[发明专利]一种双级双作用液环泵

说明书

技术领域

本发明是一种液环泵，具体涉及一种双级双作用液环泵。

技术背景

液环泵是一种利用高速旋转的液体形成的空间与叶片配合，从而达到压缩和输送气体的目的的流体机械。其作用原理可利用图6所示的典型液环泵的原理图予以说明。在圆形泵体中有一个带有叶片的叶轮。叶轮与泵体的中心有一个不大的距离(此距离称为偏心距)。泵体内部充有一定量的液体。当叶轮旋转时，带动液体旋转。由于离心力的作用，液体将紧贴泵体内壁流动，从而形成一个液环。由于泵体偏心距的存在，使得液环内表面与叶轮轮毂之间形成一个偏心的空腔。这样，两个叶片与液环内表面之间就形成了一个封闭的空间。在图示的旋转方向下，位于右边的封闭空间的容积逐渐增大，而左边的封闭空间的容积则逐渐缩小。如果将右边的空间与外界联通，则会从进气窗口吸入气体，左边的空间与外界相通，则可以压缩并通过排气窗口排出气体。这个工作过程与液压和气动工程中的滑片(叶片)泵类似。液环泵的液环就相当于滑片泵的泵体。但由于液环本身是非刚性的，其形状和大小将随着速度与压力的变化而变化，从而气体流量也会变化，这与滑片泵有很大的不同。在工程中，工作液体大部分是水，所以液环泵又称为水环泵。但实际上液体不限于水，例如在化学工程中输送氯气时，工作液体就是浓硫酸。

液环泵工作时，如果进口压力低于大气压力，出口压力等于大气压，则为真空泵。如果进口压力等于大气压力，出口压力高于大气压，则为压缩机。也有进口压力低于大气压而出口压力高于大气压的情况。此时的液环泵同时作为真空泵和压缩机工作。与其他输送气体的容积式机械相比。液环泵具有结构简单，维护方便的特点，同时，由于不需要润滑油，所以不会使输送的气体受到油的污染，这对于食品工业的应用是很重要的。由于这些特点，液环泵广泛地应用于真空度或压力不很高的工艺过程中，例如真空过滤(化学制品处理、选矿、造纸等)，真空蒸馏(食品、造纸)，真空消毒(医院、实验室等)，化工流程(输送易燃易爆、腐蚀性气体)和动力工程(汽轮机凝汽器的真空保持)等领域。

单作用和双作用泵。图6所示的液环泵的封闭空间，在叶轮旋转一周的过程中，吸排气一次，所以称为单作用泵。图7所示的为双作用泵，泵体的内表面不是一个圆，而是有一定距离的两个半圆，这样，液环内表面的形状也形成了两个半圆，与双作用滑片泵的定子内表面类似。叶片之间的封闭工作空间在叶轮旋转一周的过程中，有两次吸排气的过程，故称为双作用。与单作用泵比较，在尺寸基本相同的条件下，气量可增加一倍，使泵的结构更紧凑。同时，还使作用于叶轮的径向力得以平衡，减轻了轴承的负荷，提高了寿命。

轴向配气和径向配气。图6所示的结构中，气体从叶轮的端面沿轴向进出叶轮，称为轴向配气。图7的结构中，气体从叶轮中心沿径向进出叶轮，称为径向配气。虽然图6中轴向配气用于单作用泵，图7中径向配气用于双作用泵，但实际上配气方式与作用方式无关。

单级与双级泵。由于液环是非刚性的，所以使用的压力受到限制。为了提高真空度(对真空泵)和排出压力(对压缩机)，发展出双级液环泵，即将两个叶轮串联使用，以提高压力或真空度(总之是提高压缩比)。如图2所示，工程实践中，常常将两个叶轮制作成一个整体，中间带一个隔板将两级叶轮分开。

液环泵的设计方法。液环泵中液体和气体的流动过程非常复杂，目前还难以依靠CFD技术进行流动计算。所以设计计算仍需利用传统的计算方法并进行足够的试验改进。

现有液环泵，若要提高抽气量必须加大叶轮直径或者提高转速，加大叶轮直径需要消耗更多的钢才和加工成本，提高转速则效率会降低；同时叶轮偏心布置，存在不平衡的径向力，加大振动和噪声，轴承寿命也受到影响。

发明内容

为了使泵的结构更紧凑，同时使作用于叶轮的径向力得以平衡，减轻轴承的负荷，提高泵的使用寿命，本发明将双级和双作用这两个技术措施集成到一个泵体和一个叶轮之中，成为双级双作用液环泵。具体发明构思为：

一种双级双作用液环泵，包括叶轮，泵体，右侧盖、左侧盖、轴、轴承部件、密封部件和工作液质，其特征在于：所述叶轮包括多个叶片以及一体的轮毂体和叶轮隔板；多个叶片呈放射状均匀固连于轮毂体上，叶轮隔板位于轮毂体上，将各个叶片分隔为左叶片、右叶片；