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离心泵注塑叶轮及离心泵的制作方法

2022-11-23 01:48:39 来源:中国专利 TAG:


1.本公开涉及离心泵技术领域,具体而言,涉及一种离心泵注塑叶轮及离心泵。


背景技术:

2.在离心泵注塑叶轮的水力设计和机械设计过程中,需要充分考虑离心泵注塑叶轮的可制造性,而可制造性中最为关键的则是离心泵注塑叶轮的脱模方法。其中,离心泵注塑叶轮主要包括前盖板和后盖板,以及位于前盖板和后盖板之间的叶片。
3.相关技术中提供了一种一体式注塑叶轮,为了便于一体化注塑叶轮的制造(脱模),在机械设计过程中,通常会简化注塑叶轮的子午面形状,还会减小注塑叶轮的叶片包角。而子午面形状的简化,以及叶片包角的减小会降低注塑叶轮的水力效率,从而在注塑叶轮的使用过程中,会增加离心泵的能耗。
4.相关技术中还提供了一种采用超声波焊接的分体式注塑叶轮,通常叶片和后盖板一体注塑,或者半数叶片随前盖板一起注塑、半数叶片随后盖板一起注塑,再通过超声波焊接将两者焊接成完整的叶轮。而该分体式注塑叶轮在完成两次注塑后,需要经过超声波焊接才能形成完整的叶轮,从而使得工序相对复杂,成本也会随之增加。同时,由于焊接口本身的力学特性和某些焊接缺陷,会导致得到的注塑叶轮在轴向上的抗拉强度不足或者周向上的抗剪切强度不足,最终导致注塑叶轮发生失效。
5.需要说明的是,在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解,因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素:

6.本公开的目的在于提供一种离心泵注塑叶轮及离心泵,保证在可制造性的同时提高注塑叶轮的水力效率。
7.本公开的又一目的在于提供一种离心泵注塑叶轮及离心泵,简化制造工艺,降低生产成本。
8.本公开的再一目的在于提供一种离心泵注塑叶轮及离心泵,简化制造工艺,优化叶片扭矩传递,提高叶片强度。
9.根据本公开的第一方面,提供一种离心泵注塑叶轮,包括同轴分布的前盖板、后盖板、扭矩传递部件,以及位于所述前盖板与所述后盖板之间、且沿圆周方向围绕所述扭矩传递部件分布的至少一个叶片;
10.所述叶片至少被分割为叶片第一段和叶片第二段,所述后盖板至少被分割为后盖板第一部分和后盖板第二部分,所述叶片第一段和所述后盖板第一部分一体注塑成型,所述叶片第二段和所述后盖板第二部分一体注塑成型,所述叶片第一段、所述叶片第二段中的一者和所述前盖板一体注塑成型;
11.其中,所述叶片第一段与所述叶片第二段之间,以及所述后盖板第一部分与所述后盖板第二部分之间均以非焊接方式装配。
12.根据本公开任一所述的离心泵注塑叶轮,所述叶片第一段伸出所述后盖板第一部分,且伸出的部分与所述后盖板第二部分搭接。
13.根据本公开任一所述的离心泵注塑叶轮,所述后盖板第二部分具有插槽,所述叶片第一段伸出所述后盖板第一部分的部分具有凸起,一个所述叶片第一段上所具有的凸起位于对应的一个所述插槽内。
14.根据本公开任一所述的离心泵注塑叶轮,所述凸起凸出所述叶片第一段的吸力面和/或工作面。
15.根据本公开任一所述的离心泵注塑叶轮,所述后盖板第一部分的最大外径小于所述离心泵注塑叶轮的进口内径。
16.根据本公开任一所述的离心泵注塑叶轮,所述后盖板第二部分朝向所述前盖板的表面具有限位槽,所述后盖板第一部分的至少部分配合在所述限位槽内。
17.根据本公开任一所述的离心泵注塑叶轮,所述前盖板至少被分割为前盖板第一部分和前盖板第二部分;
18.所述前盖板第一部分和所述叶片第一段一体注塑成型,所述前盖板第二部分和所述叶片第二段一体注塑成型。
19.根据本公开任一所述的离心泵注塑叶轮,所述前盖板第一部分的外边缘具有第一配合面,所述前盖板第二部分的内边缘具有第二配合面,所述第一配合面配合在所述第二配合面上。
20.根据本公开任一所述的离心泵注塑叶轮,所述第一配合面、所述第二配合面均包括至少一个台阶面。
21.根据本公开任一所述的离心泵注塑叶轮,所述扭矩传递部件位于所述后盖板第一部分和/或所述后盖板第二部分上。
22.根据本公开任一所述的离心泵注塑叶轮,所述扭矩传递部件位于所述后盖板第一部分和所述后盖板第二部分中的一者上;
23.所述扭矩传递部件被设置为带动所述后盖板第一部分和所述后盖板第二部分中的一者旋转,并由所述后盖板第一部分和所述后盖板第二部分中的一者带动另一者同步旋转。
24.根据本公开任一所述的离心泵注塑叶轮,所述扭矩传递部件位于所述后盖板第一部分和所述后盖板第二部分上;
