CN102795325A - 船用喷水推进装置 - Google Patents

Abstract

一种船用喷水推进装置，该装置由机箱、马达、进液管、进气管、回转式容积泵以及喷管构成，喷管有六个，分别是左前向喷管、左后向喷管、左侧向喷管、右前向喷管、右后向喷管、右侧向喷管，左前向喷管、左后向喷管安装在船体尾部左侧，右前向喷管、右后向喷管安装在船体尾部右侧，左侧向喷管安装在船体的前部左侧，右侧向喷管安装在船体的前部右侧，马达的动力轴通过减速机构与回转式容积泵的中心轴连接，进液管与回转式容积泵的进液管接头连接，进气管与回转式容积泵的进气管接头连接，本装置以回转式容积泵为核心部件，具有体积小、重量轻、流量大、扬程高、吸力大的优点，有效的解决了叶片泵空化、空蚀的问题，本装置采用气液两相推进，推进效率高。

Description

船用喷水推进装置

技术领域

本发明涉及船舶推进装置，特别涉及气液两相推进的船舶推进装置。

背景技术

船舶推进装置主要分为两大类，一类是螺旋桨、另一类是喷水推进器，螺旋桨作为传统的推进装置，主要存在两个问题：

一是效率较低，螺旋桨依靠叶轮高速旋转产生对水的作用力，叶轮高速旋转产生轴向作用力和径向作用力(离心力)，轴向作用力使水流沿轴向运动，对船舶产生推进作用，径向作用力几乎不对船舶产生推进作用，径向作用力实际上是无用的扭矩，作的是无用功，

二是在航速较高时，螺旋桨的叶轮处于周期性的攻角变化和负荷变化，并与水体摩擦，容易出现空化效应，产生空泡和空蚀（空泡剥蚀）现象，并伴随有噪声和水体激振，从而导致效率损失，还会严重影响安全性和稳定性。

为此，世界各国都在积极研究喷水推进技术，喷水推进是利用船向后喷射水流的反作用力使船前进的一种船舶推进方式，其核心装置是推进泵，推进泵将水吸入后，再加压，然后高速喷出，从而推动船体前进。

现有的喷水推进泵多采用叶片泵中的轴流泵，轴流泵的叶轮装有多个叶片，在圆管形泵壳内旋转。叶轮上部的泵壳装有固定导叶，用以消除液体的旋转运动，使之变为轴向运动，并把旋转运动的动能转变为压力能，由于叶轮处于泵壳内在受约束的水流中工作，运行平稳，水下噪声小，因而在一定航速范围内较螺旋桨有更好的抗空泡性能，有更高的推进效率，轴流泵叶片在泵壳中旋转，不易损坏，可靠性好。但以轴流泵作为喷水推进装置也存在明显的缺点:

第一、难以作到宽航速范围，很多船舶要求变工况的工作范围，轴流泵虽然流量大，但扬程低。泵的流量-扬程、流量-轴功率特性曲线在小流量区较陡，故应避免在这一不稳定的小流量区运行。喷水推进在船舶航速较低（特别是低于20节）的情况下效率较螺旋桨低。

第二、难以进一步加大推进力，要想增大推进力，一方面要提高马达（通常是汽油机、柴油机）的输出功率，另一方面要加大轴流泵叶轮的尺寸和转速，大尺寸的叶轮难以加工，而受安装空间的限制，轴流泵的体积、重量都不能过大，而且叶轮的尺寸增大且转速提高后，虽然流量和扬程会提高，但是叶轮与水摩擦，产生的空化效应和空蚀现象就会显著增加，噪声和激振也会变得很明显，所以喷水推进泵难于实现船舶超高航速航行，特别是高于50节以上时，喷水推进的效率又会显著降低。

第三、难以作到气液两相共喷，最新的研究表明，最理想的喷水推进器应该是气液两相共喷，加压的气体和液体按一定比例混合后产生的推力最强，其原因主要是高压的气体在从喷管喷出后，体积急剧膨胀并破裂，产生很大的冲击力，这股冲击力与喷出的水流形成气水共混流体，速度很高，密度、质量与周围的海水不同，形成区别于周围海水的稳定流场，不会与周围海水搅在一起，因而推力十分巨大，同时也具有抵抗风浪的能力，而轴流泵不适合于加压输送气液两相流体。当液体中混有气体时，轴流泵的流量，扬程，吸程和效率都会显着地降低。目前，有的公司采用离心泵作为喷水推进泵，离心泵是根据离心力原理设计的，通过高速旋转的叶轮带动水转动，将水甩出,从而达到输送的目的。离心泵工作特性曲线较陡，高效率区间太窄。效率只在扬程流量设计点上，达到最大值，偏离效率点，效率骤降，离心泵的缺点是：扬程低、无自吸能力，还有气缚现象，不适合于加压输送气液两相流体。离心泵在小流量高扬程的情况下应用，受到一定的限制。因为小流量离心泵的泵体流道很窄，制造困难，同时效率低。现有技术中，只有旋涡泵在特定条件下能够输送气液两相流体，旋涡泵主要由叶轮、泵体和泵盖组成。叶轮是一个圆盘，圆周上的叶片呈放射状均匀排列。泵体和叶轮间形成环形流道，当叶轮旋转时，在离心力的作用下，叶轮内液体的圆周速度大于流道内液体的圆周速度，故“环形流动”。又由于自吸入口至排出口液体跟着叶轮前进，这两种运动的合成结果，就使液体产生与叶轮转向相同的“纵向旋涡”，旋涡泵比其它叶片泵扬程高，但由于流道内液体是通过液体撞击而传递能量。同时也造成较大撞击损失，因此效率比较低，最高不超过55%，大多数旋涡泵的效率在20-40%，因此妨碍了它向大功率方向发展。此外，旋涡泵具有陡降的扬程特性曲线，旋涡泵叶轮和泵体之间的径向间隙和轴向间隙的要求较严给加工和装配工艺带来一定困难。

