CN101603540B - 低温升节能全扬程潜水电泵 - Google Patents

低温升节能全扬程潜水电泵 Download PDF

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Abstract

一种低温升节能全扬程潜水电泵,包括电机部分、水泵部分及外壳体,电机部分安装在外壳体内,外壳体下端筒壁上设置有进水孔,电机壳体与外壳体采用金属簿板制造,两者之间设有环形窄缝;水泵部分置于外壳体上端,由上泵式涡壳、泵盖、端板、第一级叶轮、第二级叶轮、涡壳式导叶、轴套、隔板所组成,除上泵式涡壳外,依次套装在电机轴上部,上泵式涡壳与隔板连接。所述上泵式涡壳及涡壳式导叶的流道均采用具有较大流道截面的涡壳式结构。本发明效率高,无功损耗低,在全扬程范围内温升都很低,用于污水污物泵时具有过流间隙大,固体物通过能力强的特点。是一种集“节能”、“低温升”、“全扬程”性能为一体的潜水电泵。

Description

低温升节能全扬程潜水电泵
一、技术领域
本发明涉及一种低温升节能全扬程潜水电泵,属于泵技术领域; 
二、背景技术:
潜水电泵是泵与电机有机结合在一块的一个整体,按所输送的介质主要分为两种:抽送污水污物的污水污物潜水电泵和抽送清水的小型潜水电泵(俗称清水泵)。 
目前,国内生产的污水污物潜水电泵采用的结构是泵部份在下,动力电机部份在上的结构方式,即“下吸式”,这种结构方式有利于将水抽净。由于国家标准需要考核污水污物潜水电泵抽送固体物的能力,也就是固体物通过能力,因此,污水污物潜水电泵一般都是采用单级泵,扬程较低,按有关标准要求(如JB5118-2001),不论功率大小,扬程一般不超过40米,个别扬程较高的也不超过50米。这种结构的泵部份采用1个涡壳加1个叶轮即单级泵的方式来实现。整个电泵必须浸在水里,靠静止水冷却,散热效果一般,不能脱水运转;因机械密封所承受的压力就是所抽送的扬程,因此,机械密封易损坏。 
目前,国内生产的小型潜水电泵(俗称清水泵),由于不考核固体物通过能力,可以采用多级泵,提高其扬程,清水泵采用的结构方式一般有下列几种: 
1)泵在下,电机在上的结构方式,即“下吸式”:对于单级泵,采用1个涡壳加1个叶轮的方式来实现,对于多级泵,按照级数n的多少,采用1个涡壳加n个叶轮和(n-1)个导叶的方式来实现;泵必需浸在水里,靠静止水冷却,散热效果一般,不能脱水运转; 因机械密封所承受的压力就是所抽送的扬程,因此,机械密封易损坏,特别是多级泵,因扬程高,机械密封特别易损坏。由于机械密封能承受的压力为6-8kg,因此,扬程一般不能超过60米。 
2)泵在上,电机在下的结构方式,即“上泵式”:对于单级泵,采用1个末级导叶加1个叶轮的方式来实现,对于多级泵,按照级数n的多少,采用1个末级导叶加n个叶轮和(n-1)个导叶的方式来实现;泵必需浸在水里,靠静止水冷却,散热效果一般,因电机在下,不会出现脱水运转情况;因机械密封所承受的压力,无论扬程多高,均为大气压,机械密封不易损坏,但水不能抽净,对需要将水基本抽净的场合,不适合使用。 
3)“内装下泵下吸式”结构:已经有很多厂家普遍采用,该结构有两层壳体——电机壳体和外壳体,电机和泵在外壳体内,电机在上,泵在下,水流包着电机壳排出,因是流动水冷却,散热较佳,温升较低;可以脱水运转,水也能抽净;对于单级泵,采用1个末级导叶加1个叶轮的方式来实现,对于多级泵,按照级数n的多少,采用1个末级导叶加n个叶轮和(n-1)个导叶的方式来实现;因机械密封所承受的压力就是所抽送的扬程,机械密封易损坏,特别是多级泵,机械密封特别易损坏,由于机械密封能承受的压力为6-8kg,因此,扬程一般不能超过60米。 
