CN103147995A

CN103147995A - 一种低扬程立式行星齿轮减速轴流泵

Info

Publication number: CN103147995A
Application number: CN2013100840048A
Authority: CN
Inventors: 陆林广; 徐磊; 董雷; 王兆飞
Original assignee: Yangzhou University
Current assignee: Yangzhou University
Priority date: 2013-03-18
Filing date: 2013-03-18
Publication date: 2013-06-12

Abstract

一种低扬程立式行星齿轮减速轴流泵，主要包括水泵输入轴（12）、叶轮轴（9）和行星齿轮减速机构（10），行星齿轮减速机构（10）包括齿圈（20）、太阳轮（21）、行星轮（22）和行星架（24）；齿圈（20）与安装架（25）固定联接；太阳轮（21）固定设置在水泵输入轴（12）下端部；行星轮（22）分别与太阳轮（21）和齿圈（20）相啮合；行星轮（22）中心设置行星轮轴（23），行星轮轴（23）与行星架（24）固定联接；行星架（24）上设有输出轴套（11），输出轴套（11）与叶轮轴（9）键联接。本发明与配套电动机之间采用直接传动，水泵输入轴与叶轮轴之间采用间接传动，在配套电动机转速较高的情况下可获得较低的水泵叶轮转速，从而使其在低扬程条件下运行在高效区，效率可提高10％以上。

Description

一种低扬程立式行星齿轮减速轴流泵

技术领域

本发明涉及一种中型轴流泵，具体涉及低扬程立式行星齿轮减速轴流泵，属于水力机械技术领域。

背景技术

立式轴流泵机组具有结构简单、安装检修方便、设计制造成熟等优点，在水资源调配、城市防洪和水环境改善等许多领域的泵站工程中得到了广泛的应用。目前应用的立式轴流泵机组的水泵与电动机之间都采用直接传动，水泵与电动机的转速相等。这种传动方式结构简单，应用十分广泛。但对于单机设计流量较小、设计扬程较低和配套电动机功率较小的中型轴流泵机组，从水泵选型的要求看，水泵需在较低转速下运行才能运行在高效区；从电动机产品的结构特性及主要性能参数看，功率较小的电动机由于只能布置较少的电极绕组而导致其转速较高。在这种情况下，若采用直接传动，则水泵转速只能与电动机转速相同，水泵就会因转速偏高而不能在高效区运行。例如：某泵站立式轴流泵机组单机设计流量为7m³/s、设计扬程为1m、最大扬程为2.1m，水泵与电机之间采用常规的直接传动。根据计算配套电机功率应为320kW，但受产品结构特性的限制，此类电动机的最低转速只能做到245r/min。在直接传动的条件下，该泵站只能采用叶轮直径为1420mm、水泵转速为245r/min和电动机转速为245r/min的选型方案，其水泵性能曲线如图1所示。可以看到，在设计工况（扬程为设计扬程、流量为设计流量）的水泵效率仅为69.5%（图中黑点处），严重偏离了高效率区。

发明内容

本发明的目的是提供一种低扬程立式行星齿轮减速轴流泵，本发明结构紧凑，安装方便，轴流泵与电动机之间实现间接传动，降低立式轴流泵的转速，使其在低扬程的条件下运行在高效区。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种低扬程立式行星齿轮减速轴流泵，包括水泵进水喇叭管、出水弯管、行星齿轮减速机构、水泵输入轴、叶轮轴、叶轮、叶轮轮毂体、导叶体和导叶轮毂体；所述叶轮轴自上而下依次设置所述导叶轮毂体、叶轮轮毂体，所述导叶轮毂体上设置所述导叶体，所述叶轮轮毂体上设置所述叶轮；水泵输入轴和叶轮轴之间设有行星齿轮减速机构，行星齿轮减速机构通过安装架与导叶轮毂体螺栓联接；行星齿轮减速机构包括齿圈、太阳轮、行星轮和行星架；齿圈与安装架固定联接；太阳轮固定设置在水泵输入轴下端部；行星轮分别与太阳轮和齿圈相啮合；行星轮中心设置行星轮轴，行星轮轴与行星架相联接；行星架上设有输出轴套，输出轴套与所述叶轮轴键联接，输出轴套与所述水泵输入轴、叶轮轴同轴线。

所述行星齿轮减速机构出水侧设有出水导流帽。

所述导叶轮毂体内设有圆锥滚子轴承。

所述导叶轮毂体的纵剖面为倒梯形。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：第一，导叶轮毂体设计成逐步扩散的形状，在轴流泵导叶体出口设置一行星齿轮减速机构，并与导叶轮毂体组装在一起，其重量通过导叶体传递到水泵外壳并最终传递到水泵基础。第二，将常规轴流泵的水泵轴分为输入轴和叶轮轴两段，在两轴之间通过行星齿轮减速机构进行间接传动：水泵输入轴与行星齿轮减速机构的输出轴套为同轴线，输入轴通过联轴器与电动机轴联接，输出轴套与叶轮轴键接。第三，在导叶轮毂体内除按常规设置导轴承外，增设圆锥滚子轴承，用以承受水泵的轴向推力。第四，在行星齿轮减速机构出水侧设置出水导流帽，以使该处的水流更为流畅平顺。第五，本发明结构紧凑合理，构思新颖巧妙，易于实现。与采用常规的低扬程立式中型轴流泵相比，设计工况的水泵效率可提高10％以上。

