CN104564709B - 一种实现高速矿用潜水泵中单双级叶轮更换的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种实现高速矿用潜水泵中单双级叶轮更换的方法，以现有的高速矿用潜水泵为基础，包括对其电机轴进行改进的步骤：将电机轴的末端延长并加工成轴径依次递减的设有键槽Ⅰ的第一轴段、设有键槽Ⅱ的第二轴段和中心开有螺纹孔的第三轴段；实现单级叶轮泵的步骤：在第一轴段处依次装配导叶、叶轮，在第二轴段处装入设有键槽的诱导轮Ⅰ，将螺钉装入第三轴段的螺纹孔；实现双级叶轮泵的步骤：在第一轴段处依次装入次级导叶和次级叶轮，在第二轴段处依次装入轴套Ⅱ、首级导叶和首级叶轮，在第三轴段处装入后部开有键槽的诱导轮Ⅱ；实现同一电机相同功率时单双级叶轮结构的相互转换，既满足矿井多种具体使用情况的性能需求，又提高了经济性。

Description

一种实现高速矿用潜水泵中单双级叶轮更换的方法
技术领域
本发明涉及高速矿用潜水泵技术领域，具体涉及一种实现高速矿用潜水泵中单双级叶轮更换的方法。
背景技术
矿用潜水泵高速化可以使煤矿潜水泵机组重量减轻，体积长度减小。矿井的不同使用情况要求潜水泵的工作性能参数多种多样，为某一特定情况配备专门的潜水泵，降低经济性同时也加大了调运的难度。潜水泵可通过水力部件的更换满足一定的性能要求，但当转速提高到可达最大值时，仍有扬程要求达不到预期的情况，高速湿式电机转轴多采用与转子一体结构，不同叶轮级数之间的转变比较困难。一般潜水泵可通过加节段式的方式增加泵的级数，但增加轴段的方法在高速情况下会影响转轴的可靠性。
发明内容
针对现有技术中存在不足，本发明提供一种实现高速矿用潜水泵中单双级叶轮更换的方法，无需更换电机与电机轴等部分，通过叶轮、导叶、诱导轮等零件的更换加宽潜水泵的性能参数覆盖范围，实现单台高速湿式电机满足多种矿井使用的要求。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种实现高速矿用潜水泵中单双级叶轮更换的方法，包括如下步骤：
电机轴的改进步骤：将电机轴的末端延长并加工成轴径依次递减的第一轴段、第二轴段和第三轴段；所述第一轴段上开设键槽Ⅰ，第二轴段上开设键槽Ⅱ，第三轴段的中心开有螺纹孔；
实现单级叶轮泵的步骤：先在第一轴段处依次装配导叶、叶轮，将键Ⅰ放入键槽Ⅰ中，使叶轮与键Ⅰ周向固定；在第二轴段处装入后部开有的键槽的诱导轮Ⅰ，所述诱导轮Ⅰ与键Ⅰ超出第一轴段的部分配合周向固定；再套上轴套Ⅰ，将螺钉装入第三轴段的螺纹孔中紧定；随后，装入底座Ⅰ，将密封环预先装入进口段中，将进口段安装到底座Ⅰ上端面下部，最后将底盖Ⅰ装入底座Ⅰ；流体介质从底座Ⅰ侧面的滤网进入，流经诱导轮Ⅰ后到达叶轮进口，经叶轮出口进入导叶，随后进入外筒体的内腔中；
