[发明专利]自吸式多级复合屏蔽泵

说明书

本发明公开了一种自吸式多级复合屏蔽泵。本发明在自吸式复合屏蔽泵的基础上，引入次级离心端，次级离心端的引入可以为首级离心端出口和首级气液分离室提供一个受控的负压牵引，从而有效提升整泵自吸能力和自吸速度。在自吸阶段，这个负压牵引将明显增强首级气液分离室内的气泡向次级离心端的流动，随后气泡从次级离心端出口经泵出口排出。该流动机制可减少气泡在首级气液分离室内的滞留，增强首级屏蔽的排气能力；屏蔽的自吸能力和自吸效果的稳定性由此得到明显增强。

技术领域

本发明属于流体机械领域，具体涉及一种自吸式多级复合屏蔽泵。

背景技术

屏蔽泵是一种无动密封结构、无泄漏风险、高可靠性的泵类产品，广泛应用于给排水、食品工程、化工、能源、水利工程和结构工程等领域。屏蔽泵具有独特的结构，能够将电机及泵体部分密封在一定的屏蔽泵泵腔内，泵送介质充满泵腔内壁，整体结构无动密封件，运行十分安全。因此，屏蔽泵特别适合用于泵送贵重、易燃易爆、放射性及腐蚀性等特殊流体介质。屏蔽泵通过引导工质的内循环能够有效满足电机散热，无需电机冷却风扇，大大降低了泵噪声，使其能够满足家用电器、医院检测仪器等的超低噪音要求，市场潜力巨大。

无动密封是屏蔽泵的最突出特色，泵叶轮和驱动电机转子相连后被密封在屏蔽泵的泵腔内，通常由一个若干对电线绕组提供旋转磁场并驱动转子，从而带动叶轮做功；因此，屏蔽泵只有静密封，虽然具有诸多优点，但多数的屏蔽泵不具有自吸功能。为了实现自吸也有在屏蔽泵直接采用现有喷射泵中的喷射器结构，将其整合到常规屏蔽泵的泵体内。考虑到喷射器结构将导致能量转化率降低，加上喷射器引入的微小气泡容易在屏蔽泵的狭小散热流道内产生低压区及气蚀问题，严重影响这种结构的自吸屏蔽泵效率和静音。另一方面，这种结构对电机转速敏感，当电机转速过高，则泵腔内的气泡速随之显著提升，导致相当部分的气泡来不及离开液面而滞留于泵腔内。这部分滞留的气泡会在泵内高速流体的带动下通过流体剪切和壁面碰撞等方式发生破碎，形成更小尺度的气泡，从而使得自吸过程中泵内预灌流体的气体占比迅速增加，造成泵内流体在泵入口气体的夹带能力大幅降低，最终导致气液分离失效，屏蔽泵因此失去自吸功能。针对这个自吸失效的问题，可以通过在泵内增设缓冲增压单元进行改进，有力改善自吸屏蔽泵的自吸能力。然而，在缓冲增压腔的辅助下，喷射器的引入虽然可以实现屏蔽泵的自吸，但是喷射器通常会增加泵的能量消耗，降低泵的扬程和流量，单个喷射器会降低泵的水力效率约40%，甚至导致其性能无法满足实际需求。换言之，用于自吸的吸程，表观上是扬程的损失。这使得原本就不会很富余的屏蔽泵扬程被自吸消耗后就失去有效的泵性能；当采用类似于自吸离心泵的气液混合器实现自吸时，也无法绕开这个性能不足的问题。

发明内容

针对现有自吸屏蔽泵自吸速度偏慢和泵性能无法满足实际需求这两方面问题，本发明的目的在于提供一种具有自吸能力，流量、扬程、吸程等工作性能优异，安全性高、结构紧凑的自吸式多级复合屏蔽泵。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

自吸式多级复合屏蔽泵，包括泵进口、自吸器、首级离心端、首级气液分离室、次级泵进口、次级离心端和泵出口；

泵进口连接自吸器进口，自吸器的出口连接首级离心端进口，首级离心端出口与首级气液分离室相连通；首级气液分离室连接次级泵进口，次级泵进口连接次级离心端进口，次级离心端出口与泵出口相连通；

所述的首级离心端包括首级电机、首级离心叶轮和首级离心压水室，首级离心叶轮位于首级离心压水室内，且与首级电机的转子相连，首级电机的转子与定子通过屏蔽套隔离。

进一步说，所述的次级离心端至少一个、次级离心端的进口至少一个、次级离心端的出口至少一个、首级离心端的进口至少一个、首级离心端的出口至少一个、首级气液分离室至少一个、自吸器至少一个；

当存在多个次级离心端时，按流动方向，上游次级离心端出口连接相邻的下游次级离心端进口，即采用串联连接，进一步提升扬程；最后一级次级离心端出口与泵出口相连通。