一种流体泵组件的制作方法

本发明涉及泵的技术领域，尤其涉及一种流体泵组件。

背景技术：

流体泵是输送流体或使流体增压的机械。它将原动机的机械能或其他外部能量传送给流体，使流体能量增加，可输送的流体主要包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等，也可输送气液混合物以及含悬浮固体物的液体。

流体泵在额定工况下工作时，流体泵的工作效率最高，且此时流体泵的入口和出口处都不会出现回流现象，但若流体泵的入口处的流量逐渐减小到某一临界流量时，流体泵的入口处就会开始出现二次流动现象，也即回流现象，回流现象起初只发生入口处局部的地方，随着流量的继续减小，回流范围迅速扩大，直到流体泵的入口处的入口管路中很远的地方。而由于流体具有不可压缩性，这就导致回到入口管路里的流体对入口管路形成冲击，引起整体管路的振动。振动的结果一方面影响设备的整体稳定性，影响正常使用，同时会对流体泵的寿命产生不利影响，管路也会因为振动出现晃动甚至出现安全事故。

为解决上述问题，本领域技术人员在流体泵的入口和入口管路之间安装了一个容积较大的缓冲罐，该缓冲罐内部中空，流体泵在吸入流体时，流体经入口管路流入缓冲罐内，然后经缓冲罐从流体泵的入口进入流体泵内，此时，由于缓冲罐容积较大，流体在被吸入流体泵内的过程中，会有部分流体沉积在缓冲罐内，使缓冲罐内具有一定量的流体。而当流体泵的入口处的流量逐渐减小时，会有部分流体经流体泵入口回流至缓冲罐内，由于此时回流流体的压力较大，会对缓冲罐内的空气产生压缩，将这部分回流流体的动能转化为对空气的压力能，使回流流体的能量出现耗散。同时，这部分回流流体会与沉积在缓冲罐内的流体产生摩擦，进一步将回流流体的能量耗散。但缓冲罐的缓冲作用主要通过与空气和沉积在缓冲罐内部的流体摩擦来实现，缓冲罐并不能完全将回流流体中的能量耗散，缓冲效果较差，这使得回流流体在缓冲罐内缓冲后，仍会对入口管路产生较大冲击。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种流体泵组件，流体泵的入口处流量降低时产生的回流流体不会对入口管路产生冲击。

为达到上述目的，本发明的实施例提供了一种流体泵组件，包括流体泵，所述流体泵的入口处连接有入口管路，所述流体泵的入口和所述入口管路之间设置有缓冲器，所述缓冲器包括壳体，所述壳体上开设有连通入口管路的入流口，以及连通所述流体泵的入口的出流口；所述壳体内设置有缓冲件，所述缓冲件上开设有节流孔，所述节流孔靠近所述出流口处的第一端口的节流面积大于所述节流孔靠近所述入流口处的第二端口的节流面积；所述流体泵的回流流体从所述出流口流入所述缓冲器内，经所述节流孔节流后向所述入流口流动。

相较于现有技术，本发明实施例提供的一种流体泵组件，当流体泵在吸入流体时，缓冲器内会沉积一部分流体。当流体泵的入口处的流量降低至临界值时，流体泵的入口处出现回流现象，回流流体从流体泵的入口处经缓冲器的出流口进入缓冲器内部，向缓冲器的入流口所在的方向流动，回流流体在流动过程中穿过缓冲件，而由于缓冲件的出流面积大于入流面积，因此，根据伯努利方程，这部分回流流体在流经缓冲件后会出现流速增加，压力降低的现象，从而产生能量损耗。而随着这部分回流流体流速的增加，其动能也相应增加，但由于缓冲器内部沉积有流体，高速流动的回流流体与缓冲器内部沉积的流体相互摩擦，将这部分回流流体的动能耗散。回流流体在流体泵内受压产生的能量被完全耗散后，回流流体无法回流至入口管路中，因而不会对入口管路产生冲击。同时，在流体泵吸入流体的过程中，流体经入口管路从缓冲器的入流口进入缓冲器内部，在缓冲器内部经缓冲件流动至出流口，但由于缓冲件的入流面积小于出流面积，这使得流入流体泵内的流体的速度降低，使得流体在被吸入流体泵内的过程中对流体泵产生的冲击较小，确保了流体泵的稳定工作，同时，根据伯努利方程，流体的流速降低，则压力增大，这使得流体泵内部的压力增大，更有利于将流体吸入流体泵内。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一种流体泵组件的结构示意图；

图2为本发明实施例一种流体泵组件的缓冲器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

流体泵工作时对进入泵内的液体进行加压，使流体压力增大，当流体泵的入口处流量降低至临界值时，流体泵的入口处会出现回流现象，这部分回流流体会从流体泵入口处挤入缓冲器内，经缓冲器的缓冲作用，使得这部分流体的压力降低。

