水泵进液结构的制作方法

1.本发明涉及水泵相关技术领域，特别是涉及一种水泵进液结构。


背景技术：

2.为充分利用锅炉产能过程中输出的高温高压水，通常需要水泵进行高温水的输送。
3.由于液体的温度越高，其自身的汽化压力越高，且当输送液体的绝对压力小于其自身在该温度的汽化压力时，输送液体会汽化并发生汽蚀，因此高温液体极易在输送过程中发生汽蚀并导致水泵损坏；
4.目前的水泵在输送高温水时，大多采取在首级叶轮之前加装诱导轮的方式以增加水泵的有效汽蚀余量，即增加液体的绝对压力，从而避免输送的高温水发生汽蚀；
5.但加装诱导轮后会增加水泵主轴的长度，从而导致主轴的加工难度上升，同时会导致水泵的运行稳定性下降；此外，诱导轮在设计时往往需要根据水泵的进口压力降等数值进行精密计算，设计难度较大。


技术实现要素：

6.基于此，有必要针对通过加设诱导轮增加水泵汽蚀性能的方式，设计难度大，且会导致主轴加工难度上升，水泵运行稳定性下降的问题，提供一种设计、加工简单，运行稳定且能够增加水泵汽蚀性能的水泵进液结构。
7.本发明提供一种水泵进液结构，包括泵座、泵体以及连通管，所述泵体位于所述泵座上侧且固设于所述泵座；所述泵体内具有增压腔，所述泵座分别开设有进液口与出液口，所述进液口与所述增压腔的入口连通，所述出液口与所述增压腔的出口连通，以使得由外界进入所述进液口的液体能够在所述增压腔的吸力作用下进入所述增压腔，并在所述增压腔内增压后由所述出液口流出；；所述连通管固设于所述泵座内，所述连通管的入口与所述出液口连通，所述连通管的出口与所述进液口连通，以使得所述出液口内的部分液体能够在所述进液口与所述出液口之间的压差作用下通过所述连通管回流至所述进液口。
8.上述水泵进液结构，通过在泵座内固设分别连通出液口以及进液口的连通管，以使得部分由增压腔增压后的高压液体会在出液口与进液口之间的压差作用下通过连通管流入进液口，并与进液口中的待输送高温液体混合，以提高混合后液体的绝对压力，进而提高液体进入增压腔时的绝对压力，达到减少甚至避免液体发生汽蚀的效果。
9.在其中一个实施例中，由外界流入所述进液口的液体压力p1 通过所述连通管流入所述进液口的液体压力p
2-泵进口的压力降npshr＞所输送液体的汽化压力p。
10.可以理解的是，由外界流入所述进液口的液体压力p1、泵进口的压力降npshr以及所输送液体的汽化压力p均为固定的外部环境参数，因此提高通过连通管流入进液口的液体压力p2至满足上述公式，即可保证流入增压腔内的液体不会发生汽蚀，从而达到提高水泵汽蚀性能的效果。
11.在其中一个实施例中，通过所述连通管流入所述进液口的液体压力p2大于0.72mpa。
12.在其中一个实施例中，所述连通管的内管壁直径为3mm～5mm。
13.可以理解的是，结合水泵出液口处的流量数值及压力数值等因素进行计算后，在此连通管口径下，能够保证通过连通管流入进液口的液体压力p2大于0.72mpa。
14.在其中一个实施例中，所述泵座还具有混合腔，所述混合腔的入口与所述进液口连通，所述混合腔的出口与所述增压腔连通。
15.可以理解的是，由外界直接输入的低压液体与由连通管回输的高压液体能够在混合腔进行充分混合，以避免高低压液体因混合不足导致出现两级分化，从而破坏液体的流态。
16.在其中一个实施例中，所述混合腔的中轴线与所述增压腔的中轴线共线；所述连通管的一端位于所述混合腔的入口，且与所述混合腔的中轴线共线。
17.可以理解的是，通过进液口由外界输入的低压液体、由连通管回输的高压液体以及混合后经增压腔输出的混合液体，三者的流向相同；一方面避免输入的低压与高压液体相互碰撞导致紊流，另一方面避免上述三种液体与泵座的内壁碰撞导致能量损耗。
18.在其中一个实施例中，所述混合腔的入口直径小于出口直径。
19.可以理解的是，低压液体与高压液体于混合腔的入口处汇合，通过减小混合腔的入口，能够使得低压与高压液体充分接触并混合，增加混合效果，避免高低压两极分化，破坏液体的流态。
