專利名稱：一種新型多噴嘴渦輪式風(fēng)動潛水泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型多噴嘴渦輪式風(fēng)動潛水泵，屬于風(fēng)動水泵技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有氣動潛水泵一般分為三種類型葉片泵、渦輪泵和齒輪泵，它們一般都是由氣馬達(dá)、潛水泵和消音器等部分組成。氣馬達(dá)主要由進(jìn)氣裝置、渦輪裝置組成，潛水泵主要有泵體、水輪等組成。葉片泵因其流量和揚(yáng)程比較高而使用早、應(yīng)用廣，但因其葉片和氣缸間及葉片和導(dǎo)槽間存在滑動摩擦，即使是帶油霧器的一般連續(xù)使用不到十天就需要維修；渦輪泵雖無上述問題，但普遍存在流量和揚(yáng)程流量偏低，排污能力差(一般泥沙顆粒直徑不大于5mm);而齒輪泵采用一對嚙合的齒輪作為動力源，要求氣源非常純凈，同時也有齒面磨損問題，適用范圍較小。目前雖然有一些經(jīng)改進(jìn)的渦輪泵出現(xiàn)，但不是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，就是改進(jìn)效果不明顯，使用壽命短，且渦輪多為基體、葉片、圍帶焊接而成，很難保證其制作精度，影響風(fēng)能向動能的轉(zhuǎn)換效率。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種新型多噴嘴渦輪式風(fēng)動潛水泵，該風(fēng)動潛水泵不僅具有使用壽命長、噪音小、結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)，而且由于采用共流道，分噴嘴而使氣馬達(dá)功率大增，從而使?jié)撍玫牧髁看?、揚(yáng)程大，排沙排污能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單噴嘴渦輪泵。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是
一種新型多噴嘴渦輪式風(fēng)動潛水泵，包括泵體、渦輪殼體、渦輪蓋板、轉(zhuǎn)軸、渦輪、支撐裝置、密封座、水輪、泵蓋、防污座，所述渦輪位于渦輪殼體內(nèi)，所述渦輪蓋板位于渦輪上方并與渦輪殼體固定連接，所述水輪位于泵體內(nèi)，所述泵蓋位于水輪下方并與泵體固定連接，所述防污座位于泵體及泵蓋下方并與泵體固定連接，所述支撐裝置包括軸承殼體、軸承蓋、軸承，所述軸承殼體上端與軸承蓋及渦輪殼體固定連接，下端與泵體固定連接，所述軸承支撐于軸承殼體與轉(zhuǎn)軸之間，所述轉(zhuǎn)軸依次穿過渦輪殼體、軸承殼體、泵體， 且其上端與渦輪固定連接，下端與水輪固定連接，所述密封座固定于轉(zhuǎn)軸與泵體之間，在所述泵體上設(shè)置有出水接頭，在所述渦輪殼體的下端面固定連接一環(huán)狀的進(jìn)風(fēng)噴嘴，所述轉(zhuǎn)軸穿過該進(jìn)風(fēng)噴嘴的環(huán)狀中心，在所述進(jìn)風(fēng)噴嘴的周向外表面固定連接一個進(jìn)風(fēng)管，在所述進(jìn)風(fēng)噴嘴的內(nèi)部沿其周向有一圈與進(jìn)風(fēng)管相通的主氣流道，所述主氣流道向上均布延伸有N個分氣流道，所述N為自然數(shù)，且2 < N < 6，在所述進(jìn)風(fēng)噴嘴的上端部有與分氣流道的個數(shù)相同并與分氣流道相通的噴嘴，在所述渦輪殼體上有與進(jìn)風(fēng)噴嘴的個數(shù)相同的通風(fēng)孔，所述噴嘴置于通風(fēng)孔內(nèi)，在所述渦輪蓋板上有與通風(fēng)孔的位置相對的蓋板排氣孔。以進(jìn)風(fēng)噴嘴、渦輪作為動力發(fā)生裝置，采用遮輻式汽輪機(jī)原理設(shè)計(jì)，壓縮空氣自進(jìn)風(fēng)管口流入進(jìn)風(fēng)噴嘴，膨脹后產(chǎn)生高速氣流，此高速氣流自噴嘴出口由渦輪入口側(cè)進(jìn)入渦輪葉片葉道，并從渦輪出口側(cè)離開渦輪。在渦輪葉片葉道內(nèi)，氣流的絕對速度是逐漸減小的。根據(jù)歐拉動量矩方程，單位流量壓縮空氣對渦輪葉片的作功量為ku = CiiMi - C捕2,在透平級內(nèi)，周向分速Clu的方向與動葉片的旋轉(zhuǎn)方向一致，因而CluU1 > 0，而C7u的方向與動葉片的旋轉(zhuǎn)方向相反，則C2JJ2 < O。