4)“内装上泵下吸式”结构:针对上述三种结构方案存在的不足,本申请人对此进行了改进,并于2005年申请了中国专利“200510003009.9、200520006024.4,低温升节能潜水电泵”,该潜水电泵的结构方案为:设有两层壳体——电机壳体和外壳体,均是金属簿板制成,电机和泵在外壳体内,电机在下,泵在上,水流包着电机壳排出,因是流动水冷却,电机壳又是金属簿板制成,散热极佳,温升很低;可以脱水运转,水也能抽净;对于单级泵,采用1个末级导叶加1个叶轮的方式来实现,对于多级泵,按照级数 n的多少,采用1个末级导叶加n个叶轮和(n-1)个导叶的方式来实现;因机械密封所承受的压力无论扬程多高均为大气压,机械密封不易损坏。 
该发明独创的“内装上泵下吸式”结构,不但可用于小型潜水电泵,还可以实现污水泵的多级化,达到污水泵的高扬程,但是,由于受导叶和多级叶轮本身结构的影响,固体物通过能力低,还不是真正意义的高扬程污水污物泵,只算得上是“排沙潜水电泵”。 
综上所述,目前的小型潜水电泵及污水污物潜水电泵存在如下问题: 
1)当使用扬程低于额定扬程时,温升将超过允许值,造成电机毁坏; 
2)电泵效率不高,浪费能源; 
3)当使用扬程低于额定扬程的85-90%以下时,因流量增大,电机过载,可能会造成电机烧毁。 
4)重量太重; 
5)普通的污水污物潜水电泵均采用下吸式结构,只有单级泵,不能实现污水污物潜水电泵的高扬程化; 
6)采用下吸式结构的潜水电泵虽可以将水抽净,由于是从底部进水,造成机械密封承受的压力随着扬程的增高而增大,机械密封寿命降低。当压力超过0.6kg时,机械密封会因承受的压力太大,造成其破裂进水烧毁电机。 
7)采用“内装下泵下吸式”结构的潜水电泵,虽然温升较低,但机械密封承受的压力随着扬程的增高而增大,机械密封寿命降低。当压力超过0.6kg时,机械密封会因承受的压力太大,造成其破裂进水烧毁电机。 
8)采用“内装上泵下吸式”结构的污水污物潜水电泵,因受导叶和多级叶轮本身结构的影响,固体物通过能力低,还不是真正意义的高扬程污水污物泵,只算得上是“排沙潜水电泵”。
三、发明内容
本发明的目的是克服上述技术中存在的不足,提供一种新型低温升节能全扬程潜水电泵。 
本发明在原申请专利(200510003009.9,200520006024.4)的基础上,用流道截面较大的“上泵式涡壳”和“涡壳式导叶”分别代替“末级导叶”和“导叶”,解决了采用“内装上泵下吸式”结构的污水污物潜水电泵固体物通过能力低的问题,以实现有较大通过能力的污水污物潜水电泵的高扬程;同时,进一步提高了污水污物潜水电泵及小型潜水电泵(俗称清水泵)的泵效率。 
为达到上述目的,本发明的具体技术方案为: 
所述低温升节能全扬程潜水电泵,包括电机部分、水泵部分及外壳体,电机部分安装在外壳体内,进水孔设置在外壳体下端筒壁上,电机壳体与外壳体之间设有环形窄缝,是水流的通道;所述水泵部分由泵盖、上泵式涡壳及由泵壳体所包围的端板、第二级叶轮、第一级叶轮、导叶、轴套、隔板组成,除上泵式涡壳外,上述各件依次套装在电机轴上,其中泵盖固定在与轴承上座组件连接的进水节上,第一级叶轮设置在泵盖上方,套装并固定在电机轴上,与泵盖之间不接触,留有间隙;端板套在第一级叶轮外与泵盖上方接触,端板上方安装导叶,第一级叶轮在导叶内,与导叶之间不接触,留有间隙,并在第一和第二级叶轮之间安装所述轴套、导叶及隔板,其中隔板设置在导叶上,第二级叶轮安装在隔板上,轴套套于第一级叶轮与第二级叶轮之间的电机轴上,使第二级叶轮与隔板之间不接触,留有间隙;所述水泵部分位于外壳体外部的上端,所述导叶为涡壳式导叶,第二级叶轮上端的末级导叶为上泵式涡壳,该上泵式涡壳与隔板连接,并将第二级叶轮包含其内,与第二级叶 轮之间不接触,留有间隙。 
