專利名稱：帶密封蓋板結構的半開式葉輪泵的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種水泵，尤其是一種由金屬板沖壓焊接成型的、帶密封蓋板結構的
半開式葉輪泵。
背景技術：
現在隨著社會的發展，半開式葉輪結構的離心泵是一種需求量大、應用面廣的離 心泵產品，廣泛應用于食品、啤酒、化工等工業部門中粘稠或含固體顆粒的液體輸送。現有 技術中，這類離心泵產品使用時，如果液體較稠或者是液體中含有少量的固體顆粒時，液體 在葉輪內流動過程中容易堵塞，通過性差。 申請號為99111134. 6的中國專利公開了一種"沖焊接成型離心泵及其制造方 法"，該離心泵由入口法蘭、出口法蘭、后蓋、泵殼和葉輪構成，泵殼有一個泵殼與葉輪之間 沖壓成一個沿液流方向、徑向向外逐漸增大的，斷面呈大致半圓形的，接近360度的全螺旋 型渦室，并且有一個大致為橢圓形的出口端孔，出口彎頸與泵殼的出口端孔連通，泵殼的出 口彎頸焊接在泵殼的出口端孔，其縱截面為變直徑橢圓形，泵殼內設有迷宮支架環。該離心 泵由于采用封閉式葉輪結構，當液體較稠或者是液體中含有固體顆粒時，液體在葉輪內流 動過程中容易堵塞，通過性差，使用效率較低。 申請人:早先申請的申請號為200610033320. 2的中國專利公開了一種"沖壓焊接 食品泵"，該泵由泵殼、葉輪、和后蓋組成，葉輪位于泵殼和后蓋組成的密封空間里面，泵殼 上設有進口管和出口管，所述泵殼與進口管相連的軸向面為斜凹槽形，泵殼的徑向面則為 圓柱形，所述的泵殼外端設置有進口管支架，所述進口管支架一端與泵殼外側焊接，另一端 與進口管外表面焊接。該沖壓焊接食品泵雖然在葉輪和泵殼之間形成一端面密封結構使得 其通過性稍微提高，但是，該結構還存在著以下缺點1)對泵殼結構復雜，制造工藝要求提 高，加大了泵殼的制造難度、成本和制造時間；2)由于葉輪和泵殼之間配合的端面是一個 傾斜面，這樣就要求葉片前端面必須與泵殼的前殼體平行，增加了葉輪葉片的生產難度。有 鑒于此特提出本發明。
發明內容
本發明要解決的技術問題在于克服現有技術的不足，提供一種不僅制造工藝簡 單、加工方便、成本低廉、結構穩定，而且固體顆粒的通過性能好、過流通暢、效率高的沖壓 焊接成型的葉輪泵。 為解決上述技術問題，本發明采用技術方案的基本構思是一種帶密封蓋板結構 的半開式葉輪泵，包括泵殼和安裝于泵殼內的泵后蓋、葉輪、泵軸以及設于泵殼外側的電 機，泵殼、泵后蓋和葉輪均采用沖壓焊接成型，葉輪安裝于泵軸上，由電機驅動旋轉；所述的 泵殼上設有進口管和出口管，所述的葉輪為半開式結構，由葉片、輪轂和后蓋板組成，其特 征在于所述的進口管由泵殼外部延伸至泵殼內部，進口管后端位于葉輪葉片的前端，并與 泵軸同軸，所述的進口管后端安裝有一圓環形密封蓋板，密封蓋板與葉片相鄰的端面與葉片前端面平行，二者之間形成端面密封。 所述的葉輪由多個葉片均勻分布在葉輪后蓋板上構成，每個葉片由一塊金屬板沖 壓成形的一橫截面為"L"的結構，"L"形葉片的一邊固定焊接在葉輪的后蓋板上形成支 撐底邊，另一邊突出于后蓋板面形成工作葉片，工作葉片與支撐底邊彎折方向相同的一面 與葉片的旋轉方向相反，與支撐底邊彎折方向相反的一面與葉片的旋轉方向一致，這一面 為葉片的工作面，由它驅動所輸送的液體運動。