專利名稱：一種離心式真空泵的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電廠抽氣設備領域，特別涉及一種離心式真空泵。
背景技術：
凝汽式汽輪機是現代火力發電廠和核電站中廣泛采用的典型汽輪機，凝汽設備則是凝汽式機組的一個重要組成部分，所以，凝汽設備工作性能的好壞直接影響整個機組的熱經濟性和安全性。而抽氣設備作為凝汽設備中的重要組成部分發揮著重大作用。在凝汽設備工作過程中，抽氣設備不斷地將漏入凝汽器內的空氣抽出，以防不凝結氣體在凝汽器內積聚，使凝汽器內壓力升高，并維持凝汽器的額定真空；同時，保證加熱器具有較高的換熱效率；及時地抽出加熱器內部的非凝結氣體的同時也把汽輪機低壓段軸封的蒸汽、空氣及時地抽出，以確保軸封的正常工作，所以抽氣設備直接影響整個機組安全經濟運行。目前廣泛使用的抽氣設備類型有射汽抽氣器、射水式抽氣器、水環式真空泵和離心式真空泵。射汽抽氣器運行時要求帶有自動減溫減壓裝置的備用汽源，供汽系統比較復雜，機組低負荷下工作時，主凝結水需要進行再循環，從而產生熱損失；抽除空氣量很少時，工作蒸汽量不減少，效率較低；供汽系統工作的穩定性、凝結水排出系統是否通暢、凝結水溫度的高低(凝汽器的運行性能)都將直接影響射汽抽氣器的抽吸能力，對整個射汽抽氣器真空系統的運行要求更高。射汽抽氣器工作過程中直接將全部汽氣混合物排入大氣,汽耗量大，經濟性差。由于射汽抽氣器存在以上不足，應用范圍也受到了一定的局限。射水抽氣器的工作水壓力要求穩定在最佳值范圍內，工作水溫的變化將影響設備的抽吸能力，工作水為開式循環時，水溫受氣溫的影響，工作水為閉式循環時，需要定期或連續地向水箱內補水。水環式真空泵具有使用安全、操作簡便、運行經濟、工作可靠、自動化程度高、動靜部分接觸面積小、無需油潤滑、運行噪音小、結構緊湊、檢修工作量小等特點。但是造價較高，運行過程中當凝汽機真空要求達到4.9kPa的高真空時由于泵輪的高速運轉，產生高強度的沖擊波，沖擊泵輪和泵殼，發生噪音和震動，發生汽蝕，導致泵輪局部表面出現斑痕和裂紋甚至造成海綿狀損壞，急劇縮短了真空泵的使用壽命。
實用新型內容為了解決現有技術中存在的上述缺陷，本實用新型提出了一種離心式真空泵。本實用新型提出的離心式真空泵，其包括:混合室、噴射管、葉輪分配器、彎刀型葉輪、方形導葉和葉片，其特征在于:水依靠水室水面高度與混合室真空之間的壓差，由于虹吸作用，保證將定量、定速水流引入方形導葉，經由葉輪分配器后，進入旋轉著的彎刀型葉輪，水流加速流動，水流速度提高，最終經過噴射管流出。可選地，彎刀型葉輪射流出的水束與凝汽器排汽相混合，進入混合室，水束挾帶空氣流入噴射管，最終水-氣混合物在噴射管出口流出，其中的空氣直接排入大氣。可選地，所述方形導葉的中心線與水平面的夾角α在±4°范圍內，其中順時針轉動為正值，逆時針轉動為負值，以保證彎刀型葉輪的進流角在±10°范圍內。可選地,所述彎刀型葉輪進水口面積大，出水口面積小，葉片為直葉片。可選地，所述葉片為32 38片。可選地，葉片內弧由直線段和弧段組成，葉片背弧由直線段和弧段組成。可選地，葉片進水邊寬度為1.4mm，出水邊弧長度為36.65mm，葉片內弧直線段與水平面的夾角a為52°，弧段半徑為27.1mm，葉片背弧直線段與水平面的夾角β為69.5° ,弧段半徑為18mm。可選地，所述的方形導葉進水口寬度為93mm，出水口寬度為81mm，進水口與出水口面積之比為1.15。本實用新型的離心式真空泵具有以下優點:占地面積小、抽氣設備操作簡便、配套功率小、高真空抽氣量大、汽蝕性能良好、噪聲低、耗水量低及成本低廉等優點，是提高改善機組經濟型和安全性的一種有效途徑。用此實用新型作為汽輪機抽氣設備具有顯著的經濟效益。
