本发明属于液体机械及液体动力工程领域，尤其涉及一种自循环空化高速离心泵。
背景技术：
在一定温度下，液体中存在有溶解的空气，当压力下降时，这些空气会逸出，压力下降到足够低时（超过饱和蒸汽压），伴随着液体的汽化，气泡随之产生，气泡中多半是蒸汽，同时也包含以溶解或核的形式存在的气体（主要指空气），液体中溶解的气体由于扩散而进入气泡中，助长气泡的成长；该状态下的液体进入高压区域时，气泡受压体积变小，以致破灭，整个过程称之为水力空化。
传统技术中空化方法主要有两种：1、声空化装置，其原理是液体在1万赫～1000万赫声波作用下产生交变压力场，气泡循环的进行着形成和破灭的过程；2、文丘里管水力空化装置和孔板空化装置，其原理是高压作用下液体流经过流面积急剧变化的文丘里管或孔板，此时存在压力突然下降后迅速上升，进而产生空化现象。
传统的离心泵、水轮机、螺旋桨等工作状态下都存在或多或少的空化现象，空化现象会导致离心泵、水轮机、螺旋桨等工作性能下降，伴随着振动、噪音等现象，严重时会损坏对应液体输送设备，但目前对空化后液体物理、化学性质的研究较困难，因此离心泵受空化现象影响的具体规律还不为人们所了解。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种自循环空化高速离心泵能够反复循环对液体进行空化处理，为空化状态下泵性能、振动、噪音及空化后液体物理、化学性质作研究创造了条件。
本发明的一种自循环空化高速离心泵，包括驱动单元、泵头单元和储液单元；所述泵头单元包括定子部件和转子部件，所述定子部件包含泵体、前泵盖、泵盖和支架；所述转子部件包括叶轮，前泵盖和支架安装在一起形成泵头单元的外壳，泵体和泵盖安装在外壳内，叶轮的圆盘部分设置于泵体与泵盖之间形成的腔室内，叶轮的轮轴穿过泵盖和支架并与所述驱动单元相连，由驱动单元带动旋转，所述储液单元包括杯体和管路连接组件，杯体顶部设有杯盖，杯体安装在前泵盖上面，杯体底面开有泄液孔并与前泵盖内腔相通，泄液孔内安装有整流罩，杯体侧面设有回流孔，泵体中心设有供液体吸入至叶轮处的吸入孔，泵体侧面设有供液体流出的排出孔和自循环回流孔，自循环回流孔与前泵盖内腔相通，排出孔通过管路连接组件与杯体侧面的回流孔连通；储液单元内的液体在高速运转的离心泵作用下，在叶轮叶片入口背面负压区产生气泡，随着叶片对液体作功，气泡在叶轮外圆高压区破灭产生空化现象，空化后液体通过管路连接组件回流至所述储液单元，反复循环；从而对空化状态下泵性能、振动、噪音及空化后液体物理、化学性质作研究。
进一步，所述自循环回流孔的内端为直孔段，外端为喇叭孔段，喇叭孔段的锥角为1°～30°，液体流经喇叭孔段产生压力变化，方便运行时液体速度能向压力能之间的转化，自循环回流孔流出的液体能由泵体的吸入孔再次流至叶轮处，反复的进行空化。
进一步，所述自循环回流孔的数量为1~4个，自循环回流孔沿泵体圆周方向均匀分布，自循环回流孔沿泵体内腔圆周切线方向布置，液体流动阻力小，流动性更好。
进一步，所述叶轮的圆盘部分沿圆周方向均布有偶数个直叶片，直叶片入口边厚，出口边薄；直叶片前缘端面与泵体之间间隙为0.1～2mm；叶片入口厚度与出口厚度之比为：5～1；圆盘部分为异形结构，圆盘部分开有小孔、空缺，用来平衡泵运行过程中产生的轴向力。
进一步，所述叶轮的轮轴与支架之间设有机械密封和传动组件，所述泵盖为盘状，泵盖上设有用于供液体通过的圆孔，运转过程中液体通过圆孔进入机械密封腔体对所述机械密封冷却、润滑；另外，泵盖上开有起密封作用的沟槽；传动组件包括自润滑高速主轴轴承、轴承支架、压盖和锁紧螺母；自润滑高速主轴轴承安装在轴承支架内，叶轮的轮轴穿过机械密封的轴套和自润滑高速主轴轴承的内圈并伸出，锁紧螺母通过螺纹紧固在轮轴下端，通过锁紧螺母将自润滑高速主轴轴承的内圈下端面压紧，自润滑高速主轴轴承的外圈上端面顶紧在轴承支架上，自润滑高速主轴轴承内圈上端面顶紧在机械密封的轴套上，轴承支架为t形套结构，支架上设有用于安装轴承支架的孔，使轴承支架外圆的台阶面与孔卡合定位；机械密封包括动环、静环、基体和轴套，动环和静环在弹簧作用下端面贴合形成密封，弹簧固定在基体上，轴套与动环一起转动。
进一步，所述前泵盖为阶梯式环状，顶部设有用于与所述杯体连接螺纹，侧面开有阶梯式小孔及螺纹孔，用来连接所述管路连接组件。
进一步，所述管路连接组件包括密封压盖、直管、四通、阀门、压力表、弯头和活接头；通过四通将直管、弯头、阀门和压力表连接起来，直管穿过前泵盖与泵体的排出孔相连，密封压盖套在直管上并固定在前泵盖的阶梯式小孔及螺纹孔处，弯头通过活接头连接于杯体的回流孔。
进一步，所述驱动单元包括电控器、高速电机、变频设备和联轴器；所述高速电机设于叶轮下方并且安装于支架内，叶轮的轮轴通过所述联轴器与高速电机的主轴相连，通过电控器和变频设备控制高速电机的启停和调速。
