置与频率相关的孔(25)，气体沿减振吸声板及与之对应的喇叭避之间进入筒体上部的孔后由排风口排出。采用这种消声装置，可以降低噪声30dB(A)左右。位于颈部(16)内设的轴(17)采用轴承设置，轴承座两侧分别设置密封组，两密封件之间内存润滑油，而该密封组有效地将泵腔的高压液体和动力腔的高压气体隔开。轴的两端分别设置透平叶轮(23)和水轮(18)，位于泵腔壳体底部设置附带过滤网的进水口(20)。
本实用新型提供的实施例之二本实用新型按照上述的结构位于动力腔的喷嘴设置两个。按照图3及图4所示，位于动力腔(27)壳体上的两个相同的喷嘴(28、29)按透平叶轮(30)的近切线方向上以轴对称形式设置，两个喷嘴与透平叶轮的绝对气流角相同。由于两个喷嘴对称布置，因而透平叶轮只给轴以轴向载荷，而该轴向载荷又与水轮的轴向载荷相平衡，因而轴承组的载荷较轻。与此同时，设置两个喷嘴有助于提高传动轴的输出功率，亦即泵的输出功率。
图1为表明本实用新型提供的气动式透平泵的结构示意图；图2为表明本实用新型的由实施例之一所提供的气动式透平泵结构示意图；图3为表明本实用新型的由实施例之二所提供的气动式透平泵局部结构示意图；图4为按照图3的俯视结构示意图。
权利要求1.属于一种泵类的气动式透平泵包括气动动力部分和泵部分组成，其特征在于气动动力腔和泵腔壳体相联的颈部通过密封组设置一转动轴，探出动力腔的轴一端固定透平叶轮，该透平叶轮上均匀设置透平叶片，并在该透平叶轮的近切线方向上设置与透平叶片呈一定绝对气流角的喷嘴，喷嘴体设置于动力腔壳体上，动力腔壳体上另设有排风口，而探出泵腔的轴另一端固定水轮，泵腔的壳体上分别设有进水口和排水口；
2.按照权利要求1所述的气动式透平泵，其特征在于透平叶轮的近切线方向上设置的喷嘴与透平叶片的绝对气流角在7°～32°之间；
3.按照权利要求1、2所述的气动式透平泵，其特征在于透平叶轮的叶片数选在30～120片之间，透平叶轮采用反动度Ω＜0.08的冲击式叶轮或反动式叶轮之一；
4.按照权利要求3所的气动式透平泵，其特征在于设置于动力腔的喷嘴可以为多个，而且喷嘴以透平叶轮的近切线方向上围绕透平叶轮轴均匀布置；
5.按照权利要求3所述的气动式透平泵，其特征在于将喷嘴及动力腔壳体、排水口及呈蜗壳状的泵腔壳体以及联接动力腔和泵腔的颈部壳体为由一铸件体制成，并将由内壁呈拱形流线曲面的上盖设置于位于动力腔的该铸件体一端，上盖顶部设有排风口，泵腔壳体上设置的排水口方向与蜗壳状壳体盘旋而上的切线方向相一致；
6.按照权利要求5所述的气动式透平泵，其特征在于动力腔上盖呈拱形流线曲面的内壁上设置具有孔状的减振吸声板，上盖的排风口处设置呈喇叭型消声筒体，该筒体上均匀设置与频率相关的孔；
7.按照权利要求4所述的气动式透平泵，其特征在于位于动力腔的喷嘴设置两个，两个喷嘴按透平叶轮的近切线方向上以轴对称形式布置，而且两个喷嘴与透平叶轮的绝对气流角相同。
专利摘要一种气动式泵包括气动动力腔和泵腔，联接动力腔和泵腔的颈部通过轴承及密封组设置一转动轴，该轴探出泵腔的一端设置水轮，探出动力腔的轴另一端设置透平叶轮，并在透平叶轮的切线方向上设置喷嘴，其绝对气流角在7°～32°之间。本装置具有结构紧凑、耗能低、传动可靠的特点。
文档编号F04D25/02GK2123634SQ91222400
公开日1992年12月2日 申请日期1991年10月29日 优先权日1991年10月29日
发明者李福忠, 刘德恩, 王晓东, 昌泽舟, 李富成 申请人:东北工学院