一種串並聯離心泵

《一種串並聯離心泵》是合肥華升泵閥有限責任公司於2014年4月15日申請的專利，該專利申請號：2014101507174，專利公布號：CN103899542A，專利公布日：2014年7月2日，發明人是：柴立平、胡敬寧、張軍輝、李強、陳先春、李躍、何玉傑。

《一種串並聯離心泵》屬於離心泵領域，具體涉及一種具備有流道串並聯切換能力的串並聯離心泵。《一種串並聯離心泵》包括泵體及泵軸；泵軸上設葉輪部，葉輪部為兩個且泵腔處對應其開設有第一、第二腔道；泵體上設定有用於分別連通外部進液管路出口和第一、第二腔道進口的第一、旁支流道，和分別連通外部出液管路進口和第一、第二腔道出口的第一、第二出液流道；泵腔內還布置有分支流道，分支流道一端連通第二腔道進液口，且另一端連通第一出液流道處以形成三通節點，串並聯離心泵還包括開關部，第二出液流道處設定有開關組件，開關組件與開關部間具備電聯動或機械聯動關係。《一種串並聯離心泵》依靠聯動式構造，其結構合理而實用，使用壽命長而工作可靠穩定。

2021年8月16日，《一種串並聯離心泵》獲得安徽省第八屆專利獎優秀獎。

（概述圖為《一種串並聯離心泵》的摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：一種串並聯離心泵
• 公布號：CN103899542A
• 公布日：2014年7月2日
• 申請號：2014101507174
• 申請日：2014年4月15日
• 申請人：合肥華升泵閥有限責任公司
• 發明人：柴立平、胡敬寧、張軍輝、李強、陳先春、李躍、何玉傑
• Int.Cl.：F04D13/14(2006.01)I; F04D15/00(2006.01)I; F04D29/00(2006.01)I
• 專利代理機構：合肥和瑞智慧財產權代理事務所
• 代理人：王挺
• 類別：發明專利
• 地址：安徽省合肥市雙鳳經濟開發區金淮路6號

專利背景

串並聯離心泵屬於離心泵諸多類型中的一種，廣泛套用於消防和船舶等領域。串並聯離心泵的使用初衷，是為了解決以往傳統離心泵揚程短、流量小的技術問題；其通過泵體內部預先劃分好的流道，以單向閥和旋轉開關閥的協調分流作用來實現其串並聯的功能。然而，2014年4月15日以前的套用於上述離心泵的單向閥結構，受其使用環境乃至其使用性能影響，都為類似鉸接門扉式的結構，並在其門扉狀板體的閉合面處加設橡膠墊以實現其密閉性能；一方面，為保證單向閥的啟閉靈敏度，通常橡膠墊都為鬆弛狀的固定於其板體閉合面處，從而保證水壓衝擊時，液體介質能夠“快速”的填充橡膠墊與其板體間隙，並產生水推力來實現流道的關閉；但是，單向閥本身的實際工作環境，又常常需要實現其頻繁啟閉，在單向閥板體長時間頻繁撞擊流道而實現其啟閉時，軟質的橡膠墊極易產生破損撕裂乃至自行脫落等狀況，從而產生泄漏問題，影響泵的實際使用效率，這也是其使用壽命較短和維護頻繁的主要原因；另一方面，由於單向閥和旋轉開關閥均為動件，其本身即使不作使用，日常維護工作仍必不可少，此時就需要維護人員對於泵的進口端和出口端均進行拆卸，方可逐一的實現對於上述各開關部件的維護目的，其拆裝手續繁雜不堪，工作量巨大，從而極大的影響了維護人員的實際維護效率。此外的，其單向閥作為鉸鏈門扉式結構，其門扉式狀板體不但在工作時具備不可控性，同時還在實際啟閉時不可避免的頻繁與泵體間產生撞擊現象，其工作噪音極大，而無論是潛艇等需要重點禁聲的船艇領域時，還是套用於正常的普通船舶工作環境，傳統離心泵本身存在的噪音問題都極大的限制了其實際套用範圍。

發明內容

專利目的

《一種串並聯離心泵》的目的是為了提供一種結構合理而實用的串並聯離心泵，其使用壽命長而工作可靠穩定，工作噪音亦可得到極大改善。

技術方案

一種串並聯離心泵，包括具備有泵腔的泵體以及布置於泵體泵腔內的泵軸；所述泵軸上設葉輪部，葉輪部為兩個且泵腔處對應開設有用於容納兩葉輪部的彼此獨立的第一、第二腔道；泵體上設定有用於連通外部進液管路和第一腔道進口的第一進液流道，和分別連通外部出液管路和第一、第二腔道出口的第一、第二出液流道；泵腔內還布置有分支流道，分支流道一端連通第二腔道，且另一端連通第一出液流道處並於其連通處形成三通節點，上述三通節點處設有用於起三通開關作用的開關部；串並聯離心泵還包括連通外部進液管路與第二腔道的旁支流道，所述旁支流道處設定有用於控制其流道啟閉的開關組件；所述開關組件與開關部間具備電聯動或機械聯動關係，開關部關閉分支流道時，開關組件呈打開狀態；開關部關閉第一出液流道上的三通節點與外部出液管路之間的一段流道時，開關組件呈關閉狀態。

所述串並聯離心泵包括旋轉閥體，所述旋轉閥體外形呈兩端細而中段粗的階梯軸狀，其兩端小直徑軸段構成旋轉閥體的閥桿，其中段大直徑軸段構成旋轉閥體的閥芯；閥芯沿其軸向順延並同時貫穿於旁支流道與所述三通節點處設定，閥芯上的位於旁支流道內的部分閥段構成旁支流道的開關組件，閥芯上的位於分支流道上三通節點處的部分閥段構成開關部。

所述旁支流道的一端連通外部進液管路出口，而另一端則連通於分支流道上。

所述旁支流道包括外形呈“U”字狀的平行液流通路，分支流道與第一出液流道整體構成“h”字狀液流通路，且“h”字狀液流通路的液流交匯點處構成上述三通節點；所述“h”字狀液流通路與“U”字狀平行液流通路互為平行且兩者開口朝向同向設定，且“h”字狀液流通路與“U”字狀平行液流通路間連通布置有連通管；連通管軸線垂直“h”字狀液流通路所在平面布置；連通管的出液口以及外部進液管路的進液口分置於“U”字狀的平行液流通路的兩端點處，連通管的另一端位於分支流道處。

連通管上的與“U”字狀的平行液流通路連通點同旁支流道上的用於連通外部進液管路的進口端間。

旁支流道上的外形呈“U”字狀的平行液流通路處向外延伸有管體,管體向外順延並作為旁支流道的延伸段而連通於外部進液管路設定。

以閥芯對應開關組件所在段為第一閥芯段，閥芯對應開關部所在段為第二閥芯段，閥芯在第一閥芯段和第二閥芯段間還布置有中間密封段，中間密封段密封並隔離第一、第二閥芯段所在液流通道設定。

第一、第二閥芯段上均開設有缺口槽，所述兩缺口槽均沿閥芯徑向凹設且兩者間缺口朝向反向布置。

中間密封段沿其周向在其外周壁處開設有環形凹槽。

所述旋轉閥體還包括布置於閥桿一端處的手柄部以及用於限制手柄部旋轉角度的限位部。

所述葉輪部為離心式葉輪，兩葉輪部之間的一段泵軸上布置有用於隔離兩者所在第一、第二腔道的隔離體，且兩葉輪部和第一、第二腔道形狀輪廓均以垂直泵軸軸線所在平面呈面對稱的布置於泵體內。

改善效果

1）、摒棄了傳統的僅依靠絞合式的依靠獨立的水壓啟閉單向閥來實現旁支流道連通，而導致的使用壽命乃至工作噪音等諸多根本結構缺陷，通過採用開關部與開關組件間的電聯動或機械聯動結構，從而確保開關部與旁支流道處的開關部的聯動遙控效果；通過確定好兩者的聯動關係，一旦開關組件動作，開關部隨之產生隨動動作，其可控性顯然明顯的優於傳統結構；同時由於開關部本身依附於開關組件的聯動操作，因此其或仍舊採用密封墊，但可將其更為貼合的固接於單向閥的閥門上，或將其設定呈旋轉閥體等結構，此時其物理密封性能和可控性顯然也可得到極大提升，無論採用何種方式，整個閥體乃至整個泵體的實際使用維護乃至其使用壽命均可得到極大改觀，其工作穩定可靠而又能確保其使用效率。

2）、作為該申請的最佳化方案，此處的開關部與開關組件間優選以機械聯動來實現；

換句話說，此時的旁支流道不再是傳統的完全布置於泵體內的液體通路結構，而是將其順延出泵體外（也即作為延伸段的管體部分）後連通外部進液管路，其另一端直接與分支流道間固接連通，從而使其產生一段與分支流道間呈平行布置的“U”字狀平行流道，最終為階梯軸狀閥芯的直接穿設提供可能。由於閥芯直接穿設並實現對於分支流道上的三通節點和旁支流道上的開關部的同步通斷功能，通過合理布置平行流道和分支流道間以及閥芯上的閥孔或閥槽布置位置，即可實現“一芯兩用”的操作方式；也即：當閥芯上的開關部所在閥段關閉分支流道時，閥芯上的開關組件所在閥段即呈通路狀態；而閥芯上的開關組件所在閥段即呈通路狀態時，閥芯上的開關部所在閥段則應當關閉第一出液流道上的三通節點與外部出液管路間的一段液流通路；其聯動可靠穩定，一桿式的操作上顯然較之傳統聯動方式更為簡便。

3）、實際上，第一、第二閥芯段上開設的缺口槽，其槽腔使用時必然是作為連通相應通路的過流通道來設計的，而相對其槽腔，其槽底乃至槽壁則是作為隔斷相鄰通路而布置；兩缺口槽的朝向反向布置，從而在閥芯旋轉時能更好的實現指定流道的啟閉效果。中間密封段上的環形凹槽的設計結構，則是考慮到在使用時，不但能儘量的減少閥芯與相應配合面的實際表面接觸面積，從而使閥芯在旋轉時能夠更為省力，同時在其環形凹槽內布置密封圈等部件後，亦可起到部分密封和支撐閥芯的效果，一舉多得。

4）、至於旁支流道上的“U”字狀的平行液流通路和分支流道與第一出液流道整體構成“h”字狀液流通路的相對位置關係，是該申請的閥芯結構能夠布置成功的最最佳化條件，通過兩者的平行布置和在兩者間設定好的連通管，從而實現兩流道間的液流流通；通過設定為閥芯的穿設的穿設通道，在組裝時亦可直接將旁支流道、分支流道與第一出液流道直接設定為整體件，不但更為方便其實際裝配，甚至由於各個動件均位於上述整體件上，維護時可不需對泵的進口端進行檢查，而直接通過拆卸上述整體件，即可實現對於各流道的整體維護效果，整個拆裝工序縮減一般，工作量驟降，有利於實現高效率維護。

5）、旋轉閥體上的限位部的設定極為必要，這是因為對於該申請的閥芯結構，其整體仍舊是極其依賴缺口槽的正確對中來實現其通路的相應啟閉，一旦其偏斜角度過大，不可避免存在泄漏現象。此處通過轉動手柄和限位部的有效配合，確保了其在實際工作時的工作穩定性，最終為其後續的正常可靠工作提供前提保證。

附圖說明

圖1為《一種串並聯離心泵》的立體結構示意圖；

圖2為圖1的結構拆解及結構狀態圖；

圖3和圖5為《一種串並聯離心泵》在串聯工作狀態下的液流流向展開圖；

圖4為圖3工作狀態下的旋轉閥體所處“h”字狀液流通路處的閥體轉向圖；

圖6為圖5工作狀態下的旋轉閥體所處“U”字狀的平行液流通路處的閥體轉向圖；

圖7和圖9為《一種串並聯離心泵》在並聯工作狀態下的液流流向展開圖；

圖8為圖7工作狀態下的旋轉閥體所處“h”字狀液流通路處的閥體轉向圖；

圖10為圖9工作狀態下的旋轉閥體所處“U”字狀的平行液流通路處的閥體轉向圖；

圖11為旋轉閥體及外部相應殼體的整體結構示意圖；

圖12為圖11的結構剖面圖；

圖13為旋轉閥體的結構立體圖。

圖中標號所對應各部件名稱如下：

A-外部進液流道B-外部出液流道

10-第一腔道11-第一進液流道12-第一出液流道

20-第二腔道22-第二出液流道30-分支流道

40-旁支流道41-管體42-連通管50-旋轉閥體

51-第一閥芯段52-第二閥芯段53-中間密封段531-環形凹槽

54-手柄部55-限位部

技術領域

《一種串並聯離心泵》屬於離心泵領域，具體涉及一種具備有流道串並聯切換能力的串並聯離心泵。

權利要求

1.一種串並聯離心泵，包括具備有泵腔的泵體以及布置於泵體泵腔內的泵軸；所述泵軸上設葉輪部，葉輪部為兩個且泵腔處對應開設有用於容納兩葉輪部的彼此獨立的第一、第二腔道（10、20）；其特徵在於：泵體上設定有用於連通外部進液管路和第一腔道（10）進口的第一進液流道（11），和分別連通外部出液管路和第一、第二腔道（10、20）出口的第一、第二出液流道（12、22）；泵腔內還布置有分支流道（30），分支流道（30）一端連通第二腔道（20），且另一端連通第一出液流道（12）處並於其連通處形成三通節點，上述三通節點處設有用於起三通開關作用的開關部；串並聯離心泵還包括連通外部進液管路與第二腔道（20）的旁支流道（40），所述旁支流道（40）處設定有用於控制其流道啟閉的開關組件；所述開關組件與開關部間具備電聯動或機械聯動關係，開關部關閉分支流道（30）時，開關組件呈打開狀態；開關部關閉第一出液流道（12）上的三通節點與外部出液管路之間的一段流道時，開關組件呈關閉狀態；所述串並聯離心泵包括旋轉閥體（50），所述旋轉閥體（50）外形呈兩端細而中段粗的階梯軸狀，其兩端小直徑軸段構成旋轉閥體（50）的閥桿，其中段大直徑軸段構成旋轉閥體（50）的閥芯；閥芯沿其軸向順延並同時貫穿於旁支流道（40）與所述三通節點處設定，閥芯上的位於旁支流道（40）內的部分閥段構成旁支流道（40）的開關組件，閥芯上的位於分支流道（30）上三通節點處的部分閥段構成開關部。

2.根據權利要求1所述的串並聯離心泵，其特徵在於：所述旁支流道（40）的一端連通外部進液管路出口，而另一端則連通於分支流道（30）上。

3.根據權利要求1或2所述的串並聯離心泵，其特徵在於：所述旁支流道（40）包括外形呈“U”字狀的平行液流通路，分支流道（30）與第一出液流道（12）整體構成“h”字狀液流通路，且“h”字狀液流通路的液流交匯點處構成上述三通節點；所述“h”字狀液流通路與“U”字狀平行液流通路互為平行且兩者開口朝向同向設定，且“h”字狀液流通路與“U”字狀平行液流通路間連通布置有連通管（42）；連通管（42）軸線垂直“h”字狀液流通路所在平面布置；連通管（60）的出液口以及外部進液管路的進液口分置於“U”字狀的平行液流通路的兩端點處，連通管（42）的另一端位於分支流道（30）處。

4.根據權利要求3所述的串並聯離心泵，其特徵在於：旁支流道（40）上的外形呈“U”字狀的平行液流通路處向外延伸有管體（41）,管體（41）向外順延並作為旁支流道（40）的延伸段而連通於外部進液管路設定。

5.根據權利要求1或2所述的串並聯離心泵，其特徵在於：以閥芯對應開關組件所在段為第一閥芯段（51），閥芯對應開關部所在段為第二閥芯段（52），閥芯在第一閥芯段（51）和第二閥芯段（52）間還布置有中間密封段（53），中間密封段（53）密封並隔離第一、第二閥芯段（51、52）所在液流通道設定。

6.根據權利要求5所述的串並聯離心泵，其特徵在於：第一、第二閥芯段（51、52）上均開設有缺口槽，所述兩缺口槽均沿閥芯徑向凹設且兩者間缺口朝向反向布置。

7.根據權利要求5所述的串並聯離心泵，其特徵在於：中間密封段（53）沿其周向在其外周壁處開設有環形凹槽（531）。

8.根據權利要求1或2所述的串並聯離心泵，其特徵在於：所述旋轉閥體（50）還包括布置於閥桿一端處的手柄部（54）以及用於限制手柄部（54）旋轉角度的限位部（55）。

9.根據權利要求1或2所述的串並聯離心泵，其特徵在於：所述葉輪部為離心式葉輪，兩葉輪部之間的一段泵軸上布置有用於隔離兩者所在第一、第二腔道（10、20）的隔離體，且兩葉輪部和第一、第二腔道（10、20）形狀輪廓均以垂直泵軸軸線所在平面呈面對稱的布置於泵體內。

實施方式

《一種串並聯離心泵》通過採用如圖1-13所示的旋轉閥體式結構，從而實現“一閥兩控”的操作目的，實際使用時，通過操作轉動手柄來同時控制第一閥芯段51和第二閥芯段52的旋轉角度，從而起到相對於泵體的串並聯運行目的；這樣，一方面，原本無法直接人工操控的開關部所在部位，被同樣控制開關組件的閥芯所一體控制，可控性更強，工作穩定性和可靠性均可得較大保證，同時也對其實際使用壽命產生有利影響；另一方面，通過各流道相對位置的空間布置，從而確保閥芯的裝設效果，旁支流道40、分支流道30與第一出液流道11乃至連

通管42均被移動至泵體的出口端處並彼此連通後構成整體件，再以管體41進行外延連通，檢修時只需拆泵的出口端處部件，而不再需要拆卸泵體的進口端，其拆裝維護顯然更為方便。此外的，由於《一種串並聯離心泵》是依靠閥芯與相應配合面間的旋轉配合來實現相應流道的啟閉，較之傳統的必須鬆弛安裝的密封墊構造，其物理密封性顯然更強，且其工作噪音和使用壽命均可得到有效保證。

當《一種串並聯離心泵》處於串聯運行狀態下時，如圖3-6所示：此時轉動旋轉閥體，使閥芯上的第一閥芯段51如圖5所示的處於閉路狀態，旁支流道40關閉，而相對的，閥芯上的第二閥芯段52則如圖3所示的關閉第一出液流道12上的外部出液管路入口與三通節點間的一段液流通道，此時由第一出液流道流出的液體介質僅能由分支流道30產生流動。泵體工作時，液體介質經泵的進口端（也即外部進液管路A），直接進入第一腔道10處的葉輪部，從該葉輪部出來的初步帶壓液體介質經過第一腔道10進入第一出液流道12，由於第二閥芯段52關閉了第一出液流道12上的外部出液管路入口與三通節點間的一段液流通道，此時的液體介質只能直接由第一出液流道12經分支流道流入第二腔道20；液體介質在第二腔道20內進行二次加壓後，經第二出液流道22排出泵體出口端（即外部出液管路B）外。當《一種串並聯離心泵》處於並聯運行狀態下時，如圖7-10所示：此時轉動旋轉閥體50，使閥芯上的第一閥芯段51處於通路狀態，旁支流道40連通，而相對的，閥芯上的第二閥芯段52則僅連通第一出液流道11與外部出液管路入口，由第一出液流道11流出的液體介質被第二閥芯段52阻擋而不再流入分支流道30。泵體工作時，液體介質經泵的進口端（也即外部進液管路A），此時液體介質分為兩部分的流動路徑，一部分液體介質仍舊直接進入第一腔道10處的葉輪部，從該葉輪部出來的帶壓液體介質經過第一腔道10進入第一出液流道12，由於此時其三通節點處的分支流道30入口被閥芯堵住，此時的液體介質直接由第一出液流道12經外部出液管路流出泵體，具體如圖7所示；而另一部分液體介質，則經由管體41流通旁支流道40，再經過連通旁支流道40與分支流道30的連通管42而流入分支流道30內，最終再流入第二腔道20內，並經第二腔道20內的葉輪部實現液體介質加壓，從而由第二出液流道22流入泵體出口端而排出泵體外，該液流流道可參考圖3所示。當然，對於旋轉閥體50的旋轉動作，實際操作時既可通過通過手動操作轉動手柄也即前述手柄部54而進行人為操作，也可以通過設定驅動端輸入軸與液壓擺動缸以實現實現遠程自動控制，而閥芯旋轉角度則由限位部55來定位，以最終實現旋轉閥體的整體操作。

榮譽表彰

2021年8月16日，《一種串並聯離心泵》獲得安徽省第八屆專利獎優秀獎。