实现双级叶轮泵的步骤：按照实现单级叶轮泵的装配顺序依次拆下底盖Ⅰ、底座Ⅰ、进口段、轴套Ⅰ、诱导轮Ⅰ、叶轮和导叶；依次装入次级导叶和次级叶轮，键Ⅰ仍在键槽Ⅰ中不变，再装入后部开有的键槽的轴套Ⅱ，所述轴套Ⅱ与键Ⅰ超出第一轴段的部分配合周向固定；在第二轴段处依次装入首级导叶和首级叶轮，将键Ⅱ放入键槽Ⅱ中周向固定；在第三轴段处装入后部开有键槽的诱导轮Ⅱ，与键Ⅱ超出第二轴段的部分周向固定；第三轴段的螺纹孔中装上螺钉紧定；装入底座Ⅱ，将已经装入首级密封环的进口泵盖安装在底座Ⅱ上端面的下部，最后装上底盖Ⅱ；介质从底座Ⅱ侧面的滤网进入，流经诱导轮Ⅱ，再到首级叶轮进口，从首级叶轮出来进入首级导叶，然后经首级导叶的反导叶引流进入次级叶轮进口，从次级叶轮出来进入次级导叶，从次级导叶出来流入外筒体内腔。
进一步的，所述实现单级叶轮泵的步骤中还包括在轴套Ⅰ前端和第三轴段的末端开设相对应的槽，再放入止动垫圈外舌止动后再将螺钉放入螺纹孔内的步骤；所述实现双级叶轮泵的步骤中还包括在诱导轮Ⅱ的前端开设槽，再放入止动垫圈外舌止动后再将螺钉放入螺纹孔内的步骤。
一种单级叶轮共轴泵，包括底座Ⅰ、底盖Ⅰ、中段体、电机轴、电机、外筒体，所述电机轴下端延伸至底座Ⅰ内且延长部分为阶梯状结构，所述阶梯状结构为轴径依次递减的第一轴段、第二轴段和第三轴段，所述第一轴段和第二轴段上分别设有键槽Ⅰ和键槽Ⅱ，所述第一轴段处通过键Ⅰ连接导叶和叶轮；所述第二轴段处连接诱导轮Ⅰ，所述第三轴段处连接轴套Ⅰ，所述轴套Ⅰ的下部设有与底座Ⅰ相连的进口段。
进一步的，所述诱导轮Ⅰ的轮毂为非阶梯式圆锥形变螺距型式诱导轮，且轮毂与第二轴段等长。
一种双级叶轮共轴泵，包括底座Ⅱ、底盖Ⅱ、中段体、电机轴、电机、外筒体，所述电机轴下端延伸至底座Ⅱ内且延长部分为阶梯状结构，所述阶梯状结构为轴径依次递减的第一轴段、第二轴段和第三轴段，所述第一轴段和第二轴段上分别设有键槽Ⅰ和键槽Ⅱ，所述第一轴段处通过键Ⅰ连接次级导叶、次级叶轮和轴套Ⅱ，所述第二轴段处通过键Ⅱ连接首级导叶和首级叶轮，所述第三轴段处连接诱导轮Ⅱ，所述诱导轮Ⅱ的下部设有与底座Ⅱ相连的进口泵盖。
进一步的，所述诱导轮Ⅱ的轮毂为阶梯式。
进一步的，所述首级导叶的反导叶上设有圆环板结构。
本发明有益效果：
(1)本发明所述的一种实现高速矿用潜水泵中单双级叶轮更换的方法，无需更换电机与电机轴等部分，仅通过叶轮、导叶、诱导轮等零件的更换即可加宽潜水泵的性能参数覆盖范围，方便快捷的实现了同一电机相同功率时单双级叶轮结构的相互转换，既满足矿井多种具体使用情况的性能要求，又提高经济性。
(2)通过设置诱导轮Ⅰ的轮毂为非阶梯式圆锥形变螺距型式诱导轮，且轮毂与第二轴段等长，防止汽蚀的发生的同时提高吸入性能；轴套Ⅱ后部开有键槽与键配合，可使单双级叶轮结构转换时不变键Ⅰ。
(3)实现单级叶轮泵的步骤中，在轴套Ⅰ前端和第三轴段的末端开设相对应的槽，放入止动垫圈外舌止动后再将螺钉放入螺纹孔内；所述实现双级叶轮泵的步骤中在诱导轮Ⅱ的前端开设槽，放入止动垫圈外舌止动后再将螺钉放入螺纹孔内，避免在电机轴上开过多的长键槽，降低转轴可靠性，简化部件。
附图说明
图1是本发明的单级叶轮泵的结构示意图。
图2是图1中A处放大示意图。
图3是阶梯式电机轴的示意图。
