专利名称:离心泵的制作方法
本发明涉及一种离心泵。
离心泵广泛地虽然不是专门用于对纱线和其它纺织产品进行染色的设备，而用于将染液在染色容器中的纺织品中循环。
欧洲专利申请EP-0409106A1公开了离心泵的金属板制外壳，其内表面固装一隔套(20)，使得外力不直接传到该隔套上，由此确保装在隔套上的衬环(22)不受外力影响，因而不会与叶轮(5)的端部(5a)发生接触。以此实现该发明的目的，即防止金属板制泵壳在受过度外力时其衬套部分发生变形而与叶轮发生接触。但该文件没有提出对泵的集流环的结构和形状进行改进。
为了提高染料溶液的温度，循环系统按常规使用一个热交换器，后者由圆筒形高压容器内的一束管子组成，溶液在高速下通过这些管子，以实现与加热介质的良好传热。
在某些情况下，单独一个泵要用于不止一个染色容器，使得整个装置可能包括一系列独立的单元，而这个泵必须使染料溶液通过减压阀、热交换器、换向阀，有时还要通过断流阀，后者使独立的容器能够彼此隔断，以恢复到用于小负载的单个容器操作。染料溶液从容器中流出并回到换向阀中，最后通过另一个管道返回到泵中。
这样一个系统中的每个部件都对液流产生阻力，当溶液流入和流出诸如热交换器和染色容器之类部件时截面积的变化就会产生阻力，而通过减压阀及沿管道系统方向的其它变化也会产生阻力。
由于这样一个管路系统在出入每个部件的所有管道接合部上都具有螺栓结合形式的法兰盘因而很复杂，设计人员往往通过采用完成该工作的最小直径的管道来将费用减到最少。
系统对液流的阻力和驱动一定量液体通过一定尺寸的系统所需的功率变化与该系统管道直径的四次方成反比。此种系统要求将泵设计成能克服高压进行操作，功率要求相对于获得的实际流量是高的。这种系统阻力随管道尺寸的减小而增大的幅度很少受到充分重视，因为演算有一点含糊，设计该循环系统的一般设计人员可能会注意不到或理解不了。
已知A＝K1d2Q＝AVH＝K2V2P＝K3QH式中A为管道截面积d为管道直径V为流速Q为容积流量H为阻力P为功率消耗K1、K2和K3为常数可以表示为V＝Q/(K1d2)H＝K2Q2/(K12d4)P＝K2K3Q3/(K12d4)因而H∝1/d4而P∝1/d4这要求在泵壳的设计中采用一个蜗壳，蜗壳的形状要求围绕叶轮的周边设计成一个管道截面逐步增大的区域。这使得泵在克服高阻力运行时其效率达到最大。
但是，因为对液流的阻力是通过直径小而曲折的管道系统后引起的压力损失，所以为驱动泵所供应的能量大部分消耗于管道系统中的摩擦而耗散为热量。在某些情况下，在空载的泵和负载的泵之间可以检测到泵排水出口力的差别是非常小，因为负载的阻力与循环系统的阻力相比是非常小的。
克服这样一种高的系统阻力来不断循环溶液要求使用具有蜗壳的高压泵，这种蜗壳是一种围绕叶轮周边设置的截面逐渐扩大的喇叭形通道。这使得泵能够在克服高阻力运行时达到最高的效率。
但是，这必然产生在高温的设备中同时与高阻力系统一起连用高压泵会有潜在危险的副作用。增加所需的静压以使在泵的吸液处维持必要的泵净吸压头从而形成在高温下维持所需循环的总压力，这样就可以在溢流阀中引出连续排出的液流。当处理诸如咬合螺纹之类张紧负载时，这一点最为明显。这可能造成染料溶液的损失并能产生阴影控制问题。
因为容器中的压力可能超过设计最大值，所以这也产生安全问题。
这些问题对化学工业和造纸工业是共同的，而印染机制造商使用最初为这些工业研制的涡壳型泵是正常的做法，它们可以使用合适等级的不锈钢。
