一种用于多级泵的蜗壳式吐出段结构和多级泵的制作方法

[0001]
本实用新型涉及多级泵领域，尤其是涉及一种用于多级泵的蜗壳式吐出段结构和多级泵。


背景技术：

[0002]
节段式多级泵的吐出段部分一般采用末级导叶和环形压水室的结构，如图1中的a和b所示。但是这种结构存在以下缺陷：1、液体从末级叶轮2流出后，分别经过末级导叶、环形压水室两个水力部件，在末级导叶中，液体先经过正导叶扩压，产生扩散损失，然后从末级导叶进入环形压水室时两股液体相互掺混，产生撞击损失，因此液体流动较为紊乱，损失点多，能耗大；2、该结构存在末级导叶和内流道为环形压水室的吐出段两个零件，不仅需要对吐出段进行加工，还要对末级导叶进行加工，即浪费材料，也浪费人力。
[0003]
同时，在单级泵中经常采用螺旋式的压水室设计，用来提高泵的效率。如公开号cn201891668u公开的一种用于焊接泵体的螺旋形吐出段结构为常见的螺旋式设计。但是，因为多级泵在使用中需要尽量缩短轴向尺寸以保证泵的可靠运行，采用普通的螺旋形压水室后，叶轮出来后液体需要向两边扩散，为了保证出水通畅，保证喉部面积，势必会增加泵的轴向尺寸，因此目前市面上多级泵并不存在螺旋式的吐出段结构。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于多级泵的蜗壳式吐出段结构和多级泵，在不降低多级泵使用效率的前提下去除了多级泵中的末级导叶，同时不增加泵体的轴向尺寸。
[0005]
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]
一种用于多级泵的蜗壳式吐出段结构，包括蜗壳式的吐出段腔体，多级泵的末级叶轮直接衔接该吐出段腔体的进口，吐出段腔体的出口连接多级泵的出口，所述吐出段腔体截面从进口到出口逐渐变大，分别为由依次连接的进口段、中间段和出口段组成，其中：
[0007]
所述的进口段截面为第一圆角矩形，第一圆角矩形的长度从小到大依次变化；
[0008]
所述的中间段截面为第一圆角矩形和第二圆角矩形的组合，第二圆角矩形和第二圆角矩形组成“l”型，其垂直连接处采用圆弧过渡，第一圆角矩形的长度保持固定，第二圆弧矩形的长度从小到大依次变化。
[0009]
进一步地，所述出口段的截面由“l”型逐渐过渡到圆形。
[0010]
进一步地，所述吐出段腔体的基圆直径d3和叶轮外径d2的比值为1.02～1.06。
[0011]
进一步地，所述吐出段腔体的隔舌安放角为30～50度。
[0012]
进一步地，所述的进口宽度比叶轮出口宽度宽5～8mm。
[0013]
进一步地，所述的进口段截面中，进口段的段入口截面为段出口截面面积的1/3，进口段的正中间截面为段出口截面面积的2/3。
[0014]
进一步地，还包括平衡套安装孔，该平衡套安装孔和吐出段腔体共轴心设置。
[0015]
一种多级泵，安装有如上任一所述的蜗壳式吐出段结构。
[0016]
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果。
[0017]
1、本实用新型对蜗壳式吐出段腔体进行了独特的设计代替了现有末级导叶和环形压水室叠加的结构方式，不仅省去了大量过流面积，减小了摩擦损失，而且叶轮中出来的水流不再与多个导叶正叶片相冲击，在偏离设计工况点时的效率下降幅值减小，扩宽泵的高效区。同时，这种轴向变截面的腔体水力设计可以完全嵌入原有环形压水室的空间，不增加泵的轴向尺寸。
[0018]
2、进口段截面中，进口段的段入口截面为段出口截面面积的1/3，进口段的正中间截面为段出口截面面积的2/3，确保了泵径向尺寸不变的情况下，吐出段腔体内压力变化均匀，损失较小。
[0019]
3、去除了末级导叶，省去了一个零件的材料和加工成本，大批量生产时，具有较好的经济效益。
附图说明
[0020]
图1为现有多级泵的结构示意图。
[0021]
图2为本实用新型多级泵的结构示意图。
[0022]
图3为吐出段的结构示意图。
[0023]
图4为吐出段腔体的主视结构示意图。
[0024]
图5为吐出段腔体的立体结构示意图。
[0025]
图6为图4和图5中断面i～iii的示意图。