本发明的实施例提供了一种流体泵组件，如图1和图2所示，包括流体泵1，流体泵1的入口处连接有入口管路2，流体泵1的入口和入口管路2之间设置有缓冲器3，缓冲器3包括壳体31，壳体31上开设有连通入口管路2的入流口32，以及连通流体泵1的入口的出流口33；壳体31内设置有缓冲件34，缓冲件34上开设有节流孔，节流孔靠近出流口33处的第一端口的节流面积大于节流孔靠近入流口32处的第二端口的节流面积；流体泵1的回流流体从出流口33流入缓冲器3内，经节流孔节流后向入流口32流动。

相较于现有技术，本发明实施例提供的一种流体泵组件，当流体泵1在吸入流体时，缓冲器3内会沉积一部分流体。当流体泵1的入口处的流量降低至临界值时，流体泵1的入口处出现回流现象，回流流体从流体泵1的入口处经缓冲器3的出流口33进入缓冲器3内部，向缓冲器3的入流口32所在的方向流动，回流流体在流动过程中穿过缓冲件34，而由于缓冲件34的出流面积大于入流面积，因此，根据伯努利方程，这部分回流流体在流经缓冲件34后会出现流速增加，压力降低的现象，从而产生能量损耗。而随着这部分回流流体流速的增加，其动能也相应增加，但由于缓冲器3内部沉积有流体，高速流动的回流流体与缓冲器3内部沉积的流体相互摩擦，将这部分回流流体的动能耗散。回流流体在流体泵1内受压产生的能量被完全耗散后，回流流体无法回流至入口管路2中，因而不会对入口管路2产生冲击。同时，在流体泵1吸入流体的过程中，流体经入口管路2从缓冲器3的入流口32进入缓冲器3内部，在缓冲器3内部经缓冲件34流动至出流口33，但由于缓冲件34的入流面积小于出流面积，这使得流入流体泵1内的流体的速度降低，使得流体在被吸入流体泵1内的过程中对流体泵1产生的冲击较小，确保了流体泵1的稳定工作，同时，根据伯努利方程，流体的流速降低，则压力增大，这使得流体泵1内部的压力增大，更有利于将流体吸入流体泵1内。

需要说明的是，缓冲器3的出流口33和流体泵1的入口之间多通过管道连接，回流的过程中，回流流体在管道内流动时也会产生内摩擦，能够将回流流体的部分动能耗散。

为增大该缓冲器3的缓冲效果，如图1和图2所示，壳体31内沿回流流体的流动方向间隔设有多个连通的缓冲件34。回流流体在流动过程中依次流经多个缓冲件34后，自身压力被大大降低，流速增加较大，与缓冲器3内部沉积的流体之间的摩擦增大，从而使得回流流体的能耗较大，更有利于避免回流流体对入口管路2的冲击。

可选地，多个间隔设置的缓冲件34中，越靠近入流口32处的缓冲件34上的节流孔的第二端口的节流面积越小。回流流体在依次穿过多个缓冲件34的过程中，若缓冲件34上的节流孔的第二端口的节流面积越来越小，则回流流体的速度会越来越快，随之产生的压力降也就越大，因此，多个间隔设置的缓冲件34在上述情况下，能够达到更好的缓冲效果。进一步地，任意两个相邻的缓冲件34中，靠近出流口33处的缓冲件34上的节流孔的第二端口的节流面积，大于靠近入流口32处的缓冲件34上的节流孔的第一端口的节流面积。回流流体从其中一个缓冲件34的第二端口流出后，由于下一缓冲件34的节流孔的第一端口的孔径较小，因此回流流体在流动过程中，流动路径的节流面积一直在减小，回流流体的速度越来越快，随之产生的压力降也越来越大。

需要说明的是，间隔设置在壳体31内的多个缓冲件34也可以是多个结构均相同的缓冲件34。多个结构相同的缓冲件34在生产、组装及维修更换时的便利性很强，在实际应用中能够避免组装错误，且缓冲件34在生产时可采用统一模具批量生产，成本较低。

流体泵中，往复泵在工作时必然伴随着回流现象的出现，往复泵在频繁的往复运动中，回流流体会对入口管路造成周期性的振动，产生噪音并使入口管路产生晃动甚至出现安全事故。往复泵在工作时，泵缸内的活塞在往复运动完成一次排出流体的周期内，一半的时间向泵缸内吸入流体，另一半的时间向外排出流体。向外排出流体的过程就会出现往复泵的入口流量降低至临界值的过程，这个临界值可以为零，也可以为某个特定值，但该临界值一定会低于排出往复泵的流量，否则就会出现往复泵不向外排出流体的情况。显然，在往复泵向外排出流体的过程中，入口处的单向阀关闭以起到密封的作用，入口处的单向阀关闭的过程就会伴随着流体回流的发生，这部分回流流体会从往复泵的入口处挤入缓冲器内。缓冲器的作用就是吸收这部分回流流体的能量，起到减缓回流流体对管路的冲击作用。

