CN105822598A - 一种运行工况可调式喷水推进泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水力机械领域，具体涉及一种运行工况可调式喷水推进泵。本喷水推进泵包括泵体，泵体内部设置有固定在泵轴上的叶轮，叶轮的靠近泵体出口的一侧设置有导流部件，所述导流部件沿着水流方向的位置可调。传统结构的喷水推进泵中的导流部件是固定不动的，本发明创造性地将导流部件设置为可以沿着泵轴的方向移动，则当导流部件移动时，导流部件与泵体(即喷嘴)之间的间距发生改变，从而实现了泵的流量参数的调节；此外，当导流部件处于不同的轴向位置时，导流部件与泵体(即喷嘴)之间的间距也各不相同，因此可以通过调节导流部件的位置来实现对泵的运行参数的控制，使泵在最优工况下运行，最终达到提高泵推进效率的目的。

Description

一种运行工况可调式喷水推进泵

技术领域

本发明涉及水力机械领域，具体涉及一种运行工况可调式喷水推进泵。

背景技术

喷水推进泵是一种典型的大流量、低扬程泵种，主要通过喷嘴喷射水流产生的反作用力使设备前进。喷水推进泵具有结构简单，重量轻等特点，广泛应用于核潜艇、船舶、鱼雷导弹、水下滑翔机等装置的推进机构中。由于运行条件的限制，传统结构的喷水推进泵的实际工作状态为敞口工作状态，其流量参数不可调，造成喷水推进泵将始终在偏大流量的工作状态下运行，从而不但浪费了能源，也严重影响了泵的推进效率，亟待改进。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种运行工况可调式喷水推进泵。本发明不但能够实现泵的流量参数调节，而且能够有效地控制泵的运行参数，使泵在最优工况下运行，进而达到提高泵推进效率的目的。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种运行工况可调式喷水推进泵，包括泵体，泵体内部设置有固定在泵轴上的叶轮，叶轮的靠近泵体出口的一侧设置有导流部件，所述导流部件沿着水流方向的位置可调。

优选的，所述泵体在叶轮的前端设置有用于安装导流部件的固定座，所述固定座中设有用于放置导流部件的固定空腔；本喷水推进泵还包括用于推动导流部件沿固定空腔限定的方向移动的驱动机构。

进一步优选的，所述驱动机构包括驱动电机，所述驱动电机固定设置在所述固定空腔中；所述导流部件包括与固定空腔相连的联接段；所述导流部件的联接段与固定空腔之间构成螺纹连接，所述导流部件中设有轴孔；所述驱动电机的驱动轴插入所述轴孔中并构成传动配合；所述驱动轴与轴孔的横截面为非圆形。

更进一步优选的，所述固定座上还设置有便于驱动电机驱动导流部件前进或后退的限位开关。

优选的，所述泵体包括彼此固连的泵壳和喷嘴，所述固定座设置在泵壳上，且固定座的外侧均布有导叶；所述喷嘴与所述导流部件之间构成出水流道。

优选的，所述泵壳中设置有用于安装泵轴的支承座，所述泵壳内壁与支承座之间构成进水流道；所述泵壳与支承座之间在进水流道的进水口处设置有连接彼此的整流板；所述进水流道的进水口相对于泵轴轴线呈倾斜状设置。

作为本发明的优选方案，所述导流部件包括与固定座相连的联接段，还包括与联接段相连的导流段；所述导流段呈圆锥状，导流段的锥顶部设置为朝向泵出口一侧，且锥顶部与泵轴同轴设置；导流段的锥底部与平行于泵轴轴线的直线相切，连接于所述锥顶部和锥底部之间的锥体母线呈向泵轴一侧弯曲的内凹状。

进一步优选的，设所述锥顶部和锥底部之间的直线距离为L，连接于所述锥顶部和锥底部之间的直线与所述锥体母线的最凹点之间的距离为δ_max，则δ_max/L＝0.08～0.15。

进一步优选的，所述导流段还包括设置在锥底部与联接段之间的平滑连接的过渡部，所述过渡部的过渡母线与所述锥体母线平滑顺连。

优选的，所述导流部件的远离锥顶部的一侧开设有阶梯状孔，此阶梯状孔分为两段，即靠近开口侧的直径较大的安装孔，以及处于导流部件内侧的直径较小的轴孔，所述安装孔的孔直径与驱动电机的外侧尺寸相适配。