20.在其中一个实施例中，所述泵座还包括导流部，所述导流部远离所述出液口一侧的表面自上往下向靠近所述增压腔中轴线的方向倾斜，且该侧表面配合所述泵座的内壁形成导流腔；所述导流部靠近所述出液口的另一侧表面配合所述泵座的内壁形成所述混合腔；所述导流部的两侧表面之间平滑过渡。
21.可以理解的是，由外界输入的低压液体与由连通管回输的高压液体的流向相同，从而避免高低压液体因相互碰撞导致紊流或导致能量损失。
22.在其中一个实施例中，所述连通管的入口与所述出液口交错设置。
23.可以理解的是，交错设置能够减少因连通管的分流输出对出液口的液体输出所造成的干扰，从而有效减小出液口输出液体的压力的降低量，从而在满足高温液体输送需求的同时，避免水泵扬程大幅降低。
24.在其中一个实施例中，所述连通管的入口位于所述出液口下侧；所述连通管自入口处向远离所述泵体的一侧倾斜，且与水平面之间的夹角为8
°
。
25.可以理解的是，由增压腔流至出液口的部分高压液体，能够较为平滑的流入连通管并回输至进液口，从而避免回输的高压液体与泵座的内壁发生碰撞，减少高压液体的能量损失。
附图说明
26.为了更清楚地说明本技术实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根
据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本发明的剖视结构示意图；
28.图2为图1中的液体流向示意图。
29.附图标记：10、泵座；11、进液口；12、出液口；13、混合腔；14、铸造孔；15、导流部；16、导流腔；20、泵体；21、增压腔；30、连通管。
具体实施方式
30.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
31.需要说明的是，当组件被称为“固定于”或“设置于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。本技术的说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
32.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
33.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”、“下”可以是第一特征直接和第二特征接触，或第一特征和第二特征间接地通过中间媒介接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
34.除非另有定义，本技术的说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。本技术的说明书所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
35.离心泵在工作时液体在叶轮的进口处因一定的真空压力会导致自身的绝对压力下降，当液体经压力降后的绝对压力低于液体在该温度下的汽化压力p时，即液体进入离心泵首级叶轮时的绝对压力p
a-泵进口压力降npshr＜液体的汽化压力p时，液体会发生汽蚀从而影响水泵正常运行甚至损坏水泵；
36.目前为提高离心泵的汽蚀性能，避免汽蚀的发生，大致可分为提高液体的绝对压力以及减少泵进口的压力降两种思路，其中，
37.减少泵进口的压力降npshr可通过改进流道、叶轮设计等方式实现，能够普遍适用于各类离心泵，但对离心泵汽蚀性能的提升效果相对较小，当输送液体为高温液体时，液体的汽化压力会大幅提升，仅依靠改进流道等方式所带来的泵进口压力降npshr的减小，不足以抵消液体汽化压力p的增长量，仍旧会产生汽蚀；
38.而提高液体的绝对压力pa大多采取在首级叶轮之前增设诱导轮的方式，以增加液体在进入首级叶轮时的绝对压力pa，但加装诱导轮后会增加水泵主轴的长度，从而导致主轴的加工难度上升，同时会导致水泵的运行稳定性下降；
39.此外，诱导轮在设计时往往需要根据水泵的进口压力降npshr等数值进行精密计算，例如：若诱导轮所增加有效汽蚀余量过小，则无法达到避免汽蚀的效果；若诱导轮所增加的有效汽蚀余量过大，则会导致诱导轮过大，从而导致加工成本过大，水泵运行稳定性较低。
