CN106968963A - 一种对旋混流泵结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种对旋混流泵结构，将叶轮分为旋向相反的两部分，包括进口、前泵盖、前叶轮、前叶轮口环、后叶轮口环、后叶轮、蜗壳、出口、后泵盖、外轴、轴承、内轴、空心轴水冷电机、标准异步电机、口环固定内圈、口环浮动外圈、弹簧垫圈和压盖，前叶轮固定在内轴靠近泵进口的一端上，内轴另一端延伸出轴承体外部连接到标准异步电动机，后叶轮固定在外轴靠近泵进口的一端上，外轴另一端延伸出轴承体外部连接到空心轴水冷电机。通过两个电机独立调节两个叶轮的旋转速度以及使用双道口环密封结构，能提高泵的效率、拓宽泵运行的高效区、改善泵的空化性能、减小泵的体积，实现混流泵的安全稳定运行。

Description

一种对旋混流泵结构
技术领域
本发明是一种泵结构，适用于混流泵的设计，特指一种舰船喷水推进领域用对旋叶轮混流泵结构。
背景技术
作为重要的能量转换装置，泵类产品在国民经济建设中发挥着重要作用。离心泵的水力性能好、结构复杂，轴流泵适用于大流量低扬程但高效区窄、小流量运行不稳定。混流泵由于在性能和结构上具有离心泵和轴流泵的优点，逐渐在农田排灌、防洪排涝、水利工程、喷水推进装置和电站冷却系统等领域得以广泛应用。在舰船喷水推进装置研发领域，要求喷水泵具有小体积、低振动噪声、运行效率高、性能优良等特点，通常选用叶片泵中的轴流泵或导叶式混流泵。目前这两种泵在设计时仍存在体积大、高效区窄、小流量运行时效率低等难点，并且在马鞍区容易出现振动、噪声及空化等问题，严重影响喷水推进器系统运行的安全性和可靠性。由于轴流泵扬程较低，在喷水推进系统进行泵型选择时存在一定的局限性。发明专利ZL01109653.5公开了一种双驱动对旋轴流泵，拓宽了轴流泵的范围，能部分替代混流泵。但该结构使用两端双驱动设计，在安装使用上不够方便，同时进口容易造成较大的水力损失，因此，采用混流泵技术是喷水推进系统未来发展的重点。但是混流泵的开发、生产和应用还远远不够，急需提出结构先进、高效节能、运行稳定的混流泵设计方法。
经检索，关于对旋混流泵结构没有相关报道。
发明内容
本发明的目的在于提出一种对旋混流泵结构，解决舰船喷水推进装置领域用泵体积大、高效区窄、运行不稳定、易空化等问题，从而提高喷水推进系统的可靠性。
一种对旋混流泵结构，其特征在于包括：进口(1)、前泵盖(2)、前叶轮(3)、前叶轮口环(4)、后叶轮口环(5)、后叶轮(6)、蜗壳(7)、出口(8)、后泵盖(9)、外轴(10)、轴承(11)、内轴(12)、泵(13)、空心轴水冷电机(14)、标准异步电机(15)、口环固定内圈(16)、口环浮动外圈(17)、弹簧垫圈(18)和压盖(19)，所述前泵盖(2)靠近进口(1)，前叶轮(3)固定在内轴(12)靠近泵进口的一端上，后叶轮(6)固定在外轴(10)靠近泵进口的一端上；泵体和前叶轮(3)之间安装前叶轮口环(4)，泵体和后叶轮(6)之间安装后叶轮口环(5)；后泵盖(9)靠近出口(8)；所述内轴(12)和外轴(10)的旋转方向相反，从叶轮进口方向看，内轴(12)为顺时针旋转，外轴(10)为逆时针旋转。
前叶轮(3)和后叶轮(6)均为混流式，前叶轮(3)和后叶轮(6)的叶片数为5~7枚，前叶轮(3)和后叶轮(6)的叶片数互为质数，且后叶轮(6)的叶片数小于前叶轮(3)的叶片数。避免前叶轮(3)和后叶轮(6)之间的动静干涉作用造成流动不稳定且叶轮(6)更好的利用叶轮(3)内液流的出口环量。
