CN104295491B - 一种船舶发动机用橡胶叶轮式水泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种船舶发动机用橡胶叶轮式水泵，包括带内腔的泵体，内腔插设有泵轴，泵轴设有将内腔分隔成传动腔以及工作腔的水封装置，橡胶叶轮位于工作腔内并安装在泵轴上，工作腔一侧设有进、出水口，在泵体内腔的进水口及出水口一侧的工作腔内壁上固定有月牙环，橡胶叶轮包括有与泵轴连接的轮体，轮体的外圆周上设有若干片均布等分的、沿直径方向呈辐射状的橡胶叶片，轮体为耐腐蚀塑料制成的塑料轮体，所述塑料轮体外圆周上设有叶片插槽，所述橡胶叶片可拆卸插装在叶片插槽内，所述橡胶叶片与叶片插槽密封配合。本发明与现有技术相比，具有叶片与叶轮轮体单独设计，装配成型，实现叶片可单独更换维修，维护成本低的优点。

Description

一种船舶发动机用橡胶叶轮式水泵

技术领域

本发明涉及水泵，确切的说是用于船舶发动机用水泵。更确切的说是船舶发动机用橡胶叶轮式水泵。

背景技术

由于海水具有腐蚀性，传统船舶发动机上的水泵的叶轮为刚性叶片伸缩式叶轮，是用铜或不锈钢制成，工作时叶轮的刚性叶片随叶轮的转轴在偏心的泵室内转动，滑动嵌在转轴伸缩槽中的叶片在弹簧的作用下需要不断地进行伸缩运动，因而结构复杂、成本高，且故障节点多；若水中杂质进入叶片伸缩槽导致叶片的伸缩运动失灵，就会发生“抱轴卡死”或漏水空转的故障，因此，现有技术存在结构复杂、成本高、故障率高的问题与不足。

为解决上述技术问题，宁波市巨龙橡塑机电有限公司对此进行了改进并申报了《一种弹性橡胶叶轮的叶轮式海水泵》(专利号为：201120051929.9；授权公告号为：CN201982293 U)，其主要结构为：包括泵体、泵轴、月牙环、橡胶叶轮，泵体为铜质构件，泵轴置于泵体的中心线处，泵体前端传动腔中设有用于支承泵轴的两个轴承，泵体后端的工作腔与传动腔用水封隔开；在泵体后端呈圆柱形的工作腔中有一个带有若干个叶片的橡胶叶轮，橡胶叶轮与泵轴通过平键配合固定在泵轴上、可随泵轴一起转动，橡胶叶轮的若干个楞形叶片呈辐射状；工作腔一侧各设有与工作腔相通的一个进水口和一个出水口；在进水口及出水口一侧的工作腔内壁上固定有一个月牙环。其工作原理为：橡胶叶轮在泵体的工作腔中旋转时，由于工作腔在进水口与出水口一侧的内壁上固定有一个月牙环，橡胶叶轮旋转，当叶片旋转离开月牙环一侧时，叶片伸开，叶片之间容积增大，压力减小产生负压，水从进水口处吸入工作腔；当叶片旋转进入月牙环一侧时，叶片弯曲，叶片之间容积减小，产生正压，把水从工作腔中压出；在橡胶叶轮旋转过程中，各叶片依次伸开和弯曲，以此来完成泵水工作。从而达到减小体积、减轻重量、降低成本、提高耐海水腐蚀能力、延长使用寿命的目的。

