智能超疏水气泡捕集器增强自吸的复合泵的制作方法

本发明涉及一种增强自吸的复合泵，尤其涉及一种智能超疏水气泡捕集器增强自吸的复合泵，属于流体机械领域。

背景技术：

泵是一种产量丰富、用途广泛，且对能量需求巨大的通用流体机械。它将原动机的机械能或其他能量部分传递给液体，并使液体的机械能增加，从而达到输送并使液体增压的目的。复合泵的基本工作原理是工作流体在离心叶轮高速转动下获得动能后进入分流压水室，速度迅速下降而转化为压力，分流压水室的一部分高压流体经喷嘴高速喷出，在喷嘴出口由于流体的高速运动产生一个很强的负压区，进口附近的流体（气、水或气液两相流）在这个负压的作用下不断被吸入，在喷嘴出口附近与高压工作流体一起射入扩散管并进行充分混合，最后经离心叶轮入口进入叶轮，在离心叶轮的离心作用下重新增压后由叶轮出口导叶和导流盘导流进入分流压水室，大部分高压流体经出口流出完成流体的增压输送，另一部分则重复上述过程循环进入喷嘴，形成射流卷吸被吸流体，这部分流体称为工作流体。目前泵的吸程一般不会超过8m，甚至于有些厂家的吸程只有4-5m，自吸的稳定性和速度也存在较大缺陷，因此如何提高泵的吸程和自吸的稳定性，实现自吸速度的提升是一个亟待解决的问题。

气液分离在国外已有较长时间的发展历史，简单版的分离设备大约出现于1960年前后，当时这版简单款的装置在美国获得广泛应用，效果良好。为了提高泵的泵效，多种防气技术已应用于泵中，气液分离器便为其中之一。在实际生产作业中，工作人员会首选气液分离器，因其在防气方面效果显著。

近年来科学技术的发展，人们对可持续发展的渴望，超疏水材料的理论研究和应用技术引起了极大的关注。超疏水表面具有疏水、防粘附、防腐蚀、自清洁等特性，使其在工农业生产和生物应用中具有广泛应用价值，如用于船舶外壳上，可提高船体抗附着能力，减少海水和海洋生物对船体的损害，还可降低船体与海水之间的摩擦力，提高行驶速度；用于汽车挡风玻璃上，可提高玻璃的自清洁作用；用于建筑物外墙上，可防止结冰或延缓结冰时间，减少墙体覆冰伤害；用于微流体装置中，可实现对流体的低阻力、无损失传送；用于纺织物等纤维材料表面，可防止纤维吸收水份，起到防水作用。

技术实现要素：

针对现有复合泵自吸能力不稳定、自吸速度一致性差的不足，本发明提出一种具有智能超疏水气泡捕集器，以增强自吸速度和自吸高度，提升自吸稳定性，应用性强、可行性高、成本低的复合泵。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明包括用于捕集气体的智能超疏水气泡捕集器，所述的智能气体捕集器为具有筛孔的管状结构，表面具有超疏水材料涂层，正对水流流向方向设置。

所述智能超疏水气泡捕集器设置在离心蜗室出口与回流管进口之间的气液分离室内，它以一定的相对空间姿态对气液分离室内回流至回流流道入口的气液两相流体进行有效的气液分离，降低经回流流道流回喷射器喷嘴的回流流体的含气率，让回流流体压力势能更高，使得自吸阶段的气液分离过程更加顺畅，提升复合泵的自吸能力。

进一步说，所述的智能超疏水气泡捕集器带有出气口，该出气口置于复合泵出口附近，便于将分离出的气体排出。

进一步说，所述的智能超疏水气泡捕集器在管状结构的两端或其中一端设置出气通道，连接至所述的出气口。

进一步说，所述的出气通道为直管，直管方向与流向一致。

进一步说，所述的具有筛孔的管状结构为弹簧管，螺距在10mm以内，直径在0.1~2.0d之间，d为蜗室出口直径。

进一步说，所述的管状结构为圆柱管或棱柱管等，筛孔直径在10mm以内，直径在0.1~2.0d之间，d为蜗室出口直径。

本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：

1.本发明中的智能超疏水气泡捕集器在无能量输入的条件下使得泵腔内的气液两相流体在进入回流孔前充分分离气体，自吸的稳定性大大提升。

2.本发明中的智能超疏水气泡捕集器结构简单、安装方便、成本小、加工难度小，产业化的可行性非常高。

附图说明

图1为本发明所述复合泵垂直布置的纵向剖面示意图；

图2为本发明所述复合泵垂直布置的横向剖面示意图；

图3为本发明所述复合泵顶部横向剖面示意图；

图4为本发明所述智能超疏水气泡捕集器捕集气泡时剖面示意图；

图5为本发明所述智能超疏水气泡捕集器弹簧丝截面示意图；

附图标记：1、智能超疏水气泡捕集器，2、超疏水材料涂层，3、回流管入口，4、复合泵出口，5、喷嘴，6、扩散管，7、分流压水室，8离心导管，9、离心叶轮，10、离心蜗室，11、蜗室出口，12、气液分离室，13、复合泵入口，14、气泡，15、弹簧丝。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然所描述的仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明的实施例，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，都应当属于发明保护的范围。