本发明的有益效果在于：

1)、传统结构的喷水推进泵中的导流部件是固定不动的，本发明创造性地将导流部件设置为可以沿着泵轴的方向移动，则当导流部件移动时，导流部件与泵体(即喷嘴)之间的间距发生改变，从而实现了泵的流量参数的调节；此外，当导流部件处于不同的轴向位置时，导流部件与泵体(即喷嘴)之间的间距也各不相同，因此可以通过调节导流部件的位置来实现对泵的运行参数的控制，使泵在最优工况下运行，最终达到提高泵推进效率的目的。

2)、本发明中的驱动机构有多种实现方案，比如可以采用拨杆机构，即设置一个与泵体铰接的拨杆，并使拨杆的受驱动端与导流部件连接，通过拨动拨杆来实现导流部件的轴向移动。本发明优选采用驱动电机驱动，不但运行平稳，而且易于控制导流部件的位置。

驱动电机与导流部件的配合方式也有多种实现方式，比如使驱动电机的驱动轴与导流部件构成过盈配合。本发明优选采用非圆截面的驱动轴与导流部件的轴孔相配合，同时使导流部件与固定座之间构成螺纹配合，则当驱动电机带动其非圆截面的驱动轴转动时，驱动轴将驱动导流部件在固定座中转动，驱动电机的正转和反转，相应地驱动导流部件前移或后移。

此外，导流部件与固定座之间的螺纹配合的连接方式，也有利于导流部件在湍流的水流冲击下能够稳固地停留在设定位置。

3)、本发明中还设置有便于驱动电机驱动导流部件前进或后退的限位开关，限位开关设置为两个，两个限位开关分别位于导流部件运动的两个极限位置处，从而有利于控制泵的运行参数。

4)、本发明不仅在进水流道的进水口处设置有连接彼此且均匀分布的整流板，而且将所述进水流道的进水口相对于泵轴轴线呈倾斜状设置，这种结构方式能够显著改善入流条件，不但方便流体进入，减小入口阻力，也有效地提升了装置的工作效率。

5)、本发明中的导流部件的主体部分大致呈圆锥状，导流部件的锥体母线呈向泵轴一侧弯曲的内凹状，本发明中的锥体母线的这种结构形式，尤其是δ_max/L＝0.08～0.15所限定的结构条件，使得导流部件能够较大程度地改善水流在喷嘴处的出流条件，并能有效地提高喷水推进泵的工作效率。

6)、本发明中的导流部件还在靠近叶轮一侧设置有过渡部，所述过渡部的过渡母线与所述锥体母线平滑顺连，从而能够减少水流阻力，有效地降低水流对导流部件的冲击，提高了导流部件位置的稳固性。

7)、本发明中的导流部件设置有阶梯状开口，阶梯状开口分为彼此相连的直径较大的安装孔，以及处于导流部件内侧的直径较小的轴孔。本发明将所述安装孔的孔直径与驱动电机的外侧尺寸相适配，从而能够尽可能减小整个推进装置的体积，并充分利用固定座内的狭小空间。

附图说明

图1为导流部件在初始位置时的本发明的结构示意图。

图2为导流部件运动到前端极限位置时的本发明的结构示意图。

图3为泵轴的结构示意图。

图4为导流部件的结构示意图。

图中标号所对应各部件名称如下：

1—进水流道1a-支承座1b-整流板1c-空腔2—泵壳

3—叶轮3a-键槽4-驱动电机4a-驱动轴5-喷嘴

5a-出水流道6-导流部件6a-联接段6b-导流段

6b1-锥顶部6b2-锥底部6b3-锥体母线6b4-过渡母线

7-固定座7a-内螺纹7b-固定空腔7c-导叶

8-锁紧螺母9-泵轴10-轴承

具体实施方式

为便于理解，此处结合图1～4对运行工况可调式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、2所示，一种运行工况可调式喷水推进泵，包括泵体，所述泵体包括彼此固连的泵壳2和喷嘴5，所述泵壳2中设置有用于安装泵轴9的支承座1a，泵轴9通过轴承10固设在支承座1a中，所述泵壳内壁与支承座1a之间构成进水流道1；所述泵壳2与支承座1a之间在进水流道1的进水口处设置有连接彼此的整流板1b；所述进水流道1的进水口相对于泵轴轴线呈倾斜状设置。

