CN105221446B - 一种自动调速保压节能泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动调速保压节能泵，包含电机、法兰、电磁感应筒、扭矩销轴、永磁筒组件、过渡轴承、滑动外套、保压缸组件、主轴组件、机座、泵壳和调速机构，所述电磁感应筒通过法兰固定在电机上，法兰通过锥面配合胀紧在电机的输出轴上，电磁感应筒固定在法兰上，永磁筒组件通过过渡轴承与滑动外套连接，永磁筒组件与滑动外套与主轴组件间隙配合并能在轴向产生滑动；永磁筒组件和主轴组件之间通过扭矩销轴进行扭矩传递，永磁筒组件与扭矩销轴间隙配合，主轴组件、泵壳和电机均固定在机座上；保压缸组件和调速机构设置在滑动外套和主轴组件上。本发明通过出口水压和调速机构调整共同作用自动调整水泵转速并保持输出水压基本恒定。

Description

一种自动调速保压节能泵

技术领域

本发明涉及一种节能泵，特别是一种自动调速保压节能泵。

背景技术

泵是输送液体的一种装置，主要用来输送水、油和渣浆液体，现有工业技术中，泵主要有活塞式、柱塞式和离心式等多种型式，其中以离心泵最为常见。离心泵在石油、化工、电力、冶金和建材等高耗能领域被广泛的应用，据统计在工业领域离心水泵能耗占全国总电耗超过10%，这些泵很大一部分的实际流量比额定流量低，有的甚至低很多，为了满足使用要求，在实际使用中往往采用通过阀门节流的方式进行调节，这种控制方式，一方面系统存在阀门压力损失，很大一部分能量耗在阀门节流上；另一方面，水泵偏离额定工况点运行，泵效率低，能耗高。除此以外，由于泵的输出压力会随流量发生一定的波动，采用阀门调整时系统压力不稳定，会具有管路爆管和阀件损坏等安全隐患。

离心泵的轴功率随转速改变而变化，调速节能是解决能耗高这一问题最普遍的方式。最常用的调速方式就是变频调速，但变频调速需要变频装置及控制装置，具有装置费用高、控制比较复杂、系统庞大和占地面积大等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种自动调速保压节能泵，它通过出口水压和调速机构调整共同作用自动调整水泵转速并保持输出水压基本恒定。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种自动调速保压节能泵，其特征在于：包含电机、法兰、电磁感应筒、扭矩销轴、永磁筒组件、过渡轴承、滑动外套、保压缸组件、主轴组件、机座、泵壳和调速机构，所述电磁感应筒通过法兰固定在电机上，法兰通过锥面配合胀紧在电机的输出轴上，电磁感应筒固定在法兰上，工作时三者同步旋转；永磁筒组件通过过渡轴承与滑动外套连接，永磁筒组件和滑动外套可以产生相对旋转；永磁筒组件与滑动外套和主轴组件间为间隙配合并能在轴向产生滑动；永磁筒组件和主轴组件之间通过扭矩销轴进行扭矩传递，永磁筒组件与扭矩销轴间隙配合，永磁筒组件能沿扭矩销轴轴向移动；主轴组件、泵壳和电机均固定在机座上；保压缸组件和调速机构设置在滑动外套和主轴组件上。

进一步地，所述永磁筒组件包括永磁筒、轴承套、滑动内套和固定螺母，滑动内套通过固定螺母固定在永磁筒内侧，轴承套设置在永磁筒上，扭矩销轴滑动设置在轴承套内。

进一步地，所述轴承套采用弹性较好的耐磨材料。

进一步地，所述主轴组件包括轴端挡板、扭矩盘、弹性挡圈、主轴、轴承端盖一、轴承座、轴承、轴承端盖二和泵叶片，轴端挡板、扭矩盘和弹性挡圈依次固定在主轴一端，扭矩销轴一端固定在扭矩盘上，扭矩销轴另一端滑动设置在永磁筒组件上，轴承座套设在主轴上并且通过轴承与主轴可转动连接，轴承端盖一和轴承端盖二分别设置在轴承座两端，泵叶片固定在主轴另一端。

进一步地，所述弹性挡圈采用高弹性橡胶材料。

进一步地，所述调压机构包括固定螺母、调整螺杆、压力弹簧和调压螺母，调整螺杆的一端通过固定螺母固定在滑动外套上，调压螺母设置在调整螺杆另一端并与调整螺杆螺纹连接，压力弹簧套设在调整螺杆上并且压力弹簧位于调压螺母与滑动外套之间。

进一步地，保压缸组件包含固定螺母、缸套、压力杆和压力管，压力管与泵的出口水路连通，压力杆一端滑动设置在缸套内，压力杆另一端通过固定螺母固定在滑动外套上。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：一种自动调速保压节能泵可以根据系统压力的需要调节水泵的实际输出压力，使水泵的输出压力总是与系统所需的压力大致相等，避免出现一般水泵流量低时压力高，水泵偏离最佳效率点，效率降低的问题，提高水泵系统工作的效率，提高系统在流量变化比较大的情况下的压力稳定性；同时保压缸与调速机构共同作用，使系统不断能够进行调速还可以在不调整的时候自动进行保压；同时==调速机构和保压机构的共同作用调整永磁筒和电磁感应筒的叠合度，永磁筒和电磁感应筒的叠合度的改变可以改变水泵的输出转速，从而实现系统在输出压力基本恒定的条件下，实现水泵自动调速保压，并对流量进行自动调整。

附图说明

图1是本发明的一种自动调速保压节能泵的示意图。

图2是本发明的一种自动调速保压节能泵的永磁筒组件的示意图。

图3是本发明的一种自动调速保压节能泵的主轴组件的示意图。

图4是本发明的一种自动调速保压节能泵的调压机构的示意图。

图5是本发明的一种自动调速保压节能泵的保压缸的示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

如图所示，本发明的一种自动调速保压节能泵，其特征在于：包含电机1、法兰2、电磁感应筒3、扭矩销轴4、永磁筒组件5、过渡轴承6、滑动外套7、保压缸组件8、主轴组件9、机座10、泵壳11和调速机构，电磁感应筒3通过法兰2固定在电机1上，法兰2通过锥面配合胀紧在电机1的输出轴上，电磁感应筒3固定在法兰2上，工作时三者同步旋转；永磁筒组件5通过过渡轴承6与滑动外套7连接，永磁筒组件5和滑动外套7可以产生相对旋转；永磁筒组件5与滑动外套7和主轴组件9间为间隙配合并能在轴向产生滑动；永磁筒组件5和主轴组件9之间通过扭矩销轴4进行扭矩传递，永磁筒组件5与扭矩销轴4间隙配合，永磁筒组件5能沿扭矩销轴轴向移动；主轴组件9、泵壳11和电机1均固定在机座10上；保压缸组件8和调速机构设置在滑动外套7和主轴组件9上。

永磁筒组件5包括永磁筒21、轴承套24、滑动内套22和固定螺母23，滑动内套22通过固定螺母23固定在永磁筒21内侧，轴承套24设置在永磁筒21上，扭矩销轴4滑动设置在轴承套24内。工作时永磁筒21、滑动内套22和固定螺母23可以随过渡轴承6轴向移动。轴承套24用弹性较好的耐磨材料组成，耐磨材料可以增加轴承套和扭矩销轴的寿命，弹性好可以降低永磁筒组件和主轴组件的装配难度和相关零部件的加工难度。

主轴组件包括轴端挡板41、扭矩盘42、弹性挡圈43、主轴44、轴承端盖一45、轴承座46、轴承47、轴承端盖二48和泵叶片49，轴端挡板41、扭矩盘42和弹性挡圈43依次固定在主轴44一端，扭矩销轴4一端固定在扭矩盘42上，扭矩销轴4另一端滑动设置在永磁筒组件5上，轴承座46套设在主轴44上并且通过轴承47与主轴44可转动连接，轴承端盖一45和轴承端盖二48分别设置在轴承座46两端，泵叶片49固定在主轴44另一端。由于扭矩盘42和扭矩销轴4固定安装，扭矩销轴4与永磁筒组件5只能轴向相对移动，所以永磁筒组件5相对于主轴组件9可以轴向移动，同时同步旋转。弹性挡圈43的材料为弹性高的橡胶材料，可以对滑动内套22起到缓冲和轴向限位的作用，防止滑动内套22与扭矩盘42产生高速碰撞以增加滑动内套22和扭矩盘42的寿命。

调压机构包括固定螺母51、调整螺杆54、压力弹簧53和调压螺母55，调整螺杆54的一端通过固定螺母51固定在滑动外套7上，调压螺母55设置在调整螺杆54另一端并与调整螺杆54螺纹连接，压力弹簧53套设在调整螺杆54上并且压力弹簧53位于调压螺母55与滑动外套7之间。调压螺母55可以通过调整其在调整螺杆54的位置而调整作用到滑动外套7上的压力。

保压缸组件8包含固定螺母61、缸套63、压力杆62和压力管64，压力管64与泵的出口水路连通，压力杆64一端滑动设置在缸套63内，压力杆62另一端通过固定螺母61固定在滑动外套7上。由于压力管64与泵的出口水路相连，因此保压缸组件8的作用压强就是水泵的输出压强，保压缸组件8对滑动外套7产生向泵端的液压力，该液压力的大小取决于水泵的输出压强，也就是取决于泵的输出转速和流量，即取决于永磁筒组件5和电磁感应筒3的叠合度。同时，由于保压缸组件8和调速机构力的平衡，调整了调速结构作用到滑动外套7上的压力也就改变了保压缸组件8的作用力，也就是调整了水泵可以输出的压强。调压机构的主要作用就是调整水泵的输出压强，当水泵的输出压强一旦调定，在工作过程中无论水泵的输出流量多大，只要不超过水泵的额定输出流量，水泵的输出就不会发生大的波动。

这样自动调速保压节能泵工作的时候，当外界流量发生变化时，水泵的输出压力会有下降的趋势，此时水泵的压力变化趋势会通过压力管64传递到保压缸组件8，使保压缸组件8对滑动外套7产生的拉力会略有减小，由于力的平衡作用，此调压弹簧53的压力也会相应的减小，此时调压弹簧53会伸长推动滑动外套7向电机1端移动，进而推动过度轴承6、滑动内套22和永磁筒21向电机1端移动，从而使永磁21和电磁感应筒3的叠合度增加，使电机1传递到主轴组件9的扭矩增大，使泵叶轮49的转速升高，实现水泵的自动调速功能，保证水泵压力输出压力不变、实现自动保压的目的。当系统所需要的总体压力上升时，可以通过人工调节调压螺母55的位置，加大或减小调压弹簧53的作用力从而增大和减小保压缸组件8的作用力，从而增大和减小保压缸组件8所需要的压强并通过保压的过程实现压力的加大和减小。

下面通过具体数据对本发明做详细的说明与分析：

实施例1：

一台额定流量为额定转速为1485rpm，电压为10000V，4000m³/h，扬程32m，效率为0.84的泵，。若给一个流量需求为3000m³/h，扬程26m的系统供水，需要通过节流阀进行调节，水泵实际的输出流量为3000m³/h，水压38m，工作效率为0.78，水泵的功耗为397.9kW，阀门后的流量为3000m³/h，水压为26m。当系统需求水量由3000m³/h降低到2400m³/h时，若管路阀门开度不变，系统实际供水压力将提高到26m，产生2m的压力波动，水泵的实际输出流量为2400m³/h，压力为40m，效率为0.76，水泵的功耗为348.3kW。

实施例2：

对比实施例1增加变频调速装置，将增加5~6台高压变频控制柜和辅助装置，占地将超过2平方米，同时还需要增加高压电缆和滤波装置，总计将投入大约40万元。本实施例在对比实施例基础上将增加投资不超过15万元。

一台额定流量为4000m³/h，扬程32m，额定转速为1485rpm，效率为0.84的自动调速保压节能泵。若给一个流量需求为3000m³/h，扬程26m的系统供水。通过调压螺母55调定工作压力为26m，水泵实际的输出流量为3000m³/h，水泵输出压力26m，阀门全开，水泵工作转速为额定转速的84.8%，工作效率为0.83，水泵的功耗为301.7kW，相比于对比实施例节能96.1kW，节能率达到了24.2%。当系统需求水量由3000m³/h降低到2400m³/h时，自动调速节能泵不作任何人工调整，系统转速将自动降到额定转速的78.6%，水泵输出流量将调整为2400m³/h，压力将自动调整到26.2m，压力波动仅为0.2m，工作效率为0.83，水泵的功耗为262.4kW，相比对比实施例节电87.9kW，节电率为25.2%。

通过两个实施例可以看出，采用自动调速保压节能泵具有高效节能、压力稳定、结构紧凑，控制和调整简单、投资成本低等优点。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种自动调速保压节能泵，其特征在于：包含电机、法兰、电磁感应筒、扭矩销轴、永磁筒组件、过渡轴承、滑动外套、保压缸组件、主轴组件、机座、泵壳和调速机构，所述电磁感应筒通过法兰固定在电机上，法兰通过锥面配合胀紧在电机的输出轴上，电磁感应筒固定在法兰上，工作时三者同步旋转；永磁筒组件通过过渡轴承与滑动外套连接，永磁筒组件和滑动外套可以产生相对旋转；永磁筒组件与滑动外套和主轴组件间为间隙配合并能在轴向产生滑动；永磁筒组件和主轴组件之间通过扭矩销轴进行扭矩传递，永磁筒组件与扭矩销轴间隙配合，永磁筒组件能沿扭矩销轴轴向移动；主轴组件、泵壳和电机均固定在机座上；保压缸组件和调速机构设置在滑动外套和主轴组件上。

2.按照权利要求1所述的一种自动调速保压节能泵，其特征在于：所述永磁筒组件包括永磁筒、轴承套、滑动内套和固定螺母，滑动内套通过固定螺母固定在永磁筒内侧，轴承套设置在永磁筒上，扭矩销轴滑动设置在轴承套内。

3.按照权利要求2所述的一种自动调速保压节能泵，其特征在于：所述轴承套采用弹性较好的耐磨材料。

4.按照权利要求1所述的一种自动调速保压节能泵，其特征在于：所述主轴组件包括轴端挡板、扭矩盘、弹性挡圈、主轴、轴承端盖一、轴承座、轴承、轴承端盖二和泵叶片，轴端挡板、扭矩盘和弹性挡圈依次固定在主轴一端，扭矩销轴一端固定在扭矩盘上，扭矩销轴另一端滑动设置在永磁筒组件上，轴承座套设在主轴上并且通过轴承与主轴可转动连接，轴承端盖一和轴承端盖二分别设置在轴承座两端，泵叶片固定在主轴另一端。

5.按照权利要求4所述的一种自动调速保压节能泵，其特征在于：所述弹性挡圈采用高弹性橡胶材料。

6.按照权利要求1所述的一种自动调速保压节能泵，其特征在于：所述调速机构包括固定螺母、调整螺杆、压力弹簧和调压螺母，调整螺杆的一端通过固定螺母固定在滑动外套上，调压螺母设置在调整螺杆另一端并与调整螺杆螺纹连接，压力弹簧套设在调整螺杆上并且压力弹簧位于调压螺母与滑动外套之间。

7.按照权利要求1所述的一种自动调速保压节能泵，其特征在于：保压缸组件包含固定螺母、缸套、压力杆和压力管，压力管与泵的出口水路连通，压力杆一端滑动设置在缸套内，压力杆另一端通过固定螺母固定在滑动外套上。