專利名稱：高效旋殼泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于旋殼泵領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
旋殼泵的工作方式是泵內(nèi)液體隨旋轉(zhuǎn)泵殼同向旋轉(zhuǎn)，獲得動能和壓力能后，再沖入靜止的導(dǎo)流管道，沿導(dǎo)流管道對外輸出做功。這種方式避免了泵殼與液體的無效摩擦，但除了沖入導(dǎo)流管道入口的液體可輸出，還有部分液體沖擊到導(dǎo)流管道入口之外的管道外壁不輸出卻受到阻力造成功耗。且隨著旋轉(zhuǎn)速度的提高，此功耗加劇會使泵效率急劇降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種不僅避免泵殼與液體間的無效摩擦，而且盡量避免旋轉(zhuǎn)液體沖擊導(dǎo)流管道的入口之外的其余部分，盡量消減旋轉(zhuǎn)液體與導(dǎo)流器件的無效摩擦，高效率且能適應(yīng)高速旋轉(zhuǎn)輸出高壓的旋殼泵。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的泵殼內(nèi)在標(biāo)準(zhǔn)工作狀態(tài)時不充滿液體，而是利用輸入與輸出流量之間的平衡關(guān)系使泵殼內(nèi)僅僅穩(wěn)定維持著適量的液體存量， 適量液體旋轉(zhuǎn)形成一層貼著泵殼周緣的側(cè)內(nèi)壁的筒狀液體層，旋轉(zhuǎn)液層的厚度穩(wěn)定而且旋轉(zhuǎn)液體恰好浸沒導(dǎo)流器件的入口有效流通位置，避免液層過厚浸泡沖擊其它更多靜止部位，也避免液層過薄不能充分浸泡導(dǎo)流器件的入口，且導(dǎo)流器件入口處及其附近采取可減少液層表面產(chǎn)生的波浪沖擊和降低興波阻力的外形結(jié)構(gòu)與裝配方式，因而盡量消減旋轉(zhuǎn)液體與導(dǎo)流器件的無效摩擦。本泵還可進(jìn)一步改進(jìn)附加輸入流量調(diào)節(jié)閥、副導(dǎo)流器、隔離板等部件以顯示旋轉(zhuǎn)液層厚度是否合適和協(xié)助調(diào)節(jié)維持泵內(nèi)適量的液體存量，使旋轉(zhuǎn)液層厚度更加精確穩(wěn)定適宜。


圖1為泵剖面結(jié)構(gòu)示意簡2為導(dǎo)流器端部與導(dǎo)流入口立體示意3為導(dǎo)流器端部與導(dǎo)流入口主視4為導(dǎo)流器端部與導(dǎo)流入口側(cè)剖中1、傳動軸，2、旋轉(zhuǎn)泵殼，3、進(jìn)液管，4、導(dǎo)流器，5、副導(dǎo)流器，6、旋轉(zhuǎn)動密封，7、 單向閥，8、輸入流量調(diào)節(jié)閥，9、葉輪，10、導(dǎo)流入口，11、副導(dǎo)流入口，12、隔離板。圖1中副導(dǎo)流器5、副導(dǎo)流入口 11各繪有兩種結(jié)構(gòu)形式，可任選采用其中之一，也可都采用。
具體實(shí)施例方式本旋殼泵主要部件包括傳動軸1、旋轉(zhuǎn)泵殼2、進(jìn)液管3、導(dǎo)流器4、副導(dǎo)流器5、旋轉(zhuǎn)動密封6、葉輪9、導(dǎo)流入口 10。還可進(jìn)一步改進(jìn)附加單向閥7、輸入流量調(diào)節(jié)閥8、副導(dǎo)流入口 11、隔離板12。旋轉(zhuǎn)泵殼2的一端與傳動軸1固定連接，旋轉(zhuǎn)泵殼2內(nèi)設(shè)置有葉輪9。進(jìn)液管3、 導(dǎo)流器4、副導(dǎo)流器5都可采用靜止固定從旋轉(zhuǎn)泵殼2外貫通入旋轉(zhuǎn)泵殼2內(nèi)部的管道結(jié)構(gòu)。聯(lián)接靜止部件與旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)動密封6宜采用密封良好的磁流體密封軸承。