本發(fā)明涉及一種離心噴射復(fù)合泵，尤其涉及一種降低噪音的單入式自吸復(fù)合泵，屬于流體機(jī)械領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

泵是一種產(chǎn)量豐富、用途廣泛，且對(duì)能量需求巨大的通用流體機(jī)械。它將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能或其他能量部分傳遞給液體，并使液體的機(jī)械能增加，從而達(dá)到輸送并使液體增壓的目的。自吸式噴射泵也稱射流泵（self-priming jet-pump），噴射泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作性能可靠，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、冶金、化工、石油、艦船、輕工造紙及農(nóng)林等領(lǐng)域。噴射泵與旋渦泵相比吸力強(qiáng)、自吸穩(wěn)定、效率高，是一種量大面廣的泵類產(chǎn)品。

早在19世紀(jì)60年代，德國(guó)學(xué)者Zeuner就利用動(dòng)量定理建立了噴射泵的設(shè)計(jì)理論，并在19世紀(jì)末奠定了射流泵的理論基礎(chǔ)，然而問題并未徹底解決。我國(guó)武漢水利電力大學(xué)陸宏折教授在其著作中對(duì)上世紀(jì)90年代以前的眾多學(xué)者在噴射泵的應(yīng)用和研究方面的突出工作進(jìn)行了詳盡回顧。盡管如此，上述國(guó)內(nèi)外噴射泵的研究都只是針對(duì)純噴射泵，即只包含一個(gè)噴射器（由噴嘴、喉管和擴(kuò)散管組成）的射流泵，區(qū)別于我國(guó)泵行業(yè)中熟知的小型噴射泵（幾百瓦到數(shù)千瓦），即一個(gè)離心泵與一個(gè)噴射泵的巧妙結(jié)合，最早見于Conery W. J. 在1942年公開的發(fā)明( Combination centrifugal ejector pump / Shallow well self-priming jet pump)，隨后Conery W. J.和其他學(xué)者對(duì)這種泵進(jìn)行了不斷的改進(jìn)。本發(fā)明所稱噴射泵即指此類型的泵。類似的改進(jìn)一直持續(xù)到上世紀(jì)90年代中期，主要對(duì)噴射器與離心葉輪的布置方式上進(jìn)行的調(diào)整，但始終保留離心葉輪的導(dǎo)葉和導(dǎo)流盤，利用離心葉輪出口流出的流體自身壓力擠壓流體順著導(dǎo)葉、導(dǎo)流盤從葉輪進(jìn)口側(cè)或電機(jī)側(cè)繞回葉輪進(jìn)口側(cè)再進(jìn)入出水室，這種進(jìn)入分流壓水室的方式流動(dòng)阻力很大，并伴隨明顯的流動(dòng)噪音和機(jī)械噪音。

噴射泵的基本工作原理是工作流體在離心葉輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)下獲得動(dòng)能后進(jìn)入分流壓水室，速度迅速下降而轉(zhuǎn)化為壓力，分流壓水室的一部分高壓流體經(jīng)噴嘴高速噴出，在噴嘴出口由于流體的高速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的負(fù)壓區(qū)，進(jìn)口附近的流體（氣、水或氣液兩相流）在這個(gè)負(fù)壓的作用下不斷被吸入，在噴嘴出口附近與高壓工作流體一起射入擴(kuò)散管并進(jìn)行充分混合，最后經(jīng)離心葉輪入口進(jìn)入葉輪，在離心葉輪的離心作用下重新增壓后由葉輪出口導(dǎo)葉和導(dǎo)流盤導(dǎo)流進(jìn)入分流壓水室，大部分高壓流體經(jīng)出口流出完成流體的增壓輸送，另一部分則重復(fù)上述過程循環(huán)進(jìn)入噴嘴，形成射流卷吸被吸流體，這部分流體稱為工作流體。由上述噴射泵的工作原理可知，自吸式噴射泵本質(zhì)上是帶固定導(dǎo)葉的離心泵和傳統(tǒng)無葉射流泵（噴射泵）的結(jié)合，即核心部件包括噴射器，離心葉輪和離心壓水室。噴射泵的葉輪實(shí)際上就是離心泵的閉式葉輪，流體在離心葉輪作用下的增壓方式與離心泵相同，即葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)使水在離心力的作用下被甩向葉輪邊緣；噴射器的高壓工作流體由離心葉輪增壓至分流壓水室的流體的一部分提供。