25.所述扭矩传递部件在轴向上被分割为第一扭矩传递部件和第二扭矩传递部件;
26.所述第一扭矩传递部件和所述后盖板第一部分一体注塑成型,所述第二扭矩传递部件和所述后盖板第二部分一体注塑成型。
27.根据本公开的第二方面,提高一种离心泵,包括上述第一方面所述的离心泵注塑叶轮。
28.本公开实施方式至少包括以下技术效果:
29.本公开实施方式中,通过将离心泵注塑叶轮的后盖板和叶片进行分割,从而实现了离心泵注塑叶轮的子午面形状的分割,以及叶片的叶片包角的分割,如此降低了离心泵注塑叶轮的脱模难度,同时保证离心泵注塑叶轮具有较高的水力效率。另外,由于叶片第一段与叶片第二段之间,以及后盖板第一部分与后盖板第二部分之间均以非焊接方式装配,
从而简化了离心泵注塑叶轮的制造工艺,降低了生产成本;再者由于叶片第一段和后盖板第一部分一体注塑成型,叶片第二段和后盖板第二部分一体注塑成型,从而在优化叶片的扭矩传递的同时,提高了叶片的强度。
30.应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本公开。
附图说明
31.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本公开的实施例,并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,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。
32.图1为本公开实施方式提供的一种离心泵注塑叶轮的结构示意图。
33.图2为本公开实施方式提供的一种后盖板和叶片的结构示意图。
34.图3为本公开实施方式提供的一种离心泵注塑叶轮的爆炸结构示意图。
35.图4为本公开实施方式提供的一种离心泵注塑叶轮的剖面结构示意图。
36.图5为本公开实施方式提供的另一种离心泵注塑叶轮的剖面结构示意图。
37.图6为本公开实施方式提供的另一种离心泵注塑叶轮的爆炸结构示意图。
38.图7为本公开实施方式提供的又一种离心泵注塑叶轮的剖面结构示意图。
39.图8为本公开实施方式提供的一种进口部件的结构示意图。
40.图9为本公开实施方式提供的一种出口部件的结构示意图。
41.图10为本公开实施方式提供的再一种离心泵注塑叶轮的剖面结构示意图。
42.图11为本公开实施方式提供的又一种离心泵注塑叶轮的爆炸结构示意图。
43.图12为本公开实施方式提供的一种前盖板第一部分与前盖板第二部分的搭接结构示意图。
44.图13为本公开实施方式提供的另一种前盖板第一部分与前盖板第二部分的搭接结构示意图。
45.图14为本公开实施方式提供的又一种前盖板第一部分与前盖板第二部分的搭接结构示意图。
46.图15为本公开实施方式提供的一种后盖板第二部分和叶片第二段的俯视结构示意图。
47.图16为本公开实施方式提供的一种进口部件的仰视结构示意图。
48.图17为本公开实施方式提供的一种出口部件的俯视结构示意图。
49.图18为本公开实施方式提供的一种后盖板第一部分与后盖板第二部分搭接的剖面结构示意图。
50.图19为本公开实施方式提供的一种叶片第一段与后盖板第二部分插接的剖面结构示意图。
51.图20为本公开实施方式提供的另一种进口部件的结构示意图。
52.图21为本公开实施方式提供的两种叶轮的扬程-流量曲线示意图。
53.图22为本公开实施方式提供的两种叶轮的水利效率-流量曲线示意图。
54.附图标记:
55.10、进口部件;20、出口部件;
56.1、前盖板;2、后盖板;3、扭矩传递部件;4、叶片;5、旋转轴;6、键; 7、螺母;8、垫圈;
57.11、前盖板第一部分;12、前盖板第二部分;13、台阶面
58.111、第一配合面;112、定位台;
59.121、第二配合面;122、定位槽;
60.21、后盖板第一部分;22、后盖板第二部分;23、扭矩传递结构;
61.221、限位槽;222、插槽;
62.31、第一扭矩传递部件;32、第二扭矩传递部件;33、第一键槽;
63.41、叶片第一段;411、凸起;42、叶片第二段;
64.51、第二键槽。
具体实施方式
65.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而,示例实施方式能够以多种形式实施,且不应被理解为限于在此阐述的实施方式;相反,提供这些实施方式使得本公开将全面和完整,并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构,因而将省略它们的详细描述。此外,附图仅为本公开的示意性图解,并非一定是按比例绘制。
