[發明專利]特大型高壓水環真空泵異形內壁襯套及其加工裝配方法

有效

• 申請號: 202011130630.2
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112091452B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 趙玉剛;陳維茂;荊延波;徐紅偉;趙國勇;陳琳;孫海波;孟建兵;鄧曰明;趙傳營;孟凡瑞;儀春梅
• 申請（專利權）人: 淄博水環真空泵廠有限公司;山東理工大學
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23P11/02;B23P15/00;F04C19/00;F04C25/02;F04C29/00
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本發明公開了特大型高壓水環真空泵異形內壁襯套及其加工裝配方法。異形內壁襯套由多個異形內壁單段襯套組成，以一個異形內壁單段襯套為例，其沿軸向長100?300mm，外壁呈圓筒狀，橫截面一半的內壁壁厚相同，另一半壁厚經逐漸變厚、變薄和再變厚之后，與內壁壁厚相同的一半襯套圓滑連接。加工時，首先利用激光切割機將整體等厚襯套切割為等厚分段襯套；后將等厚分段襯套通過工裝夾具固定在立式數控銑床的工作臺上；通過周銑刀對等厚分段襯套采用周邊銑削的加工方法進行加工，得到異形內壁單段襯套；后將異形內壁襯套逐個安裝于泵體，安裝時將后一單段襯套的凸臺嵌入前一單段襯套的凹槽中，安裝完畢后，對凸出泵體的單段襯套部分通過立式車床車掉。

技術領域

本發明屬于水環式真空泵技術領域，特別涉及特大型高壓水環真空泵異形內壁襯套及其加工裝配方法。

背景技術

水環真空泵內部裝有固定葉片且偏心布置的葉輪，葉輪通過旋轉將機械能轉化為水的動能形成旋轉的水環，不可壓縮的旋轉水環與偏心布置的葉輪形成容積變化的氣室，產生壓力的變化達到抽吸真空的目的。由于水環真空泵因其所具有的氣體等溫壓縮優點，作為一種輸送氣體的流體機械，被廣泛的應用于煤礦瓦斯抽采系統中。

隨著煤層開采的深度不斷加深、煤層瓦斯含量增加、瓦斯抽采管網的長度不斷加長以及復雜管網造成的負壓損失等問題的產生，傳統的單臺小型水環真空泵或者并聯多臺小型水環真空泵抽采方式已經不能滿足抽采達標需求，亟待研制能夠提供大抽氣量、高負壓、低能耗的特大型水環真空泵。

傳統的水環真空泵泵體的內壁為圓形，很難在內壁為圓形的基礎上提高水環真空泵的負壓。通過自由曲面變形方法和氣液兩相流場重構的水環泵泵體型線響應面優化算法，建立了水環泵泵體型線、葉片型線與進氣口真空度之間的響應關系，找到了進氣口真空度最優的復雜樣條非圓泵體型線。為了實現此復雜樣條非圓泵體型線，需要在傳統的泵體內部裝配上大型異形內壁襯套，但是大型薄壁襯套的加工仍是無法解決的技術難題。

發明內容

針對大型、薄壁、不等壁厚非圓泵體型線整體襯套加工的行業共性技術難題，提出了一種特大型高壓水環真空泵異形內壁襯套及其加工裝配方法。

為實現上述目的，本發明采取以下的技術方案：

一種特大型高壓水環真空泵異形內壁襯套，其特征在于：異形內壁襯套由多個異形內壁單段襯套組成，以一個異形內壁單段襯套為例，異形內壁單段襯套沿軸向長100-300mm，外壁呈圓筒狀，其橫截面一半的內壁壁厚相同，另一半壁厚經逐漸變厚、變薄和再變厚之后，與內壁壁厚相同的一半襯套圓滑連接；多個異形內壁單段襯套同軸線依次無縫對接，相鄰對接端面均布有配合對接的凸臺或凹槽，構成同一軸向位置厚度相同的異形內壁襯套。凸臺、凹槽側面的延長面相交于軸線，兩延長面交角為7-9度。

所述的特大型高壓水環真空泵異形內壁襯套，異形內壁單段襯套端面設有3-5個配合對接的凸臺或凹槽。

所述的特大型高壓水環真空泵異形內壁襯套，異形內壁單段襯套外壁直徑為3670mm，壁厚相同部分內壁半徑為1725mm。

所述的特大型高壓水環真空泵異形內壁襯套，異形內壁單段襯套上的凸臺高50mm，凹槽深50mm，凸臺、凹槽側面的延長面相交于軸線，兩延長面交角為8度。

所述的特大型高壓水環真空泵異形內壁襯套，一半壁厚逐漸變厚、變薄和再變厚的壁厚特征是根據變形方法和氣液兩相流場重構的水環泵泵體型線響應面優化算法，建立水環泵泵體型線、葉片型線與進氣口真空度之間的響應關系，得到進氣口真空度最優的復雜樣條非圓泵體型線。

一種特大型高壓水環真空泵異形內壁襯套的加工裝配方法，其特征在于采用以下步驟：

1)利用激光切割機，將整體等厚襯套根據異形內壁單段襯套形狀特征進行分段切割；