這樣的結構不僅可增加葉片的強度和剛度， 而且液體在葉輪中的流動更通暢，泵的效率更高。 所述的工作葉片其軸向方向寬度恒定不變。不僅制造工藝簡單、成本低，而且易于 與密封蓋板構成端面密封。 由于半開式葉輪泵輸送的多為含固體顆粒或者粘稠的液體，根據這類液體在葉輪 機械中的運動特點，在葉片進口處出現堵塞、出口處出現抽吸狀況。為適應這種工作狀況， 本發明采用加大葉片進口液體過流性能的設計方案。具體結構為(l)采用正沖角，即加大 葉片進口角度，從而增加葉片進口處的過流面積，減少葉片的排擠，減小葉片的彎曲度；(2) 葉片型線采用變曲率的曲線，曲線的曲率在葉片進口處最大，然后逐步減小，在出口處曲率 最小。這種葉型設計方法可減小固體或粘性流體在葉片進口處的堵塞、增大葉片的進口面 積，過流性能更好。 或者，也可以所述的葉片在徑向方向采用多段相內切的圓弧構成，葉片曲率分 段減小，從進口至出口方向各段圓弧的曲率由大變小。當為三段相內切的圓弧構成時， 葉輪內徑Dl、外徑D2，半徑為rl的第一段圓弧與半徑為r2的第二段圓弧切點處的直徑 為DC1，半徑r2的第二段圓弧與半徑為r3的第三段圓弧切點處的直徑為DC2，其中DC2 < 2*(DC+D2)/3， DC1《(DC2+D1)/2。 所述的密封蓋板為一中空圓形的蓋子狀結構，包括與葉片前端面平行的圓環形的 本體和由本體外圓周邊緣向本體所在平面一側彎曲的弧形導流板，該導流板向泵殼前側彎
曲，延伸邊緣大于出口管入口范圍，該弧形導流板有利于提高液體的出口效率。 所述的密封蓋板本體的外徑大于等于葉輪外徑，內徑大于等于進口管內徑小于進
口管外徑，密封蓋板中空圓圓心位于進口管軸線上，密封蓋板與葉片前端之間的間隙a不
大于1. 5mm。 通過大量的計算及實驗研究發現有無密封蓋板，對半開式葉輪泵的流量、揚程、 效率等參數影響極大。有密封蓋板能提高流量2倍以上、提高揚程30%以上；葉片的前端
與密封蓋板之間的間隙越小，密封效果越好，但制造精度、裝配難度隨之提高，成本加大。實
驗結果顯示當間隙小于1. 5mm時，水泵的性能參數變化不大。兼顧制造成本和產品性能， 葉片的前端與密封蓋板之間的間隙a控制在1. 5mm以內即可，要求更高時，也也可以選擇在 1. 0mm以內。 所述的進口管由泵殼前部位置和固定于泵殼上的進口管支架支撐固定。 進口管支架可以固定于泵殼內也可以固定在泵殼外，進口管支架包括支撐進口管
的圓柱形主體部分和固定在泵殼上的支撐部分，圓柱形主體的一端部圓周向外彎曲延伸形
成支撐部分，支撐部分與泵殼前側的垂直壁焊接或螺栓固定連接。 電機借助一連接架固定于泵殼上。 采用上述技術方案后，本發明與現有技術相比具有以下有益效果。
本發明提供的泵殼，首先由于其采用沖壓焊接工藝制造，成形簡單方便，既降低了
生產成本，又克服了鑄造工藝的污染、耗電、耗材等諸多缺點；其次，由于采用半開式葉輪結
構，葉片前端采用端面密封結構，其與封閉式葉輪的結構相比，流體的通過性更好；同時，葉
