[發(fā)明專利]一種徑向力自平衡的離心泵及其工作方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011045531.4
• 申請(qǐng)日: 2020-09-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112177937A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚林偉;施衛(wèi)東;陳成;楊勇飛;謝占山;曹宇鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F04D1/00
• 分類(lèi)號(hào): F04D1/00;F04D29/22;F04D29/66;F04D15/00
• 代理公司: 北京科家知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11427
• 代理人: 徐思波

本發(fā)明提供一種徑向力自平衡的離心泵，包括葉輪，葉輪上安裝有葉輪后蓋板，葉輪后蓋板上設(shè)置有一圓盤(pán)，圓盤(pán)隨著葉輪同步旋轉(zhuǎn)，圓盤(pán)上設(shè)置有四個(gè)呈圓周陣列均勻分布的封閉式水槽，4個(gè)封閉式水槽的內(nèi)側(cè)、中間位置及外側(cè)分別設(shè)置有第一截止閥、第二截止閥和第三截止閥，第一截止閥、第二截止閥和第三截止閥將每一封閉式水槽區(qū)分為兩個(gè)第一水室和第二水室并控制第一水室、第二水室中的水量。本發(fā)明還公開(kāi)一種徑向力自平衡的離心泵的工作方法，本發(fā)明的帶封閉式水槽的自平衡圓盤(pán)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，徑向力大小可依據(jù)封閉式水槽儲(chǔ)水體積進(jìn)行控制，適應(yīng)多種可變工作條件，具有廣泛應(yīng)用性和可實(shí)施性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于流體機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，特別適用于多工況下運(yùn)行的離心泵，具體涉及一種徑向力自平衡的離心泵及其工作方法。

背景技術(shù)

離心泵由于葉輪-蝸殼的動(dòng)靜干涉作用、轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡等原因，泵運(yùn)行時(shí)不可避免會(huì)存在一定徑向力，當(dāng)泵在偏離設(shè)計(jì)工況運(yùn)行時(shí)，其徑向力會(huì)顯著增大。隨著變頻技術(shù)的發(fā)展、以及使用的客觀要求，泵不可避免會(huì)在多工況運(yùn)行。過(guò)大的徑向力會(huì)使得泵體振動(dòng)加劇，軸承壽命降低，長(zhǎng)時(shí)間甚至?xí)?dǎo)致泵電機(jī)燒毀、軸發(fā)生斷裂。目前，已知平衡泵的徑向力方法主要是通過(guò)在葉輪后蓋板上通過(guò)增材、減材來(lái)產(chǎn)生與徑向力平衡的額外離心力，這種固定式平衡徑向力的方法的最大優(yōu)點(diǎn)是可以達(dá)到較高精度的平衡，但是，如果離心泵工作在復(fù)雜的工況下，這種不可變的徑向力平衡法仍然不能解決泵的平衡問(wèn)題，限制了泵在復(fù)雜工況領(lǐng)域中的使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種徑向力自平衡的離心泵及其工作方法，以解決背景技術(shù)中所提出的缺陷或問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種徑向力自平衡的離心泵，包括葉輪，所述葉輪上安裝有葉輪后蓋板，其特征在于，所述葉輪后蓋板上設(shè)置有一圓盤(pán)，所述圓盤(pán)隨著葉輪后蓋板及葉輪同步旋轉(zhuǎn)，所述圓盤(pán)上設(shè)置有四個(gè)呈圓周陣列均勻分布的封閉式水槽，4個(gè)所述封閉式水槽的內(nèi)側(cè)、中間位置及外側(cè)分別設(shè)置有第一截止閥、第二截止閥和第三截止閥，所述第一截止閥、第二截止閥和第三截止閥將每一封閉式水槽區(qū)分為兩個(gè)第一水室和第二水室并控制第一水室、第二水室中的水量。

在本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述第一截止閥、第二截止閥和第三截止閥均為電動(dòng)截止閥。

在本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述離心泵還包括用于觀測(cè)當(dāng)前流量大小及轉(zhuǎn)速的采集裝置以及用于控制第一截止閥、第二截止閥、第三截止閥動(dòng)作的控制單元。

優(yōu)選的，所述采集裝置包括流量檢測(cè)傳感器、轉(zhuǎn)速檢測(cè)傳感器、模擬信號(hào)處理器、數(shù)據(jù)采集電路；所述控制單元包括一微機(jī)芯片，所述流量檢測(cè)傳感器和轉(zhuǎn)速檢測(cè)傳感器分別安裝在離心泵的出水口位置處和泵軸處，所述微機(jī)芯片的輸入端通過(guò)數(shù)據(jù)采集電路連接模擬信號(hào)處理器，所述模擬信號(hào)處理器電連接流量檢測(cè)傳感器和轉(zhuǎn)速檢測(cè)傳感器；所述微機(jī)芯片的輸出端電連接4個(gè)第一截止閥、4個(gè)第二截止閥和4個(gè)第三截止閥。

在本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例中，4個(gè)所述封閉式水槽的大小、形狀、開(kāi)口位置及開(kāi)口大小均一致。

在本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述葉輪后蓋板采用壓緊螺栓安裝離心泵的葉輪上。

本發(fā)明的實(shí)施例還提供一種徑向力自平衡的離心泵的工作方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、基于數(shù)值模擬分析計(jì)算和試驗(yàn)測(cè)量所得離心泵在不同工況下所產(chǎn)生的徑向力的大小和方向，并記錄在微機(jī)芯片中；

S2、離心泵啟動(dòng)工作；

S3、采用流量檢測(cè)傳感器、轉(zhuǎn)速檢測(cè)傳感器的采集單元進(jìn)行采集離心泵出水口的流量和轉(zhuǎn)速；

S4、微機(jī)芯片運(yùn)算器根據(jù)所采集到的流量和轉(zhuǎn)速，結(jié)合步驟S1中所預(yù)先存儲(chǔ)的徑向力數(shù)據(jù)，判定當(dāng)前徑向力的大小和方向；