所述的上泵式涡壳及涡壳式导叶的流道均采用具有较大流道截面的涡壳式结构。 
采用上述方案的本发明具有如下优点 
1、采用这种新内装式结构,由于电机壳体很簿,厚度≤1.2mm,流动水流通过电机壳体与外壳体之间的环形窄缝,包裹着整个电机壳体排出,电机的散热很好,再加之采用“上泵式涡壳”代替一般的“末级导叶”,用“涡壳式导叶”代替一般的“导叶”,提高了效率,降低了无功损耗,也就降低了发热,温升进一步下降,因此,在全扬程范围内温升都很低,均不会超过国家标准所考核的额定点温升允许值的90%,大大降低了电机温升,提高了潜水电泵的扬程使用范围; 
2、采用较光滑的金属簿板制造电机壳体与外壳体,因流道壁光滑,大大降低了水流的摩擦阻力,提高了电泵效率,电泵效率可提高10%以上; 
3、用“上泵式涡壳”代替一般的“末级导叶”,用“涡壳式导叶”代替一般的“导叶”,可以进一步提高电泵效率,用于污水污物潜水电泵还可提高污水污物潜水电泵的固体物通过能力; 
4、无论扬程达到多高,其机械密封所承受的压力均为大气压,因此其机械密封不易损坏; 
5、整机重量轻,与同型号的普通泵相比,仅及同型号的普通泵1/3~1/2重。 
采用本发明的技术方案所生产的样机(属于污水污物潜水电泵),经委托农业部水泵质检中心检测(报告号:No.S2007015),得出的结果如下表: 
  序号   指标   标准值   实测值   备注
  1   额定扬程m   ≥28.4   31.51   与国家标准比
  2   额定流量t   18   25   与国家标准比
  3   额定点温升K   ≤80   31.97   与国家标准比
  4   任意扬程点最大温升K   ≤80   32.83   国家标准未要求
  5   额定功率kw   5.5   5.5   与国家标准比
  6   电泵效率η   33.23%   38.36%   与国家标准比
  7   额定点电流I   11   9.2   与设计值比
  8   任意扬程点最大电流I   13.2   10.34   国家标准未要求
  9   功率因数   ≥0.86   0.8998   与国家标准比
  10   固体物通过能力mm   20   22   与国家标准比
  11   重量kg   90   38   与普通泵比
图1是本发明结构示意图 
图中:1-上泵式涡壳、2-轴端支承、3-平键、4-提手、5-六角头螺栓、6-叶轮、7-O型密封圈、8-泵壳体、9-叶轮、10-电机轴、11-螺钉、12-轴承上座组件、13-O型密封圈、14-衬套、15-电机壳体、17-定子、18-外壳体、19-轴承盖、20-电缆线、21-轴承底座、22-出线螺母组件、23-轴承、24-轴承、25-下轴套、26-底盖、27-O型密封圈、28-螺钉、29-轴承下座、30-螺钉、31-螺钉、32-螺母、33-双头螺栓、34-螺钉、35-转子铁芯、36-轴承、37-双端面机械密封、38-内骨架旋轴唇形密封、39-O型密封圈、40-进水节、41-螺钉、42-泵盖、43-O型密封圈、44-端板、45-O型密封圈、46-O型密封圈、47-涡壳式导叶、48-轴套、49-O型密封圈、50-隔板、51-出水接头、52-轴端螺母、53-止退垫圈。 
