一种离心式真空泵的制作方法

xiaoxiao2020-7-22  1

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一种离心式真空泵的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种离心式真空泵,是一种由电动机驱动的水力局部喷射涡轮机,水依靠水室的水面与混合室内真空之间的压差,由于虹吸进水管的虹吸作用进入水室和方形导叶,经由叶轮分配器后,进入旋转着的叶轮,而后高速射出;高速水流挟带走凝汽器中的空气,建立真空,水-气混合物在喷射管中先收缩进而扩压后,水流入水室,空气排入大气。本发明的离心式真空泵适用于抽气、冷凝、结晶等多方面,在电力、化工、制药、环保及冶金等行业均可使用。
【专利说明】一种离心式真空泵
【技术领域】
[0001]本发明涉及电厂抽气设备领域,特别涉及一种离心式真空泵。
【背景技术】
[0002]凝汽式汽轮机是现代火力发电厂和核电站中广泛采用的典型汽轮机,凝汽设备则是凝汽式机组的一个重要组成部分,所以,凝汽设备工作性能的好坏直接影响整个机组的热经济性和安全性。而抽气设备作为凝汽设备中的重要组成部分发挥着重大作用。
[0003]在凝汽设备工作过程中,抽气设备不断地将漏入凝汽器内的空气抽出,以防不凝结气体在凝汽器内积聚,使凝汽器内压力升高,并维持凝汽器的额定真空;同时,保证加热器具有较高的换热效率;及时地抽出加热器内部的非凝结气体的同时也把汽轮机低压段轴封的蒸汽、空气及时地抽出,以确保轴封的正常工作,所以抽气设备直接影响整个机组安全经济运行。
[0004]目前广泛使用的抽气设备类型有射汽抽气器、射水式抽气器、水环式真空泵和离心式真空泵。
[0005]射汽抽气器运行时要求带有自动减温减压装置的备用汽源,供汽系统比较复杂,机组低负荷下工作时,主凝结水需要进行再循环,从而产生热损失;抽除空气量很少时,工作蒸汽量不减少,效率较低;供汽系统工作的稳定性、凝结水排出系统是否通畅、凝结水温度的高低(凝汽器的运行性能)都将直接影响射汽抽气器的抽吸能力,对整个射汽抽气器真空系统的运行要求更高。射汽抽气器工作过程中直接将全部汽气混合物排入大气,汽耗量大,经济性差。由于射汽抽气器存在以上不足,应用范围也受到了一定的局限。
[0006]射水抽气器的工作水压力要求稳定在最佳值范围内,工作水温的变化将影响设备的抽吸能力,工作水为开式循环时,水温受气温的影响,工作水为闭式循环时,需要定期或连续地向水箱内补水。
[0007]水环式真空泵具有使用安全、操作简便、运行经济、工作可靠、自动化程度高、动静部分接触面积小、无需油润滑、运行噪音小、结构紧凑、检修工作量小等特点。但是造价较高,运行过程中当凝汽机真空要求达到4.9kPa的高真空时由于泵轮的高速运转,产生高强度的冲击波,冲击泵轮和泵壳,发生噪音和震动,发生汽蚀,导致泵轮局部表面出现斑痕和裂纹甚至造成海绵状损坏,急剧缩短了真空泵的使用寿命。

【发明内容】

[0008]为了解决现有技术中存在的上述缺陷,本发明提出了一种离心式真空泵。
[0009]本发明提出的离心式真空泵,其包括:混合室、喷射管、叶轮分配器、弯刀型叶轮、方形导叶和叶片,其特征在于:水依靠水室水面高度与混合室真空之间的压差,由于虹吸作用,保证将定量、定速水流引入方形导叶,经由叶轮分配器后,进入旋转着的弯刀型叶轮,水流加速流动,水流速度提高,最终经过喷射管流出。
[0010]可选地,弯刀型叶轮射流出的水束与凝汽器排汽相混合,进入混合室,水束挟带空气流入喷射管,最终水-气混合物在喷射管出口流出,其中的空气直接排入大气。
[0011]可选地,所述方形导叶的中心线与水平面的夹角α在±4°范围内,其中顺时针转动为正值,逆时针转动为负值,以保证弯刀型叶轮的进流角在±10°范围内。
[0012]可选地,所述弯刀型叶轮进水口面积大,出水口面积小,叶片为直叶片。
[0013]可选地,所述叶片为32?38片。
[0014]可选地,叶片内弧由直线段和弧段组成,叶片背弧由直线段和弧段组成。
[0015]可选地,叶片进水边宽度为1.4mm,出水边弧长度为36.65mm,叶片内弧直线段与水平面的夹角a为52°,弧段半径为27.1mm,叶片背弧直线段与水平面的夹角β为69.5° ,弧段半径为18mm。
[0016]可选地,所述的方形导叶进水口宽度为93mm,出水口宽度为81mm,进水口与出水口面积之比为1.15。
[0017]本发明的离心式真空泵具有以下优点:占地面积小、抽气设备操作简便、配套功率小、高真空抽气量大、汽蚀性能良好、噪声低、耗水量低及成本低廉等优点,是提高改善机组经济型和安全性的一种有效途径。用此发明作为汽轮机抽气设备具有显著的经济效益。
【专利附图】