相比同等功率的離心泵這類噴射泵的噪音要高得多，一般1kw左右的噴射泵噪音在70~80分貝甚至更高。具體來說，這類噴射泵的噪音源的主要是由于葉輪高速旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)流體高速旋轉(zhuǎn)并在離心力作用下甩出葉輪出口時(shí)，沖擊導(dǎo)葉、導(dǎo)流盤以及殼體內(nèi)壁產(chǎn)生較大的流動(dòng)噪聲，并且在某一流量點(diǎn)下葉輪會(huì)因此會(huì)產(chǎn)生共振導(dǎo)致葉輪與導(dǎo)葉之間發(fā)生刮擦。從工作原理上看，噴射泵相比同等級(jí)的自吸泵（旋渦泵）或小型離心泵具有更加強(qiáng)勁、更加穩(wěn)定的吸力與出色的流量和揚(yáng)程，明顯的不足是噴射泵的噪音相比后兩種泵要大，用戶體驗(yàn)欠佳，也因此暫時(shí)無法進(jìn)入需要低噪音的工作環(huán)境，而多裝于戶外或遠(yuǎn)離人們的活動(dòng)空間，巨大的市場(chǎng)潛力無法釋放。本發(fā)明根據(jù)自吸式噴射泵的工作原理，結(jié)合其流動(dòng)特性提出一種新型低噪音復(fù)合泵，在保證其流量、揚(yáng)程、自吸等優(yōu)勢(shì)性能的基礎(chǔ)上，有效降低噴射泵噪音，擴(kuò)大其適用范圍，挖掘其市場(chǎng)潛力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有噴射泵運(yùn)行噪音大、流體進(jìn)入分流壓水室流動(dòng)不順暢的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種降噪效果顯著，流量、揚(yáng)程、吸程等工作性能全面，可行性高的離心噴射復(fù)合泵。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種低噪音自吸復(fù)合泵去掉傳統(tǒng)自吸噴射泵的擴(kuò)散導(dǎo)葉和導(dǎo)流盤，轉(zhuǎn)而采用水力性能和效率更高的單隔舌、單出口或多隔舌、多出口離心蝸室，設(shè)計(jì)單入式流道將離心增速后的流體合理引流至分流壓水室或分流三通，從本質(zhì)上消除了導(dǎo)葉、導(dǎo)流盤與離心葉輪的刮擦及高速流體對(duì)導(dǎo)葉導(dǎo)流盤的劇烈沖擊，使離心蝸室和分流壓水室或分流三通之間的過渡流動(dòng)更為順暢，流動(dòng)損失和流動(dòng)噪音更小；單入式流道的合理布置可保證噴嘴入口段工作流體的連續(xù)供應(yīng)，從而保持負(fù)壓以獲得強(qiáng)勁自吸能力；本發(fā)明可采用分流三通代替?zhèn)鹘y(tǒng)大體積的分流壓水室，使結(jié)構(gòu)更加緊湊。

通過采用以上技術(shù)方案，具有的有益效果是：

1、離心蝸室采用單隔舌、單出口或多出口、多隔舌流道，并由單入式流道平緩順暢地連接離心蝸室和分流壓水室或分流三通，區(qū)別于傳統(tǒng)噴射泵利用導(dǎo)葉和導(dǎo)流盤將離心葉輪出口流體從多個(gè)擴(kuò)散流道垂直擠壓進(jìn)入分流壓水室的方式，因此流動(dòng)損失與流動(dòng)噪音大大消減，避免了傳統(tǒng)噴射泵導(dǎo)葉、導(dǎo)流盤和離心葉輪的碰撞、刮擦，降低了泵運(yùn)行的機(jī)械噪音，根本上解決了離心葉輪出口高速流體撞擊導(dǎo)葉的流動(dòng)噪聲和流動(dòng)損失的問題，杜絕了某一流量點(diǎn)下可能引起的葉輪或?qū)Я鞅P、導(dǎo)葉共振，保留了噴射泵的大流量、高揚(yáng)程等工作特性的同時(shí)，擴(kuò)大了復(fù)合泵的適用范圍，特別是需要低噪音的工作環(huán)境。

2、當(dāng)采用分流三通直接取代大體積分流壓水室時(shí)，不僅鑄造成本和泵體重量大大降低，而且泵體體積可充分縮小，使得復(fù)合泵的結(jié)構(gòu)更加緊湊、輕便、節(jié)能，制造工藝更為簡(jiǎn)便。

3、當(dāng)噴射器流向軸線與離心旋轉(zhuǎn)中心軸垂直布置時(shí)，復(fù)合泵在離心葉輪旋轉(zhuǎn)中心軸線方向上的尺寸大為減小，因此復(fù)合泵的泵體尺寸可以進(jìn)一步減小，使復(fù)合泵整體結(jié)構(gòu)進(jìn)一步緊湊。