研制印染机械的最新动向为减少系统阻力和管道系统损失。
通常使用的管状热交换器在入口连接处溶液通路的截面发生突然变化。当流动的溶液分成许多小股液流并通过加热管时，就存在附加的入口损失。
当小股液流离开管束并重新组合时，存在类似的出口损失。
当溶液被迫返回小直径循环系统时，最后同样存在出口损失。
通过停止使用在线管状热交换器和用更容易制造的加热线圈代替它可以显著减少和极大地消除这些损失，加热线圈中实际上不存在加到循环溶液上的能量损失。确实存在的此种损失仅限于蒸汽系统，对循环系统的效率没有影响。
换向阀和承载阀座已重新设计，以便对进出待处理负载的流动溶液提供更光滑的流路。
换向阀归并入染色容器本身的设计中，使得只需用两段短管就将泵连接到机器上，并已设计成相当于先前在循环系统中需要阀并造成流动阻力和降低性能的全部设施。
这些变化的结果是由于消除在管线热交换器而减小了流动阻力并且减少了管道系统的错综复杂、管道长度和部件数目，代之可以使用较大的管道尺寸，从而进一步减少流动阻力；以及改进了换向阀的设计并使用一个再次减小总流动阻力的较大的阀。
当综合的设计效果造成在最终机器中流动阻力显著较低时，这些设计的效果已发生变化。这意味着不再存在先前那种利用泵迫使溶液克服高阻力的要求。
先前使用的高压涡壳型泵在较低压头条件下运行时，被发现是在低效率下运行的，因此不能得到改进系统设计的全部好处。
本发明的目的是提供一种离心泵，它主要用于，但不是专门用于染液循环系统，用两个紧固在一起的光滑不锈钢片或板的冲压件制得的圆环形的集流环，使离开叶轮的液体有一种非限制的液流循环，并因此提供了比常规泵更高的流量和更高的效率。
本发明的目的是通过以下特征来达到的本发明的离心泵，包括一个安装在泵体中的叶轮、一个轴向入口连接件，一个径向出口连接件和一个围绕叶轮周边设置的集流环，其特征是该集流环是圆环形的，它由两个环槽形的不锈钢片或板的冲压件，即后部件和前部件焊接而成，以构成一个具有圆环形截面的圆环，它收集从所述叶轮的周边输送来的液体并将该液体供送到所述出口连接件；所述集流环焊接到一个用螺检紧固到所述泵体上的环上，以及焊接到构成轴向入口连接件的管上，而且所述集流环具有能给离开所述叶轮的液体提供光滑的转移通道、并可让该液体在所述泵体内无约束地旋转的光滑的内表面。
集流环具有由不锈钢片制成的光滑的内表面，而不是空心不锈钢泵壳内部的粗糙而通常不规则的表面。
这样一种离心泵能够提供新型染料溶液循环系统所需的性能特征，本发明泵的特性曲线比常规泵更为理想，在最新设计的对流量产生的阻力极小的印染设备中，利用新设计的泵壳，在用相同功率电动机驱动时可以使循环的染料溶液流量增加50％。并且本发明的泵能够用市场上买到的材料制造而不需要高度复杂的不锈钢铸造设施。
它能对离开叶轮的溶液提供特别光滑的传输，并允许在泵体中不受限制地循环该溶液。这样，由涡壳外罩中的狭窄区域产生的对流运动的限制被除去了，而由新设计提供的最大流量却大大地增加了。
本发明用附图作为例子进行图示说明，其中
图1是沿图2中I-I线截取的本发明离心泵的截面图；图2是沿图1中箭头II方向所取的视图；图3表示压差对流量的曲线，常规泵的特性用虚线表示，本发明的泵的特征用实线表示；图4表示功率对流量的曲线，常规泵的特征用虚线表示，本发明的泵的特性用实线表示。