综上所述可知，现有的各种水泵，轴流泵、离心泵、旋涡泵都是靠叶轮高速旋转产生对水的作用力，其工作原理与螺旋桨相同，相当于在螺旋桨的外面加了一个外壳，因此都存在技术瓶颈问题：

一、流量、扬程特性曲线太陡，高效率工作区间太窄，无法适应宽航速范围，

二、叶轮尺寸的大型化难度大，一方面受加工工艺的限制，一方面受空化效应和空蚀现象显著增加的限制，无法做到大推力。

三、难以作到气液两相共混共喷。

由于现有的各种喷水推进泵受结构尺寸、空化性能的双重制约，无法适应船舶向大型化、高速化、高性能、低噪声、低油耗、易操控、宽速度范围方向发展要求，因此急需研发一种全新的船用喷水推进装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种船用喷水推进装置，以回转式容积泵为核心部件，回转式容积泵由静止的泵壳和可旋转的转子组成，工作时两者形成月牙型空腔，靠转子与流体工质接触的一侧将能量以静压力形式直接作用于流体工质，并借转子的旋转挤压作用排出流体工质，同时在另一侧留出空间，形成低压，使流体工质连续吸入，它与普通叶片泵不同之处是成倍增加了流量，转子和泵壳之间保持合理的间隙，互不接触，泵可靠性高、阻力低，有效的解决了叶片泵空化、空蚀的问题，回转式容积泵具有体积小、重量轻、流量大、扬程高的优点，可输送气液两相共混介质，推进效率高。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种船用喷水推进装置，其特征是：该装置由机箱、马达、进液管、进气管、回转式容积泵以及喷管构成，喷管有六个，分别是左前向喷管、左后向喷管、左侧向喷管、右前向喷管、右后向喷管、右侧向喷管，左前向喷管、左后向喷管安装在船体尾部左侧，右前向喷管、右后向喷管安装在船体尾部右侧，左侧向喷管安装在船体的前部左侧，右侧向喷管安装在船体的前部右侧，马达、回转式容积泵都安装在机箱内，马达的动力轴通过减速机构与回转式容积泵的中心轴连接，进液管与回转式容积泵的进液管接头连接，进气管与回转式容积泵的进气管接头连接，左前向喷管、左后向喷管、左侧向喷管分别通过左四通与回转式容积泵左侧的出液管接头连接，右前向喷管、右后向喷管、右侧向喷管分别通过右四通与回转式容积泵右侧的出液管接头连接，所述进液管、进气管、左前向喷管、左后向喷管、左侧向喷管、右前向喷管、右后向喷管、右侧向喷管上都装有流量控制阀门。所述回转式容积泵由四个泵体、隔板组件、前端盖组件、后端盖组件、中心轴以及流体汇总匣仓组成，四个泵体结构相同，每个泵体由壳体、偏心套、转子、挡板、活塞组成，壳体上部设置有圆筒形的工作腔，下部设置有活塞腔，活塞腔两侧对称地设置有流体输入、排出通道，流体输入通道设置有上游口和下游口，流体排出通道设置有上游口和下游口，流体输入通道的上游口与工作腔连通，流体排出通道的上游口与工作腔连通，转子布置在工作腔中，转子为圆柱形，具有中心孔，中心孔的前后两端分别设置有前、后轴承室，前、后轴承室内部分别装有前、后轴承，偏心套也为圆柱形，具有偏心孔，偏心套穿置在转子的中心孔中，偏心套外圆的两端分别与前、后轴承的内圈紧配合，转子的底端设置有C形豁口凹槽，活塞布置在活塞腔中，活塞为长方体形，活塞的顶端设置有V形豁口凹槽，C形豁口凹槽、V形豁口凹槽的底部都是圆弧形，挡板为矩形，挡板的上端有连体的上限位轴，挡板的下端有连体的下限位轴，上限位轴嵌入在C形豁口凹槽中，下限位轴嵌入在V形豁口凹槽中，上限位轴与C形豁口凹槽呈转动配合，下限位轴与V形豁口凹槽呈转动配合，四个泵体共用中心轴，中心轴穿置在四个泵体的偏心套的偏心孔中，中心轴上间隔地设置有四个键槽，每个键槽空间相位角相差90度，四个键槽中分别设置有一号键、二号键、三号键、四号键，四个泵体的偏心套分别通过一号、二号、三号、四号键与中心轴连接，每对相邻的泵体之间设置有隔板组件，隔板组件由隔板和油封组成，油封嵌入在隔板上部的轴孔中，油封套在中心轴上，最外端两个泵体的外端口分别通过法兰盘与前、后端盖组件连接，前端盖组件由前端盖和安装在前端盖轴承室内的轴承构成，后端盖组件由后端盖和安装在后端盖轴承室内的轴承构成，所述中心轴的前、后轴头分别由前、后端盖轴承室中的轴承支承，所述流体汇总匣仓布置在四个泵体的下方，四个泵体通过底法兰盘与流体汇总匣仓的顶部连接，连接处设置有密封垫，流体汇总匣仓内设置有两个仓室，其中一个为进液仓室，另一个为出液仓室，进液仓室与四个泵体的流体输入通道的下游口连通，出液仓室与四个泵体的流体排出通道的下游口连通。所述马达由汽油机或柴油机构成。所述前端盖轴承室内设置有密封部件，后端盖轴承室内也设置有密封部件。所述密封部件由油封构成。