進(jìn)液管3設(shè)置有輸入流量調(diào)節(jié)閥8。導(dǎo)流器4與副導(dǎo)流器5在旋轉(zhuǎn)泵殼2內(nèi)的端部分別設(shè)置有導(dǎo)流入口 10和副導(dǎo)流入口 11，導(dǎo)流入口 10和副導(dǎo)流入口 11的洞口由洞外進(jìn)入洞內(nèi)的方向與旋轉(zhuǎn)泵殼2內(nèi)液體的旋轉(zhuǎn)方向一致，即洞口迎著液體旋轉(zhuǎn)方向。副導(dǎo)流器5還設(shè)置有單向閥7，能向外輸出液體，又能阻止空氣和液體回流進(jìn)入旋轉(zhuǎn)泵殼2內(nèi)。在不附加隔離板12時需要使副導(dǎo)流入口 11洞口距泵的軸心線垂直距離最遠(yuǎn)的部位比導(dǎo)流入口 10洞口距泵的軸心線垂直距離最遠(yuǎn)的部位更接近于泵的軸心線，即副導(dǎo)流入口 11至泵的軸心線的最長垂直距離小于導(dǎo)流入口 10至泵的軸心線的最長垂直距離，且副導(dǎo)流口 11的洞口距泵的軸心線的最長垂直距離等于貼著旋轉(zhuǎn)泵殼2周緣側(cè)內(nèi)壁的旋轉(zhuǎn)液體層在標(biāo)準(zhǔn)工作狀態(tài)厚度適宜時的內(nèi)圈表面至泵的軸心線的垂直距離。本文中泵的軸心線都是指泵的旋轉(zhuǎn)軸心線。工作時傳動軸1帶著旋轉(zhuǎn)泵殼2與葉輪9同步旋轉(zhuǎn).液體由進(jìn)液管3進(jìn)入葉輪9 內(nèi)與旋轉(zhuǎn)泵殼2同方向旋轉(zhuǎn)然后流到導(dǎo)流區(qū)域，啟動前泵內(nèi)充滿液體，液體旋轉(zhuǎn)沖入導(dǎo)流入口 10與副導(dǎo)流入口 11內(nèi)，經(jīng)導(dǎo)流器4與副導(dǎo)流器5內(nèi)空腔導(dǎo)流輸出泵外。所以剛啟動時導(dǎo)流器4與副導(dǎo)流器5共同向外輸出液體，而標(biāo)準(zhǔn)工作狀態(tài)下導(dǎo)流器4與進(jìn)液管3流量相等，這時所輸出的流量大于進(jìn)液管3的輸入流量，使泵內(nèi)液體存量減少，少量液體在泵內(nèi)葉輪9外的空間因旋轉(zhuǎn)而形成一層貼著旋轉(zhuǎn)泵殼2周緣的側(cè)內(nèi)壁的筒狀液體層，泵內(nèi)液體層外的剩余空間則因?yàn)樾D(zhuǎn)動密封6是采用密封良好的磁流體密封軸承及單向閥7的單向?qū)ㄗ饔枚蔀轭愃普婵盏牡蛪簠^(qū)域。當(dāng)泵內(nèi)液體存量減少到旋轉(zhuǎn)液體僅浸滿導(dǎo)流入口 10 洞口的最小過流截面，而不能浸泡到副導(dǎo)流入口 11時，副導(dǎo)流器5停止導(dǎo)流輸出液體，而這時進(jìn)液管3與導(dǎo)流器4流量相等，就可在繼續(xù)工作時保持這標(biāo)準(zhǔn)適宜的液體層厚度，避免旋轉(zhuǎn)液體浸泡沖擊其它靜止部位產(chǎn)生功耗，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)工作狀態(tài)。使用輸入流量調(diào)節(jié)閥8后可以在外界壓強(qiáng)和液體黏度發(fā)生改變的情況下讓進(jìn)液管3和導(dǎo)流器4的流量在液體層厚度適宜時相等，而維持液體層的適宜厚度。其調(diào)節(jié)方式是，如泵內(nèi)液體層持續(xù)超厚則副導(dǎo)流器5持續(xù)有液體輸出，就表示進(jìn)液管3的流量大于導(dǎo)流器4的流量，可漸漸將輸入流量調(diào)節(jié)閥8流量調(diào)小，在副導(dǎo)流器5剛停止輸出時，就表示已調(diào)節(jié)到位。不附加輸入流量調(diào)節(jié)閥8時，只要導(dǎo)流入口 10采用適宜的口徑也能在外界壓強(qiáng)和液體黏度穩(wěn)定時維持液體層的適宜厚度。