申请日2014.01.20
公开(公告)日2015.07.22
IPC分类号F04D7/04; F04D29/00
摘要
本发明公开了一种污水泵闭式叶轮口环切割防堵装置，其主要由轴承、机械密封、叶轮、前泵腔、泵体密封环、切割防堵结构、叶轮密封环、叶轮密封环固定螺钉、吸入口、泵体、泵体上方形凹槽等组成。叶轮密封为一种具有螺旋形式的切割防堵结构，其旋转方向与叶轮旋转方向一致。切割防堵结构与泵体形成铣刀切割面，当大纤维、颗粒在压力差的作用下从前泵腔向叶轮进口流动时，流经该配合面处被该铣刀切割面切碎，使纤维等杂质被切碎后在进入污水泵叶轮内，并从污水泵输出至排污管道。本发明的有益结果是：解决了污水泵口环处颗粒堵塞和纤维缠绕问题，实现纤维或者颗粒在口环内直接被多次切割和粉碎，保证了污水泵稳定可靠运行，彻底消除了叶轮口环卡死导致烧毁电机的现象。
权利要求书
1.一种污水泵闭式叶轮口环切割防堵装置，包括轴承(1)，机械密封(2)，叶轮(3)， 杂质(4)，前泵腔(5)，泵体密封面(6)，泵体前泵腔倾斜面(7)，切割防堵结构(8)， 叶轮密封环(9)，叶轮密封环固定螺钉(10)，叶轮进口(11)，吸入口(12)，泵体 (13)，泵体上方形铣槽(14)等。叶轮口环采用切割防堵结构(8)，该切割防堵结 构(8)的旋转方向与叶轮(3)的旋转方向一致。
2.如权利要求1所述的一种污水泵闭式叶轮口环切割防堵装置，其特征在于切割防堵 结构(8)为螺旋形结构，通过螺旋输送的原理将含有纤维、颗粒的污水输送至叶轮 进口(11)处。
3.如权利要求1所述的一种污水泵闭式叶轮口环切割防堵装置，其特征在于切割防堵 结构(8)采用矩形锯齿结构。
4.如权利要求1所述的一种污水泵闭式叶轮口环切割防堵装置，其特征在于泵体(13) 上开1～2道方形铣槽(14)，使切割防堵结构(8)与相配合的泵体(13)形成铣刀切 割面当大纤维在压力差的作用下从前泵腔(5)向叶轮进口流动时，流经该配合面处 被该铣刀切割面切碎，可再次进入泵内被输送至叶轮出口;大的颗粒也可以被该铣刀 切割面直接绞碎，进而从泵内输出。
5.如权利要求1所述的一种污水泵闭式叶轮口环切割防堵装置，其特征在泵体(13) 前段有3°～5°的倾斜角度，并且进行倒圆角处理。前泵腔(5)内的纤维、颗粒等 杂质(4)在压力差的作用下流经切割防堵结构向叶轮进口流动，且越靠近叶轮进口 其受到的切割作用越明显，使纤维等杂质(4)被切碎而二次进入泵内、进而从泵内 输出。
6.如权利要求1所述的一种污水泵闭式叶轮口环切割防堵装置，其特征在泵体密封面 (6)有2°～3°的倾斜角度，且入口位倒圆角处理。圆角和大间隙引导纤维顺利进 入口环切割防堵结构(8)，对颗粒和纤维预进行预切割。随着泵体密封面(6)和叶 轮密封环(9)配合间隙逐渐减小，可进一步多次细切割和切碎。
7.如权利要求1所述的一种污水泵闭式叶轮口环切割防堵装置，其特征在当叶轮轴偏 心运行时，叶轮密封环(9)与泵体密封面(6)两密封环之间为矩形齿接触，减小了 接触面积，不易卡死，提高了运行可靠性。
8.如权利要求1所述的一种污水泵闭式叶轮口环切割防堵装置，其特征在叶轮密封环 (9)与叶轮进口通过固定螺钉(10)进行位置固定，叶轮口环切割防堵装置长时间 运行磨损后，可进行维护和更换。
说明书
一种污水泵闭式叶轮口环切割防堵装置
技术领域
本发明涉及一种污水泵闭式叶轮口环切割防堵装置，属于流体机械技术领域，尤 其适用于离心泵输送污水污物介质。
背景技术
对于一般离心泵来说，叶轮密封口环和泵体密封面是一对间隙配合的零部件。口 环的作用是在叶轮与泵体间形成狭窄、曲折的通道，来增加介质的流动阻力，达到减少介 质泄漏的目的。叶轮高速旋转而泵体固定不动，所以叶轮口环和泵体间为间隙配合。随着 我国环保事业不断发展，泵的应用领域越来越广，在市政、生活污水等的排放中都需要可 输送含有固体颗粒悬浮物或纤维状悬浮物液体的污水无堵塞泵。目前无堵塞叶片结构主要 有单流道、双流道、旋流泵和螺旋离心泵等结构，这些叶片结构基本解决了叶轮内的污水 污物介质的堵塞问题。然而，对于闭式污水离心泵叶轮结构，在输送含有该固体颗粒和纤 维介质的污水时，在其前泵腔内易堆积这些颗粒和纤维等杂质，容易产生口环间隙堵塞问 题。