CN103527521B - 喷水推进泵 - Google Patents

Abstract

本发明属于泵领域，具体涉及一种喷水推进泵。本发明包括泵体以及布置于泵体泵腔处的泵轴组件，泵轴组件至少包括泵轴以及布置于泵轴上的动叶轮；泵轴呈两端轴承固接的简支梁结构，其尾端与喷水推进泵的动力源间构成传动配合，其首端沿其轴向顺延并与泵体上的轴承组件间构成轴承配合；喷水推进泵以动叶轮轮体为界划分为连通泵体进液口的进水区及用于出水的出水区，进水区及出水区间布置有用于降低轴承组件处水推力的回流通路，所述泵体进水区、泵体出水区、轴承组件的待润滑间隙以及回流通路依次连通并形成循环流道。本发明结构合理而实用，可有效保证了泵体的整个出水区内部件的高效能工作目的，其工作使用面广而使用寿命长。

Description

喷水推进泵

技术领域

本发明属于泵领域，具体涉及一种喷水推进泵。

背景技术

喷水推进装置是利用水泵向船后喷射水流的反作用力使船艇前进的船舶推进结构，喷水推进泵则是喷水推进装置的主要部件之一。喷水推进装置应用于船艇设备后，可使船艇具备回转半径小、舶舱内噪声和振动低以及结构简单、浅水效应小乃至日常保养及维护较为容易等等一系列优势，因此在滑行艇、穿浪艇、水翼艇和气垫船等中、高速船舶乃至潜艇上均得到了广泛应用。

喷水推进泵的具体结构，在公告号为：CN102285441A的中国发明专利申请中有所描述：主要包括泵体，泵体由圆筒状中间段和分置于其两端处的与其固接的喷口段和进流段构成，泵体内置与泵体同轴设置的泵轴，泵轴一端布置动力源以作驱动，另一端则设置动叶轮以及导叶；使用时则依靠泵轴自身的转动作用，从而带动动叶轮旋转，并起到抽引水流使其由泵体的进流段涌入和沿泵体喷口段喷出的目的，以产生水推力。作为沿用至今的喷水推进泵，上述泵体能满足目前船艇一定范围内的使用需求，然而，由于上述泵体的动力源，使用的为机械密封以及机械的齿轮动力传动方式，这就产生了以下问题：首先，作为船艇部件，其本身存在的工作噪音应当尽可能降低，而机械齿轮传动的缺陷在于其工作噪音较大和齿轮啮合振动性强，且本身所必须的润滑维护需求较大，这些都是齿轮传动的根本性缺陷；其次，目前的如上述的喷水推进泵结构，仍仅能适用于水面或浅水层的船艇，而根本无法应用于诸如深水潜艇等大压力工作环境下的船艇使用，究其根本，则在于机械齿轮传动部件和机械密封结构所带来的密封性缺陷；在大压力工作环境下，水压于泵腔内积聚而难以消散，极易挤压泵腔与动力源间的柔软密封部，从而压迫并最终使其密封作用降低乃至失效，进而导致对于动力源的侵蚀和浸水损毁现象，最终极大的制约了喷水推进泵的适用范围，降低了其实际使用市场。此外，目前的喷水推进泵对于泵轴的安装方式，或为如上述采用泵轴单端固定的悬臂梁固定方式，或直接在原本的悬臂梁固定基础上在前置导叶处增设水润滑轴承组件，从而形成简支梁结构；上述的泵轴悬臂梁固定方式，其工作稳定性难免不足，实际使用制约性大，而简支梁结构的泵轴，固然具备较高的工作可靠性，然而在水压作用下，位于泵体喷口侧的高压力液体介质在润滑前置导叶上水润滑轴承组件的同时，也会沿水润滑轴承组件的润滑间隙而对整个水润滑轴承组件乃至整个前置导叶产生水推力，长时间作用下，易于使上述各部件间在其原有安装位置处产生沿其推力方向上的位置偏移现象，最终出现产品装配松动乃至损毁现象发生，从而给维护人员带来极大困扰。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种结构合理而实用的喷水推进泵，其工作使用面广而使用寿命长。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种喷水推进泵，包括泵体以及布置于泵体泵腔处的用于驱动液体介质沿泵腔开设方向行进的泵轴组件，所述泵轴组件至少包括泵轴以及布置于泵轴上的动叶轮；所述泵轴呈两端轴承固接的简支梁结构，其尾端与喷水推进泵的动力源间构成传动配合，其首端沿其轴向顺延并与泵体上的轴承组件间构成轴承配合；其特征在于：所述喷水推进泵以动叶轮轮体为界划分为连通泵体进液口的进水区及用于出水的出水区，进水区及出水区间布置有用于降低轴承组件处水推力的回流通路，所述泵体进水区、泵体出水区、轴承组件的待润滑间隙以及回流通路依次连通并形成循环流道；

所述泵体外形呈空心圆桶状，泵轴的尾端与空心圆桶状泵体的桶底部间构成轴承配合，泵体桶口端布置有前置导叶，所述前置导叶、泵轴和泵体均同轴布置，轴承组件布置于前置导叶的临近泵体桶底处所在面处，泵轴呈空心轴状，回流通路沿轴承组件上待润滑间隙处起，并经由空心轴状泵轴的内部空腔连通泵体进水区设置；

所述前置导叶沿其轴向同轴贯穿设置有孔，所述孔的远离泵体桶底处所在孔端密封布置形成前置导叶的桶状孔腔，轴承组件嵌设于桶状孔腔的口端处，轴承组件的两端部分别连通泵体出水区以及前置导叶的桶状孔腔，所述桶状孔腔相应连通泵轴的内部空腔设置。

圆桶状泵体的桶底处沿其轴向设置贯穿孔，贯穿孔内过盈配合有轴承部，回流通路沿轴承组件上待润滑间隙处起，经由前置导叶的孔腔、泵轴的内部空腔以及泵体的贯穿孔所在孔腔部并止于泵体桶底处的轴承部上待润滑间隙处。

所述动力源的动力输入轴与泵轴同轴布置且两者相对端部间夹设布置有隔板，隔板密封并隔断泵体泵腔与动力源；动力源的动力输入轴与泵轴的相对端面均具备有磁吸面，两者间构成磁吸传动；泵轴的磁吸面与隔板间存有间隙且其内空腔贯穿该磁吸面设置。

所述喷水推进泵还包括磁性套筒部，所述磁性套筒部为两个且外形均呈阶梯轴状；磁性套筒部以隔板板体为对称面呈对称布置，其大端面分别构成所述动力源的动力输入轴与泵轴的磁吸面，磁性套筒部的孔腔相应与动力源的动力输入轴以及泵轴的轴端固接设置。

圆桶状泵体的桶底处沿其轴向向其桶口端内凹设置有凹部，所述凹部轴线与泵体轴线同轴布置，贯穿孔布置于该凹部底面处且轴向贯穿其底面布置，凹部凹口处与隔板板面贴靠并围合构成用于容纳泵轴上的磁性套筒部的腔部。

动力源外置有用于使其密封隔离于外部水环境下的密封壳体；密封壳体的临近泵体的一端面与圆桶状泵体的桶底间呈抵靠配合，且隔板夹设于两者之间设置；所述密封壳体的上述抵靠面处贯穿其壳体布置有通孔，通孔轴线与动力源的动力输入轴轴线同轴布置，动力源的动力输入轴上的磁性套筒部外缘与通孔的孔壁间存有活动间隙。

所述隔板所用材质为非磁性材料；两磁性套筒部的外形尺寸均吻合设置；泵体进液口为多个且沿其周壁环绕开设。

所述密封壳体与泵体的抵靠面上均内凹设置有用于容纳隔板的容纳槽，隔板上的临近密封壳体所在端面与密封壳体间布置有密封圈。

本发明的有益效果在于：

1)、在老式传统喷水推进泵所单纯采用的轴承配合结构的基础上，一方面利用目前结构性能最为稳定的简支梁泵轴构造，来确保整个泵轴的工作可靠性，以尽量避免的实际工作振动，保证其工作噪音的最低化和工作性能的稳定性；另一方面，克服了目前的简支梁泵轴构造所不可避免产生的因在动叶轮高速作用下的泵体出水区水压过大，而产生的出水区轴承组件乃至其他相应配套部件沿水推力方向所出现的配合松动乃至脱落现象，通过创新采用回流通道结构，在易于产生部件松动的轴承组件部位设置水流反馈通道，从而在确保了液体介质在流动时对于轴承组件的水润滑目的的同时，亦利用回流通道的特性，使作用于轴承组件的待润滑间隙处也即其内、外圈间隙处的高压液体介质自动沿回流通道返回至相对低压的泵体进水区，进而起到高水压环境下对于相应部件的缓压缓冲效果，最终有效保证了泵体的整个出水区内部件的高效能和长寿命工作目的。