本发明有以下积极有益效果：

一、由于采用回转式容积泵，其结构特点和工作方式决定了最佳效率范围很宽，并且无限制工作区域，无空化、空蚀区。在不同工况（流量、扬程）下均有较高效率。在零转以上，即有效率。轴流泵只能在最佳设计工况点附近才能发挥效率，脱离最佳设计工况点，效率直线下降，且有较大的限制工作区域。

二、由于回转式容积泵扬程高，可形成一泵多喷口。可增加转向喷口或增加倒航喷口。其效率高于倒车斗装置。取消了倒车斗和转向液压装置。操控、回转性能增强。倒车斗和转向液压装置不仅重量超过推进器本身，而且安装在船尾板外，易受海水侵蚀，维护复杂。

三、回转式容积泵完全内置，安放位置多样化。前后、上下、左右均可。便于维护，便于降噪。而传统的轴流泵的安装位置不可调整，喷口与泵体只能是轴向安置，一泵一喷口。其最明显的优点还在于结构简单，进水口、进气口不需要增加导流板、混流槽等附加部件，一方面有利于减少阻力，节约能源，另一方面可保证入口流场和出口流场的稳定有序，防止入口流场、出口流场出现紊流、湍流等不利的扰动，保证船体的稳定性和可操控性。

四、在回转式容积泵转速的适应性上是大于零转即可做功，可自由选择使用转速和流量。轴流泵存在理论转速下限，且低于额定转速时效率急剧下降。因此无法调控流量和能耗。

五、回转式容积泵内部是靠转子挤压介质进行工作，无论正常航行还是加速时噪音都很低。叶片泵依靠叶轮高速旋转产生对水的作用力，噪音很大。

六、构造简单，材质可选择性强，如高分子等轻体材料。产品寿命长。性价比很高。而传的轴流泵的叶轮材料要消耗大量金属，非钢即铜。

七、大型化不增加工艺难度，可实现性强。轴流泵的叶轮按抛物线角度加工，直径增大，难度增加。

八、回转式容积泵内部是靠转子挤压介质进行工作，靠泵壳内的转子与流体接触的一侧将能量以静压力形式直接作用于流体，并借旋转转子的挤压作用排出流体，同时在另一侧留出空间，形成低压，使流体连续吸入，自吸力大、扬程高，流量大，排液均匀，运转平稳，噪音小，效率高。由于是利用工作腔容积周期性变化来输送流体，通过挤压传递动能，扭矩损失极小，效率可达94%、机械摩擦很小，转子与被输送的流体的摩擦也很小，因此摩擦造成的损失极小，原始能量（动力源提供的能量）转换率达99%；容积效率为98%以上；时空利用率为99%；与现有的各种叶片泵相比，回转式容积泵的各项性能都优势明显。

九、可逆向做工，当输入旋转方向相反时，原进口变为出口；原出口变为进口，其于效果相同；

十、对在压力、介质、转速、流量的要求上具有广泛的适应性：

1、在压力的适应性上是低压无下限限制；高压只与所使用材料的承受力有关，而且在此之间可自由选择使用压力；

2、在介质的适应性上是介质既可以是液体，也可以是气体或是气体和液体二者混合体均可适应；

3、在转速的适应性上是大于零转即可做工，高转速时只与所使用材料的承受力有关，在此之间可自由选择使用转速；

4、在流量的适应性上是在压力（扬程）相同时每旋转一周流量相同，总流量只与转数有关。单位时间内流量的计算方式为：L（总流量）=L1（每周流量）Xh（转数），在一定范围内可自由选择流量；

5、自吸吸程可达9米左右，单级扬程可达千米以上，与现有技术相比提高几十倍。

附图说明

图1是本发明实施例一的结构示意图。

图2是图1的后视图。

图3是图1中机箱顶盖开启后的结构示意图。

图4是图3的后视图。

图5是图1中机箱顶盖、底盖去除后的结构示意图。

图6是图5的后视图。

图7是图5中马达和蓄电池组去除后的结构示意图。

图8是图7的后视图。

图9是图7的仰视图。

图10是图8的正视图。

图11是本发明回转式容积泵的结构示意图。

图12是图11的正式图。

图13是图11的后视图。

图14是图11的仰视图。

图15是图11的分解图。

图16是图14的分解图。

图17是图12的A-A剖视图。

图18是图12的B-B剖视图。

图19是图12的C-C剖视图。

图20是图12的D-D剖视图。

图21是图12的E-E剖视图。

图22是图11的侧视图。

图23是图22的F-F剖视图。

图24是各部件从前向后的组装结构示意图。

图25是各部件从后向前的组装结构示意图。

图26是一号泵体的组装结构示意图。

图27是图25的局部放大图。

图28是四号泵体的组装结构示意图。

图29是前端盖组件的分解结构示意图。

图30是后端盖组件的分解结构示意图。

图31是隔板组件的分解结构示意图。

图32是泵体外壳的结构示意图。

图33是中心轴的结构示意图。

图34是图33所示中心轴顺时针旋转90度后的结构示意图。

图35是图34所示中心轴顺时针旋转90度后的结构示意图。

图36是四个泵体的偏心套与中心轴相互之间的位置关系示意图。

图37是图36的仰视图。

图38是图37的正视图。

图39是图37的G-G剖视图。

图40是图37的H-H剖视图。

图41是图37的K-K剖视图。

图42是图37的N-N剖视图。

图43是本发明实施例一的使用状态示意图。

图44是图43的侧视图。

图45是图43的仰角视图。

图46是图45的俯视图。

图47是图46是仰视图。

图48是图43的前视图。

图49是图43的后视图。

具体实施方式

图中标号

1泵体        2泵体            3泵体          4泵体

5隔板组件    6前端盖组件      7后端盖组件

8中心轴            801前轴头        802后轴头

9匣仓              901开口         902开口

900周边法兰盘     10外壳

101侧法兰盘       102侧法兰盘            103底法兰盘

11偏心套          111偏心孔             112键槽

12转子            120C形豁口凹槽         121中心孔

122前轴承室   123后轴承室     124前轴承        125后轴承

13挡板            131上限位轴           132下限位轴

14活塞            140V形豁口凹槽        15工作腔

151机箱           152马达               153进液管

154进气管         155回转式容积泵         156蓄电池

157皮带轮         158皮带轮     159传动带        16活塞腔

17流体输入通道     171上游口           172下游口

18流体排出通道     181上游口           182下游口

19耐磨衬板      20外壳             201侧法兰盘        202侧法兰盘

203底法兰盘    21偏心套            211偏心孔          212键槽

22转子               220C形豁口凹槽            221中心孔

222前轴承室     223后轴承室       224前轴承               225后轴承

23挡板            231上限位轴                  232下限位轴

24活塞            240C形豁口凹槽               25工作腔

251左前向喷管     252左后向喷管                253左侧向喷管

254左四通         26活塞腔

27流体输入通道    271上游口           272下游口

28流体排出通道    281上游口           282下游口

29耐磨衬板        30外壳

301侧法兰盘       302侧法兰盘              303底法兰盘

31偏心套          311偏心孔                312键槽

32转子            320C形豁口凹槽           321中心孔

322前轴承室   323后轴承室        324前轴承          325后轴承

33挡板            331上限位轴            332下限位轴

34活塞            340C形豁口凹槽         35工作腔

351右前向喷管     352右后向喷管

353右侧向喷管     354右四通             36活塞腔

37流体输入通道    371上游口         372下游口

38流体排出通道    381上游口         382下游口

39耐磨衬板   40外壳       401侧法兰盘        402侧法兰盘

403底法兰盘        41偏心套     411偏心孔            412键槽

42转子                  420C形豁口凹槽     421中心孔

422前轴承室        423后轴承室         424前轴承        425后轴承

43挡板                  431上限位轴            432下限位轴

44活塞                  440C形豁口凹槽         45工作腔

451流量控制阀门         452流量控制阀门        453流量控制阀门

46活塞腔       47流体输入通道          471上游口        472下游口

48流体排出通道          481上游口           482下游口

49耐磨衬板              50隔板               501侧法兰盘

51油封         52阶梯孔          53流量控制阀门       54流量控制阀门

551流量控制阀门          552流量控制阀门           553流量控制阀门

61前端盖      601侧法兰盘       603底法兰盘      62轴承         63油封

64压板              65螺钉         66轴承室        67密封圈槽

71后端盖            701侧法兰盘           703底法兰盘

72轴承              73油封                 74压板

75螺钉              76轴承室               77密封圈槽

81一号键              82二号键              83三号键         84四号键

85键槽                86键槽                87键槽           88键槽

91进液仓室            92出液仓室            93进液管接头

94进气管接头          95出液管接头          96出液管接头

97开口                98开口                99螺栓紧固件

100船体               200喷水推进装置

请参照图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10，本发明是一种船用喷水推进装置200，由机箱151、马达152、进液管153、进气管154、回转式容积泵155、蓄电池156以及喷管构成，喷管有六个，分别是左前向喷管251、左后向喷管252、左侧向喷管253、右前向喷管351、右后向喷管352、右侧向喷管353,马达152、回转式容积泵155都安装在机箱151内，马达152的动力轴通过减速机构与回转式容积泵的中心轴连接，减速机构由皮带轮157、158以及传动带159构成，进液管153与回转式容积泵155的进液管接头93连接，进气管154与回转式容积泵155的进气管接头94连接，左前向喷管251、左后向喷管252、左侧向喷管253分别通过左四通254与回转式容积泵155左侧的出液管接头95连接，右前向喷管351、右后向喷管352、右侧向喷管353分别通过右四通354与回转式容积泵155右侧的出液管接头96连接，进液管153上装有流量控制阀门53，进气管154上装有流量控制阀门54，流量控制阀门53、54的开启程度可以用于控制气、液混合的比例，从而使船运行在最节能的工作状态。左前向喷管251上装有流量控制阀门451，左后向喷管252上装有流量控制阀门452，左侧向喷管253上装有流量控制阀门453，右前向喷管351上装有流量控制阀门551，右后向喷管352上装有流量控制阀门552，右侧向喷管353上装有流量控制阀门553。

请参照图11、图12、图13、图14、图15、图16、图17、图18、图19、图20、图21、图22，回转式容积泵155由四个泵体1、2、3、4、隔板组件5、前端盖组件6、后端盖组件7、中心轴8以及流体汇总匣仓9组成，四个泵体1、2、3、4结构相同，请参照图17和图26，第一个泵体1由壳体10、偏心套11、转子12、挡板13、活塞14组成，壳体10上部设置有圆筒形的工作腔15，壳体10下部设置有活塞腔16，活塞腔16两侧对称地设置有流体输入、排出通道17、18如图32所示，流体输入通道17设置有上游口171和下游口172，流体排出通道18设置有上游口181和下游口182，流体输入通道17的上游口171与工作腔15连通，流体排出通道18的上游口181与工作腔15连通，转子12布置在工作腔15中，转子12为圆柱形，转子12的中部开有轴向的中心孔121，转子12的前后两端分别设置有前、后轴承室122、123，前、后轴承室122、123内部分别装有前、后轴承124、125如图23所示，偏心套11也为圆柱形，偏心套11设置有轴向的偏心孔111，偏心孔111带有键槽112，偏心套11穿置在转子12的中心孔121中，偏心套11外圆的两端分别与前、后轴承124、125的内孔紧配合，转子12的底端设置有C形豁口凹槽120，活塞14布置在活塞腔16中，活塞腔16的内壁面设置有U形的耐磨衬板19，活塞14为长方体形，活塞14的顶端设置有V形豁口凹槽140，C形豁口凹槽120、V形豁口凹槽140的底部都是圆弧形，挡板13为矩形，挡板13的上端有连体的上限位轴131，挡板13的下端有连体下限位轴132，上限位轴131嵌入在C形豁口凹槽120中，下限位轴132嵌入在V形豁口凹槽140中，上限位轴131与C形豁口凹槽120呈转动配合，下限位轴132与V形豁口凹槽140呈转动配合。

请参照图18、图21，二号泵体2与一号泵体1的结构完全相同，二号泵体2由壳体20、偏心套21、转子22、挡板23、活塞24组成，壳体20上部设置有圆筒形的工作腔25，下部设置有活塞腔26，活塞腔26两侧对称地设置有流体输入、排出通道27、28，流体输入通道27设置有上游口271和下游口272，流体排出通道28设置有上游口281和下游口282，流体输入通道27的上游口271与工作腔25连通，流体排出通道28的上游口281与工作腔25连通，转子22布置在工作腔25中，转子22为圆柱形，转子22的中部开有轴向的中心孔221，转子22的前后两端分别设置有前、后轴承室，前、后轴承室内部分别装有前、后轴承224、225如图23所示，偏心套21也为圆柱形，偏心套21设置有轴向的偏心孔211，偏心孔211带有键槽212，偏心套21穿置在转子22的中心孔221中，偏心套21外圆的两端分别与前、后轴承224、225的内孔紧配合，转子22的底端设置有C形豁口凹槽220，活塞24布置在活塞腔26中，活塞腔26的内壁面设置有U形的耐磨衬板29，活塞24为长方体形，活塞24的顶端设置有V形豁口凹槽240，C形豁口凹槽220、V形豁口凹槽240的底部都是圆弧形，挡板23为矩形，挡板23的上端有连体的上限位轴231，挡板23的下端有连体的下限位轴232，上限位轴231嵌入在C形豁口凹槽220中，下限位轴232嵌入在V形豁口凹槽240中，上限位轴231与C形豁口凹槽220呈转动配合，下限位轴232与V形豁口凹槽240呈转动配合。

请参照图19，三号泵体3与一号泵体1的结构完全相同，三号泵体3由壳体30、偏心套31、转子32、挡板33、活塞34组成，壳体30上部设置有圆筒形的工作腔35，下部设置有活塞腔36，活塞腔36两侧对称地设置有流体输入、排出通道37、38，流体输入通道37设置有上游口371和下游口372，流体排出通道38设置有上游口381和下游口382，流体输入通道37的上游口371与工作腔35连通，流体排出通道38的上游口381与工作腔35连通，转子32布置在工作腔35中，转子32为圆柱形，转子32的中部开有轴向的中心孔321，转子32的前后两端分别设置有前、后轴承室，前、后轴承室内部分别装有前、后轴承324、325如图23所示，偏心套31为圆柱形，偏心套31开有轴向的偏心孔311，偏心孔311带有键槽312，偏心套31穿置在转子32的中心孔321中，偏心套31外圆的两端分别与前、后轴承324、325的内孔紧配合，转子32的底端设置有C形豁口凹槽320，活塞34布置在活塞腔36中，活塞腔36的内壁面设置有U形的耐磨衬板39，活塞34为长方体形，活塞34的顶端设置有V形豁口凹槽340，C形豁口凹槽320、V形豁口凹槽340的底部都是圆弧形，挡板33为矩形，挡板33的上端有连体的上限位轴331，挡板33的下端有连体的下限位轴332，上限位轴331嵌入在C形豁口凹槽320中，下限位轴332嵌入在V形豁口凹槽340中，上限位轴331与C形豁口凹槽320呈转动配合，下限位轴332与V形豁口凹槽340呈转动配合。