前叶轮口环(4)为双道密封口环结构；前叶轮口环(4)包括口环固定内圈(16)、口环浮动外圈(17)、弹簧垫圈(18)和压盖(19)，所述口环固定内圈(16)布置在叶轮内侧，口环浮动外圈(17)布置在叶轮外侧，与口环固定内圈(16)贴紧，并通过弹簧垫圈(18)和压盖(19)对其进行轴向限制。目的在于减小泵腔内的容积损失，以及减弱前泵腔内液流对叶轮进口流动造成冲击的影响。
前叶轮(3)和后叶轮(6)之间留有间隙，间隙为前叶轮外径的0.2~0.4倍，目的是实现对旋。
前叶轮(3)与后叶轮(6)的转速比小于1，目的在于防止前叶轮(3)的进口压力太小，导致前叶轮产生空化。
所述内轴(12)和外轴(10)之间通过安装深沟球轴承固定，深沟球轴承布置在内轴(12)轴肩和端盖之间，方便固定。
所述内轴(12)另一端延伸出轴承体外部连接标准异步电动机(15)，外轴(10)另一端延伸出轴承体外部连接空心轴水冷电机(14)，提供动力。
本发明的工作过程为：流体经泵进口进入前叶轮(3)，前叶轮(3)沿顺时针旋转对流体进行第一次做功，使流体到达前叶轮的出口时压力升高，再沿切向进入后叶轮(6)，此时，后叶轮(6)的进口处流体的压力相较于前叶轮(3)的进口压力有了明显升高，后叶轮(6)沿逆时针旋转对流体进行第二次做功，最后，流体经过蜗壳(7)到达泵出口。
本发明的有益效果在于：本发明对旋混流泵的前叶轮和后叶轮通过两个电机独立控制，且速度比不固定，能拓宽泵运行的高效区；利用对旋叶轮结构对普通混流泵结构的优化，减小了泵的体积，并降低了喷水推进系统对泵旋转速度的要求，提高了泵运行的安全性；通过提高主叶轮(即：后叶轮)的进口压力，改善了泵的空化性能；通过减小主叶轮(即：后叶轮)的冲击损失，提高了泵的运行效率；泵体和叶轮之间安装口环，减小了内泄露产生的容积损失，提高了泵的效率；选用空心轴水冷电机启动电流小、结构紧凑、过载能力强、运行稳定、可靠性高、运行效率高、使用寿命长。
附图说明
图1：本发明对旋混流泵结构示意图
图2：本发明对旋叶轮分布图(假定前叶轮数为6，后叶轮数为5)
图3：本发明对旋混流泵装置简图
图4：本发明前叶轮口环结构
图中：1进口、2前泵盖、3前叶轮、4前叶轮口环、5后叶轮口环、6后叶轮、7蜗壳、8出口、9后泵盖、10外轴、11轴承、12内轴、13泵、14空心轴水冷电机、15标准异步电机、16口环固定内圈、17口环浮动外圈、18弹簧垫圈和19压盖。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案做进一步详细说明。
结合图1，本发明的一种对旋混流泵结构包括进口1、前泵盖2、前叶轮3、前叶轮口环4、后叶轮口环5、后叶轮6、蜗壳7、出口8、后泵盖9、外轴10、轴承)11和内轴12。所述前叶轮3固定在内轴12靠近泵进口的一端上，后叶轮6固定在外轴10靠近泵进口的一端上，前叶轮3和后叶轮6之间留有间隙。所述内轴12和外轴10之间通过安装深沟球轴承固定，深沟球轴承布置在内轴12轴肩和端盖之间，所述内轴12另一端延伸出轴承体外部连接到标准异步电动机15，外轴10另一端延伸出轴承体外部连接到空心轴水冷电机14。泵体和前叶轮3之间安装前叶轮口环4，泵体和后叶轮6之间安装后叶轮口环5。前叶轮3和后叶轮6的叶片数选为互为质数，后叶轮6的叶片数小于前叶轮3的叶片数，前叶轮3与后叶轮6的转速比控制为小于1。内轴12和外轴10的旋转方向相反，从叶轮进口方向看，内轴12为顺时针旋转，外轴10为逆时针旋转。
结合图2，本发明对旋叶轮包括前叶轮3和后叶轮6两个叶轮，以前叶轮3的叶片数为6，后叶轮6的叶片数为5为例，前叶轮3顺时针旋转，后叶轮10为逆时针旋转。
结合图3，本发明对旋混流泵装置包括混流泵13、空心轴水冷电机14、标准异步电机15，泵内轴12靠近泵进口的一端连接前叶轮3，另一端延伸出轴承体外部连接到标准异步电动机15，泵外轴10靠近泵进口的一端连接到后叶轮6，另一端延伸出轴承体外部连接到空心轴水冷电机14。
结合图4，本发明前叶轮口环结构包括口环固定内圈16、口环浮动外圈17、弹簧垫圈18和压盖19，所述口环固定内圈16布置在叶轮内侧，口环浮动外圈17布置在叶轮外侧，与口环固定内圈16贴紧，垫圈18和压盖19对口环浮动外圈17进行轴向限制。

Claims (7)

1.一种对旋混流泵结构，其特征在于包括：进口(1)、前泵盖(2)、前叶轮(3)、前叶轮口环(4)、后叶轮口环(5)、后叶轮(6)、蜗壳(7)、出口(8)、后泵盖(9)、外轴(10)、轴承(11)、内轴(12)、泵(13)、空心轴水冷电机(14)、标准异步电机(15)、口环固定内圈(16)、口环浮动外圈(17)、弹簧垫圈(18)和压盖(19)，所述前泵盖(2)靠近进口(1)，前叶轮(3)固定在内轴(12)靠近泵进口的一端上，后叶轮(6)固定在外轴(10)靠近泵进口的一端上；泵体和前叶轮(3)之间安装前叶轮口环(4)，泵体和后叶轮(6)之间安装后叶轮口环(5)；后泵盖(9)靠近出口(8)；所述内轴(12)和外轴(10)的旋转方向相反，从叶轮进口方向看，内轴(12)为顺时针旋转，外轴(10)为逆时针旋转。
2.根据权利要求1所述的一种对旋混流泵结构，其特征在于：前叶轮(3)和后叶轮(6)均为混流式，前叶轮(3)和后叶轮(6)的叶片数为5~7枚，前叶轮(3)和后叶轮(6)的叶片数互为质数，且后叶轮(6)的叶片数小于前叶轮(3)的叶片数。
3.根据权利要求1所述的一种对旋混流泵结构，其特征在于：前叶轮口环(4)为双道密封口环结构；前叶轮口环(4)包括口环固定内圈(16)、口环浮动外圈(17)、弹簧垫圈(18)和压盖(19)，所述口环固定内圈(16)布置在叶轮内侧，口环浮动外圈(17)布置在叶轮外侧，与口环固定内圈(16)贴紧，并通过弹簧垫圈(18)和压盖(19)对其进行轴向限制。
4.根据权利要求1所述的一种对旋混流泵结构，其特征在于：前叶轮(3)和后叶轮(6)之间留有间隙，间隙为前叶轮外径的0.2~0.4倍。
5.根据权利要求1所述的一种对旋混流泵结构，其特征在于：前叶轮(3)与后叶轮(6)的转速比小于1。
6.根据权利要求书1所述的一种对旋混流泵结构，其特征在于：所述内轴(12)和外轴(10)之间通过安装深沟球轴承固定，深沟球轴承布置在内轴(12)轴肩和端盖之间。
7.根据权利要求书1所述的一种对旋混流泵结构，其特征在于：所述内轴(12)另一端延伸出轴承体外部连接标准异步电动机(15)，外轴(10)另一端延伸出轴承体外部连接空心轴水冷电机(14)。
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