專利名稱：離心泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種離心泵。
離心泵廣泛地雖然不是專門用于對(duì)紗線和其它紡織產(chǎn)品進(jìn)行染色的設(shè)備，而用于將染液在染色容器中的紡織品中循環(huán)。
為了提高染料溶液的溫度，循環(huán)系統(tǒng)按常規(guī)使用一個(gè)熱交換器，后者由圓筒形高壓容器內(nèi)的一束管子組成，溶液在高速下通過這些管子，以實(shí)現(xiàn)與加熱介質(zhì)的良好傳熱。
在某些情況下，單獨(dú)一個(gè)泵要用于不止一個(gè)染色容器，使得整個(gè)裝置可能包括一系列獨(dú)立的單元，而這個(gè)泵必須使染料溶液通過減壓閥、熱交換器、換向閥，有時(shí)還要通過斷流閥，后者使獨(dú)立的容器能夠彼此隔斷，以恢復(fù)到用于小負(fù)載的單個(gè)容器操作。染料溶液從容器中流出并回到換向閥中，最后通過另一個(gè)管道返回到泵中。
這樣一個(gè)系統(tǒng)中的每個(gè)部件都對(duì)液流產(chǎn)生阻力，當(dāng)溶液流入和流出諸如熱交換器和染色容器之類部件時(shí)截面積的變化就會(huì)產(chǎn)生阻力，而通過減壓閥及沿管道系統(tǒng)方向的其它變化也會(huì)產(chǎn)生阻力。
由于這樣一個(gè)管路系統(tǒng)在出入每個(gè)部件的所有管道接合部上都具有螺栓結(jié)合形式的法蘭盤因而很復(fù)雜，設(shè)計(jì)人員往往通過采用完成該工作的最小直徑的管道來將費(fèi)用減到最少。
系統(tǒng)對(duì)液流的阻力和驅(qū)動(dòng)一定量液體通過一定尺寸的系統(tǒng)所需的功率變化與該系統(tǒng)管道直徑的四次方成反比。此種系統(tǒng)要求將泵設(shè)計(jì)成能克服高壓進(jìn)行操作，功率要求相對(duì)于獲得的實(shí)際流量是高的。這種系統(tǒng)阻力隨管道尺寸的減小而增大的幅度很少受到充分重視，因?yàn)檠菟阌幸稽c(diǎn)含糊，設(shè)計(jì)該循環(huán)系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)人員可能會(huì)注意不到或理解不了。
已知A＝K1d2Q＝AVH＝K2V2P＝K3QH式中A為管道截面積d為管道直徑V為流速Q(mào)為容積流量H為阻力P為功率消耗K1、K2和K3為常數(shù)可以表示為
V＝Q/(K1d2)H＝K2Q2/(K21d4)P＝K2K3Q3/(K21d4)因而H∝1/d4而 P∝1/d4這要求在泵殼的設(shè)計(jì)中采用一個(gè)蝸殼，蝸殼的形狀要求圍繞葉輪的周邊設(shè)計(jì)成一個(gè)管道截面逐步增大的區(qū)域。這使得泵在克服高阻力運(yùn)行時(shí)其效率達(dá)到最大。
但是，因?yàn)閷?duì)液流的阻力是通過直徑小而曲折的管道系統(tǒng)后引起的壓力損失，所以為驅(qū)動(dòng)泵所供應(yīng)的能量大部分消耗于管道系統(tǒng)中的摩擦而耗散為熱量。在某些情況下，在空載的泵和負(fù)載的泵之間可以檢測(cè)到泵排水出口力的差別是非常小，因?yàn)樨?fù)載的阻力與循環(huán)系統(tǒng)的阻力相比是非常小的。
克服這樣一種高的系統(tǒng)阻力來不斷循環(huán)溶液要求使用具有蝸殼的高壓泵，這種蝸殼是一種圍繞葉輪周邊設(shè)置的截面逐漸擴(kuò)大的喇叭形通道。這使得泵能夠在克服高阻力運(yùn)行時(shí)達(dá)到最高的效率。
但是，這必然產(chǎn)生在高溫的設(shè)備中同時(shí)與高阻力系統(tǒng)一起連用高壓泵會(huì)有潛在危險(xiǎn)的副作用。增加所需的靜壓以使在泵的吸液處維持必要的泵凈吸壓頭從而形成在高溫下維持所需循環(huán)的總壓力，這樣就可以在溢流閥中引出連續(xù)排出的液流。當(dāng)處理諸如咬合螺紋之類張緊負(fù)載時(shí)，這一點(diǎn)最為明顯。這可能造成染料溶液的損失并能產(chǎn)生陰影控制問題。
因?yàn)槿萜髦械膲毫赡艹^設(shè)計(jì)最大值，所以這也產(chǎn)生安全問題。
這些問題對(duì)化學(xué)工業(yè)和造紙工業(yè)是共同的，而印染機(jī)制造商使用最初為這些工業(yè)研制的渦殼型泵是正常的做法，它們可以使用合適等級(jí)的不銹鋼。