附图说明

图1是现有技术轴流泵的水泵性能曲线图；

图2是本发明低扬程立式行星齿轮减速轴流泵的结构示意图；

图3是本发明低扬程立式行星齿轮减速轴流泵的行星齿轮减速机构的放大结构示意图；

图4是本发明低扬程立式行星齿轮减速轴流泵的水泵性能曲线图；

其中：1水泵进水喇叭管，2进水导流帽，3叶轮，4叶轮轮毂体，5导叶体，6导叶轮毂体，7导轴承，8圆锥滚子轴承，9叶轮轴，10行星齿轮减速机构，11输出轴套，12水泵输入轴，13出水导流帽，14出水弯管，15填料密封，16联轴器，17电机轴，18水泵梁，19电动机，20齿圈，21太阳轮，22行星轮，23行星轮轴，24行星架、25安装架。

具体实施方式

如图2、图3所示，一种低扬程立式行星齿轮减速轴流泵，包括水泵进水喇叭管1、进水导流帽2、出水导流帽13、出水弯管14、水泵输入轴12、叶轮轴9、叶轮3、叶轮轮毂体4、导叶体5、导叶轮毂体6和行星齿轮减速机构10。

叶轮轴9自上而下依次设置导叶轮毂体6、叶轮轮毂体4。导叶轮毂体6上设置导叶体5，叶轮轮毂体4上设置叶轮3。叶轮轮毂体4的进水侧设有进水导流帽2。导叶轮毂体6内设有导轴承7和圆锥滚子轴承8。在导叶轮毂体内除按常规设置导轴承外，增设圆锥滚子轴承，用以承受水泵的轴向推力。导叶轮毂体6的纵剖面为倒梯形。导叶轮毂体设计成逐步扩散的形状，在轴流泵导叶体出口设置一行星齿轮减速机构，并与导叶轮毂体组装在一起，其重量通过导叶体传递到水泵外壳并最终传递到水泵基础。

水泵输入轴12和叶轮轴9之间设有行星齿轮减速机构10。行星齿轮减速机构10通过安装架25与导叶轮毂体6螺栓联接。

行星齿轮减速机构10包括齿圈20、太阳轮21、行星轮22和行星架24。太阳轮21固定设置在水泵输入轴12端部。行星轮22分别与太阳轮21和齿圈20相啮合。齿圈20与安装架25固定联接。行星轮22通过行星轮轴23安装在行星架24上，行星轮轴23与行星架24滑动连接。行星轮22中心设置行星轮轴23，行星轮轴23与行星架24相联接。行星架24上设有输出轴套11，输出轴套11与叶轮轴9键联接，输出轴套11与水泵输入轴12、叶轮轴9同轴线。

行星齿轮减速机构10出水侧设有出水导流帽13。在行星齿轮减速机构出水侧设置出水导流帽，以使该处的水流更为流畅平顺。

水泵输入轴12穿过水泵出水弯管14，并在穿出处设置填料密封15。水泵输入轴12与电动机19的电动机轴17之间设有联轴器16。水泵梁18用于支撑轴流泵。

将常规轴流泵的水泵轴分为输入轴和叶轮轴两段，在两轴之间通过行星齿轮减速机构进行间接传动：水泵输入轴与行星齿轮减速机构的输出轴套为同轴线，输入轴通过联轴器与电动机轴联接，输出轴套与叶轮轴键接。电动机带动泵输入轴转动，带动行星齿轮减速机构运转，进而驱动叶轮。

将背景技术中所述的泵站若采用本发明，则可采用将水泵叶轮的转速降至125r/min、叶轮直径为1800mm和配套电动机转速为735 r/min的选型方案，其性能曲线见图4。从图4中可以看到，水泵的设计工况（扬程为设计扬程、流量为设计流量）位于高效区，水泵效率可达到83.5%（图中黑点处）。与采用常规的低扬程立式中型轴流泵相比，设计工况的水泵效率可提高10％以上。

Claims

1. 一种低扬程立式行星齿轮减速轴流泵，包括水泵进水喇叭管（1）、进水导流帽（2）、叶轮（3）、叶轮轮毂体（4）、导叶体（5）、导叶轮毂体（6）、导轴承（7）、叶轮轴（9）、水泵输入轴（12）、出水导流帽（13）、出水弯管（14）和填料密封（15）；所述叶轮轴（9）自上而下依次设置所述导叶轮毂体（6）、叶轮轮毂体（4），所述导叶轮毂体（6）上设置所述导叶体（5），所述叶轮轮毂体（4）上设置所述叶轮（3），其特征是，水泵输入轴（12）和叶轮轴（9）之间设有行星齿轮减速机构（10），行星齿轮减速机构（10）通过安装架（25）与导叶轮毂体（6）螺栓联接；行星齿轮减速机构（10）包括齿圈（20）、太阳轮（21）、行星轮（22）和行星架（24）；齿圈（20）与安装架（25）固定联接；太阳轮（21）固定设置在水泵输入轴（12）下端部；行星轮（22）分别与太阳轮（21）和齿圈（20）相啮合；行星轮（22）中心设置行星轮轴（23），行星轮轴（23）与行星架（24）相联接；行星架（24）上设有输出轴套（11），输出轴套（11）与所述叶轮轴（9）键联接，输出轴套（11）与所述水泵输入轴（12）、叶轮轴（9）同轴线。

2. 根据权利要求1所述的低扬程立式行星齿轮减速轴流泵，其特征是，所述行星齿轮减速机构（10）出水侧设有出水导流帽（13）。

3. 根据权利要求1所述的低扬程立式行星齿轮减速轴流泵，其特征是，所述导叶轮毂体（6）内设有圆锥滚子轴承（8）。

4. 根据权利要求3所述的低扬程立式行星齿轮减速轴流泵，其特征是，所述导叶轮毂体（6）的纵剖面为倒梯形。