请参照图20，四号泵体4与一号泵体1的结构完全相同，四号泵体4由壳体40、偏心套41、转子42、挡板43、活塞44组成，壳体40上部设置有圆筒形的工作腔45，下部设置有活塞腔46，活塞腔46两侧对称地设置有流体输入、排出通道47、48，流体输入通道47设置有上游口471和下游口472，流体排出通道48设置有上游口481和下游口482，流体输入通道47的上游口471与工作腔45连通，流体排出通道48的上游口481与工作腔45连通，转子42布置在工作腔45中。请参照图20、图28，转子42为圆柱形，转子42的中部开有轴向的中心孔421，转子42的前后两端分别设置有前、后轴承室，前、后轴承室422、423内部分别装有前、后轴承424、425如图23所示，偏心套41也为圆柱形，偏心套41设置有轴向的偏心孔411，偏心孔411带有键槽412，偏心套41穿置在转子42的中心孔421中，偏心套41外圆的两端与前、后轴承424、425的内孔紧配合，转子42的底端设置有C形豁口凹槽420，活塞44布置在活塞腔46中，活塞腔46的内壁面设置有U形的耐磨衬板49，活塞44为长方体形，活塞44的顶端设置有V形豁口凹槽440，C形豁口凹槽420、V形豁口凹槽440的底部都是圆弧形，挡板43为矩形，挡板43的上端有连体的上限位轴431，挡板43的下端有连体的下限位轴432，上限位轴431嵌入在C形豁口凹槽420中，下限位轴432嵌入在V形豁口凹槽440中，上限位轴431与C形豁口凹槽420呈转动配合，下限位轴432与V形豁口凹槽440呈转动配合。

请参照图24，泵体1、2、3、4共用中心轴8，中心轴8穿置在四个泵体的偏心套11、21、31、41的偏心孔中，中心轴8上间隔地设置有四个键槽85、86、87、88，每个键槽空间相位角相差90度如图33、图34、图35所示，当一号、二号、三号、四号泵体装配好后，四个偏心套11、21、31、41相对于中心轴8的空间位置关系如图36、图37、图38所示，四个偏心套11、21、31、41与中心轴8的装配结构为：偏心套11通过一号键81与中心轴8连接，一号键81嵌入在键槽85和键槽112中如图39所示，偏心套21通过二号键82与中心轴8连接，二号键82嵌入在键槽86和键槽212中如图40所示，偏心套31通过三号键83与中心轴8连接，三号键83嵌入在键槽87和键槽312中如图41所示，偏心套41通过四号键84与中心轴8连接，四号键84嵌入在键槽88和键槽412中如图42所示。

请参照图11、图12、图13、图14、图24、图25，每对相邻的泵体之间设置有隔板组件5，请参照图31，隔板组件5由隔板50和油封51组成，隔板50上部设置有阶梯孔52，油封51嵌入在阶梯孔52中，油封51的内孔套在中心轴8上，从而实现密封。最外端两个泵体1、4的外端口分别通过侧法兰盘与前、后端盖组件6、7连接，前、后端盖组件6、7结构相同。

请参照图29，前端盖组件6由前端盖61、轴承62、油封63、压板64、螺钉65组成，前端盖61的上部设置有轴承室66，轴承62、油封63都内置在轴承室66中，压板64布置在轴承室66的开口处，压板64通过螺钉65与轴承室66的开口边缘连接，从而将轴承62、油封63封装在轴承室66中，前端盖61的周边设置有侧法兰盘601，底部设置有底法兰盘603如图15所示，前端盖61的内侧周边设置有密封圈槽67，密封圈槽67中装有密封圈。

请参照图30，后端盖组件7由后端盖71、轴承72、油封73、压板74、螺钉75组成，后端盖71的上部设置有轴承室76，轴承72、油封73都内置在轴承室76中，压板74布置在轴承室76的开口处，压板74通过螺钉75与轴承室76的开口边缘连接，从而将轴承72、油封73封装在轴承室76中，后端盖71的周边设置有侧法兰盘701，底部设置有底法兰盘703如图16所示，后端盖71的内侧周边设置有密封圈槽77，密封圈槽77中装有密封圈。中心轴8的前、后轴头801、802分别由前、后端盖轴承室中的轴承62、72支承，中心轴8的前轴头801外露与减速机构连接，减速机构可以由皮带轮构成。

请参照图15、图16，流体汇总匣仓9布置在四个泵体1、2、3、4的下方，流体汇总匣仓9内设置有两个仓室，其中一个为进液仓室91，另一个为出液仓室92，进液仓室91的外侧设置有进液管接头93和进气管接头94，出液仓室92的外侧设置有出液管接头95、96，进液仓室91的顶部设置有开口97，开口97与四个泵体1、2、3、4的流体输入通道的下游口172、272、372、472连通，出液仓室92的顶部设置有开口98，开口98与四个泵体1、2、3、4的流体排出通道的下游口182、282、382、482连通，四个泵体1、2、3、4的外壳10、20、30、40分别设置有底法兰盘103、203、303、403，前端盖61设置有底法兰盘603，后端盖71设置有底法兰盘703，流体汇总匣仓9的顶部设置有顶法兰盘903，顶法兰盘903与底法兰盘103、203、303、403、603、703之间通过密封垫90连接。并以螺栓紧固件99锁紧，密封垫90设置有开口901、902和周边法兰盘900，开口901与开口97的位置对应，开口902与开口98的位置对应。