【附图说明】
[0018]图1是本发明的离心式真空泵工作水系统示意图;
[0019]图2是本发明的离心式真空泵工作过程示意图;
[0020]图3是本发明的离心式真空泵结构主视图;
[0021]图4是本发明的离心式真空泵叶轮、导叶装配和结构图,其中:图4(a)是叶轮、导叶装配图,图4(b)是导叶结构图,图4(c)是叶轮结构图。
【具体实施方式】
[0022]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本发明进一步详细说明。
[0023]图1是本发明的离心式真空泵的工作水系统示意图。如图1所示,其中I是压力水进入阀门,2是虹吸阀门,3是压力水管,4是虹吸进水管,5是水室。在离心式真空泵启动前,混合室6空间内未造成真空,水无法利用虹吸作用进入水室5和方形导叶10,离心式真空泵也就无法正常工作,因此,离心式真空泵在启动时需要依靠低压力水从压力水管3,经过弯刀型叶轮9射流,慢慢在混合室6内建立低真空。当真空达到60kPa左右时,才能逐渐开启虹吸阀门2,渐关压力水进水阀门1,待虹吸水在虹吸水管4内完全循环再慢慢开启进气阀门。冷凝器内的真空要低于60kPa才能完全开启进气阀门。由于虹吸作用进入方形导叶10的水流保证离心式真空泵顺利工作,发挥作用。
[0024]离心式真空泵工作过程如图2所示。图2中横坐标是离心式真空泵内水流速度值,单位m/s,纵坐标是离心式真空泵内水流绝对压力值,单位时标准大气压。离心式真空泵混合室6处于高真空状态,水被虹吸进入泵轮前,由A — B ;弯刀型叶轮9转动将水高速射出,压力下降,流速骤增到C点;而后水在喷射管7中恢复压力,速度下降至A点,完成工作循环A — B — C — A。
[0025]如图3,本发明提出的离心式真空泵,主要由混合室6、喷射管7、叶轮分配器8、弯刀型叶轮9、方形导叶10和叶片11几部分组成,喷射管7是由收缩段7-1、平直段7-2和扩散段7-3三部分组成。
[0026]方形导叶10引入定量、定速的虹吸水流,而后进入旋转的弯刀型叶轮9,进而流过喷射管7后流出。方形导叶10为方形,可以保证由于虹吸作用流过的水流的速度值,也易于加工生产。由于弯刀型叶轮9进水口截面积大,出水口截面积小,所以水在叶片槽道内加速;弯刀形状可以更好地保证出水口水流方向并减少水流损失。在离心式真空泵正常运转情况下,由弯刀型叶轮9射出的水束射入喷射管7的大小和方向是叶轮圆周速度和径向速度的合成速度。
[0027]弯刀型叶轮9、方形导叶10的结构装配如图4所示,图4(a)是弯刀型叶轮9、方形导叶10的装配图,图4(b)是方形导叶10结构图,图4(c)是弯刀型叶轮9的结构图。装配时方形导叶10的中心线与水平面的夹角α在±4°范围内(其中顺时针转动为正值,逆时针转动为负值),以保证弯刀型叶轮9的进流角在±10°范围内,减小弯刀型叶轮9前缘位置的水流损失,从而保证离心式真空泵有最大抽气量。方形导叶10进水口宽度hi为93mm,出水口宽度h2为81mm,方形导叶10进水口与出水口面积之比为1.15。
[0028]弯刀型叶轮9进水口截面积较大,出水口截面积较小,叶片11为直叶片,叶片11数目为32?38片。叶片11进水边宽度bl为1.4mm,出水边弧长度为36.65mm;叶片11内弧由直线段和弧段组成,直线段与水平面的夹角a为52°,弧段半径Rl为27.1mm ;叶片11背弧由直线段和弧段组成,直线段与水平面的夹角β为69.5°,弧段半径R2为18mm。这样,水在叶片11槽道中有加速作用。水束射入喷射管7的大小和方向是弯刀型叶轮9的圆周速度和径向速度的合成速度,本发明测试中方形导叶10的中心线与水平面的夹角α为-2°,叶片11数目为32片,运转后水流径向速度约为18m/s,圆周速度为27m/s,最终水流的合成速度约为32m/s,使得真空泵有较高的射水速度。
[0029]弯刀型叶轮9进水口面积大,出水口面积小的特点还可以保证在离心式真空泵工作过程中依靠水做工质时靠从弯刀型叶轮9射出一个个连续的矩形立方体水束表面挟带走空气建立真空的,所以水束越多、越细越好,这样抽吸的气量也将大大增多。
[0030]从叶轮射出的水束方向是圆周速度与弯刀型叶轮9出口相对速度的合成方向,叶轮出口水流方向与分配器8的角度、工作流量三因素有关。调整分配器8的角度的目的是从弯刀型叶轮9出口射出的高速水流以撞击损失最小的方式进入喷射管7。
