CN101871449B - 转子式潜水泵 - Google Patents

Abstract

本发明是适用于液下作业的转子式潜水泵，由泵体、隔舌套、转子、转子套、活塞、偏心轴、泵座、过滤网和潜水电机组成。本发明利用偏心机构原理实现活塞的往复运动，当潜水电机带动转子旋转时，活塞绕偏心轴一边旋转一边作往复运动，吸排液体，由于高速运转，每转活塞输液两次，因此液流输出平稳无脉冲、振动小、噪音低；此外，体积小、零件少、成本低、水力损失和容积损失都小，效率在70％以上，是离心式潜水泵的更新换代的高效节能产品。此外，本泵具有容积泵良好的自吸性能和宽敞的流道，除能输送水类液体外，还可泵吸粘性液体如油品、以及带纤维状杂质和颗粒状杂质的液体，扩大了泵的使用范围。

Description

转子式潜水泵

技术领域

[0001] 本发明涉及一种容积泵，特别是适用于液下作业的转子式潜水泵。 背景技术

[0002] 目前公知潜水泵都是离心式潜水泵，这种泵结构简单、零部件少、成本低，因此市场拥有量极大，但其效率低，特别是小型离心式潜水泵效率极低，例如中国机械行业标准 JB/T 8902-96 “小型潜水电泵”中制订的效率，每小时流量为1. 5吨、扬程为7米的泵，其效率为14. 2 %，每小时流量为3吨、扬程为8米的泵，其效率为21.9%，可见效率极低，属耗能产品，究其原因是泵的比转速的数值小，对离心泵来说，比转速小、效率低是一个固有的致命缺点，至今都无法克服的难题；此外小型离心式潜水泵的叶轮出口宽度小，铸造工艺性差，叶轮内的叶片通道表面粗糙，容易被水草、螺丝壳、杂质等堵塞，严重时容易烧毁电机；针对离心式潜水泵的缺点，采用容积式泵取代离心式泵是一个方向，因为容积泵的效率一般都在60% -90%，专利CN87100461. A提出了 “活塞式正排量潜水泵”，但该泵的电机部分仍在液面之上，只能算是液下泵，不是潜水泵；专利89203158. 1提出了 “螺杆潜水电泵”，螺杆式潜水泵与离心式潜水泵相比，效率有所提高，但在潜水电机高速运转下，螺杆泵的万向联轴器容易损坏，并且由橡胶制作的定子对杂物敏感，也容易磨损，此外，由传动箱和螺杆箱组成的泵体的体积大、造价高，使用受到限制；专利ZL93203998. 7” 一种潜水泵"为轴向柱塞泵，带有进、排单向阀，对水中杂质敏感，不宜用于水，只宜用于油；专利 ZL200520114706. 7” 一种钢丝电缆式电潜永磁直线往复泵”及公开号CN1563715. A”电潜式永磁直线往复泵”其往复运动是由直线电机带动，体积大、造价高，仅适用于输送油品； ZL98238153.0”棱阀潜油泵”其结构为转子式，但体积大、结构复杂，内部多处装有滚珠轴承，只适用于抽油；公开号CN101054968. A”液力抽油泵”为活塞式往复结构，但其动力为液力，因此，体积大、结构复杂、需要液力动力源，难于在小型潜水泵推广.

发明内容

[0003] 本发明的目的在于：针对上述离心潜水泵与其他潜水泵存在的缺点，提出一种体积小、结构简单、造价低、流道通畅、运行安全可靠、多功能、效率在70%以上、高效节能的转子式潜水泵。