本装置组装时可以采取由前向后的组装方式如图24所示，也可以采取由后向前的组装方式如图25所示，下面以由后向前的组装方式为例进行说明，请参照图30，先将后端盖组件7组装好，组装顺序为：将轴承72嵌入轴承室76中，将油封73放入轴承室76中,压在轴承72上，将压板74放在轴承室76的外端口上，用螺钉75上紧。前端盖组件6的组装方式与后端盖组件7的组装方式相同，请参照图29，组装顺序为：将轴承62嵌入轴承室66中，将油封63放入轴承室66中,压在轴承62上，将压板64放在轴承室66的外端口上，用螺钉65上紧。

请参照图27，然后将后端盖组件7的侧法兰盘701与四号泵体4的外壳40的侧法兰盘402用螺栓紧固件99固定好，请参照图28，然后对四号泵体4进行组装，具体组装方式如下，将偏心套41放在转子42的中心孔421中，在转子42的前、后轴承室422、423中分别嵌入轴承424、425，偏心套41的前端与轴承424的内圈紧配合，偏心套41的后端与轴承425的内圈紧配合，轴承424的外圈与前轴承室422紧配合，轴承425的外圈与后轴承室423紧配合，再将耐磨衬板49放入活塞腔46中，将活塞44放在耐磨衬板49内部，将挡板43的上限位轴431嵌入转子42的C形豁口凹槽420中，将挡板43的下限位轴432嵌入活塞44的V形豁口凹槽440中，然后将中心轴8与偏心套41进行连接，具体连接方式为：将四号键84放在中心轴8上的键槽88中，再推入偏心套41的偏心孔411中，使四号键84与偏心孔411的键槽412吻合，再将隔板组件5放在四号泵体4与三号泵体3之间，将四号泵体4的侧法兰盘401、隔板组件5的侧法兰盘501、三号泵体3的侧法兰盘302通过螺栓紧固件99进行连接，然后对三号泵体进行组装，组装好后，将中心轴8与偏心套31进行连接，再将隔板组件5放在三号泵体3与二号泵体2之间，将三号泵体3的侧法兰盘301、隔板组件5的侧法兰盘501、二号泵体2的侧法兰盘202通过螺栓紧固件99进行连接，然后对二号泵体进行组装，组装好后，将中心轴8与偏心套21进行连接，再将隔板组件5放在二号泵体2与一号泵体1之间，将二号泵体2的侧法兰盘201、隔板组件5的侧法兰盘501、一号泵体1的侧法兰盘102通过螺栓紧固件99进行连接，然后对一号泵体进行组装，组装好后，将中心轴8与偏心套11进行连接，然后将前端盖组件6的侧法兰盘601与一号泵体1的外壳10的侧法兰盘101用螺栓紧固件99固定好，就完成了组装，这种结构的回转式容积泵具有如下的优点，转子与泵的工作腔相切，挡板将流体排出通道和流体输入通道分开，工作腔被切点和挡板分成高、低压区，实现吸入和排出，容积效率高，输送平稳，吸力大、流量大，扬程高，噪音小，结构简单，体积小，机械效率高。当中心轴8旋转时，带动四个泵体1、2、3、4内的转子12、22、32、42同时旋转，四个泵体的转子12、22、32、42分别受挡板13、23、33、43的限制不自转，而是围绕各自泵体工作腔15、25、35、45的中心公转，每个转子的运动轨迹是转子与各自工作腔内壁相切点连续不断移动形成的曲线，由于挡板的隔离作用，使每个泵体工作腔分成高压区域和低压区域，实现对流体的吸入和排出。当每个转子公转时，与其对应的泵体内的活塞作上、下往复移动，活塞的作用是确保转子运动到工作腔的每一切点时，挡板的上限位轴始终处于转子的C形豁口凹槽中，不会从C形豁口凹槽中脱出，也不会发生干涉现象，从而使流体输入通道和流体排出通道始终被挡板分隔开，靠泵壳内的转子与流体接触的一侧将能量以静压力形式直接作用于流体，并借转子旋转产生的挤压作用排出流体，同时在另一侧留出空间，形成低压，随着转子的公转运动，转子与工作腔内壁的切点连续位移，流体输入、排出通道被逐渐打开和关闭，完成一个工作循环，每个工作循环中，低压区域和高压区域大小的变化和转变是一个渐近的过程，变化平稳，吸、排液过程平稳，没有传统叶片泵中流体对叶片的巨裂冲击，由于回转式容积泵是利用工作腔容积周期性变化来输送流体，扬程高，流量大，自吸力大、排液均匀，运转平稳，噪声小，效率高。最显著的优点是：可以很好的进行气、液混合，四个泵体的转子在中心轴8的带动下，同时旋转，同时产生吸力，但是在同一时刻，四个泵体因为转子12、22、32、42所处的位置不同，依次相差90度，所以各个泵体形成的低压区域和高压区域大小并不相同，流体输入通道产生的吸力和流体排出通道产生的压力各不相同，从而使进入进液仓室91内的气体和液体是按不同的比例被泵体1、2、3、4吸入，由各泵体1、2、3、4加压排出后在出液仓室92中进行充分混合，这种共混的方式，阻力低，共混速度快，效果极佳，而且结构简单，输入平稳，输出平稳，不需要增加导流板、混流槽等附加部件，一方面有利于减少阻力，节约能源，另一方面可保证入口流场和出口流场的稳定有序，防止入口流场、出口流场出现紊流、湍流等不利的扰动，保证船体的稳定性和可操控性。

