CN109441841A - 空间扭曲塑料叶轮式井用潜水泵 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空间扭曲塑料叶轮式井用潜水泵，包括外壳、出水泵头、止回阀、轴承座、滑动轴承、调节环、包括六角泵轴、导叶轮、轴套、叶轮、导流壳和泵轴支承架的多级叶轮组件、联轴器、入水底座、线槽，导叶轮由注塑的导叶座和导流罩焊接而成，叶轮由注塑的主叶轮和叶轮前盖板焊接而成，导叶座包括有按贝塞尔曲线设计的圆锥形底盖和七片呈螺旋状导叶片，主叶轮包括按贝塞尔曲线设计的圆锥形后盖板和六片呈螺旋状叶片，叶片与导叶片的螺旋方向相反，导流壳的凸出入水口与叶轮前盖板入水口间隙配合，环绕该凸出入水口的环形凹槽与导流罩的出水口端部过渡配合定位；具有流量大、扬程高，能够减少压力损失，提高水泵效率且成本较低的有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及到一种井用潜水泵，尤其是一种空间扭曲塑料叶轮式井用潜水泵。
背景技术
现有技术中，井用潜水泵的主要结构包括外壳及从上到下依次安装其中的出水泵头、止回阀、轴承座、滑动轴承、调节环、多级叶轮组件、联轴器、入水底座以及安装在外壳外侧面的线槽，所述的多级叶轮组件包括六角泵轴和从上到下依次多级叠置安装其中的导叶轮、轴套、叶轮、导流壳和间隔分布的泵轴支承架，所述导叶轮和叶轮均是一种注塑焊接件，其中导叶轮由导叶座和导流罩焊接而成，叶轮由主叶轮和叶轮前盖板焊接而成，叶轮和导叶轮中的叶片呈渐开型螺旋状分布，叶片轮廓由一段圆弧和一段直线组成，正如一个在先申请的发明专利“一种井用潜水泵中的叶轮组件”，申请号为201610673249.8所述那样，其技术方案虽然解决了现有叶轮流量少的问题，但由于存在轮叶片的顶面与底座上锥面之间以及导叶片的顶面与导流罩上的锥面之间留有间歇，同时在导流罩上还开设有若干出水通孔，使到水泵在使用时随着转速升高受到出水柱压力加大下容易出现泄漏，产生压力损失造成水压不足，扬程就不够，加上主叶轮的投影弧边是由一段圆弧和一段直线组成，流道不够圆滑畅顺，也会造成一点压力损失，再者其直线段与水平方向夹角即是出口角偏小，使叶轮出水口角度偏向上方弯度大一些，也就是说依靠叶轮离心力甩出的水流拐较弯较大，水流压力会被削弱，产生一定的压力损失，同时其导叶轮下端的八个甩水槽和导流罩上方的储水槽对泵内向上水流也有一定阻力，也会造成一定压力损失，所有压力损失叠加，会给水泵扬程带来一定损失，且泵效率也有所下降，如果只是追求流量大，对于牺牲扬程和效率，增大流量的井用潜水泵来说，也未尝不可，但扬程和效率也是水泵的重要指标，与其它现有技术比较，如果要达到同样的扬程就需要增加叶轮级数了，从而增加了成本，所以，既要流量大又要扬程高，还需要进一步改进。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种流量大、扬程高，能够减少压力损失，提高水泵效率且成本较低的空间扭曲塑料叶轮式井用潜水泵。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：包括外壳及从上到下依次安装其中的出水泵头、止回阀、轴承座、滑动轴承、调节环、多级叶轮组件、联轴器、入水底座以及安装在外壳外侧面的线槽，所述的多级叶轮组件包括六角泵轴和从上到下依次多级叠置安装其中的导叶轮、轴套、叶轮、导流壳和间隔分布的泵轴支承架，所述导叶轮和叶轮均是一种注塑焊接件，其中导叶轮由导叶座和导流罩焊接而成，叶轮由主叶轮和叶轮前盖板焊接而成，其特点是：所述导叶座包括具有中心轴套、外围呈贝塞尔曲线圆锥形的底盖和呈螺旋状贝塞尔曲线的导叶片，在该底盖的外圆锥面上围绕中心轴套均匀分布着七片导叶片，导流罩的外表面为圆柱面，其底面为贝塞尔曲线圆锥面，该圆锥面与所有导叶片顶面焊接一起，导流罩上端面中心位置具有与导流壳底面入水口配合定位的出水口，所述主叶轮包括具有中心轴套、外围呈贝塞尔曲线圆锥形的后盖板和呈螺旋状贝塞尔曲线的叶片，后盖板外锥面上围绕中心轴套均匀分布着六片叶片，其中叶片的螺旋方向与导叶片的螺旋方向相反，叶轮前盖板的内底面为贝塞尔曲线圆锥面，该圆锥面与所有叶片顶面焊接一起，所述导流壳的底面入水口为凸出入水口，其内径表面与叶轮前盖板入水口外径表面间隙配合，环绕该凸出入水口的根部有一道环形凹槽，所述导流罩的出水口端部嵌入该环形凹槽内过渡配合定位。