参考附图，泵轴1具有键槽2并延伸通过轴承座3，键槽2可以使泵轴受驱动装置如电动机的连接驱动，轴承座3中具有轴承4和5。泵轴1还延伸通过一个简单的泵铸件6，铸件6用螺栓7紧固到轴承座3上并安装了轴密封件8。
叶轮9用键接合在泵轴的具有键槽2的另一端上，并具有如图2中所示的沿径向延伸的弧形通道10。在泵的运行中，流体从轴向流体入口11流入通道10，由叶轮的高速旋转沿径向向外甩出叶轮。
围绕叶轮9的径向外缘有一个集流环12。集流环12是由两个用不锈钢片冲压成的环形壳部件形成的，也就是一个后部件12a和一个前部件12b通过周边焊焊接在一起。后部件12a焊接在一个简单的铸环13上，铸环13用螺栓14紧固在泵铸件6上。前部件12b通过焊缝15紧固在轴向入口11中。增强肋16围绕部件12a和12b径向延伸，如图2所示，在其下部侧面安装了支脚17。图2同时图示一个从集流环12沿径向伸出的出口连接件18。
因为集流环12是用不锈钢制成的，所以它可以具有非常光滑的内表面，该内表面对于围绕集流器12从液体离开叶轮9的径向外缘的位置直到液体通过径向出口18流出的液流产生的阻力极小。
由图3和图4所示的性能比较清楚地表明本发明的泵的优点，在两项试验中使用了同样的泵轴承座、试验设备、叶轮和电动机，只更换了叶轮泵壳。
在最新设计的对流量产生的阻力极小的印染设备中，利用新设计的泵壳，在用相同功率电动机驱动时可以使循环的染料溶液流量增加50％。
除了改善性能外，还有相当大的制造加工方面的优点。不锈钢片材和板材可以以极高标准配比来生产，并可以用冲压方法制造，其材料一致性是其它铸造件所达不到的。
如多孔性和冷却收缩时产生的洞孔，以及由于砂芯同轴性不好或砂芯的偏移所造成的厚度不匀，而使铸件价格昂贵和供应渠道不可靠的许多问题，都可以迎刃而解。
某些铸件，即铸件6、11和13，可以用在泵体的构造中，但这些铸件可以采用直接浇注的砂型的简单形式，不需要昂贵的芯箱，这就很容易从市场上买到合格的产品。
权利要求
1.一种离心泵，它包括一个安装在一个泵体中的叶轮(9)、一个轴向入口连接件(11)、一个径向出口连接件(18)和一个围绕所述叶轮(9)周边设置的集流环(12)，其特征是所述集流环(12)是圆环形的，它由两个环槽形的不锈钢片或板的冲压件，即后部件(12a)和前部件(12b)焊接而成，以构成一个具有圆环形截面的圆环，它收集从所述叶轮(9)的周边输送来的液体并将该液体供送到所述出口连接件(18)；所述集流环(12)焊接到一个用螺栓紧固到所述泵体上的环上，以及焊接到构成轴向入口连接件(11)的管上，而且所述集流环(12)具有能给离开所述叶轮(9)的液体提供光滑的转移通道、并可让该液体在所述泵体内无约束地旋转的光滑的内表面。
专利摘要
一种离心泵，它有一个安装在泵体中的叶轮，一个轴向入口连接件，一个径向出口连接件和一个围绕所述叶轮周边设置的集流环，集流环由两个环槽形的不锈钢片或板的冲压件焊接而成，以构成一个具有圆环形截面的圆环，它收集从所述叶轮的周边输送来的液体并将该液体供送到所述出口连接件，集流环具有能给离开所述叶轮的液体提供光滑的转移通道，并可让该液体在所述泵体内无约束地旋转的光滑的内表面。
文档编号F04D29/42GKCN1036941SQ93105675
公开日1998年1月7日 申请日期1993年5月7日
发明者弗兰克·G·克利福德, 威廉·T·M·塔休 申请人:科万商标投资有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan