节能高效的 新型污水切割泵

作者:刘元成,作者系山东双轮股份有限公司高级工程师。 文章来源:《流程工业》 发布时间:2016-04-20
一种小规格创新型污水切割泵——具有结构简单、工作效率高、通过能力强、制作成本低、便于维护等特点。其结构风格国际首创,已申报国家发明专利。

随着社会的发展和进步,世界各地的城市化建设都在不断加快,伴随而来的生活污水越来越多,其水内杂质也越来越复杂,过去那些普通的污水泵已不能满足其使用要求,国内外许多厂家都在着手研发自己特色的高性能污水泵,并且已经取得了良好的使用效果。近年来,切割型污水泵很受市场的青睐 ,引起了业内人士的广泛关注,但是,这类泵也存在一些共有的不足,其突出弱点是:效率比较低,结构比较复杂,制作和维护费用较高。本文推出了一种创新型设计,用于中小型污水排放场合,这些问题就基本上都得到了解决。其结构和工作原理参见图1、图2。

图1所示为立式新型污水切割泵安置于容器上口的一种形式,导流座辅助支撑于容器底部,刀盘法兰与容器口密封连接。

由图1可见,叶轮上下端面分别紧贴泵壳内壁和刀盘顶面构成最佳配合关系。叶片横截面为C型,刀盘设有多个渐变形进水口,为可拆卸形式,可通过改变微调垫片厚度或磨削刀盘顶面调整与叶轮底面的配合间隙;通过改变轴肩配合处叶轮孔端面的长短可以控制叶轮与泵壳内壁的最佳间隙。

作为小规格污水切割泵,叶轮可通过螺纹直接扭紧于轴上,在轴头设内六角沉孔,就实现了轴栓连接形式,这种无键连接减小了叶轮轮毂直径,使进水口的分布半径可以更小些,对提高水泵效率、改善动平衡非常有益,同时也根除了可能出现的螺栓脱落隐患。

导流座入水口的大小可根据不同场合需要设定,过大的污物可以限制在导流座以外。

由图2可见,进水口随着叶轮旋转方向逐渐变窄,工作时叶轮刀刃与刀盘刀刃构成了滑动剪切关系,杂物一旦进入被迫接受滑动剪切直至切断,这种切断消耗动力最小,平稳过渡中不易产生振动。

这种C型截面叶片不仅可以形成锋利的切削刃口,明显降低切削阻力,还可以有效减少两侧渗漏,同时提升了叶片强度,减轻了叶轮重量;这种叶轮不产生轴向力,模型、铸件的制作、加工比较容易,叶片刃口磨削非常方便,对掌握配合精度、叶轮修磨重复利用非常有利,见图3。

图3液体不易向两侧渗漏,锋利的切削刃口

这种刀盘可以制作成铸件或冲压件,材料的选择也很方便,进水口尺寸和形状可以根据不同的污水条件进行设计,加工精度也容易保证,使用维护也很方便,刃口用钝后还可以二次刃磨重复利用。

图4研磨轮导致了大量的液体外散、无用功浪费,许多污物将被甩在周围无法排放,同时阻碍了吸入口面积,影响效率的发挥。微小的进水孔不利于大颗粒纤维污的通过,同时也限制了排放的流量;整体结构复杂,制作成本明显增高。远离中心的进水孔分布,必将导致叶轮、泵壳的加大,无法实现高效、低成本产品制作。

图5伸出泵外的铰刀的离心作用,将导致外部液体的分撒,会造成一定的功率浪费。主轴的加长,只能通过加大轴径来保证其刚性的。

图6两端面、刃口的加工比较困难;叶片的尺寸、数量受到限制,对效率的提升、小规格的选用造成不利。割盘开孔的比例过大,影响力了效率的提升;形状复杂、精度要求高,制作成本也相对较高。

图7陈旧的旋流式叶轮,不具有切割功能,只能通过提供与泵壳间的距离来保证通过能力,水泵的整体效率无法提升。

图8两条不对称的切割叶片,在保证动平衡以及与壳体端盖构成配合关系上制作比较困难,成本较高。这种螺旋式叶片不利于扬程的发挥,在小流量、高扬程的情况下效率往往较低。

对比目前国内外市场上比较流行的各类小型污水泵(参见图4、图5、图6、图7、图8)我们就可以发现它们存在的诸多不足在这里已经不见了。

由上述分析和试测数据对比,我们得出新型污水切割泵具有以下突出特点:

1.节能效果好,整体效率可高于国际知名品牌10%以上。

叶轮兼做割刀。无专用割刀水阻能耗。

C型截面叶片。刀刃锋利,双端面配合,切割阻力小,侧面泄露少,无轴向力摩擦。

无键、栓连接。同轴度高,无偏心振动能耗,延长轴承使用寿命。

滑动剪切破碎。叶片与入水口刀盘构成滑动切割,能耗少,振动小,效果好。

2.可靠性高,工艺性好。

不存在螺钉、叶轮脱落;

关键件方便材料选择,方便加工制造;

入水口较大,不存在泵口周边堆积。

3.维护性、经济性好

叶轮、刀盘方便拆卸,方便二次刃磨重复利用;

构造简单、整体尺寸小、用料少,具有很高的成本优势。

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