研制印染機(jī)械的最新動(dòng)向?yàn)闇p少系統(tǒng)阻力和管道系統(tǒng)損失。
通常使用的管狀熱交換器在入口連接處溶液通路的截面發(fā)生突然變化。當(dāng)流動(dòng)的溶液分成許多小股液流并通過加熱管時(shí)，就存在附加的入口損失。
當(dāng)小股液流離開管束并重新組合時(shí)，存在類似的出口損失。
當(dāng)溶液被迫返回小直徑循環(huán)系統(tǒng)時(shí)，最后同樣存在出口損失。
通過停止使用在線管狀熱交換器和用更容易制造的加熱線圈代替它可以顯著減少和極大地消除這些損失，加熱線圈中實(shí)際上不存在加到循環(huán)溶液上的能量損失。確實(shí)存在的此種損失僅限于蒸汽系統(tǒng)，對(duì)循環(huán)系統(tǒng)的效率沒有影響。
換向閥和承載閥座已重新設(shè)計(jì)，以便對(duì)進(jìn)出待處理負(fù)載的流動(dòng)溶液提供更光滑的流路。
換向閥歸并入染色容器本身的設(shè)計(jì)中，使得只需用兩段短管就將泵連接到機(jī)器上，并已設(shè)計(jì)成相當(dāng)于先前在循環(huán)系統(tǒng)中需要閥并造成流動(dòng)阻力和降低性能的全部設(shè)施。
這些變化的結(jié)果是由于消除在管線熱交換器而減小了流動(dòng)阻力;并且減少了管道系統(tǒng)的錯(cuò)縱復(fù)雜、管道長(zhǎng)度和部件數(shù)目，代之可以使用較大的管道尺寸，從而進(jìn)一步減少流動(dòng)阻力;以及改進(jìn)了換向閥的設(shè)計(jì)并使用一個(gè)再次減小總流動(dòng)阻力的較大的閥。
當(dāng)綜合的設(shè)計(jì)效果造成在最終機(jī)器中流動(dòng)阻力顯著較低時(shí)，這些設(shè)計(jì)的效果已發(fā)生變化。這意味著不再存在先前那種利用泵迫使溶液克服高阻力的要求。
先前使用的高壓渦殼型泵在較低壓頭條件下運(yùn)行時(shí)，被發(fā)現(xiàn)是在低效率下運(yùn)行的，因此不能得到改進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的全部好處。
本發(fā)明提供了一種離心泵，它有一個(gè)安裝在泵軸上的葉輪、一個(gè)軸向入口連接件、一個(gè)徑向出口連接件和一個(gè)圍繞葉輪周邊的集流環(huán)，集流環(huán)為圓環(huán)形，由緊固在一起的金屬片沖壓件形成，并引向出口連接件。
這樣一種離心泵能夠提供新型染料溶液循環(huán)系統(tǒng)所需的性能特征，能夠用市場(chǎng)上買到的材料制造而不需要高度復(fù)雜的不銹鋼鑄造設(shè)施。
在一個(gè)最佳實(shí)施例中，集流環(huán)由不銹鋼片或板做成的兩個(gè)沖壓件制成。它們焊接在一起，形成一個(gè)圓形截面的圓環(huán)，當(dāng)溶液從葉輪周邊傳送時(shí)，該圓環(huán)收集溶液。
集流環(huán)具有由不銹鋼片制成的光滑的內(nèi)表面，而不是空心不銹鋼泵殼內(nèi)部的粗糙而通常不規(guī)則的表面。
它能對(duì)離開葉輪的溶液提供特別光滑的傳輸，并允許在泵體中不受限制地轉(zhuǎn)動(dòng)該溶液。這樣，由蝸殼外罩中的狹窄區(qū)域產(chǎn)生的對(duì)流運(yùn)動(dòng)的限制被除去了，而由新設(shè)計(jì)提供的最大流量卻大大地增加了。
本發(fā)明用附圖作為例子進(jìn)行圖示說明，其中。


圖1是沿圖2中Ⅰ-Ⅰ線截取的本發(fā)明離心泵的截面圖;
圖2是沿圖1中箭頭Ⅱ方向所取的視圖;
圖3表示壓差對(duì)流量的曲線，常規(guī)泵的特性用虛線表示，本發(fā)明的泵的特征用實(shí)線表示;
圖4表示功率對(duì)流率的曲線，常規(guī)泵的特征用虛線表示，本發(fā)明的泵的特性用實(shí)線表示。
參考附圖，泵軸1具有鍵槽2并延伸通過軸承座3，鍵槽2可以使泵軸受驅(qū)動(dòng)裝置如電動(dòng)機(jī)的連接驅(qū)動(dòng)，軸承座3中具有軸承4和5。泵軸1還延伸通過一個(gè)簡(jiǎn)單的泵鑄件6，鑄件6用螺栓7緊固到軸承座3上并安裝了軸密封件8。
葉輪9用鍵接合在泵軸的具有鍵槽2的另一端上，并具有如圖2中所示的沿徑向延伸的弧形通道10。在泵的運(yùn)行中，流體從軸向流體入口11流入通道10，由葉輪的高速旋轉(zhuǎn)沿徑向向外甩出葉輪。
