[发明专利]三维涡旋泵

说明书

技术领域

本发明涉及一种综合的三维涡旋泵。动力作用下，泵体轴杆带动涡旋叶片架和叶片高速旋转，叶片在旋转中对水(液)体产生三维的切向力、向心力和轴向进动力，产生集束涡旋压力。具体地说，是充分利用水(液)体的涡旋运动规律和特征，建立叶片旋转的涡旋三维空间，主动地对水(液)体持续的、长距离、长时间地施加环向、切向、轴向三维加速度，产生强力的涡旋水流。相对于传统离心泵，具有高效、节能、低阻力、低噪音、低碳的优越性，改革了传统离心泵由离心力转化水压的工作原理。

背景技术

当前传统的离心泵，是以叶片高速旋转，带动水(液)体旋转，使水(液)体产生二维(或几近二维的、不完全三维)空间离心力，再转化为水压力的工作原理。离心泵最早于1689年法国物理学家帕潘发明了四叶片叶轮的蜗壳离心泵开始，1754年瑞士科学家欧拉提出了叶轮式水力机械的基本方程式，奠定了离心泵设计原理，经过二百多年的不断地改进、完善，增加使用功能，提高效率等方面工作，形成了离心系列的离心泵。鉴于离心泵叶片在二维(或近于二维)空间内对水(液)体的单元粒子离心力作用距离短，时间少，产生的作用力相对有限，加上离心力产生无定向的压力，属封闭空间的静水压力工作，缺少足够的轴向进动力，不能符合液体的涡旋动力工作规律，为此还要付出额外动力克服逆向压力，动力消耗大、功效低、噪音大、启动不方便，这些带根本性的缺陷，对于离心原理的工作泵是难以克服的。

本发明的三维涡旋泵充分运用水(液)体涡旋的力学规律，建立叶片、叶片弧面、叶道组成的三维涡旋空间，使叶片对水体主动产生切向力、向心力和轴向进动力，具有受力作用明确、清晰、合理，提高泵体的工作质量。显见，探索新的涡旋力工作原理，发明制造符合涡旋力学规律的工具，实现提高流体输送能力，高效、节能、低阻力、低噪音、用途更广的三维涡旋泵，成为当前国内外引人注目的研究课题。

发明内容

本发明的目的是提出一种新型的、先进的、充分符合液体涡旋力学原理的涡旋泵，以改革现行传统的离心泵。具体地说：是用先进的三维涡旋工作泵替代不合理的二维离心工作泵。

我们熟知，传统的离心泵的叶片，正面迎向水(液)体，带动水(液)体旋转，产生离心作用力，使甩向周边的水体发生挤压，转化为无定向的静压力，其中，只有顺轴向压力可以把水(液)体挤入下一轮级次的叶片空间，然后继续离心加压(对于多级泵)，直至出水口。这种二维(几近二维、不完全的三维)式工作原理，作用力方向不明确，叶片对水(液)体作用时间短、距离小，产生进动力不足，阻力大，噪音大，无用功的消耗比例大，如需要克服叶片迎面对水(液)体的阻力，加强轴向进动力，克服无定向压力造成的逆轴向阻力及较大的挤压，振动以及真空引起的噪声源，启动慢，这是当前传统的离心泵的难以克服的通常缺陷。

本发明的三维涡旋泵，其主要特特征：

1.充分地符合液体涡旋动力学工作原理，建立涡旋叶片工作的三维涡旋力作用空间，叶片对水(液)体单元粒子持续地施行长距离、长时间的加速度，产生强大的径向向心力、环向切向力、轴向进动力，形成集束、高压的喷射水流，改革了传统离心泵由离心力转化水压的工作原理。

2所述的三维涡旋泵，包括叶片、叶片架、叶片弧面及其构造装置。其主要特征是设置多片的涡旋形叶片及叶片弧面，在环向2π旋转空间内(以奇数为宜)均匀分布，沿轴向可以整体或分段制作(用于大功率)，拼装成整体叶片架，其中：叶片的径向半径外轮廓线，沿轴向进动方向自大而小地变化，形成三维涡旋叶道空间，实现叶片对水(液)体持续地逐渐增压、增速，产生高压的涡旋水流直至出水口，此外根据使用要求，采用不同材料质地、调整构造(如叶片数及半径、泵体轴向长度等)，制造不同规格、功率、压力、扬程(高、中、低)和适应不同系列用途的新型实用三维涡旋泵。

本发明三维涡旋水泵及其工作原理、积极的效果是：

1、充分利用液体三维涡旋空间作用规律，使水(液)泵由传统的二维离心工作原理改革为三维涡旋作用的工作原理，应用于实践，成为制造三维涡旋泵系列动力学的理论基础。

2、发明新型实用的三维涡旋泵，对叶片形状进行具有突破性改革。把离心泵二维叶片离心工作空间形成无定向的静水压力，改革成具三维涡旋空间的叶片和叶片架。叶片对水(液)体的三维作用力方向明确、清晰、合理，极大地提高叶片对液体的“质量-能量-动量-空间-时间”的全面作用效果，产生强大的集束式涡旋水流，具有节能、高效、阻力小、低噪音、启动快、扬程高等优点。