氣流在葉輪內(nèi)依靠絕對運(yùn)動功能的減少而對渦輪葉片作功，從而推動渦輪旋轉(zhuǎn)，將渦輪與水泵水輪同軸連接，即可帶動水泵轉(zhuǎn)動，從而達(dá)到排水目的。所述分氣流道在所述進(jìn)風(fēng)噴嘴沿分氣流道的型面上包括上半部和下半部，所述上半部由上曲面一與上曲面二相外切組成，下半部由圓錐面與下曲面一相接及下曲面一與下曲面二相外切組成,所述上曲面一的曲率半徑取值在R160 R170范圍內(nèi)，所述上曲面二的曲率半徑取值在R16 R30范圍內(nèi)，所述下曲面一的曲率半徑取值在R130 R140范圍內(nèi)，所述下曲面二的曲率半徑取值在R5 RlO范圍內(nèi)，所述圓錐面的軸向與水平面的夾角 σ為16°。圓錐面的軸向與水平面的夾角(即風(fēng)口入射角)a取較小值16° (—般15° < a <25° ),且正對渦輪葉片凹面,推力最大；由于入射角小,推動渦輪的軸向力(無功分力)小，切向力大，能量轉(zhuǎn)換效率高。這里在透平式渦輪入口的壓縮空氣為亞音速流動，根據(jù)氣體動力學(xué)，為使氣流加速，采用拉伐爾噴嘴結(jié)構(gòu)。即亞音速氣流先在收縮段加速，至喉部截面時達(dá)到音速后，再使其在擴(kuò)張段內(nèi)流動，由于達(dá)到音速的氣流在擴(kuò)張段內(nèi)為加速流動， 即可在噴嘴出口截面處獲得高速的超音速氣流。為使噴嘴出口截面的形狀既能產(chǎn)生超音速氣流，又能與透平式渦輪入口側(cè)很好的匹配，拉伐爾噴嘴采用傾斜出口截面型式。所述上曲面一的曲率半徑取值為R165，所述上曲面二的曲率半徑取值為R16，所述下曲面一的曲率半徑取值為R136，所述下曲面二的曲率半徑取值為R5。還包括消音器，所述消音器包括消音罩、排氣管、消音板，所述消音罩固定于渦輪蓋板上端，所述消音板嵌于消音罩內(nèi)并與貫穿消音罩的排氣管固定連接，在所述消音罩、排氣管、消音板三者形成的空腔內(nèi)填充有消音棉。本發(fā)明采用小孔群排氣和擴(kuò)張室消聲原理降低噪音。壓縮空氣經(jīng)渦輪蓋板的蓋板排氣孔排入消音罩?jǐn)U張消聲后，經(jīng)過消音板小孔群進(jìn)一步消聲，消音棉阻斷消聲，排氣管小孔群消聲，組合消聲降低噪音。采用消音棉可將噪音由70dB降低至Ij 60dB。所述渦輪的渦輪葉片采用月牙型流線葉片，所述水輪的水輪葉片采用半開離心漩渦復(fù)合葉片。本發(fā)明水輪葉片采用半開離心漩渦復(fù)合葉片對含顆粒較大雜質(zhì)的污水也能適應(yīng)，且流量大，揚(yáng)程也較大。本發(fā)明使用壽命長、結(jié)構(gòu)簡單、成本低，可大批量生產(chǎn)，采用共流道，分噴嘴而使氣馬達(dá)功率大增；采用復(fù)合消音組合結(jié)構(gòu)的消音器降低噪音，使用噪音??；采用整體精密鑄造高效渦輪，能量率轉(zhuǎn)換高；采用復(fù)合式葉輪，對含顆粒較大雜質(zhì)的污水也能適應(yīng)，排沙排污能力強(qiáng)，且流量大，揚(yáng)程也較大。


圖I為本發(fā)明部分剖開的結(jié)構(gòu)示意圖2為圖I中的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖3為進(jìn)風(fēng)噴嘴的沿分氣流道的型面與渦輪葉片位置關(guān)系的結(jié)構(gòu)示意圖4為水輪的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中泵體I、出水接頭2、軸承殼體3、進(jìn)風(fēng)管4、進(jìn)風(fēng)噴嘴5、噴嘴5-1、分氣流道 5-2、上曲面一 5-2-1、上曲面二 5-2-2、圓錐面5-2-3、下曲面一 5-2-4、下曲面二 5-2-5、主氣流道5-3、潤輪殼體6、通風(fēng)孔6-1、潤輪蓋板7、蓋板排氣孔7-1、消音罩8、排氣管9、消音棉