[0031]喷射管7是由收缩段7-1、平直段7-2和扩散段7-3三部分组成。从弯刀型叶轮9射出的液体射流是密实的,与凝汽器排出的汽在混合室6中混合,由于射流边界层与气体之间的粘滞作用,射流将气体从收缩段7-1带入平直段7-2。由于收缩段7-1进口部分直接与混合室6出口和叶轮9外壳相连接,所以,收缩段7-1进口截面为方形与圆弧形的组合形状。随着水流流向收缩段7-1出口,收缩段7-1截面形状逐渐向圆形过渡。水流经过收缩段加速后进入半径不变的平直段7-2区域。
[0032]在喷射管7中的收缩段7-1和平直段7-2内,液气二者作相对运动,且均为连续介质。液体射流由于受外界扰动的影响,在距离叶轮出口不太远的位置后,产生脉动和表面波。由于液体质点的紊动扩散作用,射流表面的振幅不断增大。当振幅大于射流半径时,它被剪切分散形成液滴。闻速运动的液滴分散在气体中,它与气体分子冲击和碰撞将能量传给气体,这样气体被加速和压缩。在此流动段内,液体变成不连续介质,而气体仍为连续介质。气体被液滴粉碎为微小气泡,液滴重新聚合为液体,气体则分散在液体中成为泡沫流。随着通过扩散段7-3混合液的能量转换为压能,压力升高,气体被进一步压缩。此时,液体为连续介质,气体变为分散介质。最终喷射管7中的水流入水室5,空气排入大气。
[0033]收缩段7-1和平直段7-2的作用是使工作流体与被吸流体在进入扩散段7-3前混合均匀,以均匀流速进入扩散段7-3,使动能以能量损失最小的形式变为压能。因此,为了提高离心式真空泵的性能,既要使两股流体在收缩段7-1和平直段7-2内混合均匀,又要尽可能地使用较短的混合长度,以减少摩阻损失。
[0034]在流体以均匀的速度场进入扩散段7-3的条件下,动能转换为压能的过程是在最小能量损失的情况下进行的,即此时离心式真空泵具有较高的效率。混合平直段7-2的主要用途是在混合流体进入扩散段7-3之前均衡混合流体的速度场。所以,一定的混合长度时必不可少的,本发明中混合长度约为平直段7-2处直径的3-8倍。此外,离心式真空泵具有较好的吸气性能。这是由于通过弯刀型叶轮9之后形成的类似脉冲射流具有的惯性力提高了真空泵工作压力,进而提高了吸气性能。脉冲射流在吸入室内挟带气体的方式由两种:流体之间的粘性作用;从弯刀型叶轮9射出的脉冲射流时不连续的,所以,离心式真空泵射出的不连续的射流流束之间的间隙还起到了 一般容积式泵抽气的作用。
[0035]以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种离心式真空泵,其包括混合室(6)、喷射管(7)、叶轮分配器(8)、弯刀型叶轮(9)、方形导叶(10)和叶片(11),其特征在于:水依靠水室(5)水面高度与混合室(6)真空之间的压差,由于虹吸作用,将定量、定速水流引入方形导叶(10),经由叶轮分配器⑶后,进入旋转着的弯刀型叶轮(9),水流加速流动,水流速度提高,最终经过喷射管(7)流出。
2.根据权利要求1所述的离心式真空泵,其特征在于,弯刀型叶轮(9)射流出的水束与凝汽器排汽相混合,进入混合室(6),水束挟带空气流入喷射管(7),最终水-气混合物在喷射管(7)出口流出,其中的空气直接排入大气。
3.根据权利要求1所述的离心式真空泵,其特征在于,所述方形导叶(10)的中心线与水平面的夹角α在±4°范围内,其中顺时针转动为正值,逆时针转动为负值,以保证弯刀型叶轮(9)的进流角在±10°范围内。
4.根据权利要求1所述的离心式真空泵,其特征在于,所述弯刀型叶轮(9)进水口面积大,出水口面积小,叶 片(11)为直叶片。
5.根据权利要求4所述的离心式真空泵,其特征在于,所述叶片(11)数目为32~38片。
6.根据权利要求5所述的离心式真空泵,其特征在于,叶片(11)内弧由直线段和弧段组成,叶片(11)背弧由直线段和弧段组成。
7.根据权利要求6所述的离心式真空泵,其特征在于,叶片(11)进水边宽度为1.4mm,出水边弧长度为36.65mm,叶片(11)内弧直线段与水平面的夹角a为52°,弧段半径为27.1mm,叶片(11)背弧直线段与水平面的夹角β为69.5°,弧段半径为18mm。
8.根据权利要求1所述的离心式真空泵,其特征在于,所述的方形导叶(10)进水口宽度为93mm,出水口宽度为81mm,进水口与出水口面积之比为1.15。
【文档编号】F04D17/18GK103967810SQ201310040062
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年1月31日 优先权日:2013年1月31日
【发明者】张怀明, 张黎 申请人:武汉武泵泵业制造有限公司

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