叶轮前后盖板两侧泵腔与叶轮出口相连，压力很高，叶轮口环处于泵腔高压侧和叶轮 进口低压侧中间，口环两侧存在较大的压力差，因此在泵输送介质时，必定会有部分含有 颗粒、纤维的污水，在压差作用下，通过叶轮与泵体间的密封口环间隙，颗粒和纤维并从 泵腔高压区流到进口低压区。在污水泵实际运行过程中，经常发现纤维或者颗粒在口环内 将阻碍叶轮的正常旋转，导致轴功率瞬间上升，情况严重时，固体颗粒或者纤维等杂质会 将叶轮卡死，导致叶轮导致污水泵轴功率超载，烧毁电机，从而降低泵的可靠性和使用寿 命，并影响污水处理流程的工作效率、耽误工业生产。由此可见，实现污水泵叶轮口环处 切割防堵技术是目前污水设备急需解决的关键技术。
经检索，基于CFD的离心泵口环间隙流动研究(赵伟国.基于CFD的离心泵口环间隙 流动研究.华中科技大学.2006.pp.23～46)一文中涉及离心泵口环结构，包括前口环、后 口环、前泵腔、后泵腔以及叶轮，其为常见的叶轮的口环结构，由前后两个口环组成，各 自形成两个口环间隙。叶轮口环间隙对农用离心泵汽蚀性能的影响(牟介刚，苏苗印等.叶 轮口环间隙对农用离心泵汽蚀性能的影响.农机化研究.2010(11)：25-29)一文中所示离 心泵叶轮口环结构其包括前口环、后口环，但其均为普通口环，不具有切割防堵的功能， 一旦输送污水时便会导致叶轮的堵塞，导致泵的使用寿命缩短、效率降低，影响生产作业。 我国现有的污水泵及清水泵叶轮目前均采用普通口环密封结构，该结构中的叶轮与泵体的 口环结构为圆柱面环，只能用于输送清水介质，若输送还有纤维、颗粒的杂质时，该纤维、 颗粒将沉积在前盖板处，情况严重时，常出现叶轮密封口环处卡死的现象，影响泵的运行 效率和使用寿命，现有技术的叶轮口环结构仅能适用于单一液体介质输送，不能用于含有 固体颗粒悬浮物或纤维状悬浮物液体的输送。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种污水泵闭式叶轮口环切割防堵装置，其由轴 承、机械密封、叶片、杂质、前泵腔、泵体密封环、切割防堵结构、叶轮密封环、叶轮密 封环固定螺钉、吸入口、泵体、泵体上方形铣槽等组成。叶轮口环采切割防堵结构，其为 一种特殊的矩形螺纹(外螺纹)结构，螺旋线方向与叶轮旋转方向一致。该切割防堵结构 可将泵腔内含有固体颗粒悬浮物或纤维状悬浮物液体输送至泵的进口侧，同时该纤维、颗 粒输送螺旋槽采用矩形锯齿，其与泵体密封端面形成间隙配合，在泵体密封端面上开有若 干刀槽，泵体方形铣槽与叶轮口环矩形锯齿配合，两者形成切碎装置，口环矩形锯齿在输 送颗粒和纤维的同时，又实现了切碎功能，彻底解决了污水泵叶轮口环堵塞和卡死问题。
本发明解决其技术问题所采用的方案是：污水泵正常运行时，叶轮高速运转时，泵体 密封面与叶轮密封环上开设的方形铣槽之间形成锋利的高速铣刀切割面，当污水污物介质 中所含有的长纤维在叶轮密封环两侧压力差的作用下，从前泵腔向叶轮进口流动时，当介 质在叶轮密封环螺旋输送过程中，纤维或固体颗粒经过矩形锯齿螺旋切割槽时，杂质均被 铣刀切割面粉碎或切割，切碎后的纤维或颗粒继续通过方形铣槽输送至泵进口，在泵进口 来流的冲击下，切碎物可再次进入泵内，再次被输送至泵叶轮出口，最终排入污水泵出口 输送管道。
所述的靠近前泵腔的泵体密封面有一定的倾斜角度，并且对该处的泵体密封面靠 近前泵腔位置进行倒圆角处理。前泵腔内的纤维、颗粒等在叶轮进、出口压力差的作用下 流经切割防堵结构向叶轮进口流动，且越靠近叶轮进口处，叶轮螺旋切割面与泵体密封面 之间的间隙越小，其受到的切割作用越明显。泵体密封面倾斜与倒圆角共同作用，使纤维 等杂质自动进入方形铣槽中。
所述的泵体的前泵腔倾斜面有一定的倾斜角度，便于堆积的固体颗粒或纤维在自 身的重力作用下，自动向粉碎槽运动，在切割防堵结构高速旋转作用下自动进入密封口环 进行粉碎。
所述的叶轮密封环切割防堵结构有一定长度，该叶轮口环切割防堵结构对效率、 水力损失的影响很小，还可以起到螺旋密封作用，降低容积损失并可实现对长纤维等的多 次切割，使其更易通过叶轮排出，最终提高了污水泵的通过能力。
本发明的有益效果是，解决了污水泵口环颗粒堵塞和纤维缠绕问题，实现纤维或 者颗粒在口环内直接被多次切割和粉碎，保证了污水泵稳定可靠运行，彻底消除了叶轮口 环卡死导致烧毁电机的现象。