圍繞葉輪9的徑向外緣有一個(gè)集流環(huán)12。集流環(huán)12是由兩個(gè)用不銹鋼片沖壓成的環(huán)形殼部件形成的，也就是一個(gè)后部件12a和一個(gè)前部件12b通過周邊焊焊接在一起。后部件12a焊接在一個(gè)簡(jiǎn)單的鑄環(huán)13上，鑄環(huán)13用螺栓14緊固在泵鑄件6上。前部件12b通過焊縫15緊固在軸向入口11中。增強(qiáng)肋16圍繞部件12a和12b徑向延伸，如圖2所示，在其下部側(cè)面安裝了支腳17。圖2同時(shí)圖示一個(gè)從集流環(huán)12沿徑向伸出的出口連接件18。
因?yàn)榧鳝h(huán)12是用不銹鋼制成的，所以它可以具有非常光滑的內(nèi)表面，該內(nèi)表面對(duì)于圍繞集流器12從液體離開葉輪9的徑向外緣的位置直到液體通過徑向出口18流出的液流產(chǎn)生的阻力極小。
由圖3和圖4所示的性能比較清楚地表明本發(fā)明的泵的優(yōu)點(diǎn)，在兩項(xiàng)試驗(yàn)中使用了同樣的泵軸承座、試驗(yàn)設(shè)備、葉輪和電動(dòng)機(jī)，只更換了葉輪泵殼。
在最新設(shè)計(jì)的對(duì)流量產(chǎn)生的阻力極小的印染設(shè)備中，利用新設(shè)計(jì)的泵殼，在用相同功率電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)可以使循環(huán)的染料溶液流量增加50%。
除了改善性能外，還有相當(dāng)大的制造加工方面的優(yōu)點(diǎn)。不銹鋼片材和板材可以以極高標(biāo)準(zhǔn)配比來生產(chǎn)，并可以用沖壓方法制造，其材料一致性是其它鑄造件所達(dá)不到的。
如多孔性和冷卻收縮時(shí)產(chǎn)生的洞孔，以及由于砂芯同軸性不好或砂芯的偏移所造成的厚度不勻，而使鑄件價(jià)格昂貴和供應(yīng)渠道不可靠的許多問題，都可以引刃而解。
某些鑄件，即鑄件6、11和13，可以用在泵體的構(gòu)造中，但這些鑄件可以采用直接澆注的砂型的簡(jiǎn)單形式，不需要昂貴的芯箱，這就很容易從市場(chǎng)上買到合格的產(chǎn)品。
很容易從市場(chǎng)上買到合格的產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種離心泵，包括一個(gè)安裝在泵體中的葉輪、一個(gè)軸向入口連接件、一個(gè)徑向出口連接件和一個(gè)圍繞葉輪周邊的集流環(huán)，集流環(huán)為圓環(huán)形，用緊固在一起的金屬板的沖壓件制成，并引向出口連接件。
2.一種如權(quán)利要求1所述的離心泵，其中集流環(huán)是用兩個(gè)不銹鋼薄板或板材的沖壓件制成的。
3.一種如權(quán)利要求2所述的離心泵，其中，兩個(gè)沖壓件被焊接在一起，形成一個(gè)圓形截面的圓環(huán)，當(dāng)液體從葉輪周邊傳送時(shí)，該圓環(huán)收集液體。
4.一種如權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)所述的離心泵，其中，集流環(huán)具有一個(gè)十分光滑的內(nèi)表面，其特征是該集流環(huán)對(duì)離開葉輪的液體提供特別光滑的傳輸通道，并使該液體能在泵體內(nèi)不受限制地轉(zhuǎn)動(dòng)。
全文摘要
一種離心泵，有一個(gè)泵鑄件(6)，其中安裝了一個(gè)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的泵軸(1)。泵軸(1)上安裝了一個(gè)其中具有徑向弧形通道(10)的葉輪(9)，進(jìn)入軸向入口(11)的流體通過通道(10)由葉輪的旋轉(zhuǎn)迫使流動(dòng)。一個(gè)圍繞葉輪(9)的徑向外緣的集流環(huán)(12)由兩個(gè)不銹鋼片或板的環(huán)形沖壓件(12a，12b)制成，它們做成一個(gè)內(nèi)表面非常光滑的圓環(huán)，對(duì)圍繞集流環(huán)(12)的液流產(chǎn)生的阻力非常小。
文檔編號(hào)F04D1/04GK1079276SQ9310567
公開日1993年12月8日 申請(qǐng)日期1993年5月7日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月7日
發(fā)明者弗蘭克·G·克利福德, 威廉·T·M·塔體 申請(qǐng)人:科萬商標(biāo)投資有限公司