66.用语“一个”、“一”、“该”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等;用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素 /组成部分/等;用语“第一”、“第二”和“第三”等仅作为标记使用,不是对其对象的数量限制。
67.本公开实施方式提供了一种离心泵,该离心泵包括离心泵注塑叶轮。在离心泵工作的过程中,离心泵注塑叶轮是决定离心泵的工作效率及能耗的主要部件,通常会在离心泵注塑叶轮的设计过程中调整离心泵注塑叶轮的子午面形状及增大叶片包角,以实现对离心泵注塑叶轮的改进,进而通过改进后的离心泵注塑叶轮提高离心泵的工作效率,并降低能耗。
68.而在调整离心泵注塑叶轮的子午面形状及增大叶片包角时,需要保证离心泵注塑叶轮的可制造性。也即是,在保证子午面形状和叶片包角具有较高的设计自由度的同时保证离心泵注塑叶轮可制造。如此,本公开实施方式提供了一种离心泵注塑叶轮。
69.如图1所示,该离心泵注塑叶轮包括同轴分布的前盖板1、后盖板2、扭矩传递部件3,以及位于前盖板1与后盖板2之间、且沿圆周方向围绕扭矩传递部件3分布的至少一个叶片4。
70.其中,如图2所示,叶片4至少被分割为叶片第一段41和叶片第二段42,后盖板2至少被分割为后盖板第一部分21和后盖板第二部分22。如图3所示,叶片第一段41和后盖板第一部分21一体注塑成型,叶片第二段42和后盖板第二部分22一体注塑成型,叶片第一段41与叶片第二段42之间,以及后盖板第一部分21与后盖板第二部分22之间均以非焊接方式装配;另外,叶片第一段41、叶片第二段42中的一者和前盖板1一体注塑成型。示例地,如图3 所示,前盖板1与叶片第一段41一体注塑成型。
71.本公开实施方式中,通过将离心泵注塑叶轮的后盖板2和叶片4进行分割,从而实现了离心泵注塑叶轮的子午面形状的分割,以及叶片4的叶片包角的分割,如此降低了离心泵注塑叶轮的脱模难度,同时保证离心泵注塑叶轮具有较高的水力效率。另外,由于叶片第一段41与叶片第二段42之间,以及后盖板第一部分21与后盖板第二部分22之间均以非焊接方式装配,从而简化了离心泵注塑叶轮的制造工艺,降低了生产成本;再者由于叶片第一段41和后盖板第一部分21一体注塑成型,叶片第二段42和后盖板第二部分22一体注塑成型,从而在优化叶片4的扭矩传递的同时,提高了叶片4的强度。
72.本公开实施方式中,如图3所示,可以将后盖板2分割为两部分,即包括后盖板第一部分21和后盖板第二部分22,相应地将叶片4分割为两段,即包括叶片第一段41和叶片第二段42。其中,后盖板第一部分21和后盖板第二部分22在轴向上依次分布;叶片第一段41和叶片第二段42在径向上依次分布。
73.当然,也可以将后盖板2分割为至少三部分,相应地将叶片4分割为至少三段。其中,后盖板2的至少三部分在轴向上依次分布,叶片4的至少三段在径向上依次分布。
74.示例地,后盖板2被分割为三部分,即包括后盖板第一部分、后盖板第二部分和后盖板第三部分,且后盖板第一部分、后盖板第二部分和后盖板第三部分在轴向上依次分布;相应地叶片4被分割为三段,即包括叶片第一段、叶片第二段和叶片第三段,且叶片第一段、叶片第二段和叶片第三段在径向上依次分布。
75.上述对叶片4、后盖板2进行分割时,叶片4的多个分割段的个数与后盖板2的多个分割部分的个数相等,即叶片4的多个分割段与后盖板2的多个分割部分一一对应,且叶片4的分割段与后盖板2对应的分割部分一体式注塑成型;当然,叶片4的分割段的个数也可以小于后盖板2的分割部分的个数,即后盖板2包括与叶片4的多个分割段一一对应的分割部分,以及剩余的分割部分,且叶片4的分割段与后盖板2对应的分割部分一体式注塑成型,本公开实施方式对此不做限定。
76.在对后盖板2进行分割时,多个分割部分中靠近前盖板1的分割部分的最大外径可以小于后盖板2的最大外径,也可以等于后盖板2的最大外径。示例地,以将后盖板2分割为两部分为例,后盖板第一部分21和后盖板第二部分 22可按照如图4所示的分割线a-a或如图5的分割线b-b进行分割。以叶片 4的多个分割段在径向上沿远离旋转轴线的方向依次分布为例,当按照如图4 所示的分割线a-a对后盖板2进行分割时,后盖板第一部分21、后盖板第二部分22在轴向上沿远离前盖板4的方向依次分布;当按照如图5所示的分割线b-b对后盖板2进行分割时,后盖板第一部分21、后盖板第二部分22在轴向上沿靠近前盖板4的方向依次分布。