40.针对上述问题，本技术提供一种水泵进液结构，请参阅图1与图2，该水泵进液结构包括泵座10、泵体20以及连通管30，泵体20位于泵座10上侧且固设于泵座10；泵体20内具有增压腔21，泵座10分别开设有进液口11与出液口12，进液口11与增压腔21的入口连通，出液口12与增压腔21的出口连通，以使得由外界进入进液口11的液体能够在增压腔21的吸力作用下进入增压腔21，并在增压腔21内增压后由出液口12流出；连通管30固设于泵座10内，连通管30的入口与出液口12连通，连通管30的出口与进液口11连通，以使得出液口12内的部分液体能够在进液口11与出液口12之间的压差作用下通过连通管30回流至进液口11。
41.增压腔21内设置有叶轮等增压部件，能够对流入增压腔21内的液体进行增压，因此液体进入增压腔21时的绝对压力即为液体进入首级叶轮时的绝对压力pa；
42.待输送的高温液体由进液口11进入泵座10，并通过泵座10进入泵体20内的增压腔21，经过增压腔21的增压后由出液口12输出，且部分增压后的高压液体在出液口12与进液口11之间的压差作用下通过连通管30流入进液口11，与进液口11中的待输送高温液体混合，以提高混合后液体的绝对压力，进而提高液体进入增压腔21时的绝对压力pa，从而减少甚至避免因液体进入增压腔21后的压力降导致发生汽蚀的可能。
43.在一些实施例中，由外界流入进液口11的液体压力p1 通过连通管30流入进液口11的液体压力p
2-泵进口的压力降npshr＞所输送液体的汽化压力p；由于
44.进入增压腔21的液体绝对压力pa＝由外界流入进液口11的液体压力p1 通过连通管30流入进液口11的液体压力p2(pa＝p1 p2)；
45.且为保证液体不会在增压腔21内发生汽蚀，需满足
46.液体的绝对压力p
a-泵进口的压力降npshr＞液体的汽化压力p(p
a-npshr＞p)；
47.因此，通过限制
48.由外界流入进液口11的液体压力p1 通过连通管30流入进液口11的液体压力p
2-泵进口的压力降npshr＞液体的汽化压力p(p1 p
2-npshr＞p)，
49.能够保证流入增压腔21内的液体不会发生汽蚀，从而达到提高水泵汽蚀性能的效果。
50.这里，泵进口的压力降npshr取决于增压腔21内增压部件的结构，如首级叶轮的流道结构等，为外部环境参数；由外界流入进液口11的液体压力p1同样为外部环境参数；而液体的汽化压力p取决于液体温度以及种类，同样为外部环境参数；
51.因此，为提高泵的汽蚀性能，避免汽蚀发生，只能提高通过连通管30流入进液口11的液体压力p2。
52.当本技术的水泵进液结构用于微小锅炉的给水时，所输送液体为180度的高温高压水，其汽化压力p为1mpa，由外界流入进液口11时的液体压力p1为0.3mpa，在图1所示的实
施例中的水泵，其泵进口的流速通常为0.7m/s～0.9m/s，故泵进口的压力降npshr约2m，即0.02mpa；
53.因此，通过连通管30流入进液口11的液体压力p2需要大于0.72mpa，以保证高低压混合后的液体在经过增压腔21的压力降后，绝对压力pa仍大于其汽化压力p，进而达到避免汽蚀发生的效果。
54.在一些实施例中，出于安全考虑，液体的绝对压力pa通常会预留至少0.5m，即0.005mpa的安全余量，因此，通过连通管30流入进液口11的液体压力p2需要大于0.725mpa。
55.此外，通过连通管30流入进液口11的液体压力p2受出液口12处的流量、出液口12处的压力以及连通管30的口径等因素的综合影响；
56.在上述通过连通管30流入进液口11的液体压力p2为0.72mpa的实施例中，结合图1所示的实施例中的水泵出液口12处的流量数值及压力数值等因素进行计算后，连通管30的内管壁直径为3mm～5mm；在此连通管30口径下，能够保证通过连通管30流入进液口11的液体压力p2大于0.72mpa。