但现有的橡胶叶轮采用整体式设计，即叶片与轮体采用整体硫化成型，该结构设计下，叶片无法单独更换，一旦某个叶片出现磨损或损坏，整个叶轮也将报废，造成资源的浪费，同时也给维修带来不便；而且叶片进入月牙环上时，叶片径向的距离压缩完全依靠叶片的弯曲实现，这样要达到较大的泵液压力(即达到较高的泵水效率)，则叶片的弯曲量越大，而橡胶的弯折变形有限，故对水泵的工作效率存在一定的限制；另一方面，橡胶的弯折变形越大，对橡胶叶片的损伤越大，而影响叶片的使用寿命。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种叶片与叶轮轮体单独设计，装配成型，实现叶片可单独更换维修的船舶发动机用橡胶叶轮式水泵，维护成本低；本发明进一步的目的是提供叶片使用寿命长、泵水效率高的船舶发动机用橡胶叶轮式水泵。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种船舶发动机用橡胶叶轮式水泵，包括有泵体，泵体设有内腔，内腔内插设有泵轴，泵轴上设有将内腔分隔成位于前端的传动腔以及位于后端的工作腔的水封装置，泵体前端设有将工作腔封闭的后盖，工作腔一侧设有与工作腔相通的进水口和出水口，所述泵轴一端穿过传动腔并支承在传动腔内，泵轴另一端伸入工作腔内，所述工作腔内设有橡胶叶轮，橡胶叶轮安装在泵轴上，在进水口及出水口一侧的工作腔内壁上固定有月牙环，所述橡胶叶轮包括有与泵轴连接的轮体，轮体的外圆周上设有若干片均布等分的、沿直径方向呈辐射状的橡胶叶片，其特征在于：所述的轮体为耐腐蚀塑料制成的塑料轮体，所述塑料轮体外圆周上设有叶片插槽，所述橡胶叶片可拆卸插装在叶片插槽内，所述橡胶叶片与叶片插槽密封配合。

通过采用上述技术方案，橡胶叶轮将橡胶叶片与轮体分体加工，采用可拆卸装配形成，橡胶叶片与叶片插槽密封配合避免杂质和液体进入配合处，造成损害，从而达到橡胶叶片可单独更换维修，在某个橡胶叶片出现磨损或损坏后，只需对相应的橡胶叶片进行更换，无需更换整个叶轮，从而便于水泵的维护和降低叶轮维护成本，而且橡胶叶轮的轮体可采用与橡胶叶片不同材料的耐腐蚀塑料制成，塑料较橡胶比具有更强的刚性，提高叶轮使用寿命。

本发明进一步设置为：所述橡胶叶片沿轮体轴向插入装配在叶片插装槽内，所述叶片插槽为径向方向上口部小、底部大的台阶槽，叶片插槽包括有小径径向滑动导槽以及大径活动槽，小径径向滑动导槽与大径活动槽连接处形成限位台阶面，所述橡胶叶片包括有橡胶叶片本体以及刚性安装板，所述橡胶叶片本体顶部设有凸出的、沿轴向方向的、圆柱形的脊冠，橡胶叶片本体底部与刚性安装板硫化连接，所述刚性安装板与叶片插装槽径向上可滑移配合，刚性安装板与小径径向滑动导槽导向配合，刚性安装板相对于与橡胶叶片本体连接一端的另一端为位于大径活动槽内的膨大限位端，该膨大限位端与限位台阶面限位配合，所述大径活动槽在径向上具有供刚性安装板径向滑移的径向伸缩间隔，所述橡胶叶片本体的底部位于轮体圆周方向两侧设有沿圆周方向向外伸展的弹性密封翼片，弹性密封翼片的密封唇口弹性压紧在轮体外圆周面上构成所述橡胶叶片在径向上与叶片插装槽密封配合，并实现驱动所述刚性安装板的膨大限位端压紧在限位台阶面上限位，所述弹性密封翼片与轮体外圆周面之间具有与所述径向伸缩间隔相适应的可压缩弹性密封腔，所述叶片插装槽上供橡胶叶片插装的装配口上设有密封端盖构成所述橡胶叶片轴向上与叶片插装槽密封配合。