片型線采用的曲線的曲率在葉片進口處最大，然后逐步減小的變曲率曲線，或者采用曲率
分段減小的多段圓弧構成的曲面，能保證在輸送液流較稠或含固體顆粒時，在通過該葉輪
時不容易堵塞，因此該離心泵不僅適用范圍廣，可用于抽取各種液體；密封蓋板制造、裝配
簡單、實用，成本低、密封效果好，保證水泵可靠、高效地運行。 下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步詳細的描述。
圖1是本發明帶密封蓋板結構的半開式葉輪泵結構示意圖； 圖2是本發明葉輪葉片的一種實施方式結構示意圖； 圖3是本發明葉輪葉片的另一種實施方式結構示意圖； 圖4是本發明葉輪與密封蓋板端面密封的結構示意圖； 圖5是本發明進口管支架結構示意圖； 圖6是圖5中進口管支架的C-C向視圖。
具體實施例方式
如圖1至圖6所示，本發明帶密封蓋板結構的半開式葉輪泵，由泵殼1和安裝于泵 殼內的泵后蓋2、葉輪3、泵軸4以及設于泵殼1外側的電機5組成，其中，泵殼1、葉輪3和 泵后蓋2部件均采用沖壓、焊接成型，葉輪3位于泵殼1和泵后蓋2密封連接的空間里面， 安裝于泵軸4上，由電機5驅動旋轉；電機5借助一連接架6固定于泵殼1上，所述的泵殼 1上設有進口管7和出口管8，所述的葉輪3為半開式結構，由葉片31、輪轂32和后蓋板33 組成，所述的進口管7由泵殼外部延伸至泵殼內部，進口管7后端位于葉輪葉片31的前端， 并與泵軸4同軸，所述的進口管7后端安裝有一圓環形密封蓋板9，所述的密封蓋板9為一 中空圓形的蓋子狀結構，包括與葉片前端面平行的圓環形的本體91和由本體外圓周邊緣 向本體所在平面一側彎曲的弧形導流板92(參閱圖4)，該導流板92向泵殼前側彎曲，延伸 邊緣大于出口管8入口范圍(參閱圖1)，該弧形導流板有利于提高液體的出口效率，密封蓋 板本體91與葉片31前端面平行，二者之間形成端面密封。 本發明所述的泵殼1與進口管7、出口管8和進口管支架10構成泵體，泵殼1為一 塊金屬板整體沖壓而成，保證了泵殼內的清潔。進口管7由泵殼1前部位置和固定于泵殼 上的進口管支架IO支撐固定，進口管支架可以固定于泵殼內也可以固定在泵殼外，如圖5 和圖6所示，本發明所述的進口管支架10包括支撐進口管的圓柱形主體部分11和固定在 泵殼上的支撐部分12，圓柱形主體部分11的一端部圓周向外彎曲延伸形成支撐部分12，支 撐部分12與泵殼1前側的垂直壁13焊接或螺栓固定連接。 本發明所述的葉輪3由多個葉片31均勻分布在葉輪后蓋板33上構成，每個葉片 31由一塊金屬板沖壓成形的一橫截面為"L"的結構，"L"形葉片31的一邊固定焊接在葉 輪的后蓋板上形成支撐底邊312，另一邊突出于后蓋板面形成工作葉片311 (參閱圖4)。工 作葉片311與支撐底邊312彎折方向相同的一面與葉片的旋轉方向相反，與支撐底邊312