[0026]
图7为图4和图5中断面iv～viii的示意图。
[0027]
图8为图4和图5中断面ix的示意图。
[0028]
图9为图4和图5中断面x的示意图。
[0029]
附图标记：1、吐出段腔体，11、进口段，12、中间段，13、出口段，2、末级叶轮，3、平衡套安装孔
具体实施方式
[0030]
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
[0031]
如图2和图3所示，本实施例提供了一种用于多级泵的蜗壳式吐出段结构，安装在某型号的多级泵中。该蜗壳式吐出段结构包括蜗壳式的吐出段腔体1。多级泵的末级叶轮2直接连接该吐出段腔体1的进口，吐出段腔体1的出口连接多级泵的出口。
[0032]
如图4和图5所示，吐出段腔体1的具体结构由依次连接的进口段11、中间段12和出口段13组成，使得吐出段腔体1截面从进口到出口逐渐变大。本实施例的附图中将吐出段腔体分隔为八个断面，其中，断面iii为进口段11和中间段12的相邻截面；断面ix为中间段12和出口段13的相邻截面。
[0033]
如图6所示，进口段11截面为第一圆角矩形，第一圆角矩形的长度从小到大依次变化。在进口段1的截面中，进口段11的段入口截面(断面i)为段出口截面(断面iii)面积的1/
3，进口段11的正中间截面(断面ii)为段出口截面(断面iii)面积的2/3。
[0034]
如图7所示，中间段12截面为第一圆角矩形和第二圆角矩形的组合，第二圆角矩形和第二圆角矩形组成“l”型，其垂直连接处采用圆弧过渡。第一圆角矩形的长度l1保持固定，第二圆弧矩形的长度l2从小到大依次变化。在中间段12中，断面iv与断面viii的内外壁径向尺寸均相等，均为φd4和φd5。其中φd5根据多级泵中段的内径确定；尺寸φd4根据多级泵平衡套的结构尺寸确定。viii断面面积的确定采用速度系数法，计算方法与普通蜗壳压水室相同，此处不再详述。其它断面面积计算根据vii＝7/8，vi＝6/8，v＝5/8，iv＝4/8确定。
[0035]
如图8所示，出口段13的截面由“l”型逐渐过渡到圆形。出口段13也为扩散段，需要确保扩散段角度在7
°
～13
°
之间，避免脱流现象发生，保证水力效率。在出口段13中，断面ix和断面x的面积和多级泵出口法兰的直径有关，同时需要确保截面呈面积均匀变化。
[0036]
从吐出段腔体1的整体结构上说：吐出段腔体1的基圆直径d3和叶轮外径d2的比值为k1，一般可按表1选取。
[0037]
表1吐出段腔体基圆与叶轮外径的比值系数k1(n
s
为比转速)
[0038]
n
s
60～120120～210k11.02～1.031.03～1.06
[0039]
进口宽度b3与叶轮出口宽度b2相关，为防止由于制造加工误差所造成的叶轮流道与腔体进口流道错位导致的性能急剧下降，b3＝b2+5～8mm，对于小型泵和中型泵取小值，对于大型多级泵取大值。
[0040]
隔舌安放角ψ0与多级泵的比转速ns有关，可按表2选取。选取合适的隔舌安放角ψ0使得液体与隔舌的冲击损失最小。
[0041]
表2隔舌安放角ψ0，单位
°
[0042]
n
s
60～130130～210ψ030～4040～50
[0043]
本实施例还包括平衡套安装孔3，该平衡套安装孔3和吐出段腔体1共轴心设置，提高液体在吐出段腔体1内运动时泵体的稳定性。
[0044]
本实施例的工作原理为：
[0045]
液体由叶轮逐级增压后从末级叶轮2甩向压水室的四周，进入吐出段腔体1。吐出段的中断面i-iii形成螺旋形通道，断面vi-viii形成环形通道，两部分通道相组合将液体收集起来，并将液体的部分动能转化为压力能。由此，本实施例代替了现有末级导叶和环形压水室叠加的结构方式，不仅省去了大量过流面积，减小了摩擦损失，而且叶轮中出来的水流不再与多个导叶正叶片相冲击，在偏离设计工况点时的效率下降幅值减小，扩宽泵的高效区。同时，这种轴向变截面的腔体水力设计可以完全嵌入原有环形压水室的空间，不增加泵的轴向尺寸。
[0046]
以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。