图4是本发明的双级叶轮泵的结构示意图。
图5是图4中B处放大示意图。
附图标记说明如下：
1-导叶，2-叶轮，3-诱导轮Ⅰ，4-轴套Ⅰ，5-底座Ⅰ，6-进口段，7-底盖Ⅰ，8-电机轴，9-次级导叶，10-次级叶轮，11-轴套Ⅱ，12-首级导叶，13-首级叶轮，14-诱导轮Ⅱ，15-底座Ⅱ，16-进口泵盖，17-底盖Ⅱ，81-第一轴段，82-第二轴段，83-第三轴段，811-键槽Ⅰ，812-键Ⅰ，821-键槽Ⅱ，822-键Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
本实施例以现有的高速矿用潜水泵为基础，对其电机轴8进行改进，将电机轴8的末端延长至泵的底座内，如图3所示，对所延长的部分加工成轴径依次递减的第一轴段81、第二轴段82和第三轴段83，第一轴段81的轴径较大；第二轴段82较长且轴径稍小，既保证有足够的强度传递首级叶轮13转动时所需的力矩，同时也保证了诱导轮Ⅰ3的叶片具有适合的径向尺寸和吸入面积；第三轴段83的轴径较小且较短；所述第一轴段81上开设键槽Ⅰ811，第二轴段82上开设键槽Ⅱ821，键槽Ⅰ811和键槽Ⅱ821较宽，第三轴段83的中心开设有螺纹孔且末端开有一半圆键槽，以实现单双级叶轮更换时的需要。
根据上述改进后的电机轴8所实现的单级叶轮共轴泵，如图1所示，包括底座Ⅰ5、底盖Ⅰ7、中段体、电机轴8、电机、外筒体；所述中段体位于底座Ⅰ5上端面和电机的机座下端面之间，进行周向定位；所述电机轴8下端延伸至底座Ⅰ5内且延长部分为轴径依次递减的阶梯状结构，如图2所示，所述第一轴段81处通过键Ⅰ812连接导叶1和叶轮2；所述第二轴段82处连接诱导轮Ⅰ3，所述诱导轮Ⅰ3的轮毂为非阶梯式圆锥形变螺距型式诱导轮，且轮毂与第二轴段82等长。所述第三轴段83处连接轴套Ⅰ4，轴套Ⅰ4前端和第三轴段83的末端开有相对应的槽，所述槽中放有止动垫圈用以外舌止动，止动螺钉防松同时将轴套Ⅰ4周向固定在电机轴8上，避免由于在电机轴上开过多的长键槽而降低转轴可靠性；所述螺纹孔内设有螺钉。流体介质从底座Ⅰ5侧面的滤网进入，流经诱导轮Ⅰ3后到达叶轮2进口，经叶轮2出口进入导叶1，随后进入外筒体的内腔中。
根据上述改进后的电机轴8所实现的双级叶轮共轴泵，当实现将单级叶轮共轴泵更换为双级叶轮共轴泵结构时，按照实现单级叶轮泵的装配顺序依次拆下底盖Ⅰ7、底座Ⅰ5、进口段6、轴套Ⅰ4、诱导轮Ⅰ3、叶轮2和导叶1；如图4和图5所示，依次装入次级导叶9和次级叶轮10，键Ⅰ812仍在键槽Ⅰ811中不变，再装入后部开有的键槽的轴套Ⅱ11，与键Ⅰ812超出第一轴段81的部分配合周向固定；在第二轴段82处依次装入首级导叶12和首级叶轮13，将键Ⅱ822放入键槽Ⅱ821中周向固定；所述首级导叶12的反导叶上加圆环板结构，实现首级导叶12与底座Ⅱ15的径向定位，提高装配精度。