本发明的有益效果是：本发明的一种自循环空化高速离心泵，杯体中液体在高速离心泵作用下，在叶轮叶片入口背面产生空化现象，空化后，通过内部回流和外部引流两种途径返回杯体中，完成自循环，通过对液体进行反复循环的空化处理，为空化状态下泵性能、振动、噪音及空化后液体物理、化学性质作研究创造了条件。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明的外形示意图；
图2为本发明的整机组装结构示意图；
图3为泵体的结构示意图；
图4为图3的左视图；
图5为叶轮的结构示意图；
图6为图5的左视图；
图7为泵盖的结构示意图；
图8为前泵盖的结构示意图；
图9为机械密封的结构示意图；
图10为杯体的结构示意图；
图11为管路连接组件的结构示意图；
图12为传动组件结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
如图1-10所示：本实施例的一种自循环空化高速离心泵，包括驱动单元、泵头单元和储液单元；所述泵头单元包括定子部件和转子部件，所述定子部件包含泵体13、前泵盖8、泵盖14和支架5；所述转子部件包括叶轮15，前泵盖8和支架5安装在一起形成泵头单元的外壳，泵体13和泵盖14安装在外壳内，叶轮15的圆盘部分15b设置于泵体13与泵盖14之间形成的腔室内，叶轮15的轮轴15c穿过泵盖14和支架5并与所述驱动单元相连，由驱动单元带动旋转，所述叶轮15的轮轴15c与支架5之间设有机械密封7和传动组件6，所述泵盖14为盘状，泵盖14上设有用于供液体通过的圆孔，运转过程中液体通过圆孔进入机械密封7腔体对所述机械密封7冷却、润滑；另外，泵盖14上开有起密封作用的沟槽；传动组件6包括自润滑高速主轴轴承6b、轴承支架6a、压盖6d和锁紧螺母6c；自润滑高速主轴轴承6b安装在轴承支架6a内，叶轮15的轮轴15c穿过机械密封7的轴套7e和自润滑高速主轴轴承6b的内圈并伸出，锁紧螺母6c通过螺纹紧固在轮轴15c下端，通过锁紧螺母6c将自润滑高速主轴轴承6b的内圈下端面压紧，自润滑高速主轴轴承6b的外圈上端面顶紧在轴承支架6a上，自润滑高速主轴轴承6b内圈上端面顶紧在机械密封7的轴套7e上，轴承支架6a为t形套结构，支架5上设有用于安装轴承支架6a的孔，使轴承支架6a外圆的台阶面与孔卡合定位；机械密封7包括动环7a、静环7b、基体7c和轴套7e，动环7a和静环7b在弹簧7d作用下端面贴合形成密封，弹簧7d固定在基体7c上，轴套7e与动环7a一起转动，所述储液单元包括杯体10和管路连接组件12，杯体10顶部设有杯盖11，杯体10安装在前泵盖8上面，杯体10底面开有泄液孔并与前泵盖8内腔相通，泄液孔内安装有整流罩9，杯体10侧面设有回流孔，泵体13中心设有供液体吸入至叶轮15处的吸入孔13a，泵体13侧面设有供液体流出的排出孔13c和自循环回流孔13b，自循环回流孔13b与前泵盖8内腔相通，排出孔13c通过管路连接组件12与杯体10侧面的回流孔连通；储液单元内的液体在高速运转的离心泵作用下，在叶轮15叶片15a入口背面负压区产生气泡，随着叶片15a对液体作功，气泡在叶轮15外圆高压区破灭产生空化现象，空化后液体通过管路连接组件12回流至所述储液单元，反复循环；从而对空化状态下泵性能、振动、噪音及空化后液体物理、化学性质作研究。
本实施例中，所述自循环回流孔13b的内端为直孔段，外端为喇叭孔段，喇叭孔段的锥角为1°～30°，液体流经喇叭孔段产生压力变化，方便运行时液体速度能向压力能之间的转化，自循环回流孔13b流出的液体能由泵体13的吸入孔13a再次流至叶轮15处，反复的进行空化，所述自循环回流孔13b的数量为1~4个，自循环回流孔13b沿泵体13圆周方向均匀分布，自循环回流孔13b沿泵体13内腔圆周切线方向布置，液体流动阻力小，流动性更好。
本实施例中，所述叶轮15的圆盘部分15b沿圆周方向均布有偶数个直叶片15a，直叶片15a入口边厚，出口边薄；直叶片15a前缘端面与泵体13之间间隙为0.1～2mm；叶片15a入口厚度与出口厚度之比为：5～1；圆盘部分15b为异形结构，圆盘部分15b开有小孔、空缺，用来平衡泵运行过程中产生的轴向力，所述前泵盖8为阶梯式环状，顶部设有用于与所述杯体10连接螺纹，侧面开有阶梯式小孔及螺纹孔，用来连接所述管路连接组件12，所述管路连接组件12包括密封压盖12a、直管12b、四通12d、阀门12c、压力表12e、弯头12f和活接头12g；通过四通12d将直管12b、弯头12f、阀门12c和压力表12e连接起来，直管12b穿过前泵盖8与泵体13的排出孔13c相连，密封压盖12a套在直管12b上并固定在前泵盖8的阶梯式小孔及螺纹孔处，弯头12f通过活接头12g连接于杯体10的回流孔。
本实施例中，所述驱动单元包括电控器1、高速电机2、变频设备3和联轴器4；所述高速电机2设于叶轮15下方并且安装于支架5内，叶轮15的轮轴15c通过所述联轴器4与高速电机2的主轴相连，通过电控器1和变频设备3控制高速电机2的启停和调速。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。