分段式衬套异形内壁特大型高压水环真空泵制造技术

本发明专利技术公开了分段式衬套异形内壁特大型高压水环真空泵，属于水环式真空泵技术领域。其特征为：衬套分为多个单段衬套，单段衬套沿轴向长100‑300mm，外壁呈圆筒状，单段衬套横截面一半的内壁壁厚相同，另一半壁厚经逐渐变厚、变薄和再变厚之后，与内壁壁厚相同的一半衬套圆滑连接。分段式衬套安装于泵体中，形成泵体的异形内壁体型线；分段式衬套异形内壁特大型高压水环真空泵包括前泵盖、前分配板、叶轮、分段衬套、泵体、后分配板、后泵盖、拉紧螺栓、气水分离器和供水管路等。叶片周圈分布于叶轮轮毂上，叶片设有多道环形板以保证强度；叶轮于泵体内部为偏心布置；与传统的水环真空泵相比，本发明专利技术极限负压与等温压缩效率显著提高。

【技术实现步骤摘要】
分段式衬套异形内壁特大型高压水环真空泵
本专利技术属于水环式真空泵
，特别涉及分段式衬套异形内壁特大型高压水环真空泵。
技术介绍
水环真空泵内部装有固定叶片且偏心布置的叶轮，叶轮通过旋转将机械能转化为水的动能形成旋转的水环，不可压缩的旋转水环与偏心布置的叶轮形成容积变化的气室，产生压力的变化达到抽吸真空的目的。由于水环真空泵因其所具有的气体等温压缩优点，作为一种输送气体的流体机械，被广泛的应用于煤矿瓦斯抽采系统中。随着煤层开采的深度不断加深、煤层瓦斯含量增加、瓦斯抽采管网的长度不断加长以及复杂管网造成的负压损失等问题的产生，传统的单台小型水环真空泵或者并联多台小型水环真空泵抽采方式已经不能满足抽采达标需求，亟待研制能够提供大抽气量、高负压、低能耗的特大型水环真空泵。传统的水环真空泵泵体的内壁为圆形，很难在内壁为圆形的基础上提高水环真空泵的负压。通过自由曲面变形方法和气液两相流场重构的水环真空泵泵体型线响应面优化算法，建立了水环真空泵泵体型线、叶片型线与进气口真空度之间的响应关系，找到了进气口真空度最优的复杂样条异形泵体型线。与传统的水环真空泵相比，拥有异形泵体型线的特大型水环真空泵极限负压与等温压缩效率显著提高。
技术实现思路
针对传统的水环真空泵泵体内壁为圆形、负压难以提高的技术难题，专利技术人专利技术了带有分段式衬套的异形内壁特大型高压水环真空泵。该分段式衬套异形内壁特大型高压水环真空泵抽气量为800m3/min～3000m3/min。为实现上述目的，本专利技术采取以下的技术方案：分段式衬套异形内壁特大型高压水环真空泵，其特征在于：分段式衬套由多个单段衬套组成，以一个单段衬套为例，单段衬套沿轴向长100-300mm，外壁呈圆筒状，单段衬套横截面一半的内壁壁厚相同，另一半壁厚经逐渐变厚、变薄和再变厚之后，与内壁壁厚相同的一半衬套圆滑连接，一半壁厚逐渐变厚、变薄和再变厚的壁厚特征是根据变形方法和气液两相流场重构的水环真空泵泵体型线响应面优化算法，建立水环真空泵泵体型线、叶片型线与进气口真空度之间的响应关系，得到进气口真空度最优的复杂样条异形泵体型线。多个单段衬套同轴线依次无缝对接，相邻对接端面均布有配合对接的凸台或凹槽，构成同一轴向位置厚度相同的衬套。单段衬套端面设有3-5个配合对接的凸台或凹槽。凸台高50mm，凹槽深50mm，凸台、凹槽侧面的延长面相交于轴线，两延长面交角为7-9度，分段式衬套通过热装法装配于泵体中。所述的衬套内壁壁厚相同的一半位于出气口一侧，衬套最薄处位于入气口一侧泵体右下方。所述的分段式衬套异形内壁特大型高压水环真空泵包括前泵盖、前分配板、叶轮、分段式衬套、泵体、气水分离器、拉紧螺栓、后分配板、后泵盖、供水管路和连接件。前泵盖与泵体之间安装有前分配板，后泵盖与泵体之间安装有后分配板。叶轮和泵轴横向安装于泵体中，泵轴通过轴承和轴承座安装于前后泵盖轴承座支架上。泵体内壁安装有分段式衬套。气水分离器与前后泵盖连接。供水管路与前泵盖的放水法兰和后泵盖的后盖放水法兰连接。所述的泵体内壁安装有分段式衬套，安装方法为热装法。分段式衬套有单段衬套前段、单段衬套中段和单段衬套后段三种类型，安装时将单段衬套逐个安装于泵体中，后一单段衬套的凸台嵌入前一单段衬套的凹槽中。安装完毕后，对凸出泵体的单段衬套部分通过立式车床车掉。所述的连接件为用于将前泵盖、前分配板、叶轮、分段式衬套、泵体、气水分离器、拉紧螺栓、后分配板、后泵盖和供水管路连接固定的法兰、定位销和螺栓。前分配板和后分配板通过螺栓与前泵盖后泵盖固定连接，拉紧螺栓穿过泵体上的连接孔连接前后泵盖。