[發明專利]小流量超高揚程皮托管泵

有效

• 申請號: 201911323928.2
• 申請日: 2019-12-20
• 公開（公告）號: CN110985402B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 何備荒;馮少生;魏紹峻;羅幼如;宋贊;姚澍
• 申請（專利權）人: 湖南天一奧星泵業有限公司
• 主分類號: F04D11/00
• 分類號: F04D11/00;F04D29/62;F04D29/04;F04D29/06;F04D29/00;F04D15/00;F04D13/06
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 劉凱

本發明公開了一種小流量超高揚程的皮托管泵，屬于超低比轉數離心泵領域。為解決國內外皮托管泵現有技術長期存在的懸臂式轉子部件重量大，高轉速運轉故障率高以及單皮托管懸臂支承，轉子蓋內孔偏磨，內泄漏量加大的缺陷。提出了轉子和轉子蓋在較低轉速下運轉，而重量很輕的皮托管在高轉速下逆向旋轉實現高揚程，提高了皮托管泵運行的可靠性。本發明采用兩端支承的雙皮托管，受到轉子腔內液體的徑向力互相抵消，避免了單皮托管引起的轉子蓋內孔偏磨，減少內回流量，提高了泵效率。兩極恒速電機驅動轉子和轉子蓋，泵參數的變化由驅動雙皮托管的開關磁阻電機調速電機實現，電機轉子上無繞組，可高速旋轉，為實現皮托管泵超高揚程創造了條件。

技術領域

本發明渉及超低比轉數離心泵技術領域，具體涉及一種小流量超高揚程皮托管泵。

背景技術

國內外Pitot tube pump(皮托管泵，我國稱為旋噴泵、旋殼泵)的技術均來源于美國威爾集團公司下屬的Envirotech Pumpsystems Inc.皮托管泵美國專利權人的名稱；皮托管泵產品樣本和工程資料上的公司名稱為Weir Specialty Pumps(威爾特種泵公司，地址：美國鹽湖城)。

皮托管泵的工作原理：如說明書附圖1所示，皮托管泵的三個基本件是：Rotor(件1轉子，泵殼)、Pitot tube(件2皮托管，集流管)和Rotor Cover(件4轉子蓋，葉輪)。液體首先通過皮托管水平段5外圍的環形通道，轉彎90度進入轉子蓋4內的10個徑向矩形等截面流道3(相當于將小流量離心泵的葉片改為流道，其余金屬部分相當于葉片)，出口角為90度，因離心力作用增壓升速。液體從轉子蓋與轉子內腔外緣接近的轉子蓋上的10個矩形口，軸向高速流進轉子腔內，與轉子作同步高速旋轉。轉子腔內的皮托管靜止不動，開口迎著轉子腔內液體的最高速度，因為皮托管扁平橢圓形流道的橫截面積逐漸擴大，將液體的速度能又轉化為壓力能，高壓液體經皮托管水平段從泵的軸線方向排出。

皮托管泵與離心泵的差異是，高揚程的產生有兩個步驟：第一，轉子是充滿液體的圓筒，轉子與轉子蓋同步回轉時，轉子蓋旋轉產生流速和揚程，并且由離心力場在轉子腔內液體中產生離心壓頭。第二，高速液進入皮托管后，因流道的橫截面積逐漸擴大，將液體的速度能轉化為壓力能。皮托管水力計算方法尚未成熟。美國威爾特種泵公司工程研發總監T.L.Angle，在第22屆國際泵用戶研討會上發表的題為“A NEW UNIQUE HIGH-PRESSUREPUMP SYSTEM”(一種新穎獨特的高壓泵系統)的論文中指出，由于皮托管泵獨特的水力學特性，對于相同葉輪直徑和相同泵轉速，皮托管泵產生的揚程，約為傳統離心泵揚程的1.6倍，皮托管將速度能轉換為揚程，比傳統的離心泵更為有效，揚程系數比離心泵大。因此，增大進入皮托管的流速，提高轉速或轉子直徑，是實現皮托管泵超高揚程的關鍵，而提高轉速更為有效。

皮托管泵的特點：小流量高揚程離心泵效率低的主要原因是葉輪的圓盤摩擦損失占了較高比例，皮托管泵將葉輪與轉子聯為一體同步回轉，使液體在獲得動能的過程中，避免了葉輪的圓盤摩擦損失。這是該型泵比相同參數、低比轉數常規離心泵性能優越得多的根源所在。

通過進入Weir Speciaty Pumps公司網站www.weirsp.com查詢，該公司的皮托管泵有7種系列產品，但轉子公稱內徑僅300mm和400mm兩種，只需要改變皮托管的進口直徑和轉速，可實現很寬的流量和揚程范圍(Q＝5～100m³/h，H≤1600m)。

現有皮托管泵在使用中存在的問題之一，懸臂式轉子部件重量大，高轉速運轉故障率高。

我們對使用威爾公司皮托管泵的用戶進行過調研，發現我國進口RO/ROH型小流量高揚程的較多，用戶反映：只要揚程高、轉速高，對泵的操作條件、安裝和維修水平要求極其嚴格，否則泵的故障率高。