通过采用上述技术方案，橡胶叶片插装在叶片插装槽内后经密封端盖和弹性密封翼片分别构成轴向和径向上的密封，从而保证橡胶叶片插装在叶片插槽内密封，橡胶叶片在轮体径向可滑动，则叶片在进入月牙环行程中，橡胶叶片径向移动压缩弹性密封翼片变形消除弹性密封腔和径向伸缩间隔，提供橡胶叶片一定径向移动量，之后继续进入月牙环，橡胶叶片的橡胶叶片本体弯折变形，由于橡胶叶片在进入月牙环初期具有一定径向移动量，从而在保证泵液压力不变下，可减少橡胶叶片本体的弯折变形量，从而提高橡胶叶片的使用寿命，而在保证橡胶叶片本体的弯折变形量不便时，则可有效提高相邻橡胶叶片之间的空间压缩量，即提高泵液压力，提高工作效率，这样可通过计算得出合理的橡胶叶片合适的弯折变形量和相邻橡胶叶片之间的空间压缩量比值，从而达到提高水泵工作效率和橡胶叶片的使用寿命。

本发明进一步设置为：所述弹性密封翼片为半拱形。该结构设计下，弹性密封翼片的变形可靠，密封可靠和使用寿命长。

本发明进一步设置为：所述刚性安装板的膨大限位端为球状，相应的所述限位台阶面为凹球面。由于在工作时，橡胶叶片频繁的伸缩，刚性安装板与限位台阶面频繁接触，采用球面配合，接触面积大，不易损坏，使用寿命长。

本发明进一步设置为：所述泵轴伸出传动腔的轴段为前端大、后端小的锥形轴段，所述锥形轴段上安装有的斜齿轮，所述斜齿轮的中间安装孔为与锥形轴段适配的锥形孔，锥形轴段前端上安装有将斜齿轮锁紧压装在锥形轴段上的锁紧螺母。采用该方案下，斜齿轮传动具有传动力矩大，少齿差配合，传动更为稳定，而且采用锥形轴段供斜齿轮装配，具有装配牢固方便，而且锥形轴段的中轴线与旋转轴中轴线同轴度较好，传动更为稳定可靠。

本发明进一步设置为：所述传动腔内设有双列角接触球轴承，所述泵轴经双列角接触球轴承支承在传动腔内，且在所述传动腔朝向水封装置一端设有油封。采用双列角接触球轴承支承，实现较大的径向负荷为主的径向和轴向联合负荷，以及力矩负荷，可限制泵轴的轴向两个方向的轴向位移，泵轴支承更为稳定可靠，从而提高泵轴转动稳定性，提高工作稳定性，该油封的设计，提高对双列角接触球轴承的密封保护，提高润滑性能，进而提高泵轴转动稳定性。

本发明进一步设置为：所述轮体包括有塑料轮体本体，以及位于塑料轮体本体中心的安装铜轴套，塑料轮体本体与安装铜轴套浇铸成型一体，安装铜轴套与泵轴采用花键配合传动。采用安装铜轴套与泵轴配合，并采用花键配合实现传动，具有传动稳定可靠的优点。

本发明进一步设置为：所述泵体后端安装有安装法兰盘，安装法兰盘与泵体之间进O型圈密封配合。该安装法兰盘设计，便于泵体固定安装在发动机上。

下面结合附图对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明具体实施例船舶发动机用橡胶叶轮式水泵结构示意图；

