本发明涉及旋流泵，具体而言，涉及两级旋流泵。
背景技术：
考虑到汽蚀因素，现有的两级泵的首级叶轮的进口直径总比次级叶轮的进口直径大，从而造成两个叶轮所产生的轴向力不平衡，会明显降低水泵的轴承寿命，影响水泵的运行可靠性。
现有的旋流泵为了平衡叶轮的轴向力，要么增加平衡盘、平衡环、平衡室等结构，要么在叶轮上设置副叶片。也就是说，现有的旋流泵需要设置额外的部件，来平衡叶轮的轴向力，由此导致现有的旋流泵结构复杂、制造难度大、制造成本高。
技术实现要素：
本发明旨在解决现有技术中存在的问题。为此，本发明提出一种能够自动地平衡叶轮轴向力的两级旋流泵。
为了实现上述目的，根据本发明的实施例提出两级旋流泵，所述两级旋流泵包括：泵体，所述泵体上设有进料口和出料口；泵盖，所述泵盖设在所述泵体上；轴，所述轴通过轴承可旋转地设在所述泵体上；以及首级叶轮和次级叶轮，所述首级叶轮和所述次级叶轮中的每一个套设在所述轴上，所述首级叶轮和所述次级叶轮中的每一个位于所述泵体内，其中所述首级叶轮的形状与所述次级叶轮的形状相同，所述首级叶轮的尺寸与所述次级叶轮的尺寸相同，所述首级叶轮与所述次级叶轮相对所述轴的一个径向截面对称。
根据本发明实施例的两级旋流泵通过设置形状、尺寸相同的首级叶轮和次级叶轮、且使首级叶轮与次级叶轮相对轴的一个径向截面对称，从而可以完全自动地平衡两级旋流泵的叶轮的轴向力。换言之，首级叶轮的轴向力与次级叶轮的轴向力大小相等且方向相反，由此无需设置额外的部件，就可以平衡两级旋流泵的首级叶轮的轴向力和次级叶轮的轴向力。
因此，根据本发明实施例的两级旋流泵具有叶轮轴向力自动平衡、结构简单、制造难度小、制造成本低的优点。
根据本发明实施例的两级旋流泵还可以具有以下附加技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述首级叶轮的叶片的前端面与所述泵体的侧面之间形成第一输送通道，所述次级叶轮与所述泵盖的侧面之间形成与所述第一输送通道连通的第二输送通道。
根据本发明的一个实施例，所述首级叶轮的叶片具有正冲角，所述次级叶轮的叶片具有正冲角。
根据本发明的一个实施例，所述首级叶轮的叶片为高低折边叶片，所述次级叶轮的叶片为高低折边叶片。
根据本发明的一个实施例，所述两级旋流泵进一步包括轴封，所述轴封设在所述轴与所述轴承之间。
根据本发明的一个实施例，所述轴封为双端面波纹管机械轴封。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的两级旋流泵的结构示意图。
两级旋流泵100、泵体1、泵盖2、首级叶轮3、次级叶轮4、轴5。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面参考图1描述根据本发明实施例的两级旋流泵100。如图1所示，根据本发明实施例的两级旋流泵100包括泵体1、泵盖2、轴5、首级叶轮3和次级叶轮4。
泵体1上设有进料口和出料口，泵盖2设在泵体1上。轴5通过轴承可旋转地设在泵体1上。首级叶轮3和次级叶轮4中的每一个套设在轴5上，首级叶轮3和次级叶轮4中的每一个位于泵体1内。其中，首级叶轮3的形状与次级叶轮4的形状相同，首级叶轮3的尺寸与次级叶轮4的尺寸相同，首级叶轮3与次级叶轮4相对轴5的一个径向截面对称。也就是说，首级叶轮3的大小与次级叶轮4的大小相同，该一个径向截面垂直于轴5的轴线。
现有的旋流泵为了平衡叶轮的轴向力，要么增加平衡盘、平衡环、平衡室等结构，要么在叶轮上设置副叶片。也就是说，现有的旋流泵需要设置额外的部件，来平衡叶轮的轴向力，由此导致现有的旋流泵结构复杂、制造难度大、制造成本高。
根据本发明实施例的两级旋流泵100通过设置形状、尺寸相同的首级叶轮3和次级叶轮4、且使首级叶轮3与次级叶轮4相对轴5的一个径向截面对称，从而可以完全自动地平衡两级旋流泵100的叶轮的轴向力。换言之，首级叶轮3的轴向力与次级叶轮4的轴向力大小相等且方向相反，由此无需设置额外的部件，就可以平衡两级旋流泵100的首级叶轮3的轴向力和次级叶轮4的轴向力。