5彎折方向相反的一面與葉片的旋轉方向一致，這一面為葉片的工作面，由它驅動所輸送的 液體運動。這樣不僅可增加葉片的強度和剛度，而且液體在葉輪中的流動更通暢，泵的效率 更高。所述的工作葉片311其軸向方向寬度A恒定不變，不僅制造工藝簡單、成本低，而且 易于與密封蓋板構成端面密封。 由于半開式葉輪泵輸送的多為含固體顆粒或者粘稠的液體，根據這類液體在葉輪 機械中的運動特點，在葉片進口出現堵塞、出口出現抽吸狀況。為適應這種工作狀況，本發 明采用加大葉片進口液體過流性能的設計方案。如圖2所示，具體結構為(l)采用正沖角， 即加大葉片進口角度，從而增加葉片進口過流面積，減少葉片的排擠，減小葉片的彎曲；(2) 葉片型線采用變曲率的曲線，曲線的曲率在葉片進口處最大，然后逐步減小，在出口處曲率 最小。這種葉片型線設計方法可減小固體或粘性流體在葉片進口處的堵塞、增大葉片的進 口面積，過流性能更好。 或者，也可以所述的葉片在徑向方向采用多段相內切的圓弧構成，葉片曲率分段 減小，從進口至出口方向各段圓弧的曲率由大變小。如圖3所示，當為三段相內切的圓弧構 成時，葉輪內徑Dl、外徑D2，半徑為rl的第一段圓弧與半徑為r2的第二段圓弧切點處的直 徑為DCl，半徑r2的第二段圓弧與半徑為r3的第三段圓弧切點處的直徑為DC2，其中DC2 < 2*(DC+D2)/3，DC1《(DC2+D1)/2。上述第二段圓弧的曲率小于第一段圓弧的曲率，第三 段圓弧的曲率小于第二段圓弧的曲率。 本發明的主要改進點為如圖4所示，在進口管后端部焊接一圓環形密封蓋板9， 使得密封蓋板9與葉輪葉片31之間形成一端面密封，所述的密封蓋板9的外徑D9大于等 于葉輪外徑D2，內徑d9大于等于進口管內徑d7小于進口管外徑D7，密封蓋板中空圓圓心 09位于進口管軸線L上，密封蓋板本體91與葉片31前端之間的間隙a不大于1. 5mm。
通過大量的計算及實驗研究發現有無密封蓋板，對半開式葉輪泵的流量、揚程、 效率等參數影響極大。有密封蓋板能提高流量2倍以上、提高揚程30%以上；葉片的前端 與密封蓋板之間的間隙越小越好，但間隙越小，制造精度、裝配難度隨之提高，成本加大。實 驗結果顯示當間隙a小于1. 5mm時，水泵的性能參數變化不大。兼顧制造成本和產品性 能，葉片的前端與密封蓋板之間的間隙a控制在1.5mm以內即可，要求更高時，也可以選擇 在1. 0mm以內。 本發明提供的沖壓焊接成形的帶密封蓋板結構的半開式葉輪泵，首先由于其采用 沖壓焊接工藝制造，成形簡單方便，既降低了生產成本，又克服了鑄造工藝的污染、耗電、耗 材等諸多缺點；其次，由于采用半開式葉輪結構，葉片前端采用端面密封結構，其與封閉式 葉輪的結構相比，流體的通過性更好；同時，葉片型線采用變曲率的曲線，曲線的曲率從進 口至出口方向由大減小，在出口處曲率最小，能保證在輸送液流較稠或含固體顆粒時，在通 過該葉輪時也不容易堵塞，因此該離心泵不僅適用范圍廣，可用于抽 各種液體；密封蓋板 制造、裝配簡單、實用，成本低、密封效果好，保證水泵可靠、高效地運行。
權利要求
一種帶密封蓋板結構的半開式葉輪泵，包括泵殼和安裝于泵殼內的泵后蓋、葉輪、泵軸以及設于泵殼外側的電機，葉輪安裝于泵軸上，由電機驅動旋轉；所述的泵殼上設有進口管和出口管，所述的葉輪為半開式結構，由葉片、輪轂和后蓋板組成，其特征在于所述的進口管由泵殼外部延伸至泵殼內部，進口管后端位于葉輪葉片的前端，并與泵軸同軸，所述的進口管后端安裝有一環形密封蓋板，密封蓋板與葉片相鄰的端面與葉片前端面平行，二者之間形成端面密封。