作为本发明优选的技术方案之一是：所述导叶座的中心轴套凸出底盖内圆锥面，该中心轴套的凸出端位于底盖内锥面底部，围绕该凸出端均布有若干加强筋与底盖内锥面连接，中心轴套的轴孔内还嵌装一个不锈钢耐磨环，该不锈钢耐磨环外端翻边至中心轴套外端面贴紧，内端折边至中心轴套内端面贴紧，该不锈钢耐磨环内孔与所述轴套的外圆柱面间隙配合。
作为本发明优选的技术方案之二是：所述主叶轮和叶轮前盖板焊接成叶轮后，主叶轮的后盖板的流线出口角α1为69°～73°，叶轮前盖板的流线出口角α2为67°～71°，叶片出口端部斜切，切角α3为20°～24°，所述α1比α2大 2°。
作为本发明优选的技术方案之三是：所述叶轮的上端面和下端面分别与上下级导叶轮的下端面和上端面出水口导叶片端部之间均具有2mm至2.5mm的间隙。
本发明的有益效果是：本发明的空间扭曲塑料叶轮式井用潜水泵主要是改变了导叶轮中的底盖、导叶片、导流罩和叶轮的后盖板、叶片、叶轮前盖板都采用了贝塞尔曲线造型设计，相比传统用圆弧和直线结合的造型设计，采用贝塞尔曲线设计可通过数值算法进行精确设计和优化，获得更光滑、更符合流动规律的曲面形状，使流道更加畅顺，减少了水流的压力损失，同时导叶轮由导叶座和导流罩焊接而成，叶轮由主叶轮和叶轮前盖板焊接而成，杜绝泄漏，减少了压力损失，而且导流壳的底面环绕凸出入水口的根部有一道环形凹槽，所述导流罩的出水口端部嵌入该环形凹槽内过渡配合定位，相比常规没有环形凹槽的设计，增加了导流罩的出水口端部和导流壳底面凸出入水口之间的密封面积，提高了密封效果，减少了容积损失，提高了水泵效率；当导叶座的中心轴套轴孔内嵌装一个不锈钢耐磨环时，可以精确控制导叶轮中心轴套与轴套之间的径向配合间隙，既保证了泵体转动灵活顺畅，耐磨，又有效减少了回流，提高水力效率；当适当增大叶轮的流线出口角α1、α2时，将使叶轮出水口向上方弯度减少一些，依靠叶轮离心力甩出的水流拐较弯角度减少，能减少水流压力损失，叶片出口端部斜切，可减少流线出口上下长度差，减少回流，提高水力效率；此外导叶轮和叶轮均是一种注塑焊接件，成本也较低，综上所述，本发明在保证大流量的同时也能保证水流压力，提升扬程的同时也提高了水泵的效率，所以本发明是具有流量大、扬程高，能够减少压力损失，提高水泵效率且成本较低的有益效果。
附图说明
下面结合附图对本发明的空间扭曲塑料叶轮式井用潜水泵作更详细的说明。
图1是本发明空间扭曲塑料叶轮式井用潜水泵的剖视图。
图2是本发明空间扭曲塑料叶轮式井用潜水泵中部分叶轮组剖视放大图。
图3是图2中A局部放大图。
图4是图2中B局部放大图。
图5是本发明空间扭曲塑料叶轮式井用潜水泵中部分叶轮组件零件爆炸图。
图6是本发明空间扭曲塑料叶轮式井用潜水泵中部分叶轮组件部件爆炸图。
图7是本发明空间扭曲塑料叶轮式井用潜水泵中部分叶轮组件立体图。
图8是本发明空间扭曲塑料叶轮式井用潜水泵中导流壳剖视图。
图9是本发明空间扭曲塑料叶轮式井用潜水泵中导叶轮主视图。
图10是图9的后视图。
图11是图9的C-C剖视图。
图12是图9的俯视图。
图13是图9的立体图。
图14是本发明空间扭曲塑料叶轮式井用潜水泵中导叶座主视图。
图15是图14的后视图。
图16是图14的俯视图。
图17是图14的仰视图。
图18是本发明空间扭曲塑料叶轮式井用潜水泵中叶轮的主视图。
图19是图18的俯视图。
图20是图18的仰视图。
图21是图18的立体图。
图22是图18的剖视放大图。
具体实施方式