[0004] 为了达到上述目的，本发明转子式潜水泵，包括潜水电机6、与潜水电机6固接并带有吸入口和排出口的泵体1、装在泵体1内腔并和潜水电机6伸出轴直联的转子2、以及和泵体1固接的泵座11，其特殊之处在于：所述转子2沿轴向制有至少一排径向通孔，该径向通孔内装有借助偏心轴4的作用可移动的活塞3 ；所述转子2的外圆固装一转子套13，该转子套13上开有和转子2的径向通孔同轴而直径小于该径向通孔直径的径向孔，该径向孔的两侧制有和径向孔相通的窄槽，形成径向流道；所述泵体1内固装一隔舌套12，该隔舌套 12内腔沿轴向对应于转子套13径向流道部位制有一对等宽并对称于中心线的隔舌5，该隔舌5的宽度与转子套13径向流道的宽度相等，并将泵体1的内腔分隔为吸入腔和排出腔。[0005] 本发明的技术解决方案中的所述的偏心轴4可以是一根可旋转并活装在所述泵座11上偏心孔内的偏心轴4，该偏心轴4的伸出端插在活塞3腰部相对应的长槽内，与其铰接。

[0006] 本发明的技术解决方案中的所述的偏心轴4可以是一根可旋转双支承的偏心轴 4，该偏心轴4的一端支承在所述泵座11上偏心孔内，该偏心轴4的另一端支承在偏心轮14 的偏心孔中，该偏心轮14活装在转子2的内腔并与之同轴，该偏心轴4穿过活塞3腰部相对应的长槽，并与之铰接。

[0007] 本发明的技术解决方案中的所述偏心轴4与活塞3腰部长槽铰接处可以套有滚圈 10。

[0008] 本发明的技术解决方案中的所述的偏心轴4可以是一根由基轴19和拐轴20组成的偏心轴4，该偏心轴4的基轴19部分套装在所述泵座11上的偏心孔内，该偏心轴4的拐轴20部分插在活塞3腰部相对应的圆孔内，与其铰接，该偏心轴4的拐轴20对基轴19的偏心距大于泵座11内偏心孔的偏心距。

[0009] 本发明的技术解决方案中的所述的泵体1内的隔舌套12上隔舌5的两侧制成不同形状和不同尺寸的通道。

[0010] 本发明利用偏心机构的运动原理，实现泵的吸排功能，如图1所示，当潜水电机6 带动转子2旋转时，活塞3绕偏心轴4 一边旋转一边沿转子2上的径向通孔作相对往复运动，往复运动的行程是偏心轴的偏心距的二倍，活塞3的往复运动产生容积变化，从吸入腔吸入液体再从排出腔排出液体，具体过程如图2中1-9小图所示，图中显示转子2旋转了半周，活塞3的上腔逐渐增大，从吸入腔吸入液体，活塞3的下腔逐渐缩小，向排出腔排出液体，不断循环；由于泵体上的隔舌5的阻隔，使排出腔和吸入腔之间产生压力差；这种容积变化的容积泵原理，水力损失和容积损失都小，效率很高，活塞3是双作用工作，转子每旋转一周送液两次，在电机高速运转下，液流输出平稳无脉冲，振动小、噪音低；本发明采用最简单的结构和最少量的零部件组成泵的总成，外形体积和零件数量都和现有离心式潜水泵相似，加工工艺性好，成本也低，流道宽敞不易堵塞。

[0011] 此外，本泵具有良好的自吸性能和流道宽敞，除能泵吸水类液体外，还可泵吸粘性液体、带纤维状或带颗粒状杂质的液体，扩大了泵的使用范围。

[0012] 本发明的高压腔和低压腔的隔离是依靠隔舌5的间隙密封，它起了传统往复泵中阀的作用；根据间隙密封原理。间隙越小、密封面积越大、密封性能越好，其结果是减少了液体的回流，增加两端的压力差，并提高了泵的容积效率和排出压力，所以本发明将隔舌套12 上隔舌两侧通道做成不同形状和不同尺寸，再将转子套13上的径向流道做成不同形状与不同尺寸，然后采用不同组合，可形成不同的密封面积，来满足不同的压力需求与杂质通过能力。

[0013] 转子式潜水泵中活塞3的往复运动特点是短行程、高往复次数，每一次输送的流量不大，因此转子套13的径向孔直径可以做得比转子2的径向通孔直径小；此外，活塞3在不同转角位置的输送量也不相等，活塞在行程的两终极位置，即0度位置时输送量最小，然后输送量逐渐增大，90度位置时输送量最大，之后，又逐渐变小，因此，可以在转子套13的径向孔的两侧制成窄槽，以适应小流量通过，从而达到增大隔舌密封面积的效果。

[0014] 本发明的积极效果是；[0015] 1.高效节能，水力损失小、容积效率高，总效率可达70%以上，属高效节能产品， 社会效益明显，符合当前国家节能减排产业政策；

[0016] 2.结构简单、外形、体积和离心式潜水泵相似、造价低、运转平衡、水流无脉冲、低噪音、低振动；

[0017] 3.流道通畅，除可输送一般清水外，还可输送污水、污泥、带颗粒或纤维状杂质的液体，转子套13径向流道的边缘和隔舌5的边缘对长纤维有剪切作用；

[0018] 4.具有容积泵的优点，可输送粘性液体，如油品，用作潜油泵；能进行气、水、油混输；

[0019] 5.本泵的结构具有双向送液功能，反向送液功能可用来冲洗过滤网，不必停机清理过滤网，只要电机反转即可清洗；

[0020] 6.活塞的直径、行程和电机的每分钟的转数决定了泵的流量，而泵的排出压力却决定于电机的输出功率，即一台泵配不同功率的电机，可达到不同的扬程，不像离心式潜水泵，一种泵只能对应一种扬程；

附图说明 [0021] 图 1是本发明基本原理图；[0022] 图 2中的1-9小图是工作原理分解图；[0023] 图 3是本发明第一个实施例的结构图；[0024] 图 4是图3的A-A剖视图；[0025] 图 5是图3的B-B剖视图；[0026] 图 6是第二个实施例的结构图；[0027] 图 7是图6的A-A剖视图；[0028] 图 8是图6的B-B剖视图；[0029] 图 9是第三个实施例的结构图；[0030] 图 10是图9的A-A剖视图；[0031] 图 11是图9的B-B剖视图；[0032] 图 12是第四个实施例的结构图；[0033] 图 13中a、b、c是表示隔舌套12上隔舌5两侧三种不同形状流道的结构图；[0034] 图 14中a、b、c是表示转子套13上三种不同形状径向流道的结构图；[0035] 图 15中a、b、c、d是不同结构隔舌套12和不同结构转子套13组合后的密封面投影图。

具体实施方式

[0036] 图3、图4、图5表示转子式潜水泵的第一种实施例，如图所示，1是泵体，2是转子， 3是活塞，4是偏心轴，5是隔舌套13上的隔舌，6是潜水电机，7是过滤网，8是轴封装置，9 是轴承，10是滚圈，11是泵座，12是隔舌套，13是转子套。

[0037] 这个实施例中隔舌套13上的一对隔舌5将泵体1内腔分隔为吸入腔和排出腔，隔舌5的宽度与转子套13上径向通道的宽度相等，当潜水电机6带动转子2旋转时，活塞3也随着旋转，由于活塞3受偏心轴4的制约，使它在旋转过程中沿径向通孔作相对往复运动，从而产生容积变化，从吸入腔吸入液体，转到排出腔时排出液体，偏心轴4活装在泵座上偏心孔中，偏心孔内固装一自润滑轴承9，偏心轴4伸出端插在活塞3腰部的长槽内，与之铰接，并装有滚圈10，由于两者是线接触，所以接触面要作表面硬化处理，提高耐磨度。

[0038] 图6、图7、图8、是转子式潜水泵的第二个实施例，采用一根可旋转双支承的偏心轴4，该偏心轴4的一端支承在泵座11上偏心孔内，该偏心轴4的另一端穿过活塞3腰部长槽支承在偏心轮14的偏心孔中，该偏心轮14活装在转子2的内腔并与之同轴，偏心轴4与活塞3腰部长槽铰接，并装有滚圈10。

[0039] 图9、图10、图11、是转子式潜水泵的第三个实施例，本例与上例结构基本相同，有一根较长的偏心轴4，以及二个活塞3和二个滚圈10，流量可以增倍，每转有四次出水，二个活塞互成90度，液流更为平稳。

[0040] 图12是转子式潜水泵的第四个实施例，偏心轴4是一根由基轴19和拐轴20组成， 该偏心轴4的基轴19部分套装在泵座11的偏心孔内，该偏心轴4的拐轴20部分插在活塞 3腰部相对应的圆孔内，与其铰接，该偏心轴4的拐轴20对基轴19的偏心距大于泵座11上偏心孔的偏心距，由于拐轴20和活塞3同步旋转，相互之间只有小角度摆动，磨损情况大为改善。

[0041] 为了增加隔舌5密封面的密封面积，可将隔舌套12和转子套13制成不同的形状， 采用不同组合，可达到不同的密封面积。

[0042] 图13中a、b、c是表示隔舌套12上隔舌5两侧三种不同形状流道的结构图；a将隔舌5两侧制成平面形，b将隔舌5两侧制成园弧形，c将隔舌5两侧制成窄槽形。

[0043] 图14中a、b、c是表示转子套13上三种不同形状径向流道的结构图；a，径向流道制成与活塞直径相同，b，径向流道制成橄榄形，c，径向流道制成卫星形。

[0044] 它们的不同组合可形成不同的密封面积，如图15中a、b、C、d是不同结构隔舌套 12和不同结构转子套13组合后的密封面投影图。

[0045] 密封面积小的适用于低扬程，但杂质通过能力较强，密封面积大的适用于较高扬程，但杂质通过能力要差一些，不管采用那一种结构，转子套13上的径向流道的总宽度必须与隔舌5的宽度相等。

Claims (6)

1. 一种转子式潜水泵，包括潜水电机（6)、与潜水电机（6)固接并带有吸入口和排出口的泵体（1)、装在泵体⑴内腔并和潜水电机（6)伸出轴直联的转子（2)、以及和泵体⑴ 固接的泵座（11)，其特征在于：所述转子（2)沿轴向制有至少一排径向通孔，该径向通孔内装有借助偏心轴（4)的作用可移动的活塞（3)；所述转子（2)的外圆固装一转子套（13)，该转子套（13)上开有和转子（2)的径向通孔同轴而直径小于该径向通孔直径的径向孔，该径向孔的两侧制有和径向孔相通的窄槽，形成径向流道；所述泵体（1)内固装一隔舌套（12)， 该隔舌套（12)内腔沿轴向对应于转子套（13)径向流道部位制有一对等宽并对称于中心线的隔舌（5)，该隔舌（5)的宽度与转子套（13)径向流道的宽度相等，并将泵体⑴的内腔分隔为吸入腔和排出腔。

2.根据权利要求1所述的转子式潜水泵，其特征在于：所述偏心轴（4)是一根可旋转并活装在所述泵座（11)上偏心孔内的偏心轴（4)，该偏心轴（4)的伸出端插在活塞（3)腰部相对应的长槽内，与其铰接。

3.根据权利要求1所述的转子式潜水泵，其特征在于：所述偏心轴（4)是一根可旋转双支承的偏心轴（4)，该偏心轴（4)的一端支承在所述泵座（11)上偏心孔内，该偏心轴（4) 的另一端支承在偏心轮（14)的偏心孔中，该偏心轮（14)活装在转子（2)的内腔并与之同轴，该偏心轴（4)穿过活塞（3)腰部相对应的长槽，并与之铰接。

4.根据权利要求2或3所述的转子式潜水泵，其特征在于：所述偏心轴（4)与活塞（3) 腰部长槽铰接处套有滚圈（10)。

5.根据权利要求1所述的转子式潜水泵，其特征在于：所述偏心轴（4)是一根由基轴 (19)和拐轴(20)组成的偏心轴（4)，该偏心轴(4)的基轴(19)部分套装在所述泵座(11) 内偏心孔内，该偏心轴（4)的拐轴（20)部分插在活塞（3)腰部相对应的圆孔内，与其铰接， 该偏心轴（4)的拐轴（20)对基轴（19)的偏心距大于泵座（11)内偏心孔的偏心距。

6.根据权利要求1所述的转子式潜水泵，其特征在于：所述泵体（1)内的隔舌套（12) 上隔舌（5)的两侧制成不同形状和不同尺寸的通道。

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