57.优选的，连通管30的内管壁直径为3mm，以使得通过连通管30流入进液口11的液体压力p2大于0.72mpa的同时，能够相对减少回输至进液口11处的高压液体，从而使得大部分高压液体能够从出液口12输出，进而能够达到提高水泵出液效率的效果。
58.当然，连通管30的内管壁直径也可以选取其他数值，只要对应的出液口12处的流量以及压力下，通过连通管30流入进液口11的液体压力p2能够大于实际所需的压力即可；
59.例如，在所需压力保持0.72mpa不变的情况下，若出液口12处的流量增加，压力不变，则连通管30的口径需要相应增大；而当出液口12的压力增大，流量不变时，则所需的连通管30的口径能够相应缩小。
60.在图1所示的实施例中，泵座10还具有混合腔13，混合腔13的入口与进液口11连通，混合腔13的出口与增压腔21连通；由外界直接输入的低压液体与由连通管30回输的高压液体能够在混合腔13进行充分混合，以避免高低压液体因混合不足导致出现两级分化，即出现高压低压两种区域，从而破坏液体的流态。
61.在图2所示的实施例中，混合腔13的中轴线与增压腔21的中轴线共线；连通管30的一端位于混合腔13的入口，且与混合腔13的中轴线共线；
62.以使得进液口11的出口、混合腔13的进口及出口、增压腔21的进口以及连通管30的出口均共线，从而保证通过进液口11由外界输入的低压液体、由连通管30回输的高压液体以及混合后经增压腔21输出的混合液体，三者的流向相同；
63.一方面避免输入的低压与高压液体相互碰撞导致紊流，另一方面避免上述三种液体与泵座10的内壁碰撞导致能量损耗。
64.在图1所示的实施例中，混合腔13的入口直径小于出口直径；由于外界输入的低压液体通过混合腔13的入口输入混合腔，而连通管30的一端位于混合腔13的入口，即低压液体与高压液体于混合腔13的入口处汇合，因此通过减小混合腔13的入口，相较于口径较大的入口，能够使得低压与高压液体充分接触并混合，增加混合效果，避免高低压两极分化，破坏液体的流态。
65.在图1所示的实施例中，混合腔13的入口口径为16mm，出口口径与增压腔21内首级叶轮的入口口径相同，均为37mm。
66.在图1所示的实施例中，泵座10还包括导流部15，导流部15远离出液口12一侧的表面自上往下向靠近增压腔21中轴线的方向倾斜，且该侧表面配合泵座10的内壁形成导流腔16；导流部15靠近出液口12的另一侧表面配合泵座10的内壁形成混合腔13；导流部15的两侧表面之间平滑过渡。
67.进液口11包括导流腔16和混合腔13，导流腔16的一端与混合腔13的入口连通；由外界进入泵座10内的液体，会在导流腔16的导向作用下沿导流腔16平滑流动，以避免液体与泵座10内壁碰撞导致能量损失；
68.此外，导流腔16的出口方向与连通管30的出口方向一致，以使得由外界输入的低压液体与由连通管30回输的高压液体的流向相同，从而避免高低压液体因相互碰撞导致紊流或导致能量损失。
69.在一些实施例中，连通管30的入口与出液口12交错设置；这里的交错设置，指连通管30的入口与出液口12在位于两者中心的竖直平面的投影无相交。
70.通过将连通管30的入口与出液口12交错设置，能够减少因连通管30的分流输出对出液口12的液体输出所造成的干扰，从而有效减小出液口12输出液体的压力的降低量，从而在满足高温液体输送需求的同时，避免水泵扬程大幅降低。
71.在图1所示的实施例中，连通管30的入口位于出液口12下侧；连通管30自入口处向远离泵体20的一侧倾斜，且与水平面之间的夹角为8
°
；如此设置，以使得由增压腔21流至出液口12的部分高压液体，能够较为平滑的流入连通管30并回输至进液口11，从而避免回输的高压液体与泵座10的内壁发生碰撞，减少高压液体的能量损失。
72.在图1所示的实施例中，泵座10的表面还开设有多个铸造孔14，以使得泵座10的壁厚均匀，从而在满足铸造需求的同时降低泵座10的铸造成本。
73.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
74.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术的专利保护范围应以所附权利要求为准。