图2为本发明具体实施例橡胶叶轮爆炸视图；

图3为本发明具体实施例橡胶叶轮结构示意图；

图4为图3A部分放大视图；

图5为本发明具体实施例轮体结构示意图；

图6为本发明具体实施例橡胶叶片结构示意图。

具体实施方式

参见附图1-6，本发明公开的一种船舶发动机用橡胶叶轮式水泵，包括有泵体1，泵体1设有内腔，内腔内插设有泵轴2，泵轴2上设有将内腔分隔成传动腔11以及工作腔12的水封装置3，传动腔11位于泵体1的后端，工作腔12位于泵体1的前端；泵体1前端设有将工作腔12封闭的盖板4，工作腔12一侧设有与工作腔12相通的进水口和出水口，所述泵轴2一端穿过传动腔11并支承在传动腔11内，泵轴2另一端伸入工作腔12内；所述工作腔12内设有橡胶叶轮5，橡胶叶轮5安装在泵轴2上，在进水口及出水口一侧的工作腔12内壁上固定有月牙环6，月牙环6经调节螺钉61安装在工作腔12内；所述橡胶叶轮5包括有与泵轴2连接的轮体51，轮体51的外圆周上设有若干片均布等分的、沿直径方向呈辐射状的橡胶叶片52。所述的轮体51为耐腐蚀塑料制成的塑料轮体，其中耐腐蚀塑料可以为FRPP、CPVC、PVDF等材料，其为本领域普通技术人员所熟知的材料；所述塑料轮体51外圆周上设有叶片插槽53，所述橡胶叶片52可拆卸插装在叶片插槽53内，所述橡胶叶片52与叶片插槽53密封配合。

其中，所述橡胶叶片52沿轮体51轴向插入装配在叶片插装槽53内，即叶片插装槽53供橡胶叶片52插装的装配入口为轴向一端或两端，本具体实施例中采用叶片插槽两端均为开口设计，这样加工方便，而且为保证轴向两端口处形成密封，所述叶片插装槽53上供橡胶叶片52插装的装配口上设有密封端盖54，经密封端盖54压紧实现密封，但也需保证密封端盖54压紧后，橡胶叶片52能够径向滑动，也可在密封端盖的密封端面上设有与叶片插装槽径向截面形状形成的孔槽部分，以提高橡胶叶片的稳定性；所述叶片插槽53为径向方向上口部小、底部大的台阶槽，叶片插槽53包括有小径径向滑动导槽531以及大径活动槽532，小径径向滑动导槽531与大径活动槽532连接处形成限位台阶面533；所述橡胶叶片52包括有橡胶叶片本体521以及刚性安装板522；所述橡胶叶片本体521顶部设有凸出的、沿轴向方向的、圆柱形的脊冠5211，橡胶叶片本体521底部与刚性安装板522硫化连接(此处需特别指出的是，顶部为轮体径向上远离中心轴的一端，底部为轮体径向靠近中心轴的一端)，所述刚性安装板522与叶片插装槽53径向上可滑移配合，刚性安装板522与小径径向滑动导槽531导向配合，刚性安装板522相对于与橡胶叶片本体521连接一端的另一端为位于大径活动槽532内的膨大限位端5221，该膨大限位端5221与限位台阶面533限位配合；所述大径活动槽532在径向上具有供刚性安装板522径向滑移的径向伸缩间隔5321，所述橡胶叶片本体521的底部位于轮体圆周方向两侧设有沿圆周方向向外伸展的弹性密封翼片5212，弹性密封翼片5212的密封唇口弹性压紧在轮体51外圆周面上构成所述橡胶叶片52在径向上与叶片插装槽53密封配合，并实现驱动所述刚性安装板522的膨大限位端5221压紧在限位台阶面533上限位，即弹性密封翼片5212与轮体51为过盈配合，橡胶叶片52装配到位后，弹性密封翼片5212已经具有一定的压缩量；所述弹性密封翼片5212与轮体51外圆周面之间具有与所述径向伸缩间隔5321相适应的可压缩弹性密封腔5213，即弹性密封翼片5212与轮体51之间仍然具有可压缩空间。这样橡胶叶片插装在叶片插装槽内后经密封端盖和弹性密封翼片分别构成轴向和径向上的密封，从而保证橡胶叶片插装在叶片插槽内密封；叶轮转动时，则橡胶叶片在进入月牙环行程中，橡胶叶片径向移动压缩弹性密封翼片变形消除弹性密封腔和径向伸缩间隔，提供橡胶叶片一定径向移动量，之后继续进入月牙环，橡胶叶片的橡胶叶片本体弯折变形；在橡胶叶片退出月牙环，由于在弹性密封翼片的弹性以及叶轮的离心力作用下，橡胶叶片径向移动复位；由于橡胶叶片在进入月牙环初期具有一定径向移动量，从而在保证泵液压力不变下，可减少橡胶叶片本体的弯折变形量，从而提高橡胶叶片的使用寿命，而在保证橡胶叶片本体的弯折变形量不便时，则可有效提高相邻橡胶叶片之间的空间压缩量，即提高泵液压力，提高工作效率，这样可通过计算得出合理的橡胶叶片合适的弯折变形量和相邻橡胶叶片之间的空间压缩量比值，从而达到提高水泵工作效率和橡胶叶片的使用寿命；同时，由于间隙的存在，橡胶叶片的装配也方便。当然作为本发明可行的技术方案，橡胶叶片可以采用与叶片插槽固定插装，其装配方向可以沿着轴向，也可以沿着径向。