2)、对于泵轴的两端均轴承固接的简支梁构造，具体则为一端与圆桶状泵体的桶底部间轴承固接，而另一端与泵体桶口处的前置导叶间构成轴承配合；喷水推进泵工作时，出水区的液体介质在沿其喷口喷出的同时，部分液体介质亦流入前置导叶的轴承组件处而起到润滑作用，该部分液体介质在润滑轴承组件的待润滑间隙后，自然的沿前置导叶的桶状孔腔并由空心轴状泵轴的内部空腔而回流至泵体进水区，从而完成对于轴承组件的水压缓冲目的；由于轴承组件不再承受过大水压，甚至无需多高的安装精度，其本身工作可靠性即可得到极大保证，其安装制作乃至维护成本都可有效降低。

3)、本发明通过采用磁力驱动方式，依靠在泵体泵腔与动力源间加设隔离组件的方式，从而起到两者间的硬性的物理密封作用。在实际使用时，泵腔作为液体介质的流通通道，本身时刻的灌注有大量液体介质，通过隔板的作用，液体介质得以始终沿泵体所在区域流动，即使存在巨大水压，也不会突破物理密封的隔板而影响到动力源所在位置的工作稳定性；而动力源作为泵轴的动力输入部，又因为上述磁力吸合的方式而得以有效的实现动能和扭矩的传递目的，其结构简单而易于实现，同时即使处于高水压环境中一样可实现良好的机械工作目的，适用面较之传统齿轮传动方式而言显然更高。

4)、隔板本身材质，优选为更易于实现磁吸动作的非磁性材料，从而降低磁性穿透时的磁力损失，确保其工作效率。而具体隔板的密封方式，此处选择以密封壳体与泵壳间的紧密面抵靠配合，一方面依靠两者的面抵靠方式实现两者间的密封目的，杜绝高压水环境下的两者配合缝隙渗漏问题；另一方面，则通过其面配合中心部位处夹设隔板，以实现其三者依次密封抵靠效果。实际使用时，可考虑仅在隔板与密封壳体配合处加设密封圈，以确保动力源所在处的隔离防渗目的；至于隔板与泵腔间，由于泵腔本身即处于水环境，因此无需密封，以简化其结构和维护成本。

5)、动力源与泵轴相对端面的布置方式，可看作是两者以隔板为对称面而构成的盘面对称结构，从而通过增加两者的盘面面积，以提升和确保两者间的动力输入效率；实际使用时，泵轴乃至动力源的动力输入轴上的圆盘状端面均可设置成与轴部主体间可分离的可拆卸式结构，以起到在降低其实际制作成本的同时进一步确保其安装工艺的简化性；如本文上述的仅以其需要磁吸配合的两面而设置磁性套筒部，从而避免了将整根泵轴乃至整个的动力源的动力输入轴布置呈磁性结构所产生的高成本和难于实际组装的问题，其结构实现更为简单而适用。

6)、对于本发明最优化程度下的回流通道结构，即在上述磁力驱动的基础上，以前置导叶上的轴承组件处待润滑间隙、前置导叶的孔腔、空心轴状泵轴的中空内腔、隔板与凹部围合而成的腔部以及贯穿孔处的轴承部待润滑间隙所整体形成，此时泵体泵腔形成正常情况下的大流量液体介质流通通道，而回流通道则刚好与流通通道流向相反且两者间自然形成循环流道。在上述结构实现后，位于高压处的出水区的液体介质，部分在润滑轴承组件后被自然经由回流通道引流至相对低压处的进水区，从而完成对于该部分液体介质的泄能目的，以最终确保进水区各部件的正常有效工作。

7)、对于回流通道的总体构成，本发明以其在泵轴内设置的方式，一方面固然是考虑到了与泵腔的液体介质间的互不干涉目的，以确保其实际有效工作；另一方面，其中空状泵轴、具备孔腔的前置导叶，具备凹部的泵体桶底部，都为整个泵体的轻量化提供了基础保证，甚至可考虑通过采用更为质轻的材质来制作；整个喷水推进泵质地更为轻盈，同时又确保甚至提升了其相对于传统推进泵的工作可靠性，其结构简单而易于实现，市场前景及适用面更为广阔。

附图说明

图1为本发明的装配结构示意图；

图2为图1的I部分局部放大图。

图中标号所对应各部件名称如下：

a-前椎10-泵体20-泵轴30-动叶轮41-密封壳体41a-通孔50-轴承组件60-前置导叶70-轴承部80-隔板90-磁性套筒部100-密封圈

具体实施方式

为便于理解，此处结合图1-2对喷水推进泵的整体装配组件及工作流程作以下描述：

如图1所示的喷水推进泵结构，由空心直桶状泵体10作为其主体外壳，其内设置泵轴20，泵轴20轴线与泵体10轴线同轴布置；泵轴20的长度短于泵体10长度；泵轴20的一端与泵体10的桶底面间构成转动也即轴承配合结构，以形成泵轴20的动力端，泵轴20另一端则沿其轴线顺延并同样与前置导叶60的叶轴处轴承组件50间形成轴承配合，从而构成相对于泵轴20的简支梁固接结构。泵轴20的动力输入端的动力来源为通过由磁性套筒部90与隔板80构成的磁力吸合组件实现，即：受到来自动力源处的动力驱动，转动扭矩通过布置于其动力输入轴处磁性套筒部90的磁面磁吸作用，穿透隔板80从而驱动泵轴20上的磁性套筒部90产生磁力随动，并达到驱使泵轴20动作和使固接于泵轴20中段处的动叶轮30随之产生转动的目的；通过上述各部件的协同作用，液体介质沿位于动叶轮30一端外壁处的泵体10进水区进液口进入，向位于动叶轮30另一端端口的泵体10出水区出液口处运动，进而产生泵体10喷流和液体的推力现象，此时通过操纵舵及倒舵设备分配和改变泵体喷流的方向即可相应实现船艇的航行操纵。

回流通道的组成，由图1-2可看出，实际由前置导叶60上的轴承组件50处待润滑间隙(也即其内、外圈之间的间隙)、前置导叶60的孔腔、空心轴状泵轴20的中空内腔、隔板80与凹部11围合而成的腔部以及贯穿孔处的轴承部70待润滑间隙所整体形成，从而构成与泵体10泵腔相连通的循环流道构造。

对于泵轴20上各部件的布置方式，此处就不再一一赘述；需要注意的是，如若想保证对于泵体10的轻量化需求，可如图1所示的通过将其前锥a采用如高强度硬塑等材质制作，从而与动叶轮30乃至前置导叶60间形成可拆卸式的组装构造，以全确保其整体材质的轻质处理效果；实际泵轴组件与各轴承的布置顺序则为：以泵体10桶底部向其桶口处布置，分别为轴承部70、前锥a、动叶轮30、嵌设于前置导叶60内的轴承组件50，从而形成泵轴20及相应部件的装配组合。

Claims (8)

1.一种喷水推进泵，包括泵体(10)以及布置于泵体(10)泵腔处的用于驱动液体介质沿泵腔开设方向行进的泵轴组件，所述泵轴组件至少包括泵轴(20)以及布置于泵轴(20)上的动叶轮(30)；所述泵轴(20)呈两端轴承固接的简支梁结构，其尾端与喷水推进泵的动力源间构成传动配合，其首端沿其轴向顺延并与泵体(10)上的轴承组件(50)间构成轴承配合；其特征在于：所述喷水推进泵以动叶轮(30)轮体为界划分为连通泵体(10)进液口的进水区及用于出水的出水区，进水区及出水区间布置有用于降低轴承组件(50)处水推力的回流通路，所述泵体(10)进水区、泵体(10)出水区、轴承组件(50)的待润滑间隙以及回流通路依次连通并形成循环流道；

