[发明专利]低噪音自吸复合泵

说明书

技术领域

本发明涉及一种离心喷射复合泵，尤其涉及一种降低噪音的单入式自吸复合泵，属于流体机械领域。

背景技术

泵是一种产量丰富、用途广泛，且对能量需求巨大的通用流体机械。它将原动机的机械能或其他能量部分传递给液体，并使液体的机械能增加，从而达到输送并使液体增压的目的。自吸式喷射泵也称射流泵（self-priming jet-pump），喷射泵结构简单，工作性能可靠，被广泛应用于机械、冶金、化工、石油、舰船、轻工造纸及农林等领域。喷射泵与旋涡泵相比吸力强、自吸稳定、效率高，是一种量大面广的泵类产品。

早在19世纪60年代，德国学者Zeuner就利用动量定理建立了喷射泵的设计理论，并在19世纪末奠定了射流泵的理论基础，然而问题并未彻底解决。我国武汉水利电力大学陆宏折教授在其著作中对上世纪90年代以前的众多学者在喷射泵的应用和研究方面的突出工作进行了详尽回顾。尽管如此，上述国内外喷射泵的研究都只是针对纯喷射泵，即只包含一个喷射器（由喷嘴、喉管和扩散管组成）的射流泵，区别于我国泵行业中熟知的小型喷射泵（几百瓦到数千瓦），即一个离心泵与一个喷射泵的巧妙结合，最早见于Conery W. J. 在1942年公开的发明( Combination centrifugal ejector pump / Shallow well self-priming jet pump)，随后Conery W. J.和其他学者对这种泵进行了不断的改进。本发明所称喷射泵即指此类型的泵。类似的改进一直持续到上世纪90年代中期，主要对喷射器与离心叶轮的布置方式上进行的调整，但始终保留离心叶轮的导叶和导流盘，利用离心叶轮出口流出的流体自身压力挤压流体顺着导叶、导流盘从叶轮进口侧或电机侧绕回叶轮进口侧再进入出水室，这种进入分流压水室的方式流动阻力很大，并伴随明显的流动噪音和机械噪音。

喷射泵的基本工作原理是工作流体在离心叶轮高速转动下获得动能后进入分流压水室，速度迅速下降而转化为压力，分流压水室的一部分高压流体经喷嘴高速喷出，在喷嘴出口由于流体的高速运动产生一个很强的负压区，进口附近的流体（气、水或气液两相流）在这个负压的作用下不断被吸入，在喷嘴出口附近与高压工作流体一起射入扩散管并进行充分混合，最后经离心叶轮入口进入叶轮，在离心叶轮的离心作用下重新增压后由叶轮出口导叶和导流盘导流进入分流压水室，大部分高压流体经出口流出完成流体的增压输送，另一部分则重复上述过程循环进入喷嘴，形成射流卷吸被吸流体，这部分流体称为工作流体。由上述喷射泵的工作原理可知，自吸式喷射泵本质上是带固定导叶的离心泵和传统无叶射流泵（喷射泵）的结合，即核心部件包括喷射器，离心叶轮和离心压水室。喷射泵的叶轮实际上就是离心泵的闭式叶轮，流体在离心叶轮作用下的增压方式与离心泵相同，即叶轮转动使水在离心力的作用下被甩向叶轮边缘；喷射器的高压工作流体由离心叶轮增压至分流压水室的流体的一部分提供。

相比同等功率的离心泵这类喷射泵的噪音要高得多，一般1kw左右的喷射泵噪音在70~80分贝甚至更高。具体来说，这类喷射泵的噪音源的主要是由于叶轮高速旋转带动流体高速旋转并在离心力作用下甩出叶轮出口时，冲击导叶、导流盘以及壳体内壁产生较大的流动噪声，并且在某一流量点下叶轮会因此会产生共振导致叶轮与导叶之间发生刮擦。从工作原理上看，喷射泵相比同等级的自吸泵（旋涡泵）或小型离心泵具有更加强劲、更加稳定的吸力与出色的流量和扬程，明显的不足是喷射泵的噪音相比后两种泵要大，用户体验欠佳，也因此暂时无法进入需要低噪音的工作环境，而多装于户外或远离人们的活动空间，巨大的市场潜力无法释放。本发明根据自吸式喷射泵的工作原理，结合其流动特性提出一种新型低噪音复合泵，在保证其流量、扬程、自吸等优势性能的基础上，有效降低喷射泵噪音，扩大其适用范围，挖掘其市场潜力。

发明内容

针对现有喷射泵运行噪音大、流体进入分流压水室流动不顺畅的不足，本发明的目的在于提供一种降噪效果显著，流量、扬程、吸程等工作性能全面，可行性高的离心喷射复合泵。