77.需要说明的是,上述分割线a-a、分割线b-b均是以离心泵注塑叶轮的剖面结构为例进行说明的,而对于离心泵注塑叶轮整体来说,是以旋转轴线为中心对分割线a-a、分割线b-b进行旋转后分别围成的分割面。
78.其中,对于多个后盖板部分,可通过锁紧机构进行组装,也可以通过其他方式进行组装(例如热压,胶粘等),以得到离心泵注塑叶轮的后盖板2。示例地,对于后盖板2的多个分割部分,可以通过限位台阶和锁紧螺母配合的锁紧机构进行组装。
79.假设后盖板2按照如图4所示的分割线a-a被分割为后盖板第一部分21 和后盖板第二部分22,此时旋转轴5上具有限位台阶和外螺纹,如图4所示,后盖板第一部分21、后盖
板第二部分22套在旋转轴5上,螺母7、垫圈8与旋转轴5的外螺纹的螺纹连接,将后盖板第二部分22和后盖板第一部分21压接为一体,实现后盖板第一部分21和后盖板第二部分22的装配,从而得到离心泵注塑叶轮。
80.本公开实施方式中,前盖板1可为一整体结构,即不对前盖板1进行分割。当然,也可以对前盖板1进行分割,以将前盖板1至少分割为前盖板第一部分 11和前盖板第二部分12。
81.当未对前盖板1进行分割时,前盖板1可以与叶片第一段41一体式注塑成型(即前盖板1、叶片第一段41、后盖板第一部分21一体注塑成型),也可以与叶片第二段42一体式注塑成型(即前盖板1、叶片第二段42、后盖板第二部分22一体注塑成型)。
82.以叶片4的多个分割段在径向上沿远离旋转轴线的方向依次分布为例,若前盖板1与叶片第一段41一体注塑成型,此时可按照上述如图4所示的分割线a-a对后盖板2进行分割;若前盖板1与叶片第二段42一体注塑成型,此时可按照上述如图5所示的分割线b-b对后盖板2进行分割。
83.当对前盖板1进行分割时,前盖板1的多个分割部分与叶片4的多个分割段一一对应,以便于前盖板1的多个分割部分均能够与叶片4对应的分割段一体注塑成型。
84.示例地,如图6或图7所示,前盖板1被分割为前盖板第一部分11和前盖板第二部分12。此时,如图6和图8所示,前盖板第一部分11和叶片第一段41一体注塑成型(即前盖板第一部分11、叶片第一段41、后盖板第一部分 21一体注塑成型),如图6和图9所示,前盖板第二部分12和叶片第二段42 一体注塑成型(即前盖板第二部分12、叶片第二段42、后盖板第二部分22一体注塑成型)。
85.此时如图8所示,可由前盖板第一部分11、叶片第一段41、后盖板第一部分21构成进口部件10,如图9所示,可由前盖板第二部分12、叶片第二段 42、后盖板第二部分22构成出口部件20。
86.本公开实施方式中,在将后盖板2包括各分割部分套在旋转轴上时,为了保证旋转轴能够带动后盖板2的各分割部分同步旋转,可在后盖板2的至少一个分割部分的安装孔内壁形成扭矩传递部件3,以便于在旋转轴5旋转时通过扭矩传递部件3带动各分割部分同步旋转。
87.其中,扭矩传递部件3与旋转轴5之间可通过键连接的方式实现扭矩传递,当然也可以通过其他方式实现传动连接,本公开实施方式对此不做限定。以键连接为例,如图4所示,扭矩传递部件3具有通孔,通孔的孔壁具有第一键槽 33,旋转轴5的侧壁具有第二键槽51,键6的一部分卡在第一键槽33内,另一部分卡在第二键槽51内,如此实现扭矩传递部件3与旋转轴5之间扭矩的传递。
88.其中,扭矩传递部件3可以是后盖板2的多个分割部分中的至少一者自身所形成的构件,也可以是单独设置的构件。当扭矩传递部件3为单独设置的构件时,扭矩传递部件3与后盖板2的多个分割部分中的至少一者通过一体注塑成型的方式实现扭矩传递,或者通过键连接的方式实现扭矩传递,当然也可以通过其他装配方式实现扭矩传递。
89.接下来以后盖板2被分割为后盖板第一部分21和后盖板第二部分22为例,扭矩传递部件3位于后盖板第一部分21和/或后盖板第二部分22上。
90.当扭矩传递部件3位于后盖板第一部分21和后盖板第二部分22中的一者上时,扭
矩传递部件3被设置为带动后盖板第一部分21和后盖板第二部分22 中的一者旋转,并由后盖板第一部分21和后盖板第二部分22中的一者带动另一者同步旋转。
91.其中,扭矩传递部件3和后盖板第一部分21和后盖板第二部分22中的一者一体注塑成型,或者通过装配的方式组装,以实现扭矩的传递。示例地,扭矩传递部件3后盖板第一部分21一体注塑成型,在旋转轴5旋转时通过扭矩传递部件3带动后盖板第一部分21同步旋转,并由后盖板第一部分21带动后盖板第二部分22同步旋转。