所述的叶轮包括泵轴、叶轮轮毂和叶片，特征为薄壁复杂样条型线变厚度的叶片周圈分布于叶轮轮毂上，叶片设有加强筋。泵轴和叶轮轮毂连接方式为过盈配合。所述的分段式衬套内壁为异形薄壁特征，将分段式衬套安装于泵体中。所述的气水分离器包括气水分离器、防尘网罩和吸气连通管，气水分离器和吸气连通管安装于前后泵盖上。所述的前泵盖包括前泵盖泵底脚板、前泵盖、左右盖板、前轴承座、水平法兰垫、前轴承压盖、放水法兰和水平法兰。前泵盖泵底脚板为支承结构。左右盖板和前轴承压盖通过螺栓连接固定于前泵盖上。所述的后泵盖包括后泵盖泵底脚板、后泵盖、后泵盖左右盖板、后轴承压盖、后泵盖水平法兰垫、后轴承座、后泵盖水平法兰和后盖放水法兰。后泵盖泵底脚板为支承结构。后泵盖左右盖板和后轴承压盖通过螺栓连接固定于后泵盖上。后轴承座起支承轴承作用。后泵盖水平法兰垫起气水分离器与后泵盖连接时的密封作用。所述的泵体的抽气量为800m3/min～3000m3/min。本专利技术的分段式衬套异形内壁特大型高压水环真空泵，具有以下优点和效果：1)本专利技术的分段式衬套内壁为异形薄壁特征，有单段衬套前段、单段衬套中段和单段衬套后段三种类型，将分段式衬套安装于泵体中后，泵体内壁具有异形薄壁体型线特征，拥有异形泵体型线的特大型水环真空泵极限负压与等温压缩效率显著提高。2)本专利技术的分段式衬套异形内壁特大型高压水环真空泵抽气量为800m3/min～3000m3/min。附图说明图1为本专利技术的分段式衬套异形内壁特大型高压水环真空泵结构示意图；图2为本专利技术的分段式衬套异形内壁特大型高压水环真空泵结构示意图；图3为本专利技术的前泵盖结构示意图；图4为本专利技术的叶轮结构示意图；图5为本专利技术的分段式衬套结构示意图；图6为本专利技术分段式衬套的正视结构示意图；图7为本专利技术分段式衬套的装配示意图；图8为本专利技术气水分离器的结构示意图；图9为本专利技术后泵盖的结构示意图。其中：1-前泵盖，101-1、101-2-前泵盖泵底脚板，102-前泵盖，103-1、103-2-左右盖板，104-前轴承座，105-1、105-2-水平法兰垫，106-前轴承压盖，107-放水法兰，108-水平法兰，2-前分配板，3-叶轮，301-泵轴，302-叶轮轮毂，303-叶片，4-分段式衬套，401-单段衬套前段，402-单段衬套中段，403-单段衬套后段，5-泵体，6-气水分离器，601-气水分离器，602-1、602-2-防尘网罩，603-吸气连通管，7-拉紧螺栓，8-后分配板，9-后泵盖，901-1、901-2-后泵盖泵底脚板，902-后泵盖，903-1、903-2-后泵盖左右盖板，904-后轴承压盖，905-1、905-2-后泵盖水平法兰垫，906-后轴承座，907-后泵盖水平法兰，908-放水法兰，10-供水管路。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步说明。如图1～2所示，所述的分段式衬套异形内壁特大型高压水环真空泵是由前泵盖1、前分配板2、叶轮3、分段式衬套4、泵体5、气水分离器6、拉紧螺栓7、后分配板8、后泵盖9、供水管路10和连接件。前泵盖1与泵体5之间安装有前分配板2，后泵盖9与泵体5之间安装有后分配板8；叶轮3和泵轴301横向安装于泵体5中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.分段式衬套异形内壁特大型高压水环真空泵，其特征在于：分段式衬套(4)由多个单段衬套组成，以一个单段衬套为例，单段衬套沿轴向长100-300mm，外壁呈圆筒状，单段衬套横截面一半的内壁壁厚相同，另一半壁厚经逐渐变厚、变薄和再变厚之后，与内壁壁厚相同的一半衬套圆滑连接，一半壁厚逐渐变厚、变薄和再变厚的壁厚特征是根据变形方法和气液两相流场重构的水环真空泵泵体型线响应面优化算法，建立水环真空泵体型线、叶片型线与进气口真空度之间的响应关系，得到进气口真空度最优的复杂样条异形泵体型线；多个单段衬套同轴线依次无缝对接，相邻对接端面均布有配合对接的凸台或凹槽，构成同一轴向位置厚度相同的衬套；单段衬套端面设有3-5个配合对接的凸台或凹槽；凸台高50mm，凹槽深50mm，凸台、凹槽侧面的延长面相交于轴线，两延长面交角为7-9度，分段式衬套(4)通过热装法装配于泵体(5)中。/n