由于缓冲器3的体积过小会导致不能完全将回流流体缓冲，而缓冲器3的体积过大则会造成浪费以及安装不便等问题。因而需对缓冲器3的容积进行合理设计，以往复泵为例，流体泵为单泵头往复泵时，单泵头往复泵的泵缸容积为V_单，缓冲器的容积为V，且V＝λV_单/(1-k)，其中，λ为系数，λ∈[5，50]，k为缓冲器中沉积流体的体积与缓冲器容积的比值，k∈[1/2，2/3]。回流流体在进入缓冲器3内部时，由于其压力较大，会对缓冲器3内部的气体产生压缩，并将能量转化为气体的压力势能，这使得缓冲器可以更好地吸收回流流体产生的动量。同时，当系数λ的取值小于5时，缓冲器的容积过小，不能完全缓冲回流流体产生的冲击，这使得回流流体还会从缓冲器3的入流口32流入入口管路2中，对入口管路2产生冲击；而当系数λ的取值大于50时，缓冲器3虽然能够完全缓冲回流流体产生的冲击，但由于缓冲器3的体积过大，缓冲器3的生产成本大大增加，不利于产品成本的控制，且缓冲器3的体积过大，在安装空间上的需求也较大，对应用场合的要求较高。而缓冲器3内流体的体积与缓冲器3的容积之间的比值k小于1/2时，高速运动的回流流体会由于不能充分与沉积流体相互作用，导致回流流体的动能不能够被完全耗散，回流流体会对入口管路2产生冲击；而当k大于2/3时，缓冲器3内的沉积流体较多，能够充分与回流流体相互作用，将回流流体的动能完全耗散，但沉积流体过多，会导致缓冲器3的负荷较高，不利于缓冲器3的长期使用。

流体泵为多泵头流体泵时，由于多泵头流体泵自身具有平衡缓冲脉冲动量的作用，因此当流体泵组件中的流体泵为多泵头流体泵时，缓冲器3的容积可适当减小就能够满足多泵头流体泵的缓冲需求。以多泵头往复泵为例，当多泵头往复泵中每个泵头的泵缸容积为V_多，缓冲器3的容积为V，则V＝λ₁V_多/n，其中，λ₁为系数，λ₁∈[5，50]，n为多泵头往复泵的泵头的数目，且n≥2。同时，当系数λ的取值小于5时，缓冲器的容积过小，不能完全缓冲回流流体产生的冲击，这使得回流流体还会从缓冲器3的入流口32流入入口管路2中，对入口管路2产生冲击；而当系数λ的取值大于50时，缓冲器3虽然能够完全缓冲回流流体产生的冲击，但由于缓冲器3的体积过大，缓冲器3的生产成本大大增加，不利于产品成本的控制，且缓冲器3的体积过大，在安装空间上的需求也较大，对应用场合的要求较高。在实际应用中，多泵头往复泵的泵头数目一般不超过5个，这是因为往复泵自身功率较高，能够应用于大功率场合下，因而无需太多泵头联合使用。

缓冲器3通过缓冲件34的缓冲作用来减小回流流体对入口管路2的冲击，因此，缓冲件34的安装稳定性对缓冲器3能否稳定工作有着重要的作用，壳体31内设置有安装支架35，缓冲件34固连于安装支架35上。例如，如图1和图2所示，安装支架35为两块平行设置的支撑板，缓冲件34设置在这两块支撑板之间，这样既固定了缓冲件34，又避免了连接时对缓冲件34上的节流孔的遮挡，确保了缓冲器3对回流流体的缓冲作用。

流体泵在吸入流体的过程中，由于流体中不可避免地会存在一定量的杂质，为避免杂质随流体进入流体泵1内，如图1和图2所示，缓冲器3的入流口32低于出流口33设置。流体从缓冲器3的入流口32流入缓冲器3的壳体31内，由于缓冲器3的出流口33高于入流口32设置，因此流体在从缓冲器3中流出时需先向上流动，此时流体中的杂质会因为重力作用沉淀在壳体31内的底部，从而避免流体中的杂质进入流体泵内。同时，由于流体的流动方向为自上而下，因此流体的流速会因为重力作用而降低，这使得流体中的杂质更容易沉淀在缓冲器的底部。为排出沉淀在壳体31底部的杂质，壳体31的底部设置有排污口36，用户在使用过程中，可定期打开排污口36将沉淀在缓冲器3内的杂质进行清理。

同等体积的条件下，圆柱形结构的表面积小于棱柱状结构的表面积，因而用材更为节省，为此，将缓冲器3的壳体31设置为中空的圆柱形结构，以达到经济、节约的目的。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。