在第三轴段83处装入后部开有键槽的诱导轮Ⅱ14，所述诱导轮Ⅱ14的轮毂为阶梯式变螺距诱导轮，阶梯式的结构可减少电机轴8的轴伸长度并使诱导轮Ⅱ14的进口面积加大，提高吸入性能；诱导轮Ⅱ14的键槽与键Ⅱ822超出第二轴段82的部分连接进行周向固定；第三轴段83的螺纹孔中装上螺钉紧定；装入底座Ⅱ15，将已经装入首级密封环的进口泵盖16安装在底座Ⅱ15上端面的下部，最后装上底盖Ⅱ17；介质从底座Ⅱ15侧面的滤网进入，流经诱导轮Ⅱ14，再到首级叶轮13进口，从首级叶轮13出来进入首级导叶12，然后经首级导叶12的反导叶引流进入次级叶轮10进口，从次级叶轮10出来进入次级导叶9，从次级导叶9出来流入外筒体内腔。
当由双级叶轮泵更换为单级叶轮泵时，只需依次将底盖Ⅱ17、底座Ⅱ15、进口泵盖16、诱导轮Ⅱ14、首级叶轮13、首级导叶12、轴套Ⅱ11、次级叶轮10、次级导叶9，再将导叶1、叶轮2、诱导轮Ⅰ3、轴套Ⅰ4、进口段6、底座Ⅰ5和底盖Ⅰ7装入后即可实现。
在同一电机相同功率条件下，保证足够的强度传递叶轮转动所需力矩的同时实现单双级叶轮结构的相互转换，既满足矿井多种具体使用情况的性能要求，又提高经济性，加宽了潜水泵的性能参数覆盖范围，实现单台高速湿式电机即可满足多种矿井使用的要求。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种实现高速矿用潜水泵中单双级叶轮更换的方法，其特征在于，包括以下步骤，
电机轴(8)的改进步骤：将电机轴(8)的末端延长并加工成轴径依次递减的第一轴段(81)、第二轴段(82)和第三轴段(83)；所述第一轴段(81)上开设键槽Ⅰ(811)，第二轴段(82)上开设键槽Ⅱ(821)，第三轴段(83)的中心开有螺纹孔；
实现单级叶轮泵的步骤：先在第一轴段(81)处依次装配导叶(1)、叶轮(2)，将键Ⅰ(812)放入键槽Ⅰ(811)中，使叶轮(2)与键Ⅰ(812)周向固定；在第二轴段(82)处装入后部开有键槽的诱导轮Ⅰ(3)，所述诱导轮Ⅰ(3)与键Ⅰ(812)超出第一轴段(81)的部分配合周向固定；再套上轴套Ⅰ(4)，将螺钉装入第三轴段(83)的螺纹孔中紧定；随后，装入底座Ⅰ(5)，将密封环预先装入进口段(6)中，将进口段(6)安装到底座Ⅰ(5)上端面下部，最后将底盖Ⅰ(7)装入底座Ⅰ(5)；流体介质从底座Ⅰ(5)侧面的滤网进入，流经诱导轮Ⅰ(3)后到达叶轮(2)进口，经叶轮(2)出口进入导叶(1)，随后进入外筒体的内腔中；
实现双级叶轮泵的步骤：按照实现单级叶轮泵的装配顺序依次拆下底盖Ⅰ(7)、底座Ⅰ(5)、进口段(6)、轴套Ⅰ(4)、诱导轮Ⅰ(3)、叶轮(2)和导叶(1)；依次在第一轴段(81)处装入次级导叶(9)和次级叶轮(10)，将键Ⅰ(812)放入键槽Ⅰ(811)中，再装入后部开有键槽的轴套Ⅱ(11)，所述轴套Ⅱ(11)与键Ⅰ(812)超出第一轴段(81)的部分配合周向固定；在第二轴段(82)处依次装入首级导叶(12)和首级叶轮(13)，将键Ⅱ(822)放入键槽Ⅱ(821)中周向固定；在第三轴段(83)处装入后部开有键槽的诱导轮Ⅱ(14)，与键Ⅱ(822)超出第二轴段(82)