圖1是本實用新型的離心式真空泵工作水系統示意圖；圖2是本實用新型的離心式真空泵工作過程示意圖；圖3是本實用新型的離心式真空泵結構主視圖；圖4是本實用新型的離心式真空泵葉輪、導葉裝配和結構圖，其中:圖4(a)是葉輪、導葉裝配圖，圖4(b)是導葉結構圖，圖4(c)是葉輪結構圖。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。圖1是本實用新型的離心式真空泵的工作水系統示意圖。如圖1所示，其中I是壓力水進入閥門，2是虹吸閥門，3是壓力水管，4是虹吸進水管，5是水室。在離心式真空泵啟動前，混合室6空間內未造成真空，水無法利用虹吸作用進入水室5和方形導葉10，離心式真空泵也就無法正常工作，因此，離心式真空泵在啟動時需要依靠低壓力水從壓力水管3，經過彎刀型葉輪9射流，慢慢在混合室6內建立低真空。當真空達到60kPa左右時，才能逐漸開啟虹吸閥門2，漸關壓力水進水閥門1，待虹吸水在虹吸水管4內完全循環再慢慢開啟進氣閥門。冷凝器內的真空要低于60kPa才能完全開啟進氣閥門。由于虹吸作用進入方形導葉10的水流保證離心式真空泵順利工作，發揮作用。離心式真空泵工作過程如圖2所示。圖2中橫坐標是離心式真空泵內水流速度值，單位m/s，縱坐標是離心式真空泵內水流絕對壓力值，單位時標準大氣壓。離心式真空泵混合室6處于高真空狀態，水被虹吸進入泵輪前，由A — B ;彎刀型葉輪9轉動將水高速射出，壓力下降，流速驟增到C點；而后水在噴射管7中恢復壓力，速度下降至A點，完成工作循環A — B — C — A。[0025]如圖3，本實用新型提出的離心式真空泵，主要由混合室6、噴射管7、葉輪分配器
8、彎刀型葉輪9、方形導葉10和葉片11幾部分組成，噴射管7是由收縮段7-1、平直段7-2和擴散段7-3三部分組成。方形導葉10引入定量、定速的虹吸水流，而后進入旋轉的彎刀型葉輪9，進而流過噴射管7后流出。方形導葉10為方形，可以保證由于虹吸作用流過的水流的速度值，也易于加工生產。由于彎刀型葉輪9進水口截面積大，出水口截面積小，所以水在葉片槽道內加速；彎刀形狀可以更好地保證出水口水流方向并減少水流損失。在離心式真空泵正常運轉情況下，由彎刀型葉輪9射出的水束射入噴射管7的大小和方向是葉輪圓周速度和徑向速度的合成速度。彎刀型葉輪9、方形導葉10的結構裝配如圖4所示，圖4(a)是彎刀型葉輪9、方形導葉10的裝配圖，圖4(b)是方形導葉10結構圖，圖4(c)是彎刀型葉輪9的結構圖。裝配時方形導葉10的中心線與水平面的夾角α在±4°范圍內(其中順時針轉動為正值，逆時針轉動為負值)，以保證彎刀型葉輪9的進流角在±10°范圍內，減小彎刀型葉輪9前緣位置的水流損失，從而保證離心式真空泵有最大抽氣量。方形導葉10進水口寬度hi為93mm，出水口寬度h2為81mm，方形導葉10進水口與出水口面積之比為1.15。彎刀型葉輪9進水口截面積較大，出水口截面積較小，葉片11為直葉片，葉片11數目為32 38片。葉片11進水邊寬度bl為1.4mm，出水邊弧長度為36.65mm;葉片11內弧由直線段和弧段組成，直線段與水平面的夾角a為52°，弧段半徑Rl為27.1mm ;葉片11背弧由直線段和弧段組成，直線段與水平面的夾角β為69.5°，弧段半徑R2為18mm。這樣，水在葉片11槽道中有加速作用。水束射入噴射管7的大小和方向是彎刀型葉輪9的圓周速度和徑向速度的合成速度，本實用新型測試中方形導葉10的中心線與水平面的夾角α為-2°，葉片11數目為32片，運轉后水流徑向速度約為18m/s，圓周速度為27m/s，最終水流的合成速度約為32m/s，使得真空泵有較高的射水速度。彎刀型葉輪9進水口面積大，出水口面積小的特點還可以保證在離心式真空泵工作過程中依靠水做工質時靠從彎刀型葉輪9射出一個個連續的矩形立方體水束表面挾帶走空氣建立真空的，所以水束越多、越細越好，這樣抽吸的氣量也將大大增多。從葉輪射出的水束方向是圓周速度與彎刀型葉輪9出口相對速度的合成方向，葉輪出口水流方向與分配器8的角度、工作流量三因素有關。調整分配器8的角度的目的是從彎刀型葉輪9出口射出的高速水流以撞擊損失最小的方式進入噴射管7。噴射管7是由收縮段7-1、平直段7-2和擴散段7-3三部分組成。從彎刀型葉輪9射出的液體射流是密實的，與凝汽器排出的汽在混合室6中混合，由于射流邊界層與氣體之間的粘滯作用，射流將氣體從收縮段7-1帶入平直段7-2。由于收縮段7-1進口部分直接與混合室6出口和葉輪9外殼相連接，所以，收縮段7-1進口截面為方形與圓弧形的組合形狀。隨著水流流向收縮段7-1出口，收縮段7-1截面形狀逐漸向圓形過渡。水流經過收縮段加速后進入半徑不變的平直段7-2區域。在噴射管7中的收縮段7-1和平直段7-2內，液氣二者作相對運動，且均為連續介質。液體射流由于受外界擾動的影響，在距離葉輪出口不太遠的位置后，產生脈動和表面波。