92.而为了实现后盖板第一部分21和后盖板第二部分22中的一者带动另一者同步旋转,后盖板第一部分21和后盖板第二部分22可以通过例如热压,胶粘等方式装配为一体,或者如图10和图11所示,后盖板第一部分21与后盖板第二部分22装配时通过扭矩传递结构23配合。其中,扭矩传递结构23可以是如图10和图11所示的单独设置的构件,也可以是后盖板第一部分21和后盖板第二部分22装配后形成的构件。
93.示例地,后盖板第一部分21和后盖板第二部分22装配后,通过键和槽的配合形成扭矩传递结构23,或者通过齿轮和齿槽的配合形成扭矩传递结构23,当然也可以通过其他方式形成扭矩传递结构23,本公开实施方式对此不做限定。
94.当扭矩传递部件3位于后盖板第一部分21和后盖板第二部分22上时,在一些实施方式中,扭矩传递部件3与后盖板第一部分21、后盖板第二部分22 通过装配的方式组装。
95.示例地,扭矩传递部件3具有沿轴向延伸且沿圆周方向间隔分布的多个凹槽,后盖板第一部分21的安装孔的孔壁、后盖板第二部分22的安装孔的孔壁均具有沿轴向延伸且沿圆周方向间隔分布的多个凸条,一个凸条位于对应的一个凹槽内,以实现扭矩传递部件3与后盖内圈、后盖板第二部分22之间扭矩的传递。
96.在另一些实施方式中,扭矩传递部件3与后盖板第一部分21、后盖板第二部分22中的一者通过一体注塑的方式成型,与后盖板第一部分21、后盖板第二部分22中的另一者通过装配的方式组装。
97.示例地,扭矩传递部件3的第一端作为嵌入件与后盖板第一部分21进口部件10一体注塑成型,扭矩传递部件3的第二端穿过后盖板第二部分22,且沿圆周方向限位连接;或者扭矩传递部件3的第二端作为嵌入件与后盖板第二部分22出口部件20一体注塑成型,扭矩传递部件3的第一端穿过后盖板第一部分21,且沿圆周方向限位连接。
98.在又一些实施方式中,扭矩传递部件3与后盖板第一部分21、后盖板第二部分22通过一体注塑的方式成型。
99.示例地,如图3或图4所示,扭矩传递部件3在轴向上被分割为第一扭矩传递部件31和第二扭矩传递部件32,如图6和图8所示,第一扭矩传递部件 31作为嵌入件与后盖板第一部分21一体注塑成型,也即是进口部件10还包括第一扭矩传递部件31,如图6和图9所示,第二扭矩传递部件32作为嵌入件与后盖板第二部分22一体注塑成型,也即是出口部件20还包括第二扭矩传递部件32。
100.本公开实施方式中,结合上述所述,前盖板1可被至少分割为前盖板第一部分11和前盖板第二部分12。接下来以将前盖板1分割为前盖板第一部分11 和前盖板第二部分12为例进行详细解释。
101.其中,前盖板第一部分11和前盖板第二部分12在轴向上沿靠近后盖板2 的方向依次分布,前盖板第一部分11具有第一配合面111,前盖板第二部分12具有第二配合面121,第
一配合面111配合在第二配合面121上。
102.在一些实施方式中,前盖板第一部分11的外边缘和前盖板第二部分12的内边缘均呈平面结构,也即是前盖板第一部分11的外边缘、前盖板第二部分 12的内边缘均具有环形平面。此时,如图8和图9所示,前盖板第一部分11 的外边缘所具有的第二环形平面即为第一配合面111,前盖板第二部分12的内边缘所具有的第一环形平面即为第二配合面121。
103.其中,第一环形平面可以与轴向垂直,也可以与轴向不垂直,只要能够实现第第二环形平面的配合即可,本公开实施方式对此不做限定。
104.在另一些实施方式中,前盖板第一部分11的外边缘和前盖板第二部分12 的内边缘均呈锥形结构,也即是前盖板第一部分11的外边缘、前盖板第二部分12的内边缘均具有锥面。此时,前盖板第二部分12的内边缘所具有的第一锥面即为第二配合面121,前盖板第一部分11的外边缘所具有的第二锥面即为第一配合面111。
105.其中,锥面的小径端与后盖板第二部分22之间的距离可以小于锥面的大径端与后盖板2之间的距离;当然锥面的小径端与后盖板第二部分22之间的距离也可以大于锥面的大径端与后盖板2之间的距离,也即是前盖板第一部分 11的外边缘、前盖板第二部分12的内边缘所具有锥面可以是正锥面,也可以是倒锥面即倒立的锥面,本公开实施方式对此不做限定。
106.相对于上述实施方式所述的环形平面,该实施方式中基于所述的锥面,前盖板第二部分12与前盖板第一部分11配合时,不仅能够增大前盖板第二部分 12与前盖板第一部分11的接触面积,提高密封性,还能够实现对前盖板第一部分11的定位,提高进口部件10与出口部件20的组装效率。
107.在又一些实施方式中,前盖板第一部分11的外边缘和前盖板第二部分12 的内边缘均包括至少一个台阶面13。此时,如图12、图13或图14所示,前盖板第二部分12的内边缘所具有的台阶面13即为第二配合面121,前盖板第一部分11的外边缘所具有的台阶面13即为第一配合面111。