4、當(dāng)采用分流壓水室作為工作流體儲(chǔ)存腔時(shí)，合理布置單入式流道把離心蝸室增速后的高速流體部分引導(dǎo)至距噴嘴入口段入口0.1D～10.0D，使分流壓水室內(nèi)的流動(dòng)更加優(yōu)化，消減無效回流和旋流，既保證充足的工作流體供給噴嘴以獲得強(qiáng)勁的自吸能力，又能獲得同等條件下，比傳統(tǒng)噴射泵更高的額定流量；

5、單入式流道連接離心蝸室和分流壓水室或分流三通的方式使得復(fù)合泵的加工制造工藝可行性強(qiáng)，產(chǎn)業(yè)化前景好。

附圖說明

圖1為本發(fā)明低噪音自吸復(fù)合泵采用分流壓水室、單隔舌、單出口離心蝸室且噴射器與葉輪旋轉(zhuǎn)中心軸平行時(shí)的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖2為本發(fā)明低噪音自吸復(fù)合泵采用分流壓水室、單隔舌、單出口離心蝸室且噴射器與葉輪旋轉(zhuǎn)中心軸垂直時(shí)的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖3為本發(fā)明低噪音自吸復(fù)合泵采用分流三通、單隔舌、單出口離心蝸室且噴射器與葉輪旋轉(zhuǎn)中心軸垂直時(shí)的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖4 為傳統(tǒng)自吸噴射泵導(dǎo)葉、導(dǎo)葉盤及導(dǎo)流盤的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、單入式流道；2、擴(kuò)散管；3、單入式流道出口；4、噴嘴入口段入口；5、噴嘴；6、復(fù)合泵入口；7、離心蝸室；8、復(fù)合泵出口；9、離心蝸室隔舌；10、離心葉輪；11、離心葉輪入口；12、電機(jī)；13、分流壓水室；14、分流三通；15、噴射泵導(dǎo)葉盤；16、噴射泵導(dǎo)葉；17、噴射泵導(dǎo)流盤。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明中的附圖，對(duì)發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然所描述的僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诎l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1至圖3所示，本發(fā)明采用單隔舌、單出口或多隔舌、多出口的離心蝸室，單入式設(shè)計(jì)即單個(gè)順暢流道直連分流壓水室或分流三通，區(qū)別于傳統(tǒng)噴射泵利用導(dǎo)葉和導(dǎo)流盤將離心葉輪出口流體從多個(gè)擴(kuò)散流道強(qiáng)行垂直擠壓進(jìn)入分流壓水室或分流三通的方式，同時(shí)保留了噴射泵整體結(jié)構(gòu)緊湊、一體化程度高的特點(diǎn)；特定的單入式流道同時(shí)把離心蝸室增速后的高速流體引導(dǎo)至噴嘴入口段入口附近，保證充足的工作流體進(jìn)入噴嘴以獲得強(qiáng)勁的自吸能力，并由此合理分配分流壓水室內(nèi)的流動(dòng)；離心蝸室增速后的流體經(jīng)單入式流道可直接進(jìn)入分流三通進(jìn)行分流或排氣，這種方案下不設(shè)分流壓水室，結(jié)構(gòu)更為緊湊合理。

本發(fā)明基本工作原理：復(fù)合泵內(nèi)一部分流體在葉輪高速旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)下（葉輪由電機(jī)12帶動(dòng)），獲得動(dòng)能后在離心力的作用下經(jīng)由離心蝸室隔舌的分流通過單入式流道后平緩、順暢地進(jìn)入分流壓水室或分流三通，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力勢(shì)能。因此避免了傳統(tǒng)噴射泵導(dǎo)葉與離心葉輪的碰撞、刮擦及高速流體沖擊導(dǎo)葉、導(dǎo)流盤的流動(dòng)噪聲和流動(dòng)損失。進(jìn)入分流壓水室的流體（高速或高壓）一部分經(jīng)分流壓水室出口或分流三通出口流出復(fù)合泵出口8完成輸送，另一部分作為工作流體直接進(jìn)入噴嘴形成的亞音速或超音速的射流。于是在噴嘴出口高速流體附近產(chǎn)生一個(gè)極強(qiáng)的負(fù)壓，復(fù)合泵入口的被吸流體因此被卷吸與高速工作流體一起噴射進(jìn)入擴(kuò)散管混合。混合的流體從離心葉輪入口11進(jìn)入離心葉輪進(jìn)行類似多級(jí)泵的二次增壓，然后在離心蝸室的隔舌附近甩出葉輪，最后經(jīng)單入式流道重回分流壓水室或分流三通，其中一部分作為工作流體再次進(jìn)入噴嘴入口段，另一部分排出泵體，如此循環(huán)往復(fù)，周而復(fù)始。當(dāng)噴射泵處于自吸排氣階段，入口的被吸流體為氣體，在噴嘴出口強(qiáng)負(fù)壓的作用下與預(yù)灌的工作流體一起在噴嘴出口匯流、在擴(kuò)散管混合后進(jìn)入葉輪加速，而后經(jīng)單入式流道未循環(huán)進(jìn)入噴嘴的這部分混合流體在分流壓水室或分流三通內(nèi)滯留，由于氣泡的上浮發(fā)生氣液分離，完成排氣而實(shí)現(xiàn)自吸。