五、具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明: 
如图1所示,本发明所述潜水电泵包括电机部分、水泵部分及外壳体18, 
电机部分主要由轴承上座组件12、电机轴10、定子17、转子铁芯35、轴承下座29、轴承底座21及电机壳体15等组成,并装在外壳体18内,电机壳体15与外壳体18之间设有环形窄缝,电机部分置于外壳体18内,水泵部分置于外壳体18外上端面,水泵部分与电机部分通过进水节40连接为一个整体,电 机壳体15及外壳体18均采用光滑的金属薄板制成,其中电机壳体15壁厚≤1.2mm。 
外壳体18下部筒壁上设置有进水孔,外壳体18下端外设有底盖26,在底盖26底部设有螺钉28、O型密封圈27,电泵电缆线20从上述轴承下座29侧面孔,通过出线螺母组件22引出。 
电机壳体15内的下端设有轴承底座21,它同时又在轴承下座29内的上方,轴承底座21内设有轴承23、轴承24,该两轴承同时又装配在电机轴10的下端,在这两轴承之间有套在轴上的下轴套25,在轴承23上设有轴承盖19;电机壳体15内壁还设有衬套14、定子17,电机壳体15上端外有轴承上座组件12,轴承上座组件12内设有轴承36,该轴承同时位于电机轴10上;所述轴承上座组件12与电机壳体15连接处装有O型密封圈13,轴承上座组件12、电机壳体15与轴承下座29,通过螺母32及双头螺栓33相连,轴承下座29通过螺钉30与底盖26固定连接、通过螺钉31与轴承底座21固定连接;进水节40在轴承上座组件12之上,通过螺钉11相连,这两者之间有O型密封圈39密封,并形成封闭空间,在这封闭空间内设有双端面机械密封37及润滑机械密封的润滑油,机械密封37同时还套在电机轴10上;进水节40与电机轴10之间装有内骨架旋轴唇形密封38。 
水泵部分主要由泵盖42和上泵式涡壳1及由泵壳体8所包围的端板44、叶轮、涡壳式导叶47、轴套48、隔板50所组成,除上泵式涡壳1外,均套装在电机轴10上,其中泵盖42通过螺钉41固定在与轴承上座组件12连接的进水节40上,泵盖42止口处装有O型密封圈46,端板44装在泵盖42上,其外套有O型圈密封45;本发明中的泵可设置为单级或多级,如图所示的实施例为二级泵,对应的就具有两级叶轮,第一级叶轮9在泵盖42上方,套装在电机轴10上,通过平键3与电机轴10连接,并与泵盖42之间形成间隙,不与其接触;在端板44上设置有涡壳式导叶47,第一级叶轮9就在涡壳式导叶47内,并与涡壳式导叶47之间形成间隙,不与涡壳式导叶47有任何接触; 
在涡壳式导叶47上设置有隔板50,第二级叶轮6就在隔板50上, 在两个叶轮之间设置有轴套48,轴套48套于电机轴10上,起限制第二级叶轮6轴向位置的作用,使其与隔板50之间形成间隙,而不与隔板50有任何接触;在隔板50上设置有上泵式涡壳1,上泵式涡壳1同时也在泵壳体8上方,将第二级叶轮6置于其内,靠隔板50上的止口定位,使其与第二级叶轮6之间形成间隙,而不与第二级叶轮6有任何接触。在第二级叶轮6上方,在电机轴10的上端,设置有止退垫圈53及轴端螺母52,该轴端螺母52为左螺纹,将各个叶轮通过轴套48锁紧在电机轴10上。在上泵式涡壳1上设置有多个螺栓5,将上泵式涡壳1、提手4、隔板50、涡壳式导叶47、端板44锁紧在泵盖42上。 
在上泵式涡壳1内设有轴端支承2,用于支承电机轴端,同时侧面设置有一向上的出水口,并与出水接头51连接。 