108.其中,如图12所示,台阶面13可以为环形平面,或者如图13所示,台阶面13也可以为锥面。当台阶面13为环形平面时,该环形平面可以与轴向垂直,也可以与轴向不垂直,只要能够实现两个台阶面13的配合即可,本公开实施方式对此不做限定。当台阶面13为锥面时,前盖板第二部分12与前盖板第一部分11进行配合时,不仅能够增大前盖板第二部分12与前盖板第一部分 11的接触面积,提高密封性,还能够实现对前盖板第一部分11的定位,提高进口部件10与出口部件20的组装效率。
109.对于上述三种实施方式,前盖板第二部分12的内边缘所具有的第二配合面121具有定位槽122,前盖板第一部分11的外边缘所具有的第一配合面111 具有与定位槽122对应的定位台112;或者前盖板第二部分12的内边缘所具有的第二配合面121具有定位台112,前盖板第一部分11的外边缘所具有的第一配合面111具有与定位台112对应的定位槽122,定位槽122位于定位台112 内。
110.其中,定位台112可以呈环状结构。如此,通过定位槽122与定位台112 的配合,不仅能够增大前盖板第二部分12的内边缘与前盖板第一部分11的外边缘之间的接触面积,还能够在组合进口部件10与出口部件20时实现前盖板第二部分12与前盖板第一部分11的定位。
111.当然,定位台112也可以呈块状结构,此时定位台112的个数为多个,且沿圆周方向间隔分布。如此,通过定位槽122与定位台112的配合,不仅能够增大前盖板第二部分12的内边缘与前盖板第一部分11的外边缘之间的接触面积,提高密封性,还能够在前盖板第二部分12与前盖板第一部分11之间实现扭矩的传递。
112.示例地,对于上述第一种实施方式,前盖板第二部分12的内边缘所具有的第一环形平面具有定位槽122,前盖板第一部分11的外边缘所具有的第二环形平面具有定位台112;对于上述第二种实施方式,前盖板第二部分12的内边缘所具有的第一锥面具有定位槽122,前盖板第一部分11的外边缘所具有的第二锥面具有定位台112;对于上述第三种实施方式,如图14所示,前盖板第二部分12的内边缘所具有的台阶面13具有定位槽122,前盖板第一部分11的外边缘所具有的台阶面13具有定位台112。
113.对于上述三种实施方式,前盖板第二部分12的内边缘所具有的第二配合面121具有沿圆周方向间隔分布的多个凸齿,前盖板第一部分11的外边缘所具有的第一配合面111具有与多个凸齿一一对应的齿槽;或者前盖板第二部分 12的内边缘所具有的第二配合面121具有沿圆周方向间隔分布的多个齿槽,前盖板第一部分11的外边缘所具有的第一配合面111具有与多个齿槽一一对应的凸齿,凸齿位于齿槽内。
114.如此,通过凸齿与齿槽的配合,不仅能够增大前盖板第二部分12的内边缘与前盖板第一部分11的外边缘之间的接触面积,提高密封性,还能够在前盖板第二部分12与前盖板第一部分11之间实现扭矩的传递。其中,凸齿的横截面可以为矩形,也可以为三角形。
115.示例地,对于上述第一种实施方式,前盖板第二部分12的内边缘所具有的第一环形平面具有多个齿槽,前盖板第一部分11的外边缘所具有的环形平面具有多个凸齿;对于上述第二种实施方式,前盖板第二部分12的内边缘所具有的第一锥面具有多个齿槽,前盖板第一部分11的外边缘所具有的第二锥面具有多个凸齿;对于上述第三种实施方式,前盖板第二部分12的内边缘所具有的台阶面13具有多个齿槽,前盖板第一部分11的外边缘所具有的台阶面 13具有多个凸齿。
116.需要说明的是,对于上述设置定位台112和凸齿的情况,可以同时设置定位台112和凸齿,也可以单独设置定位台112,或者单独设置凸齿,本公开实施方式对此不做限定。
117.本公开实施方式中,结合上述所述,叶片4可被至少分割为叶片第一段 41和叶片第二段42。接下来以将叶片4分割为叶片第一段41和叶片第二段 42为例进行详细解释。
118.其中,叶片4的叶片包角大于或等于90度,比如叶片4的叶片包角为90 度,100度、110度、120度等,相应的,为了便于离心泵注塑叶轮的制造,叶片第二段42的叶片包角小于90度,比如叶片第二段42的叶片包角为88度、 85度、82度等。当叶片4的叶片包角大于或等于100度时,比如叶片4的叶片包角为100度、110度、120度等,相应的,为了便于离心泵注塑叶轮的制造,叶片第二段42的叶片包角小于100度,比如叶片第二段42的叶片包角为 98度、95度、92度等。进一步地,如图15所示,叶片第二段42的叶片包角 o小于80度,比如叶片第二段42的叶片包角为75度、70度、65度等。