【技术特征摘要】
1.分段式衬套异形内壁特大型高压水环真空泵，其特征在于：分段式衬套(4)由多个单段衬套组成，以一个单段衬套为例，单段衬套沿轴向长100-300mm，外壁呈圆筒状，单段衬套横截面一半的内壁壁厚相同，另一半壁厚经逐渐变厚、变薄和再变厚之后，与内壁壁厚相同的一半衬套圆滑连接，一半壁厚逐渐变厚、变薄和再变厚的壁厚特征是根据变形方法和气液两相流场重构的水环真空泵泵体型线响应面优化算法，建立水环真空泵体型线、叶片型线与进气口真空度之间的响应关系，得到进气口真空度最优的复杂样条异形泵体型线；多个单段衬套同轴线依次无缝对接，相邻对接端面均布有配合对接的凸台或凹槽，构成同一轴向位置厚度相同的衬套；单段衬套端面设有3-5个配合对接的凸台或凹槽；凸台高50mm，凹槽深50mm，凸台、凹槽侧面的延长面相交于轴线，两延长面交角为7-9度，分段式衬套(4)通过热装法装配于泵体(5)中。


2.根据权利要求1所述的分段式衬套异形内壁特大型高压水环真空泵，其特征在于：衬套内壁壁厚相同的一半位于出气口一侧，衬套最薄处位于入气口一侧泵体右下方。


3.根据权利要求1所述的分段式衬套异形内壁特大型高压水环真空泵，其特征在于：水环真空泵的抽气量为800m3/min～3000m3/min，包括前泵盖(1)、前分配板(2)、叶轮(3)、分段式衬套(4)、泵体(5)、气水分离器(6)、拉紧螺栓(7)、后分配板(8)、后泵盖(9)、供水管路(10)和连接件；前泵盖(1)与泵体(5)之间安装有前分配板(2)，后泵盖(9)与泵体(5)之间安装有后分配板(8)；叶轮(3)和泵轴(301)横向安装于泵体(5)中，泵轴(301)通过轴承和轴承座安装于前后泵盖轴承座支架上；泵体(5)内壁安装有分段式衬套(4)；气水分离器(6)与前后泵盖连接；供水管路(10)与前泵盖(1)的放水法兰(107)和后泵盖(9)的后盖放水法兰(908)连接。


4.根据权利要求1所述的分段式衬套异形内壁特大型高压水环真空泵，其特征在于：泵体(5)内壁安装有分段式衬套(4)，安装方法为热装法；分段式衬套(4)有单段衬套前段(401)、单段衬套中段(402)和单段衬套后段(403)三种类型，安装时将单段衬套逐个安装于泵体中，后一单段衬套的凸台嵌入前一单段衬套的凹槽中；安装完毕后，对凸出泵体的单段衬套部分通过立式车床车掉。


5.根据权利要求1所述的分段式衬套异形内壁特大型高压水环真空泵，其特征在于：连接件为用于将前泵盖(1)、前...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵玉刚，陈琳，孙海波，荆延波，赵国勇，孟凡瑞，孟建兵，徐红伟，邓曰明，赵传营，齐晓明，仪春梅，
申请(专利权)人：淄博水环真空泵厂有限公司，山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东;37