10、消音板11、轉(zhuǎn)軸12、渦輪13、渦輪葉片13-1、軸承蓋14、軸承17、密封座18、水輪19、水輪葉片19-1、泵蓋20、防污座21。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖I 圖4所示，一種新型多噴嘴渦輪式風(fēng)動潛水泵，包括泵體I、軸承殼體3、 渦輪殼體6、渦輪蓋板7、轉(zhuǎn)軸12、渦輪13、軸承蓋14、軸承17、密封座18、水輪19、泵蓋20、 防污座21、消音器。在泵體I上設(shè)置有出水接頭2，在渦輪殼體6的下端面固定連接進(jìn)風(fēng)噴嘴5，在進(jìn)風(fēng)噴嘴5的周向外表面固定連接進(jìn)風(fēng)管4，在進(jìn)風(fēng)噴嘴5的內(nèi)部有主氣流道5-3，主氣流道 5-3向上均布延伸有N個分氣流道5-2，本實(shí)施例N=4，在進(jìn)風(fēng)噴嘴5的上端部有四個噴嘴 5-1，在渦輪殼體6上有四個通風(fēng)孔6-1，噴嘴5-1置于通風(fēng)孔6-1內(nèi)，在渦輪蓋板7上有與通風(fēng)孔6-1的位置相對的蓋板排氣孔7-1。分氣流道5-2在進(jìn)風(fēng)噴嘴5沿分氣流道5-2的型面上包括上半部和下半部，上半部由上曲面一 5-2-1與上曲面二 5-2-2相外切組成，下半部由圓錐面5-2-3與下曲面一 5-2-4相接及下曲面一 5-2-4與下曲面二 5-2-5相外切組成，本實(shí)施例上曲面一 5_2_1的曲率半徑取值為R165，上曲面二 5-2-2的曲率半徑取值為R16，下曲面一 5_2_4的曲率半徑取值為R136，下曲面二 5-2-5的曲率半徑取值為R5，圓錐面5_2_3的軸向與水平面的夾角α (即風(fēng)口入射角)為16°。消音器包括消音罩8、排氣管9、消音板11,消音罩8固定于潤輪蓋板7上端,消音板11嵌于消音罩8內(nèi)并與貫穿消音罩8的排氣管9固定連接，在消音罩8、排氣管9、消音板11三者形成的空腔內(nèi)填充有消音棉10。渦輪13的渦輪葉片13-1采用月牙型流線葉片，以輕質(zhì)鑄造鋁合金ZL107為材料， 采用失蠟精密鑄造一次成型，有效的保證了其形狀和分布均勻性，本實(shí)施例共32片。水輪 19的水輪葉片19-1采用半開離心漩渦復(fù)合葉片，對含顆粒較大雜質(zhì)的污水也能適應(yīng)，且流量大，揚(yáng)程也較大。本發(fā)明在工作時，氣壓為O. 4 O. 5MPa的壓縮空氣經(jīng)進(jìn)風(fēng)管4、進(jìn)風(fēng)噴嘴5的主氣流道5-3、分氣流道5-2、噴嘴5-1，以16°小斜角正面吹在渦輪葉片13_1上，吹動渦輪13 高速旋轉(zhuǎn)。同裝在轉(zhuǎn)軸12上的水輪19也以相同速度旋轉(zhuǎn)。由于離心作用，將其下部防污座21內(nèi)進(jìn)入的水，經(jīng)過水輪19、泵體I共同作用拋向出水接頭2。防污座21還有過濾大顆粒雜質(zhì)的作用。密封座18可防止泵體I內(nèi)液體上行進(jìn)入軸承殼體3內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種新型多噴嘴渦輪式風(fēng)動潛水泵，包括泵體(I)、渦輪殼體(6)、渦輪蓋板(7)、轉(zhuǎn)軸(12)、渦輪(13)、支撐裝置、密封座(18)、水輪(19)、泵蓋(20)、防污座(21)，所述渦輪 (13)位于渦輪殼體(6)內(nèi)，所述渦輪蓋板(7)位于渦輪(13)上方并與渦輪殼體(6)固定連接，所述水輪(19)位于泵體(I)內(nèi)，所述泵蓋(20)位于水輪(19)下方并與泵體(I)固定連接，所述防污座(21)位于泵體(I)及泵蓋(20)下方并與泵體(I)固定連接，所述支撐裝置包括軸承殼體(3)、軸承蓋(14)、軸承(17)，所述軸承殼體(3)上端與軸承蓋(14)及渦輪殼體(6)固定連接，下端與泵體(I)固定連接，所述軸承(17)支撐于軸承殼體(3)與轉(zhuǎn)軸(12)之間，所述轉(zhuǎn)軸(12)依次穿過渦輪殼體(6)、軸承殼體(3)、泵體(1)，且其上端與渦輪(13)固定連接，下端與水輪(19 )固定連接，所述密封座(18 )固定于轉(zhuǎn)軸(12 )與泵體(I)之間，在所述泵體(I)上設(shè)置有出水接頭(2)，其特征在于在所述渦輪殼體(6)的下端面固定連接一環(huán)狀的進(jìn)風(fēng)噴嘴(5)，所述轉(zhuǎn)軸(12)穿過該進(jìn)風(fēng)噴嘴(5)的環(huán)狀中心，在所述進(jìn)風(fēng)噴嘴(5) 的周向外表面固定連接一個進(jìn)風(fēng)管(4)，在所述進(jìn)風(fēng)噴嘴(5)的內(nèi)部沿其周向有一圈與進(jìn)風(fēng)管(4)相通的主氣流道(5-3 )，所述主氣流道(5-3 )向上均布延伸有N個分氣流道(5-2 )， 所述N為自然數(shù)，且2 SNS 6，在所述進(jìn)風(fēng)噴嘴(5)的上端部有與分氣流道(5-2)的個數(shù)相同并與分氣流道(5-2)相通的噴嘴(5-1)，在所述渦輪殼體(6)上有與進(jìn)風(fēng)噴嘴(5)的個數(shù)相同的通風(fēng)孔(6-1)，所述噴嘴(5-1)置于通風(fēng)孔(6-1)內(nèi)，在所述渦輪蓋板(7)上有與通風(fēng)孔(6-1)的位置相對的蓋板排氣孔(7-1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型多噴嘴渦輪式風(fēng)動潛水泵，其特征在于所述分氣流道 (5-2 )在所述進(jìn)風(fēng)噴嘴(5 )沿分氣流道(5-2 )的型面上包括上半部和下半部，所述上半部由上曲面一(5-2-1)與上曲面二(5-2-2)相外切組成,下半部由圓錐面(5-2-3)與下曲面一 (5-2-4)相接及下曲面一(5-2-4)與下曲面二( 5-2-5)相外切組成，所述上曲面一(5-2-1) 的曲率半徑取值在R160 R170范圍內(nèi)，所述上曲面二(5-2-2)的曲率半徑取值在R16 R30范圍內(nèi)，所述下曲面一(5-2-4)的曲率半徑取值在R130 R140范圍內(nèi)，所述下曲面二 (5-2-5)的曲率半徑取值在R5 RlO范圍內(nèi)，所述圓錐面(5_2_3)的軸向與水平面的夾角 O"為 16。。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型多噴嘴渦輪式風(fēng)動潛水泵，其特征在于所述上曲面一 (5-2-1)的曲率半徑取值為R165，所述上曲面二(5-2-2)的曲率半徑取值為R16，所述下曲面一(5-2-4)的曲率半徑取值為Rl36，所述下曲面二(5-2-5)的曲率半徑取值為R5。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的新型多噴嘴渦輪式風(fēng)動潛水泵，其特征在于還包括消音器，所述消音器包括消音罩(8)、排氣管(9)、消音板(11)，所述消音罩(8)固定于渦輪蓋板(7)上端，所述消音板(11)嵌于消音罩(8)內(nèi)并與貫穿消音罩(8)的排氣管(9)固定連接，在所述消音罩(8)、排氣管(9)、消音板(11)三者形成的空腔內(nèi)填充有消音棉(10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型多噴嘴渦輪式風(fēng)動潛水泵，其特征在于所述渦輪(13) 的渦輪葉片(13-1)采用月牙型流線葉片，所述水輪(19)的水輪葉片(19-1)采用半開離心漩渦復(fù)合葉片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型多噴嘴渦輪式風(fēng)動潛水泵，包括泵體、渦輪殼體、渦輪蓋板、轉(zhuǎn)軸、渦輪、支撐裝置、密封座、水輪、泵蓋、防污座，在泵體上設(shè)出水接頭，在渦輪殼體下端面固接環(huán)狀進(jìn)風(fēng)噴嘴，在進(jìn)風(fēng)噴嘴周向表面固接進(jìn)風(fēng)管，在進(jìn)風(fēng)噴嘴內(nèi)部沿周向有與進(jìn)風(fēng)管相通的主氣流道，主氣流道向上均布延伸有N個分氣流道，N為自然數(shù)，2≤N≤6，在進(jìn)風(fēng)噴嘴上端部有與分氣流道相通的且置于渦輪殼體上的通風(fēng)孔內(nèi)的噴。本發(fā)明使用壽命長、結(jié)構(gòu)簡單、成本低，可大批量生產(chǎn)，采用共流道，分噴嘴使氣馬達(dá)功率大增；采用消音器降低噪音；采用整體精密鑄造高效渦輪，能量率轉(zhuǎn)換高；采用復(fù)合式葉輪，對含顆粒較大雜質(zhì)的污水也能適應(yīng)，流量大，揚(yáng)程大。
文檔編號F04D29/66GK102588296SQ20121006041
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者周正元 申請人:常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院