119.本公开实施方式中,可以单独在径向上进行分割,也即是分割线与轴向平行或存在一定夹角;也可以在径向和轴向上同时进行分割,也即是分割线包括在径向上延伸的一段和在轴向上延伸的一段。
120.对叶片4分割后,叶片第一段41具有第一分割面,叶片第二段42具有第二分割面,
进口部件10与出口部件20组合时,一个叶片第一段41的第一分割面与一个叶片第二段42的第二分割面配合,以形成一个完整的叶片4。
121.以单独在径向上对叶片4进行分割为例,分割线到旋转轴线的最大距离小于或等于前盖板第一部分11的最大内半径(即最大内径的一半),以便于后续进口部件10与出口部件20组合时,多个叶片第一段41能够伸入至前盖板第二部分12与后盖板第二部分22之间的位置,从而实现与多个叶片第二段 42的对接。而当分割线到旋转轴线的最大距离小于前盖板第一部分11的最大内半径时,则相较于等于的情况,无疑会增大叶片第二段42的叶片包角。由于叶片第二段42的叶片包角的相对增大,会提高出口部件20的制造难度,因此优选为分割线到旋转轴线的最大距离等于前盖板第一部分11的最大内半径,进一步优选为分割线轴向平行,且分割线到旋转轴线的距离等于前盖板第一部分11的最大内半径。
122.本公开实施方式中,以按照如图4所示的分割线a-a对后盖板2进行分割为例,如图16所示,后盖板第一部分21的最大外径ds小于前盖板第一部分11 的最小内径do,也即是后盖板第一部分21的最大外径ds小于离心泵注塑叶轮的进口内径do。
123.如此,在从后盖板第一部分21的一侧沿轴向观看进口部件10时,能够减少后盖板第一部分21对叶片4进口边的遮挡区域,从而在制造进口部件10时能够降低脱模难度叶片第一段41处的脱模难度,即能够降低进口部件10的制造难度。
124.其中,如图20所示,多个叶片第一段41的进口边的根部能够围成虚拟圆,后盖板第一部分21的最大外径大于虚拟圆的直径。如此,以保证叶片第一段41能够连接前盖板第一部分11和后盖板第一部分21,进而保证前盖板第一部分11、后盖板第一部分21、多个叶片第一段41能够通过一体注塑的方式制作。
125.本公开实施方式中,可通过不同的方式对后盖板2进行分割,以得到结构不同的后盖板第二部分22。
126.在一些实施方式中,后盖板第二部分22朝向前盖板1的表面为平面,此时后盖板第一部分21直接与后盖板第二部分22朝向前盖板1的表面配合。
127.在另一些实施方式中,如图9或图17,及图18所示,后盖板第二部分22 朝向前盖板1的表面具有限位槽221,后盖板第一部分21的至少部分配合在限位槽221内。
128.本公开实施方式中,结合上述所述的对叶片4分割的情况,分割线到旋转轴线的最大距离小于或等于前盖板第一部分11的最大内半径,此时为了简化制作工艺,多个叶片第一段41可与前盖板第一部分11一体成型。
129.此时,若后盖板2外圈的最大外径等于分割线到旋转轴线的最小距离,则为了简化制作工艺,叶片第一段41整体与后盖板第一部分21一体成型。若后盖板第一部分21的最大外径小于分割线到旋转轴线的最小距离,则叶片第一段41伸出后盖板第一部分21,此时叶片第一段41未伸出后盖板第一部分21 的部分与后盖板第一部分21一体成型,叶片第一段41伸出后盖板第一部分 21的部分与后盖板第二部分22搭接。
130.对于上述叶片第一段41至少部分与后盖板第一部分21一体成型的结构,通过强度模拟分析,以叶片4的材料为pps40gf为例,叶片第一段41的最大等效应力只有43mpa,远小于该材料制作的叶片4对应的抗拉强度193mpa,同时等效应变只有0.3%,由此,在对应工况下叶片第一段41的根部发生塑性形变或者断裂的风险很小,满足对应工况下的抗拉和抗剪切要求。
131.在一些实施方式中,如图8和图9,或图19所示,后盖板第二部分22具有插槽222,叶片第一段41伸出后盖板第一部分21的部分具有凸起411,一个叶片第一段41上所具有的凸起411位于对应的一个插槽222内。其中,凸起411位于叶片第一段41朝向后盖板第二部分22的棱面上。
132.其中,凸起411的轴向尺寸小于插槽222的轴向尺寸,即凸起411的高度小于插槽222的深度,以便于叶片第一段41的根部能够支撑在后盖板第二部分22上,从而实现叶片第一段41与后盖板第二部分22之间的密封,同时实现进口部件10与出口部件20在轴向的定位,另外,还能够通过插槽222的设置避免叶片第一段41与叶片第二段42拼接时错位的情况。