所述的被吸流體為氣、水或其它流體及其與氣、固體小顆粒的混合物；工作流體為純水或其它液態(tài)流體及其與氣、固體小顆粒的混合物。

所述的單入式流道水力直徑為0.1～10.0D₀，等直徑或變直徑，圓截面或非圓截面，D₀為離心蝸室隔舌處垂直于離心流道出口段流道中心線的截面的水力直徑。

所述的單入式流道為直管、圓彎管、斜管、螺旋曲線管、任意空間曲線狀管或上述形狀管道的組合。

所述的單入式流道出口3直接與分流三通密封連接或在分流壓水室內(nèi)距離噴嘴入口段入口4 0.1D～10.0D，D為單入式流道出口水力直徑。

所述分流壓水室或分流三通的出口方向與重力方向的角度為90°～270°。

所述分流壓水室與離心蝸室進(jìn)口側(cè)的外壁面密封連接或與其整體鑄造保證密封。

所述的噴嘴和擴(kuò)散管組成噴射器，噴射器流向中心軸線可與離心葉輪旋轉(zhuǎn)中心軸平行、垂直或傾斜；

所述的離心蝸室為單隔舌、單出口或多隔舌多出口，每個(gè)出口各連接一個(gè)單入式流道，單入式流道可匯合后再進(jìn)入分流壓水室或分流三通，也可由各單入式流道單獨(dú)與分流壓水室或分流三通連接。

實(shí)施例：本實(shí)施例的低噪音自吸復(fù)合泵工作時(shí)，復(fù)合泵離心蝸室7內(nèi)一部分流體在離心葉輪10高速旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)下，獲得動(dòng)能后在離心力的作用下經(jīng)由離心蝸室隔舌9的分流通過單入式流道1后平緩、順暢地進(jìn)入分流壓水室13或分流三通14，并迅速使動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力勢(shì)能。因此避免了傳統(tǒng)噴射泵導(dǎo)葉盤15上的導(dǎo)葉與離心葉輪10的碰撞、刮擦及高速流體沖擊噴射泵導(dǎo)葉16、噴射泵導(dǎo)流盤17的流動(dòng)噪聲和流動(dòng)損失，見圖4。進(jìn)入分流壓水室13或分流三通14的流體（高速或高壓）一部分經(jīng)分流壓水室13出口或分流三通14出口流出復(fù)合泵完成輸送，另一部分作為工作流體直接進(jìn)入噴嘴5形成的亞音速或超音速的射流。于是在噴嘴出口高速流體附近產(chǎn)生一個(gè)極強(qiáng)的負(fù)壓，復(fù)合泵入口的被吸流體因此被卷吸與高速工作流體一起噴射進(jìn)入擴(kuò)散管2混合?；旌系牧黧w從離心葉輪10入口進(jìn)入離心葉輪進(jìn)行類似多級(jí)泵的二次增壓，然后在離心蝸室7的隔舌附近甩出葉輪，最后經(jīng)單入式流道重回分流壓水室13或分流三通14，其中一部分作為工作流體再次進(jìn)入噴嘴入口段，另一部分排出泵體，如此循環(huán)往復(fù)，周而復(fù)始。當(dāng)噴射泵處于自吸排氣階段，復(fù)合泵入口6的被吸流體為氣體，在噴嘴出口強(qiáng)負(fù)壓的作用下與預(yù)灌的工作流體一起在噴嘴5出口匯流、在擴(kuò)散管2混合后進(jìn)入葉輪加速，而后經(jīng)單入式流道1未循環(huán)進(jìn)入噴嘴的這部分混合流體在分流壓水室13或分流三通14內(nèi)滯留，由于氣泡的上浮發(fā)生氣液分離，完成排氣而實(shí)現(xiàn)自吸。

以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作了說明，但這些說明不能被理解為限制了本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍由隨附的權(quán)利要求書限定，任何在本發(fā)明權(quán)利要求基礎(chǔ)上的改動(dòng)都是本發(fā)明的保護(hù)范圍。