所述泵轴9的端部设置有叶轮3，叶轮3通过键槽3a中的键与泵轴9连接在一起。所述叶轮3的靠近泵体出口即靠近喷嘴5的一侧设置有固定座7，固定座7中设置有导流部件6。所述固定座7固定设置在泵壳2上。固定座7的外侧均匀地布设有导叶7c；所述喷嘴5与所述导流部件6之间构成出水流道5a。

如图1、2所示，所述固定座7为带有中空状内腔的筒体，固定座7的中空状内腔即为用于放置驱动电机4和导流部件6的固定空腔7b，所述驱动电机4固设在固定座7的远离喷嘴5的一侧，所述固定空腔7b的与导流部件6相连接的内壁面上设置有内螺纹7a，相应地，导流部件6的联接段6a的外壁面上设置有与所述内螺纹7a相适配的外螺纹，从而固定座7与导流部件6之间构成螺纹连接。

如图1、2、4所示，所述导流部件6包括与固定座7相连的联接段6a，还包括与联接段6a相连的导流段6b；所述导流段6b呈圆锥状，导流段6b的锥顶部6b1设置为朝向泵出口一侧，且锥顶部6b1与泵轴9同轴设置；导流段6b的锥底部6b2与平行于泵轴轴线的直线相切，连接于所述锥顶部6b1和锥底部6b2之间的锥体母线6b3呈向泵轴一侧弯曲的内凹状。

所述导流段6b还包括设置在锥底部6b2与联接段6a之间的平滑连接的过渡部，所述过渡部的过渡母线6b4与所述锥体母线6b3平滑顺连。顺连后过渡母线6b4和锥体母线6b3绕泵轴9旋转一周即可得到导流部件6的导流段6b。

如图4所示，所述导流部件6的远离锥顶部6b1的一侧开设有阶梯状孔，此阶梯状孔分为两段，即靠近开口侧的直径较大的安装孔6c，以及处于导流部件内侧的直径较小的轴孔6d，所述安装孔6c的孔直径与驱动电机4的外侧尺寸相适配。

如图4所示，作为导流段6b的最优选的形状，设所述锥顶部6b1和锥底部6b2之间的直线距离为L，连接于所述锥顶部6b1和锥底部6b2之间的直线与所述锥体母线6b3的最凹点之间的距离为δ_max，则δ_max/L＝0.08～0.15。

如图1、2所示，本喷水推进泵中的驱动机构包括驱动电机4，驱动电机4的驱动轴4a插入所述轴孔6d中并构成传动配合；所述驱动轴4a与轴孔6d的横截面为非圆形。如图3所示，驱动轴4a的横截面优选为方形，不但便于加工，也便于驱动轴4a与轴孔6d的彼此配合。

所述固定座7上还设置有便于驱动电机4驱动导流部件6前进或后退的限位开关。

下面结合附图1、2对本发明的工作过程做详细说明：

如图1所示，导流部件6处于最左端，此时导流部件6的联接段6a插入到固定内腔7b的内部，导流部件6中的安装孔6c也恰好将驱动电机4包含在内部，驱动电机4的驱动轴4a也全部插入在导流部件6的轴孔6d中。

当需要改变泵的运行参数时，驱动电机4启动，驱动电机4带动驱动轴4a转动，由于驱动轴4a与轴孔6d的横截面均为方形，因此轴孔6d也随时转动，此时整个导流部件6也跟随转动，导流部件6在转动的同时逐渐沿着泵轴9的方向想喷嘴5一侧移动。

如图2所示，此时导流部件6运行到最右端，驱动电机4接收到右侧限位开关的信号而停止转动，此时驱动电机4由于位置固定而停留在原位置，而驱动电机4的驱动轴4a与轴孔6d之间围成的空间则逐渐增至最大，当然此时导流部件6的联接段6a仍然与固定座7构成螺纹配合。

如果需要导流部件6重新向左移动，则驱动电机4反转移动即可，当导流部件6重新运动至最左端时，左侧限位开关向驱动电机4发出停转信号，驱动电机4停止转动，导流部件6也停止移动。

