常 軒， 姚松勤， 常 鑫

（1.國家知識產(chǎn)權局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心， 江蘇 蘇州 215000；2.杭州和利時自動化有限公司， 浙江 杭州 310018）

1 離心泵氣蝕機理

離心泵由葉輪體、泵殼體、泵軸結(jié)構、軸承、密封環(huán)和填料函等構成。離心泵雖然具有結(jié)構緊湊，流量范圍寬、揚程范圍寬、流量均勻、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、振動小、設備安裝費用低維護檢修費用較低等優(yōu)點，但在實際生產(chǎn)中卻存在氣蝕現(xiàn)象。氣蝕是流體動力學、材料學和物理化學的復雜現(xiàn)象。氣蝕發(fā)生時，使泵體受到損壞，還會出現(xiàn)噪聲和振動。當情況嚴重時，流道的截面會被很多氣泡堵塞，使葉輪獲得的能量減少，導致泵體不能正常工作[1]。

氣蝕是泵體表面與流動的液體發(fā)生相對運動所產(chǎn)生的表面損傷，這種情況通常發(fā)生在離心泵零部件、水輪機的葉片和船舶的螺旋槳等表面，氣蝕時會傳遞出損害葉輪和泵殼體部件的氣泡，加上流動的液體中溶解的微量氧對金屬結(jié)構進行化學腐蝕的共同作用，在相當一段時間后，能夠使其表面出現(xiàn)斑痕和裂縫等等情況，甚至會出現(xiàn)呈海綿狀的情況從而逐步從泵體脫落。傳統(tǒng)葉輪的葉片和后蓋一體結(jié)構，葉片出現(xiàn)大面積損傷時無法通過焊補來解決，因此，需要整體更換葉輪，也提高了養(yǎng)護成本。

2 離心泵抗氣蝕技術（見表1）

表1 離心泵抗氣蝕技術分解

采用優(yōu)化工藝操作條件是指在工藝條件允許的情況下，改變泵的流量、揚程、轉(zhuǎn)速等操作參數(shù)，可以避免氣蝕的發(fā)生。但由于工藝條件的限制，優(yōu)化工藝操作條件具有很大的局限性，大部分情況下效果并不怎么顯著，故可將該方法作為解決氣蝕問題的輔助方法。

采用泵裝置結(jié)構改進主要有六個技術分支[2]：泵體結(jié)構改進、采用雙吸葉輪、采用前置誘導輪、采用降溫冷卻、采用涂層工藝和采用抗氣蝕材料。

3 離心泵防氣蝕改進方案一（見圖1）

離心泵防氣蝕改進方案：包括離心泵主體和氣蝕預防組件，離心泵主體包括離心泵殼體1 和和配合安裝在離心泵殼體1 內(nèi)的葉輪2，離心泵殼體1 的左端和上端分別開設有與離心泵殼體1 內(nèi)腔相連通的進液口和出液口；氣蝕預防組件配合安裝在離心泵主體的左側(cè)，氣蝕預防組件包括安裝殼體3，安裝殼體3的內(nèi)腔底部配合安裝有水平設置的半導體制冷片4，半導體制冷片4 的制冷面朝上設置，且制冷面上均布有豎直設置的導溫柱5，半導體制冷片4 的散熱面中部連接有散熱柱6，散熱柱6 的下端伸出安裝殼體3。安裝殼體3 的左右兩端中部配合安裝有連接筒7，連接筒7 與安裝殼體3 的內(nèi)腔連通，置于安裝殼體3 右端的連接筒7 與離心泵殼體1 的進液口配合連接。散熱組件配合安裝在安裝殼體3 的底部，包括外殼8，外殼8 內(nèi)設有散熱板9 和風扇10，散熱板9 水平設置，其頂面中部與散熱柱6 的下端固定連接，風扇10置于散熱板9 的下方[3]。

離心泵防氣蝕改進優(yōu)點：通過增設氣蝕預防組件，采用半導體制冷片的高效制冷效果，有效降低了離心泵進液口的液體溫度，起到了預防氣蝕現(xiàn)象發(fā)生的作用；半導體制冷片的制冷面上采用均勻分布的導溫柱，有效提高了降溫效果。

4 離心泵防氣蝕改進方案二（見圖2）

離心泵防氣蝕改進方案：包括前蓋板104、后蓋板108、葉片101、密封環(huán)110、軸向連接孔109、出流孔102。離心泵防氣蝕改進的特征在于：密封環(huán)110與泵蓋107 之間存在環(huán)形間隙；密封環(huán)110 內(nèi)側(cè)后蓋板108 上有若干軸向連接孔109，軸向連接孔109 的數(shù)量與葉片101 數(shù)量相同，此孔沿著軸線方向自葉輪后蓋板108 通向葉片101 前緣中葉展附近；每個葉片有三個出流孔，分別將葉片前緣前蓋板處、中葉展處、后蓋板處與軸向連通孔相連。離心泵防氣蝕改進優(yōu)點：葉輪出口的高壓液體通過后蓋板108 與泵蓋107的間隙流經(jīng)密封環(huán)110 處的環(huán)形間隙，壓力得到降低；液體繼續(xù)經(jīng)過軸向連接孔109 及出流孔102 從葉輪前緣定量流出。在此流動過程中，伴隨著高壓液體在葉片101 前緣附近的定量流出帶來葉片101 前緣附近流體壓力得到提升，進而降低氣蝕發(fā)生的可能性；另外，葉片101 前緣附近穩(wěn)定的出流會形成一層液膜可降低氣蝕發(fā)生時對葉片的破壞。

5 離心泵防氣蝕改進方案三

離心泵防氣蝕改進方案：泵體1 上側(cè)設置有進水口3，下側(cè)設置有出水口11，左側(cè)設置有冷卻裝置13，進水口3 上側(cè)設置有濾板2，濾板2 上設置有固定孔4，固定孔4 與進水口3 上的螺紋孔5 相對應；冷卻裝置13 包括，導溫板15，冷卻裝置13 下側(cè)設置有風機14，泵體1 內(nèi)設置有葉輪組9，葉輪組9 左側(cè)設置有軸蓋16，軸蓋16 右側(cè)設置有固定槽，葉輪組9左側(cè)設置有環(huán)形凸起17，固定槽與環(huán)形凸起17 互相配合；葉輪組9 包括，誘導葉輪12 和雙吸葉輪10，葉輪組9 左側(cè)外圈設置有密封圈，泵體1 上設置有與之配合的密封環(huán)。

離心泵防氣蝕改進優(yōu)點：對流液進行降溫，設有誘導葉輪調(diào)節(jié)流液壓強，有效的降低了氣蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生；誘導葉輪與雙吸葉輪為一體化，結(jié)構緊湊，懸臂比不會有多大影響；進水口處設有濾板，較好的保護了泵葉；通過設置密封圈和密封環(huán)，較好的提高了泵的密封性。