由于液體質點的紊動擴散作用，射流表面的振幅不斷增大。當振幅大于射流半徑時，它被剪切分散形成液滴。聞速運動的液滴分散在氣體中，它與氣體分子沖擊和碰撞將能量傳給氣體，這樣氣體被加速和壓縮。在此流動段內，液體變成不連續介質，而氣體仍為連續介質。氣體被液滴粉碎為微小氣泡，液滴重新聚合為液體，氣體則分散在液體中成為泡沫流。隨著通過擴散段7-3混合液的能量轉換為壓能，壓力升高，氣體被進一步壓縮。此時，液體為連續介質，氣體變為分散介質。最終噴射管7中的水流入水室5，空氣排入大氣。收縮段7-1和平直段7-2的作用是使工作流體與被吸流體在進入擴散段7-3前混合均勻，以均勻流速進入擴散段7-3，使動能以能量損失最小的形式變為壓能。因此，為了提高離心式真空泵的性能，既要使兩股流體在收縮段7-1和平直段7-2內混合均勻，又要盡可能地使用較短的混合長度，以減少摩阻損失。在流體以均勻的速度場進入擴散段7-3的條件下，動能轉換為壓能的過程是在最小能量損失的情況下進行的，即此時離心式真空泵具有較高的效率。混合平直段7-2的主要用途是在混合流體進入擴散段7-3之前均衡混合流體的速度場。所以，一定的混合長度時必不可少的，本實用新型中混合長度約為平直段7-2處直徑的3-8倍。此外，離心式真空泵具有較好的吸氣性能。這是由于通過彎刀型葉輪9之后形成的類似脈沖射流具有的慣性力提高了真空泵工作壓力，進而提高了吸氣性能。脈沖射流在吸入室內挾帶氣體的方式由兩種:流體之間的粘性作用；從彎刀型葉輪9射出的脈沖射流時不連續的，所以，離心式真空泵射出的不連續的射流流束之間的間隙還起到了 一般容積式泵抽氣的作用。以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求1.一種離心式真空泵，其包括混合室(6)、噴射管(7)、葉輪分配器(8)、彎刀型葉輪(9)、方形導葉(10)和葉片(11)，其特征在于:水依靠水室(5)水面高度與混合室(6)真空之間的壓差，由于虹吸作用，保證將定量、定速水流引入方形導葉(10)，經由葉輪分配器(8)后，進入旋轉著的彎刀型葉輪(9)，水流加速流動，水流速度提高，最終經過噴射管(7)流出。
2.根據權利要求1所述的離心式真空泵，其特征在于，彎刀型葉輪(9)射流出的水束與凝汽器排汽相混合，進入混合室(6)，水束挾帶空氣流入噴射管(7)，最終水-氣混合物在噴射管(7)出口流出，其中的空氣直接排入大氣。
3.根據權利要求1所述的離心式真空泵，其特征在于，所述方形導葉(10)的中心線與水平面的夾角α在±4°范圍內，其中順時針轉動為正值，逆時針轉動為負值，以保證彎刀型葉輪(9)的進流角在±10°范圍內。
4.根據權利要求1所述的離心式真空泵，其特征在于，所述彎刀型葉輪(9)進水口面積大，出水口面積小，葉片(11)為直葉片。
5.根據權利要求4所述的離心式真空泵，其特征在于，所述葉片(11)數目為32 38片。
6.根據權利要求5所述的離心式真空泵，其特征在于，葉片(11)內弧由直線段和弧段組成，葉片(11)背弧由直線段和弧段組成。
7.根據權利要求6所述的離心式真空泵，其特征在于，葉片(11)進水邊寬度為1.4mm，出水邊弧長度為36.65mm，葉片(11)內弧直線段與水平面的夾角a為52°，弧段半徑為27.1mm，葉片(11)背弧直線段與水平面的夾角β為69.5°，弧段半徑為18mm。
8.根據權利要求1所述的離心式真空泵，其特征在于，所述的方形導葉(10)進水口寬度為93mm，出水口寬度為81mm，進水口與出水口面積之比為1.15。
專利摘要本實用新型公開了一種離心式真空泵，是一種由電動機驅動的水力局部噴射渦輪機，水依靠水室的水面與混合室內真空之間的壓差，由于虹吸進水管的虹吸作用進入水室和方形導葉，經由葉輪分配器后，進入旋轉著的葉輪，而后高速射出；高速水流挾帶走凝汽器中的空氣，建立真空，水-氣混合物在噴射管中先收縮進而擴壓后，水流入水室，空氣排入大氣。本實用新型的離心式真空泵適用于抽氣、冷凝、結晶等多方面，在電力、化工、制藥、環保及冶金等行業均可使用。
文檔編號F04D17/10GK203067307SQ20132005621
公開日2013年7月17日 申請日期2013年1月31日 優先權日2013年1月31日
發明者張懷明, 張黎 申請人:武漢武泵泵業制造有限公司