为保证弹性密封翼片5212变形可靠，所述弹性密封翼片5212为半拱形；则两个弹性密封翼片5212则为拱形。拱形结构设计下，弹性密封翼片的变形可靠，密封可靠和使用寿命长。当然作为其变型设计，可以为斜直片，两弹性密封翼片形成三角形，或开口背离轮体的圆弧性等，但其存在密封弹性小，变形寿命短的缺陷；故优先采用本具体实施例的结构设计。

由于在工作时，橡胶叶片频繁的伸缩，刚性安装板522与限位台阶面533频繁接触，为保证其接触力小，所述刚性安装板522的膨大限位端5221为球状，相应的所述限位台阶面533为凹球面。采用球面配合，接触面积大，则接触力小，不易损坏，使用寿命长。

本具体实施例中，所述轮体51包括有塑料轮体本体511，以及位于塑料轮体本体511中心的安装铜轴套512；塑料轮体本体511与安装铜轴套512浇铸成型一体，安装铜轴套512与泵轴21采用花键配合传动。采用安装铜轴套与泵轴配合，并采用花键配合实现传动，具有传动稳定可靠的优点。

为提高泵轴2的工作稳定性，所述泵轴2伸出传动腔12的轴段为前端大、后端小的锥形轴段21(此处需说明的是，所指的“前端”为泵轴2朝向工作腔12一端，“后端”为相对的另一端)，所述锥形轴段12上安装有的斜齿轮7，所述斜齿轮7的中间安装孔为与锥形轴段21适配的锥形孔，锥形轴段21后端(此处的“后端”为上面所指方向一致)上安装有将斜齿轮7锁紧压装在锥形轴段21上的锁紧螺母71，锁紧螺母71与斜齿轮7之间经弹簧垫片72涨紧；为保证斜齿轮装配稳固，斜齿轮朝向工作腔的一端(即为后端)具有锥形延伸座体73，锥形延伸座体73可延长斜齿轮的轴向装配长度，保证装配牢固可靠，而且锥形延伸座体可部分伸入泵体内，使得装配结构紧凑。斜齿轮传动具有传动力矩大，少齿差配合，传动更为稳定，而且采用锥形轴段供斜齿轮装配，具有装配牢固方便，而且锥形轴段的中轴线与旋转轴中轴线同轴度较好，传动更为稳定可靠。

其中，所述传动腔11内设有双列角接触球轴承8，双列角接触球轴承8经孔用挡圈81固定装配在传动腔11内；所述泵轴2经双列角接触球轴承8支承在传动腔11内，且在所述传动腔11朝向水封装置3一端设有油封9。采用双列角接触球轴承支承，实现较大的径向负荷为主的径向和轴向联合负荷，以及力矩负荷，可限制泵轴的轴向两个方向的轴向位移，泵轴支承更为稳定可靠，从而提高泵轴转动稳定性，提高工作稳定性，该油封的设计，提高对双列角接触球轴承的密封保护，提高润滑性能，进而提高泵轴转动稳定性。

为方便水泵的连接安装，所述泵体1后端安装有安装法兰盘13，安装法兰盘13与泵体1之间进O型圈密封配合。

Claims (6)