所述的上泵式涡壳1及涡壳式导叶47的流道均采用具有较大流道截面的涡壳式结构,其效率高于一般的“末级导叶”和“导叶”。 
为确保电泵密封性能,在隔板50外圆及止口处、泵盖42外圆分别设有O型密封圈7、49、43。 
使用时,电缆线20接通电源,电泵开始工作,抽送的水流从外壳体18下端筒壁上进水孔进入,通过电机壳体15与外壳体18之间的环形窄缝,输送至进水节40,因电机轴10带动叶轮6及9高速旋转,在第一级叶轮9进水口处形成负压,将水吸入叶轮9内,通过叶轮6及9和涡壳式导叶47及上泵式涡壳1多次加压,形成高压水流,通过出水接头51排出,达到将水流输送到高处的目的。 
潜水电泵因采用“上泵式涡壳”和“涡壳式导叶”分别代替了一般泵普遍采用的“未级导叶”及“导叶”,因上泵式涡壳和涡壳式导叶均采用具有较大流道截面的涡壳式结构,过流间隙大,效率高,固体物通过能力强。因效率高,无功损耗降低,也就降低了发热,降低了温升,因此,在全扬程范围内温升都很低,均不会超过国家标准所考核的额定点温 升的允许值的90%,大大降低了电机温升,提高了潜水电泵的扬程使用范围。 
本发明可用作小型潜水电泵即清水泵、污水污物潜水电泵、内装式潜水电泵、深井潜水电泵、矿用潜水电泵、单级泵、多级泵、离心泵、螺杆泵、消防泵等。 
本实施例仅是本专利所有实施例中的一个,并非对本专利作任何形式上的限制,任何未脱离本专利的技术方案内容,依据本专利的技术实质对以上实施例所作的任何变动、等同变化与修饰,均仍属于本专利保护范围。 

Claims (3)

1.一种低温升节能全扬程潜水电泵,该电泵包括电机部分、水泵部分及外壳体(18),电机部分安装在外壳体(18)内,进水孔设置在外壳体(18)下端筒壁上,电机壳体(15)与外壳体(18)之间设有环形窄缝,是水流的通道;所述水泵部分由泵盖(42)、上泵式涡壳(1)及由泵壳体(8)所包围的端板(44)、第二级叶轮(6)、第一级叶轮(9)、导叶(47)、轴套(48)、隔板(50)组成,除上泵式涡壳(1)外,上述各件依次套装在电机轴(10)上,其中泵盖(42)固定在与轴承上座组件(12)连接的进水节(40)上,第一级叶轮(9)设置在泵盖(42)上方,套装并固定在电机轴(10)上,与泵盖(42)之间不接触,留有间隙;端板(44)套在第一级叶轮(9)外与泵盖(42)上方接触,端板(44)上方安装导叶(47),第一级叶轮(9)在导叶(47)内,与导叶(47)之间不接触,留有间隙,并在第一和第二级叶轮之间安装所述轴套(48)、导叶(47)及隔板(50),其中隔板(50)设置在导叶(47)上,第二级叶轮安装在隔板(50)上,轴套(48)套于第一级叶轮(9)与第二级叶轮(6)之间的电机轴(10)上,使第二级叶轮(6)与隔板(50)之间不接触,留有间隙;其特征在于:所述水泵部分位于外壳体(18)外部的上端,所述导叶(47)为涡壳式导叶,第二级叶轮(6)上端的末级导叶为上泵式涡壳(1),该上泵式涡壳(1)与隔板(50)连接,并将第二级叶轮(6)包含其内,与第二级叶轮(6)之间不接触,留有间隙。
2.根据权利要求1所述的低温升节能全扬程潜水电泵,其特征在于:所述的上泵式涡壳(1)及导叶(47)的流道均采用具有较大流道截面的涡壳式结构。
3.根据权利要求1所述的低温升节能全扬程潜水电泵,其特征在于:所述潜水电泵的上泵式涡壳(1)侧面设置出水口,并与出水接头(51)连接。
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