的部分周向固定；第三轴段(83)的螺纹孔中装上螺钉紧定；装入底座Ⅱ(15)，将已经装入首级密封环的进口泵盖(16)安装在底座Ⅱ(15)上端面的下部，最后装上底盖Ⅱ(17)；介质从底座Ⅱ(15)侧面的滤网进入，流经诱导轮Ⅱ(14)，再到首级叶轮(13)进口，从首级叶轮(13)出来进入首级导叶(12)，然后经首级导叶(12)的反导叶引流进入次级叶轮(10)进口，从次级叶轮(10)出来进入次级导叶(9)，从次级导叶(9)出来流入外筒体内腔。
2.根据权利要求1所述的实现高速矿用潜水泵中单双级叶轮更换的方法，其特征在于，所述实现单级叶轮泵的步骤中还包括在轴套Ⅰ(4)前端和第三轴段(83)的末端开设相对应的槽，放入止动垫圈外舌止动后再将螺钉放入螺纹孔内的步骤；所述实现双级叶轮泵的步骤中还包括在诱导轮Ⅱ(14)的前端开设槽，放入止动垫圈外舌止动后再将螺钉放入螺纹孔内的步骤。
3.一种如权利要求1-2任意一项所述实现高速矿用潜水泵中单双级叶轮更换的方法中的单级叶轮共轴泵，其特征在于，包括底座Ⅰ(5)、底盖Ⅰ(7)、中段体、电机轴(8)、电机、外筒体，其特征在于，所述电机轴(8)下端延伸至底座Ⅰ(5)内且延长部分为阶梯状结构，所述阶梯状结构为轴径依次递减的第一轴段(81)、第二轴段(82)和第三轴段(83)，所述第一轴段(81)和第二轴段(82)上分别设有键槽Ⅰ(811)和键槽Ⅱ(821)，所述第一轴段(81)处通过键Ⅰ(812)连接导叶(1)和叶轮(2)；所述第二轴段(82)处连接诱导轮Ⅰ(3)，所述第三轴段(83)处连接轴套Ⅰ(4)，所述轴套Ⅰ(4)的下部设有与底座Ⅰ(5)相连的进口段(6)。
4.根据权利要求3所述的单级叶轮共轴泵，其特征在于，所述诱导轮Ⅰ(3)的轮毂为非阶梯式圆锥形变螺距型式诱导轮，且轮毂与第二轴段(82)等长。
5.一种如权利要求1-2任意一项所述实现高速矿用潜水泵中单双级叶轮更换的方法中的双级叶轮共轴泵，包括底座Ⅱ(15)、底盖Ⅱ(17)、中段体、电机轴(8)、电机、外筒体，其特征在于，所述电机轴(8)下端延伸至底座Ⅱ(15)内且延长部分为阶梯状结构，所述阶梯状结构为轴径依次递减的第一轴段(81)、第二轴段(82)和第三轴段(83)，所述第一轴段(81)和第二轴段(82)上分别设有键槽Ⅰ(811)和键槽Ⅱ(821)，所述第一轴段(81)处通过键Ⅰ(812)连接次级导叶(9)、次级叶轮(10)和轴套Ⅱ(11)，所述第二轴段(82)处通过键Ⅱ(822)连接首级导叶(12)和首级叶轮(13)，所述第三轴段(83)处连接诱导轮Ⅱ(14)，所述诱导轮Ⅱ(14)的下部设有与底座Ⅱ(15)相连的进口泵盖(16)。
6.根据权利要求5所述的一种双级叶轮共轴泵结构，其特征在于，所述诱导轮Ⅱ(14)的轮毂为阶梯式。
7.根据权利要求5所述的一种双级叶轮共轴泵结构，其特征在于，所述首级导叶(12)的反导叶上设有圆环板结构。
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