1.一种船舶发动机用叶轮式水泵，包括有泵体，泵体设有内腔，内腔内插设有泵轴，泵轴上设有将内腔分隔成位于前端的传动腔以及位于后端的工作腔的水封装置，泵体前端设有将工作腔封闭的后盖，工作腔一侧设有与工作腔相通的进水口和出水口，所述泵轴一端穿过传动腔并支承在传动腔内，泵轴另一端伸入工作腔内，所述工作腔内设有橡胶叶轮，橡胶叶轮安装在泵轴上，在进水口及出水口一侧的工作腔内壁上固定有月牙环，所述橡胶叶轮包括有与泵轴连接的轮体，轮体的外圆周上设有若干片均布等分的、沿直径方向呈辐射状的橡胶叶片，其特征在于：所述的轮体为耐腐蚀塑料制成的塑料轮体，所述塑料轮体外圆周上设有叶片插槽，所述橡胶叶片可拆卸插装在叶片插槽内，所述橡胶叶片与叶片插槽密封配合，所述橡胶叶片沿轮体轴向插入装配在叶片插槽内，所述叶片插槽为径向方向上口部小、底部大的台阶槽，叶片插槽包括有小径径向滑动导槽以及大径活动槽，小径径向滑动导槽与大径活动槽连接处形成限位台阶面，所述橡胶叶片包括有橡胶叶片本体以及刚性安装板，所述橡胶叶片本体顶部设有凸出的、沿轴向方向的、圆柱形的脊冠，橡胶叶片本体底部与刚性安装板硫化连接，所述刚性安装板与叶片插槽径向上可滑移配合，刚性安装板与小径径向滑动导槽导向配合，刚性安装板相对于与橡胶叶片本体连接一端的另一端为位于大径活动槽内的膨大限位端，该膨大限位端与限位台阶面限位配合，所述大径活动槽在径向上具有供刚性安装板径向滑移的径向伸缩间隔，所述橡胶叶片本体的底部位于轮体圆周方向两侧设有沿圆周方向向外伸展的弹性密封翼片，弹性密封翼片的密封唇口弹性压紧在轮体外圆周面上构成所述橡胶叶片在径向上与叶片插槽密封配合，并实现驱动所述刚性安装板的膨大限位端压紧在限位台阶面上限位，所述弹性密封翼片与轮体外圆周面之间具有与所述径向伸缩间隔相适应的可压缩弹性密封腔，所述叶片插槽上供橡胶叶片插装的装配口上设有密封端盖构成所述橡胶叶片轴向上与叶片插槽密封配合，所述泵体后端安装有安装法兰盘，安装法兰盘与泵体之间进O型圈密封配合。

2.根据权利要求1所述的一种船舶发动机用叶轮式水泵，其特征在于：所述弹性密封翼片为半拱形。

3.根据权利要求1所述的一种船舶发动机用叶轮式水泵，其特征在于：所述刚性安装板的膨大限位端为球状，相应的所述限位台阶面为凹球面。

4.根据权利要求1所述的一种船舶发动机用叶轮式水泵，其特征在于：所述泵轴伸出传动腔的轴段为前端大、后端小的锥形轴段，所述锥形轴段上安装有斜齿轮，所述斜齿轮的中间安装孔为与锥形轴段适配的锥形孔，锥形轴段前端上安装有将斜齿轮锁紧压装在锥形轴段上的锁紧螺母。

5.根据权利要求1所述的一种船舶发动机用叶轮式水泵，其特征在于：所述传动腔内设有双列角接触球轴承，所述泵轴经双列角接触球轴承支承在传动腔内，且在所述传动腔朝向水封装置一端设有油封。

6.根据权利要求1所述的一种船舶发动机用叶轮式水泵，其特征在于：所述轮体包括有塑料轮体本体，以及位于塑料轮体本体中心的安装铜轴套，塑料轮体本体与安装铜轴套浇铸成型一体，安装铜轴套与泵轴采用花键配合传动。