只要设定好控制器内部的程序，则可以使导流部件6停留在最左侧和最右侧两端之间的任意位置，从而实现了对泵的运行参数的控制，使泵始终在最优工况下运行，最终达到提高泵推进效率的目的。

Claims (10)

1.一种运行工况可调式喷水推进泵，包括泵体，泵体内部设置有固定在泵轴(9)上的叶轮(3)，叶轮(3)的靠近泵体出口的一侧设置有导流部件(6)，其特征在于：所述导流部件(6)沿着水流方向的位置可调。

2.根据权利要求1所述的运行工况可调式喷水推进泵，其特征在于：所述泵体在叶轮(3)的前端设置有用于安装导流部件(6)的固定座(7)，所述固定座(7)中设有用于放置导流部件(6)的固定空腔(7b)；本喷水推进泵还包括用于推动导流部件(6)沿固定空腔(7b)限定的方向移动的驱动机构。

3.根据权利要求2所述的运行工况可调式喷水推进泵，其特征在于：所述驱动机构包括驱动电机(4)，所述驱动电机(4)固定设置在所述固定空腔(7b)中；所述导流部件(6)包括与固定空腔(7b)相连的联接段(6a)；所述导流部件(6)的联接段(6a)与固定空腔(7b)之间构成螺纹连接，所述导流部件(6)中设有轴孔(6d)；所述驱动电机(4)的驱动轴(4a)插入所述轴孔(6d)中并构成传动配合；所述驱动轴(4a)与轴孔(6d)的横截面为非圆形。

4.根据权利要求3所述的运行工况可调式喷水推进泵，其特征在于：所述固定座(7)上还设置有便于驱动电机(4)驱动导流部件(6)前进或后退的限位开关。

5.根据权利要求2所述的运行工况可调式喷水推进泵，其特征在于：所述泵体包括彼此固连的泵壳(2)和喷嘴(5)，所述固定座(7)设置在泵壳(2)上，且固定座(7)的外侧均布有导叶(7c)；所述喷嘴(5)与所述导流部件(6)之间构成出水流道(5a)。

6.根据权利要求5所述的运行工况可调式喷水推进泵，其特征在于：所述泵壳(2)中设置有用于安装泵轴(9)的支承座(1a)，所述泵壳内壁与支承座(1a)之间构成进水流道(1)；所述泵壳(2)与支承座(1a)之间在进水流道(1)的进水口处设置有连接彼此的整流板(1b)；所述进水流道(1)的进水口相对于泵轴轴线呈倾斜状设置。

7.根据权利要求2～6任一项所述的运行工况可调式喷水推进泵，其特征在于：所述导流部件(6)包括与固定座(7)相连的联接段(6a)，还包括与联接段(6a)相连的导流段(6b)；所述导流段(6b)呈圆锥状，导流段(6b)的锥顶部(6b1)设置为朝向泵出口一侧，且锥顶部(6b1)与泵轴(9)同轴设置；导流段(6b)的锥底部(6b2)与平行于泵轴轴线的直线相切，连接于所述锥顶部(6b1)和锥底部(6b2)之间的锥体母线(6b3)呈向泵轴一侧弯曲的内凹状。

8.根据权利要求7所述的运行工况可调式喷水推进泵，其特征在于：设所述锥顶部(6b1)和锥底部(6b2)之间的直线距离为L，连接于所述锥顶部(6b1)和锥底部(6b2)之间的直线与所述锥体母线(6b3)的最凹点之间的距离为δ_max，则δ_max/L＝0.08～0.15。

9.根据权利要求8所述的运行工况可调式喷水推进泵，其特征在于：所述导流段(6b)还包括设置在锥底部(6b2)与联接段(6a)之间的平滑连接的过渡部，所述过渡部的过渡母线(6b4)与所述锥体母线(6b3)平滑顺连。

10.根据权利要求3所述的运行工况可调式喷水推进泵，其特征在于：所述导流部件(6)的远离锥顶部(6b1)的一侧开设有阶梯状孔，此阶梯状孔分为两段，即靠近开口侧的直径较大的安装孔(6c)，以及处于导流部件内侧的直径较小的轴孔(6d)，所述安装孔(6c)的孔直径与驱动电机(4)的外侧尺寸相适配。