请参照图43、图44、图45、图46、图47、图48、图49，左前向喷管251、左后向喷管252安装在船体100尾部的左侧，右前向喷管351、右后向喷管352安装在船体100尾部的右侧，左侧向喷管253安装在船体100的前部左侧，右侧向喷管353安装在船体100的前部右侧，当流量控制阀门451、551开启后，左前向喷管251和右前向喷管351同时喷水，船体100向后行驶，即倒退，当流量控制阀门452、552开启后，左后向喷管252和右后向喷管352同时喷水，船体100向前行驶，即前进，当流量控制阀门453开启后，左侧向喷管253喷水，船体100向右拐弯，当流量控制阀门553开启后，右侧向喷管353喷水，船体100向左拐弯，通过各流量控制阀门就可以控制船体的前进、倒退，左转向和右转向。

Claims (5)

1.一种船用喷水推进装置，其特征是：该装置由机箱、马达、进液管、进气管、回转式容积泵以及喷管构成，喷管有六个，分别是左前向喷管、左后向喷管、左侧向喷管、右前向喷管、右后向喷管、右侧向喷管，左前向喷管、左后向喷管安装在船体尾部左侧，右前向喷管、右后向喷管安装在船体尾部右侧，左侧向喷管安装在船体的前部左侧，右侧向喷管安装在船体的前部右侧，马达、回转式容积泵都安装在机箱内，马达的动力轴通过减速机构与回转式容积泵的中心轴连接，进液管与回转式容积泵的进液管接头连接，进气管与回转式容积泵的进气管接头连接，左前向喷管、左后向喷管、左侧向喷管分别通过左四通与回转式容积泵左侧的出液管接头连接，右前向喷管、右后向喷管、右侧向喷管分别通过右四通与回转式容积泵右侧的出液管接头连接，所述进液管、进气管、左前向喷管、左后向喷管、左侧向喷管、右前向喷管、右后向喷管、右侧向喷管上都装有流量控制阀门。

2.如权利要求1所述的一种船用喷水推进装置，其特征是：所述回转式容积泵由四个泵体、隔板组件、前端盖组件、后端盖组件、中心轴以及流体汇总匣仓组成，四个泵体结构相同，每个泵体由壳体、偏心套、转子、挡板、活塞组成，壳体上部设置有圆筒形的工作腔，下部设置有活塞腔，活塞腔两侧对称地设置有流体输入、排出通道，流体输入通道设置有上游口和下游口，流体排出通道设置有上游口和下游口，流体输入通道的上游口与工作腔连通，流体排出通道的上游口与工作腔连通，转子布置在工作腔中，转子为圆柱形，具有中心孔，中心孔的前后两端分别设置有前、后轴承室，前、后轴承室内部分别装有前、后轴承，偏心套也为圆柱形，具有偏心孔，偏心套穿置在转子的中心孔中，偏心套外圆的两端分别与前、后轴承的内圈紧配合，转子的底端设置有C形豁口凹槽，活塞布置在活塞腔中，活塞为长方体形，活塞的顶端设置有V形豁口凹槽，C形豁口凹槽、V形豁口凹槽的底部都是圆弧形，挡板为矩形，挡板的上端有连体的上限位轴，挡板的下端有连体的下限位轴，上限位轴嵌入在C形豁口凹槽中，下限位轴嵌入在V形豁口凹槽中，上限位轴与C形豁口凹槽呈转动配合，下限位轴与V形豁口凹槽呈转动配合，四个泵体共用中心轴，中心轴穿置在四个泵体的偏心套的偏心孔中，中心轴上间隔地设置有四个键槽，每个键槽空间相位角相差90度，四个键槽中分别设置有一号键、二号键、三号键、四号键，四个泵体的偏心套分别通过一号、二号、三号、四号键与中心轴连接，每对相邻的泵体之间设置有隔板组件，隔板组件由隔板和油封组成，油封嵌入在隔板上部的轴孔中，油封套在中心轴上，最外端两个泵体的外端口分别通过法兰盘与前、后端盖组件连接，前端盖组件由前端盖和安装在前端盖轴承室内的轴承构成，后端盖组件由后端盖和安装在后端盖轴承室内的轴承构成，所述中心轴的前、后轴头分别由前、后端盖轴承室中的轴承支承，所述流体汇总匣仓布置在四个泵体的下方，四个泵体通过底法兰盘与流体汇总匣仓的顶部连接，连接处设置有密封垫，流体汇总匣仓内设置有两个仓室，其中一个为进液仓室，另一个为出液仓室，进液仓室与四个泵体的流体输入通道的下游口连通，出液仓室与四个泵体的流体排出通道的下游口连通。

3.如权利要求1所述的一种船用喷水推进装置，其特征是：所述马达由汽油机或柴油机构成。

4.如权利要求2所述的一种船用喷水推进装置，其特征是：所述前端盖轴承室内设置有密封部件，后端盖轴承室内也设置有密封部件。

5.如权利要求4所述的一种船用喷水推进装置，其特征是：所述密封部件由油封构成。

Images