133.其中,凸起411的宽度小于叶片4的厚度,当然,也可以是凸起411的一部分的宽度小于叶片4的厚度,且另一部分的宽度大于叶片4的厚度,只要保证叶片第一段41的根部能够支撑在后盖板第二部分22上即可,本公开实施方式对此不做限定。当凸起411的宽度大于叶片4的厚度时,可以如图20所示,凸起411凸出叶片第一段41的吸力面和/或工作面,也即是凸起411沿圆周方向的两侧均凸出叶片第一段41的吸力面和工作面。
134.如图20所示,作为本公开的一种实施方式,凸起411、叶片第一段41、后盖板第一部分21一体成型。后盖板第一部分21的最大外径小于或等于分割线到旋转轴线的最小距离,且多个叶片第一段41的进口边的根部能够围成虚拟圆,后盖板第一部分21的最大外径大于虚拟圆的直径。如此,叶片第一段 41的至少部分与后盖板第一部分21一体注塑成型。在此实施方式中,在从后盖板第一部分21的一侧沿轴向观看进口部件10时,能够使叶片4的进口边被完整的看见。也就是说,叶片4的进口边在后盖板第一部分21底部所在平面上的投影没有被后盖板第一部分21的任何部位所遮挡,从而在制造进口部件 10时能够进一步降低叶片第一段41处的脱模难度,即能够进一步降低进口部件10的制造难度。
135.本公开实施方式中,由于进口部件10与出口部件20单独制作,还需要装配才能得到离心泵注塑叶轮,而为了避免因注塑误差,导致进口部件10与出口部件20出现装配干涉的问题,结合上述所述,可优先保证叶片第一段41的根部能够支撑在后盖板第二部22上,以避免效率损失,而对于前盖板第二部分12的第二配合面121与前盖板第一部分11的第一配合面111之间、叶片第一段41与一个叶片第二段42之间、叶片第一段41的凸起411与后盖板第二部分22上的插槽222之间、以及后盖板第一部分21与后盖板第二部分22限位槽221之间均可预留安装间隙。该安装间隙可大于或等于0.1毫米,且小于或等于0.2毫米。示例地,该安装间隙为0.18毫米。对于预留的安装间隙,可通过涂敷粘接剂实现密封。示例地,在前盖板第二部分12的第二配合面121 与前盖板第一部分11的第一配合面111涂敷粘接剂。
136.而在保证叶片第一段41的根部能够支撑在后盖板第二部22上的同时,还可以通过提高进口部件10和出口部件20的注塑精度,使得前盖板第一部分 11的第一配合面111支撑在前盖板第二部分12的第二配合面121上,叶片第一段41的第一分割面与一个叶片第二段42的第二分割面抵接,后盖板第一部分21支撑在后盖板第二部分22的限位槽221内,如此以进一步提高离心泵注塑叶轮的密封效果。
137.而当后盖板第一部分21支撑在后盖板第二部分22的限位槽221内时,结合上述所述,为了在后盖板第一部分21与后盖板第二部分22之间实现扭矩的传递。示例地,限位槽221的槽壁沿圆周方向具有间隔分布的第一凸齿,后盖板2内圆的侧壁具有与多个第一凸齿
一一匹配的第一齿槽;或者限位槽221的槽壁沿圆周方向具有间隔分布的第一齿槽,后盖板2内圆的侧壁具有与多个第一齿槽一一匹配的第一凸齿,第一凸齿位于对应的第一齿槽内。如此,通过第一凸齿与第一齿槽的配合,不仅能够增大后盖板第一部分21与后盖板第二部分22之间的接触面,同时实现后盖板第二部分22与后盖板第一部分21之间扭矩的传递。
138.相关技术中,对于一次成型的离心泵注塑叶轮,为了保证可制造性,限制了叶片4的叶片包角最大为90-100度,从而降低了一体成型的离心泵注塑叶轮的水力效率,同时限制了包角的大小。相比于相同工况下的参考水利效率,一体成型的离心泵注塑叶轮的水力效率降低5%~10%,从而导致满足同一工况时离心泵所需能耗增加5~10%。
139.而本公开中,通过将叶片4在径向上一分为二,以增加叶片包角的设计自由度,保证本公开所述的离心泵注塑叶轮具有较高的水力效率。由于不锈钢叶轮进行水力设计时基本没有限制,因此在相同工况下不锈钢叶轮的水力效率可代表参考水利效率较高效率。如图21和图22所示,通过对比得知,在相同扬程的情况下,本公开的离心泵注塑叶轮的水利效率只比不锈钢叶轮的水利效率降低1%左右。因此,本公开所述的离心泵注塑叶轮相对于一体成型的离心泵注塑叶轮,能够明显提高水利效率,同时降低离心泵的能耗。
140.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后,将容易想到本公开的其它实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
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