本发明包括用于捕集气体的智能超疏水气泡捕集器。在复合泵的离心蜗室出口与回流管进口之间的气液分离室内，布置具有超疏水表面涂层的管状的智能气体捕集器。它以一定的相对空间姿态对气液分离室内回流至回流流道入口的气液两相流体进行有效的气液分离，显著降低经回流流道流回喷射器喷嘴的回流流体的含气率，让回流流体压力势能更高，使得自吸阶段的气液分离过程更加顺畅，显著提升复合泵的自吸能力。

所述的智能超疏水气泡捕集器采用l型（单端出气）或u型（双端出气）等结构，l型或u型竖直方向与流向一致，相对空间安装方式取决于复合泵蜗室出口与回流管入口的相对空间位置与方向，可以放置一个以上，在垂直于离心蜗室出口方向上的流体阻塞率α<95%。

所述的智能超疏水气泡捕集器位于气液分离室内，介于蜗室出口与回流流道入口之间，蜗室出口直径为d。

所述的智能超疏水气泡捕集器的结构为具有筛孔的管状，可以为弹簧管或具有筛孔的圆柱管、棱柱管等，螺距或筛孔直径在10mm以内，管状直径在0.1~2.0d之间，与流向一致的方向上可以是其他无孔管状结构。

所述的智能超疏水气泡捕集器表面具有超疏水材料涂层，其液滴接触角大于150度。

本实施例为一种智能超疏水气泡捕集器增强自吸的复合泵，如图4所示，智能超疏水气泡捕集器1采用u型结构，与流向垂直方向上采用弹簧管结构，其弹簧丝15表面覆盖有超疏水材料涂层2（图5），与流向一致方向上的结构采用普通管状。如图2所示，智能超疏水气泡捕集器布置在蜗室出口11与回流管入口3之间，根据它们之间的相对空间位置不同以及气液分离室12内整体流场适当调整智能超疏水气泡捕集器1布置，智能超疏水气泡捕集器的出口置于复合泵出口4附近，便于将分离出的气体排出，显著增强了复合泵的自吸性能。

当复合泵处于自吸排气阶段，分流压水室7与离心蜗室10内储存有预灌的流体，复合泵运行后，在离心叶轮9的驱动下，离心蜗室10内的流体获得相当程度的压力势能和动能，在蜗室出口11附近形成具有很强动能的射流。复合泵喷嘴5出口附近产生强负压，此时复合泵入口13的气体会被吸入，其在喷嘴出口负压的作用下与预灌的工作流体一起在喷嘴5出口汇流、在扩散管6内减速增压后进入离心叶轮9加速，并最终通过离心导管8流入离心叶轮9。所以在自吸阶段，蜗室出口11形成的射流流体包含复合泵入口13被吸入的气体和混入回流流体重回喷射器的气泡，显然回流流体含气率过高将影响泵整体的气液混合与气液分离，最终导致自吸高度、速度、流量等降低。

智能超疏水气泡捕集器1布置在气液分离室12内部，介于蜗室出口11和回流管入口3间，当气液分离室12气液两相流中的气泡14触碰到智能超疏水气泡捕集器1后，迅速平铺在智能超疏水气泡捕集器1面，在几微秒的时间内被智能超疏水气泡捕集器1吸入并运送至复合泵出口4排出，进行有效的气液分离。一方面，智能超疏水气泡捕集器1使回流至喷嘴5循环的工作流体含气率大大降低、将蜗室出口11的工作流体的动能转化为压力势能，为喷嘴5连续强劲的负压形成创造了良好的前提条件，该负压保证了自吸阶段自吸能力的稳定性；另一方面，智能超疏水气泡捕集器1加速了气液分离室12内的气液分离，更好地抑制气体回流，提升了气液分离室12空间内的排气效率，增强了气液分离室12内的气液分离速度，并使得气液分离室12内的气液分离过程变得可控，从而使复合泵的自吸速度一致性得到显著提升。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。