不附加副導(dǎo)流器5時可采用在開機(jī)后暫停關(guān)閉進(jìn)液管3輸入，排出泵內(nèi)大部分液體，然后進(jìn)液管3再輸入液體并且流量略小于導(dǎo)流器4在標(biāo)準(zhǔn)適宜液體層厚度時的輸出設(shè)計(jì)流量，也能使液體層的厚度維持相對適宜。導(dǎo)流入口 10的洞口壁邊沿呈鋒利刀刃狀，可減小流體阻力，導(dǎo)流器4內(nèi)導(dǎo)流空腔采用漸變截面面積和形狀的設(shè)計(jì)，可減小導(dǎo)流器4內(nèi)的流體摩擦力。為減少激起波浪可減小導(dǎo)流器4在液體層內(nèi)圈表面處的寬度，導(dǎo)流入口 10洞口的過流截面是有一端突出而且突出的一端寬度逐漸減小的形狀，以水滴形的形狀為宜，導(dǎo)流入口 10洞口離泵的軸心線最近的部位就在其突出的端部。挨著導(dǎo)流入口 10洞口離泵的軸心線最近的部位處的導(dǎo)流器4器體為減小迎流截面而形狀薄扁，其迎流截面寬度小于導(dǎo)流入口 10洞口的最大寬度，其側(cè)面的面積遠(yuǎn)大于其迎流的頂端和尾端的面積，且在迎流方向呈流線型或者添加有可降低流體阻力的整流罩。為壓低興起波浪的厚度，導(dǎo)流器4端部的迎流前沿隨著距泵的軸心線的距離從遠(yuǎn)至近而逐漸傾斜延伸向迎流的前方，即模仿船首傾斜破浪部位通過減小被沖擊部件與波浪沖擊方向所成的夾角而壓低波浪。上述導(dǎo)流器4端部的迎流前沿包括導(dǎo)流入口 10迎流的洞口壁邊沿，還可以包括導(dǎo)流入口 10附近的導(dǎo)流器 4的迎流前沿部位。還可在旋轉(zhuǎn)泵殼2內(nèi)附加隔離板12，使導(dǎo)流入口 10與副導(dǎo)流入口 11分別在隔離板12的兩側(cè)，隔離板12的圓周邊緣與旋轉(zhuǎn)泵殼2周緣側(cè)內(nèi)壁連接閉合，隔離板12帶有敞開的空洞讓液體流通，其空洞距旋轉(zhuǎn)泵殼2周緣側(cè)內(nèi)壁的最短距離等于其所處的泵的橫截面內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)工作狀態(tài)時液體層的標(biāo)準(zhǔn)適宜厚度，只在液體層超厚時液體才漫過空洞流到副導(dǎo)流入口 11所在的一側(cè)，所以即使讓副導(dǎo)流入口 11至泵的軸心線的最長垂直距離大于隔離板12空洞至泵的軸心線的最長垂直距離及導(dǎo)流入口 10洞口至泵的軸心線的最長垂直距離，副導(dǎo)流器5也只能導(dǎo)流液體層超厚時的過量液體，這樣在附加隔離板12后副導(dǎo)流入口 11的可設(shè)置位置范圍就加大了，設(shè)置與制作精確度要求降低了，實(shí)際應(yīng)用時副導(dǎo)流入口 11 可盡量靠近旋轉(zhuǎn)泵殼2周緣側(cè)內(nèi)壁而不接觸，得到盡可能高的導(dǎo)流效果。為防止液體適量時導(dǎo)流入口 10在局部激起浪花誤濺過隔離板12空洞，在隔離板12空洞邊沿可添加防浪擋沿，擋沿伸出隔離板12 —段距離，擋沿與隔離板12及旋轉(zhuǎn)泵殼2周緣側(cè)內(nèi)壁之間不閉合只有欄桿式局部連接便于液體流通，且擋沿將隔離板12空洞遮住一部分。這樣只有液體存量真正超量時，才可能漫過隔離板12的空洞，流到安裝副導(dǎo)流入口 11的一側(cè)被副導(dǎo)流器5導(dǎo)流輸出。顯然前述副導(dǎo)流器5也可改用在旋轉(zhuǎn)泵殼2的殼體接通隨旋轉(zhuǎn)泵殼2旋轉(zhuǎn)的排液通道的結(jié)構(gòu)方式來替換，只要排液通道只在液體層超厚時及時有效地排出過量液體即可。 這樣在不附加隔離板12時則需副導(dǎo)流器5有一處過流截面位置如此所述從此過流截面內(nèi)至泵的軸心線的最長垂直距離小于導(dǎo)流入口 10洞口至泵的軸心線的最長垂直距離，等于貼著旋轉(zhuǎn)泵殼2周緣側(cè)內(nèi)壁的液體層在標(biāo)準(zhǔn)厚度時的內(nèi)圈表面至泵的軸心線的垂直距離， 且小于或等于副導(dǎo)流器5其余所有過流截面內(nèi)至泵的軸心線的最長垂直距離。