所述泵体(10)外形呈空心圆桶状，泵轴(20)的尾端与空心圆桶状泵体(10)的桶底部间构成轴承配合，泵体(10)桶口端布置有前置导叶(60)，所述前置导叶(60)、泵轴(20)和泵体(10)均同轴布置，轴承组件(50)布置于前置导叶(60)的临近泵体(10)桶底处所在面处，泵轴(20)呈空心轴状，回流通路沿轴承组件(50)上待润滑间隙处起，并经由空心轴状泵轴(20)的内部空腔连通泵体(10)进水区设置；

所述前置导叶(60)沿其轴向同轴贯穿设置有孔，所述孔的远离泵体(10)桶底处所在孔端密封布置形成前置导叶(60)的桶状孔腔，轴承组件(50)嵌设于桶状孔腔的口端处，轴承组件(50)的两端部分别连通泵体(10)出水区以及前置导叶(60)的桶状孔腔，所述桶状孔腔相应连通泵轴(20)的内部空腔设置。

2.根据权利要求1所述的喷水推进泵，其特征在于：圆桶状泵体(10)的桶底处沿其轴向设置贯穿孔，贯穿孔内过盈配合有轴承部(70)，回流通路沿轴承组件(50)上待润滑间隙处起，经由前置导叶(60)的孔腔、泵轴(20)的内部空腔以及泵体(10)的贯穿孔所在孔腔部并止于泵体(10)桶底处的轴承部(70)上待润滑间隙处。

3.根据权利要求2所述的喷水推进泵，其特征在于：所述动力源的动力输入轴与泵轴(20)同轴布置且两者相对端部间夹设布置有隔板(80)，隔板(80)密封并隔断泵体(10)泵腔与动力源(40)；动力源的动力输入轴与泵轴(20)的相对端面均具备有磁吸面，两者间构成磁吸传动；泵轴(20)的磁吸面与隔板(80)间存有间隙且其内空腔贯穿该磁吸面设置。

4.根据权利要求3所述的喷水推进泵，其特征在于：所述喷水推进泵还包括磁性套筒部(90)，所述磁性套筒部(90)为两个且外形均呈阶梯轴状；磁性套筒部(90)以隔板(80)板体为对称面呈对称布置，其大端面分别构成所述动力源的动力输入轴与泵轴(20)的磁吸面，磁性套筒部(90)的孔腔相应与动力源的动力输入轴以及泵轴(20)的轴端固接设置。

5.根据权利要求4所述的喷水推进泵，其特征在于：圆桶状泵体(10)的桶底处沿其轴向向其桶口端内凹设置有凹部(11)，所述凹部(11)轴线与泵体(10)轴线同轴布置，贯穿孔布置于该凹部(11)底面处且轴向贯穿其底面布置，凹部(11)凹口处与隔板(80)板面贴靠并围合构成用于容纳泵轴(20)上的磁性套筒部(90)的腔部。

6.根据权利要求4或5所述的喷水推进泵，其特征在于：动力源外置有用于使其密封隔离于外部水环境下的密封壳体(41)；密封壳体(41)的临近泵体(10)的一端面与圆桶状泵体(10)的桶底间呈抵靠配合，且隔板(80)夹设于两者之间设置；所述密封壳体(41)的上述抵靠面处贯穿其壳体布置有通孔(41a)，通孔(41a)轴线与动力源(40)的动力输入轴轴线同轴布置，动力源的动力输入轴上的磁性套筒部(90)外缘与通孔(41a)的孔壁间存有活动间隙。

7.根据权利要求4或5所述的喷水推进泵，其特征在于：所述隔板(80)所用材质为非磁性材料；两磁性套筒部(90)的外形尺寸均吻合设置；泵体(10)进液口为多个且沿其周壁环绕开设。

8.根据权利要求6所述的喷水推进泵，其特征在于：所述密封壳体(41)与泵体(10)的抵靠面上均内凹设置有用于容纳隔板(80)的容纳槽，隔板(80)上的临近密封壳体(41)所在端面与密封壳体(41)间布置有密封圈(100)。