2. 根據權利要求1所述的一種帶密封蓋板結構的半開式葉輪泵，其特征在于所述的 葉輪由多個葉片均勻分布在葉輪后蓋板上構成，每個葉片由一塊金屬板沖壓成形的一橫截 面為"L"的結構，"L"形葉片的一邊固定在葉輪的后蓋板上形成支撐底邊，另一邊突出 于后蓋板面形成工作葉片，工作葉片與支撐底邊彎折方向相同的一面與葉片的旋轉方向相 反，與支撐底邊彎折方向相反的一面與葉片的旋轉方向一致，這一面為葉片的工作面，由它 驅動所輸送的液體運動，所述的工作葉片其軸向方向寬度恒定不變。
3. 根據權利要求2所述的一種帶密封蓋板結構的半開式葉輪泵，其特征在于所述葉 片的型線采用變曲率的曲線，曲線的曲率從進口至出口方向由大減小，在出口處曲率最小。
4. 根據權利要求2所述的一種帶密封蓋板結構的半開式葉輪泵，其特征在于所述的 葉片在徑向方向為多段相內切的圓弧構成，葉片曲率分段減小，從進口至出口方向各段圓 弧的曲率由大變小。
5. 根據權利要求4所述的一種帶密封蓋板結構的半開式葉輪泵，其特征在于所述的葉輪其內徑Dl、外徑D2，葉片為三段相內切的圓弧構成，半徑為rl的第一段圓弧與半徑為 r2的第二段圓弧切點處的直徑為DCl，半徑r2的第二段圓弧與半徑為r3的第三段圓弧切 點處的直徑為DC2，其中DC2 < 2*(DC+D2)/3， DC1《(DC2+D1)/2。
6. 根據權利要求1所述的一種帶密封蓋板結構的半開式葉輪泵，其特征在于所述的 密封蓋板為一中空圓形的蓋子狀結構，包括與葉片前端面平行的圓環形的本體和由本體外 圓周邊緣向本體所在平面一側彎曲的弧形導流板，該導流板向泵殼前側彎曲，延伸邊緣大 于出口管入口范圍。
7. 根據權利要求6所述的一種帶密封蓋板結構的半開式葉輪泵，其特征在于所述的 密封蓋板本體的外徑大于等于葉輪外徑，內徑大于等于進口管內徑小于進口管外徑，密封 蓋板中空圓圓心位于進口管軸線上，密封蓋板與葉片前端之間的間隙a不大于1.5mm。
8. 根據權利要求1所述的一種帶密封蓋板結構的半開式葉輪泵，其特征在于所述的 進口管由泵殼前部位置和固定于泵殼上的進口管支架支撐固定。
全文摘要
本發明公開了一種帶密封蓋板結構的半開式葉輪泵，包括泵殼和安裝于泵殼內的泵后蓋、葉輪、泵軸以及設于泵殼外側的電機，葉輪安裝于泵軸上，由電機驅動旋轉；所述的泵殼上設有進口管和出口管，所述的葉輪為半開式結構，由葉片、輪轂和后蓋板組成，其特征在于所述的進口管由泵殼外部延伸至泵殼內部，進口管后端位于葉輪葉片的前端，并與泵軸同軸，所述的進口管后端安裝有一圓環形密封蓋板，密封蓋板的端面與葉片前端面平行，二者之間形成端面密封。葉片型線采用變曲率的曲線，曲線的曲率從進口至出口方向由大減小，在出口處曲率最小。本發明不僅制造工藝簡單、加工方便、成本低廉、結構穩定，而且固體顆粒的通過性能好、過流通暢、效率高。
文檔編號F04D29/24GK101713411SQ200810167158
公開日2010年5月26日 申請日期2008年10月7日 優先權日2008年10月7日
發明者任宏啟, 彭少華, 梁東賢, 梁元敏, 霍春源 申請人:陽江市新力工業有限公司