副導(dǎo)流入口 11至泵的軸心線最長的垂直距離不小于貼著旋轉(zhuǎn)泵殼2周緣側(cè)內(nèi)壁的液體層在標(biāo)準(zhǔn)厚度時的內(nèi)圈表面至泵的軸心線的垂直距離為宜，可以比導(dǎo)流入口 10洞口距泵的軸心線最長垂直距離更長。而在附加隔離板12后則需副導(dǎo)流器5有一處過流截面位置如此所述從此過流截面內(nèi)至泵的軸心線的最長垂直距離大于或等于隔離板12空洞至泵的軸心線的最長垂直距離，且小于或等于副導(dǎo)流器5其余所有過流截面內(nèi)至泵的軸心線的最長垂直距離。 排液通道宜采用帶有拱形的彎曲管道，工作旋轉(zhuǎn)時其彎曲段內(nèi)的積液產(chǎn)生壓力可防止空氣回流入泵內(nèi)，作用等于給副導(dǎo)流器5安裝單向閥7。葉輪9在本泵內(nèi)可設(shè)置于旋轉(zhuǎn)泵殼2任意端面，本文附圖僅繪有設(shè)置在連接傳動軸1的那一端端面的形式。進(jìn)液管3以接入葉輪9內(nèi)為宜。葉輪9可采用開式結(jié)構(gòu)也可采用中間一部分局部封閉而其余部位敞開的半閉式結(jié)構(gòu)，還可采用與泵內(nèi)導(dǎo)流工作區(qū)域之間僅以通道流通的閉式結(jié)構(gòu)。采用開式結(jié)構(gòu)、半閉式結(jié)構(gòu)和通道口徑偏大的閉式結(jié)構(gòu)時，葉輪 9在工作狀態(tài)不充滿液體。采用通道流通口徑偏小的閉式結(jié)構(gòu)時，葉輪9在工作狀態(tài)可充滿液體與僅有單薄液體層的導(dǎo)流區(qū)域形成壓力差，液體會對泵殼局部產(chǎn)生沖刷造成一些摩擦功耗，但可利用壓力差造成的沖刷速度來提高液體旋轉(zhuǎn)速度，從而提高輸出壓力。采用閉式結(jié)構(gòu)時還可將輸入流量調(diào)節(jié)閥8改設(shè)置于葉輪9的通道而不設(shè)置于進(jìn)液管3。本泵還可添加以下特征本泵還可采用電子元件傳感監(jiān)測液體層厚度，也可采用透明泵殼直接展現(xiàn)液體層厚度，而配合指導(dǎo)輸入流量調(diào)節(jié)閥8的調(diào)節(jié)運(yùn)用。
本泵工作時雖有大量低壓區(qū)域卻有獨(dú)特的抗汽蝕功能。通常汽蝕發(fā)生的主要條件是泵內(nèi)不停產(chǎn)生暫時的低壓汽泡區(qū)域與高壓液體區(qū)域相混雜，當(dāng)高壓區(qū)域的液體快速擠入填補(bǔ)汽泡時，產(chǎn)生爆發(fā)式具破壞力的沖擊。尤其是在汽泡附在器件表面，當(dāng)高壓液體高速沖入汽泡將汽泡填滿擠滅時，對器件原先被汽泡覆蓋部位產(chǎn)生劇烈沖擊，而被沖擊部位的周圍全被高壓且高速會聚攏來的液體所約束，使柔性的液體沖擊也難以向外圍擴(kuò)散開影響范圍，沖擊能量非常集中地對被沖擊中心位置造成損害。本泵工作時泵內(nèi)大部分區(qū)域僅有單薄的旋轉(zhuǎn)液體層，主要是將液體動能輸送到導(dǎo)流器4內(nèi)轉(zhuǎn)化為壓力能，泵殼內(nèi)的壓強(qiáng)并不高，在單薄液體層之中空間有限發(fā)生汽蝕的沖擊幅度很小，汽蝕危害不大。而在單薄的旋轉(zhuǎn)液體層之外，缺乏高壓區(qū)域，且以低壓汽泡區(qū)域?yàn)橹饕獏^(qū)域致使液體難以對受沖擊部位完成緊密集約的合圍式?jīng)_擊。工作時泵內(nèi)僅有單薄的液體層使泵殼受離心力較小而可采用較為輕薄型的設(shè)計(jì)，便于制作又節(jié)約材料。本泵消減了導(dǎo)流器件與液體的無效摩擦而提高效率，能適應(yīng)高速旋轉(zhuǎn)輸出高壓，且適宜輸出高粘度液體。
權(quán)利要求