因此，根据本发明实施例的两级旋流泵100具有叶轮轴向力自动平衡、结构简单、制造难度小、制造成本低等优点。
根据本发明实施例的两级旋流泵100采用旋流泵的设计方法进行设计制造。两级旋流泵100在输送介质温差大、含固量高、输送介质中带有较大颗粒和较长纤维时具有明显优势。这是由于旋流泵的主要结构特征是叶轮退缩在压水室后面的泵腔内，工作原理是：介质受叶轮旋转所产生的离心力作用使能量增加，进入叶片间的介质受叶片作用与叶轮一起运动，在叶轮出口附近的介质因离心力形成较大的贯通流，同时在叶轮中部的介质产生循环流，贯通流经该出料口流出并产生一定的压力而达到额定扬程；介质中的绝大部分固体颗粒和纤维不直接经过叶轮获得能量，而是在无叶腔内运动后经该出料口排出，从而达到输送复杂介质或含杂质流体的目的。
与离心泵相比，两级旋流泵100结构简单、过流部件不易磨损，在输送含有较大颗粒和较长纤维的流体时，过流能力强且运行稳定。与同样的体积的离心泵相比，两级旋流泵100可以将扬程提高30%。由此两级旋流泵100能够明显地提高扬程，或明显地降低体积，进而明显地减轻重量。
由于两级旋流泵100的叶轮进口处无密封环，因此不存在磨损后，因泵体1与首级叶轮3、泵盖2和次级叶轮4的运转间隙增大，而导致的泵性能下降的问题。两级旋流泵100的扬程在流量有效使用范围内的变化不大于5%，因此两级旋流泵100特别适用于流量变化的工况下、恒压输送系统的需要。
由于离心泵的叶轮转动件与静止部件之间存在间隙（例如叶轮口环间隙），因此为了平衡叶轮的轴向力，需要增加设置平衡孔等附加结构、部件，由此造成部分从叶轮获得能量的液体通过间隙或平衡孔从高压区流向低压区，导致液体的部分能量消耗于泄露的流动过程中。
由于两级旋流泵100的叶轮流道宽，因此两级旋流泵100的汽蚀性能与离心泵有较大差异。具体而言，离心泵的效率汽蚀余量曲线呈先下降后上升的趋势，在小流量区气蚀性能较差，汽蚀发生时扬程急剧下降，在中间流量范围内气蚀性能较好，临界汽蚀余量值较小，汽蚀发生时扬程曲线缓慢下降，大流量区气蚀性能变差，临界汽蚀余量值变大。
而对于两级旋流泵100，在较大的叶轮进口尺寸变化范围内，对汽蚀性能无明显影响，故两级旋流泵100的首级叶轮3和次级叶轮4的进口直径和出口直径可以完全相同，从而可以完全自动地平衡泵转子轴向力。
在本发明的一些实施例中，首级叶轮3的叶片可以是高低折边叶片，次级叶轮4的叶片可以是高低折边叶片。由于两级旋流泵100的内部存在明显的漩涡，因此两级旋流泵100可以采用高低折边叶片，由此可以有效地减少环流损失，提高水力效率。具有折边的叶轮，通过改善压水室的流动情况，减小了水力损失，提高了旋流泵扬程和效率。
两级旋流泵100的无叶腔内部存在较强的纵向漩涡和轴向漩涡，首级叶轮3的叶片以及次级叶轮4的叶片选用高低折边叶片，在提高两级旋流泵100的水力效率的同时，对扬程的影响很小，而且高低折边叶片使两级旋流泵100的高效点向小流量方向偏移。
首级叶轮3的叶片的前端面与泵体1的侧面之间形成第一输送通道，次级叶轮4与泵盖2的侧面之间形成与该第一输送通道连通的第二输送通道。随叶轮深伸入无叶腔的尺寸的增大，扬程曲线和效率曲线均升高，由此不仅可以保证两级旋流泵100内液体的回流空间，而且可以保证泵体1和首级叶轮3之间以及泵盖2和次级叶轮4之间无运转间隙，从而消除了泵体1和首级叶轮3以及泵盖2和次级叶轮4相互磨损的问题，保证两级旋流泵100即便长期恒压运行，性能也不会下降。
首级叶轮3的叶片可以具有正冲角，次级叶轮4的叶片也可以具有正冲角。为首级叶轮3的叶片以及次级叶轮4的叶片添加正冲角，可以改善两级旋流泵100在大流量条件下的工作性能。
有利地，首级叶轮3和次级叶轮4可以相向布置。两级旋流泵100可以进一步包括轴封，该轴封可以设在轴5与该轴承之间。该轴封可以是双端面波纹管机械轴封。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。