1.一種旋殼泵，主要構(gòu)成部件包括旋轉(zhuǎn)泵殼(2)、進(jìn)液管(3)、導(dǎo)流器(4)等部件，靜止固定且內(nèi)有空腔的導(dǎo)流器(4)從旋轉(zhuǎn)泵殼(2)外貫通入旋轉(zhuǎn)泵殼(2)內(nèi)，導(dǎo)流器(4)在旋轉(zhuǎn)泵殼(2)內(nèi)的端部設(shè)置有導(dǎo)流入口(10)，其特征在于導(dǎo)流器(4)接在導(dǎo)流入口(10)洞口離泵的軸心線近的一端處的器體的迎流截面寬度小于導(dǎo)流入口(10)洞口的最大寬度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋殼泵，其特征在于所述的旋殼泵還設(shè)置有副導(dǎo)流器(5) 貫通旋轉(zhuǎn)泵殼(2)內(nèi)部與外部的空間，副導(dǎo)流器(5)只在導(dǎo)流入口(10)工作區(qū)域的旋轉(zhuǎn)液體層厚度超過標(biāo)準(zhǔn)適宜厚度時導(dǎo)流輸出液體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋泵，其特征在于所述的副導(dǎo)流器(5)固定靜止，且副導(dǎo)流器(5)頂端的副導(dǎo)流入口(11)洞口迎著液體旋轉(zhuǎn)方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋殼泵，其特征在于所述的副導(dǎo)流器(5)是接通在旋轉(zhuǎn)泵殼(2)的殼體隨旋轉(zhuǎn)泵殼(2)旋轉(zhuǎn)的排液通道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3或4所述的旋殼泵，其特征在于所述的副導(dǎo)流入口(11)與導(dǎo)流入口(10)分別分布在隔離板(12)的兩側(cè)，隔離板(12)帶有敞開流通的空洞。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的旋殼泵在于所述的隔離板(12)的空洞邊沿設(shè)置有防浪擋沿，擋沿與隔離板(12)之間不閉合，且擋沿可將隔離板(12)空洞遮住一部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋殼泵在于所述的導(dǎo)流器(4)端部的迎流前沿隨著其距泵的軸心線的距離從遠(yuǎn)至近而逐漸傾斜延伸向迎流的前方。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋殼泵，其特征在于導(dǎo)流入口(10)洞口的過流截面是有一端突出而且突出的一端寬度逐漸減小的形狀，導(dǎo)流入口(10)洞口離泵的軸心線最近的部位就在其突出的端部。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋殼泵，其特征在于所述的旋轉(zhuǎn)泵殼(2)采用了透明材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋殼泵，其特征在于所述的旋殼泵設(shè)置有輸入流量調(diào)節(jié)閥⑶。
全文摘要
本發(fā)明屬于旋殼泵技術(shù)領(lǐng)域。構(gòu)成包括傳動軸、旋轉(zhuǎn)泵殼、葉輪、進(jìn)液管、導(dǎo)流器、副導(dǎo)流器、流量調(diào)節(jié)閥、單向閥、旋轉(zhuǎn)動密封、隔離板等部件。泵內(nèi)以流量平衡的方式穩(wěn)定維持著適量的液體存量，適量液體旋轉(zhuǎn)形成一層貼著泵殼周緣的側(cè)內(nèi)壁的液體層，液層的厚度穩(wěn)定僅浸沒導(dǎo)流入口的洞口，而避免浸泡沖擊其它靜止部件，且導(dǎo)流器入口處及其附近采取可減少液層表面波浪沖擊和降低興波阻力的外形結(jié)構(gòu)與裝配方式而盡量消減旋轉(zhuǎn)液體與導(dǎo)流器件的無效摩擦。本泵適宜高速旋轉(zhuǎn)高效輸出高壓且適宜輸送高粘度液體。
文檔編號F04D29/40GK102182705SQ20091021529
公開日2011年9月14日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者王夢川 申請人:王夢川