由图1～22所示，本发明空间扭曲塑料叶轮式井用潜水泵的实施方式是：包括外壳1及从上到下依次安装其中的出水泵头2、止回阀3、轴承座7、滑动轴承5、调节环6、多级叶轮组件4、联轴器8、入水底座9以及安装在外壳外侧面的线槽10，所述的多级叶轮组件4包括六角泵轴41和从上到下依次多级叠置安装其中的导叶轮42、轴套43、叶轮44、导流壳45和间隔分布的泵轴支承架 46，所述导叶轮42和叶轮44均是一种注塑焊接件，由图9～13所示，其中导叶轮42由导叶座421和导流罩422焊接而成，由图18～21所示，叶轮44由主叶轮441和叶轮前盖板442焊接而成，由图14～17所示，所述导叶座421包括具有中心轴套、外围呈贝塞尔曲线圆锥形的底盖423和呈螺旋状贝塞尔曲线的导叶片424，在该底盖423的外圆锥面上围绕中心轴套均匀分布着七片导叶片424，由图2、5、6、9～13所示，导流罩422的外表面为圆柱面，其底面为贝塞尔曲线圆锥面，该圆锥面与所有导叶片424顶面焊接一起，导流罩422上端面中心位置具有与导流壳45底面入水口配合定位的出水口425，由图5、6、18～22所示，所述主叶轮441包括具有中心轴套、外围呈贝塞尔曲线圆锥形的后盖板443 和呈螺旋状贝塞尔曲线的叶片444，后盖板443外锥面上围绕中心轴套均匀分布着六片叶片444，其中叶片444的螺旋方向与导叶片424的螺旋方向相反，叶轮前盖板442的内底面为贝塞尔曲线圆锥面，该圆锥面与所有叶片444顶面焊接一起，由图2、4、5、6、8所示，所述导流壳45的底面入水口为凸出入水口451，其内径表面与叶轮前盖板442入水口外径表面间隙配合，环绕该凸出入水口451 的根部有一道环形凹槽452，所述导流罩422的出水口425端部嵌入该环形凹槽452内过渡配合定位。本实施例中，改变了导叶轮42中的底盖423、导叶片424、导流罩422和叶轮44的后盖板443、叶片444、叶轮前盖板442都采用了贝塞尔曲线造型设计，相比传统用圆弧和直线结合的造型设计，采用贝塞尔曲线设计可通过数值算法进行精确设计和优化，获得更光滑、更符合流动规律的曲面形状，使流道更加畅顺，减少了水流的压力损失，同时导叶轮42由导叶座421 和导流罩422可以通过超声波焊接而成，叶轮44由主叶轮441和叶轮前盖板442 也可以通过超声波焊接而成，杜绝泄漏，减少了压力损失，而且导流壳45的底面环绕凸出入水口451的根部有一道环形凹槽452，所述导流罩442的出水口端部嵌入该环形凹槽452内过渡配合定位，相比常规没有环形凹槽452的设计，增加了导流罩442的出水口端部和导流壳45底面凸出入水口451之间的密封面积，提高了密封效果，减少了容积损失，提高了水泵效率。
由图2、3、11所示，作为本发明优选的实施方式之一是：所述导叶座421 的中心轴套凸出底盖423内圆锥面，该中心轴套的凸出端位于底盖423内锥面底部，围绕该凸出端均布有若干加强筋与底盖423内锥面连接，该中心轴套的轴孔内还嵌装一个不锈钢耐磨环426，该不锈钢耐磨环外端翻边至中心轴套外端面贴紧，内端折边至中心轴套内端面贴紧，该不锈钢耐磨环426内孔与所述轴套43的外圆柱面间隙配合。本实施例中，导叶座421的中心轴套轴孔内嵌装一个不锈钢耐磨环426时，可以精确控制导叶轮42中心轴套与轴套43之间的径向配合间隙，既保证了泵体转动灵活顺畅，耐磨，又有效减少了回流，提高水力效率；此外，导叶座421的中心轴套凸出端位于底盖423内锥面底部，其凸出的高度在强度许可下尽量小，让出底盖423内锥面底部空间，能够减少水流阻力。
由图22所示，作为本发明优选的实施方式之二是：所述主叶轮441和叶轮前盖板442焊接成叶轮44后，主叶轮441的后盖板443的流线出口角α1为69 °～73°，叶轮前盖板442的流线出口角α2为67°～71°，叶片444出口端部斜切，切角α3为20°～24°，所述α1比α2大2°。本实施例中，适当增大了叶轮的流线出口角α1、α2，将使叶轮44出水口向上方弯度减少一些，依靠叶轮离心力甩出的水流拐较弯角度减少，能减少水流压力损失，流线出口角α1和α2设计可以按照流量和扬程需求进行模型设计，可以按照如下例子配置：α1为69 °，α2为67°；α1为70°，α2为68°；α1为71°，α2为69°；α1为72°，α2为70°；α1为73°，α2为71°；叶片444出口端部斜切，切角α3可根据流线出口角α1和α2变小而增大，切角α3可以按照20°或21°或22°或23°或24°调整，可减少流线出口上下长度差，减少回流，提高水力效率。
由图1～2所示，作为本发明优选的实施方式之三是：所述叶轮44的上端面和下端面分别与上下级导叶轮42的下端面和上端面出水口导叶片423端部之间均具有2mm至2.5mm的间隙。本实施例中，是控制叶轮44和上下级导叶轮42 之间的轴向间隙，能够保证安装多级叶轮产生的轴向累积误差具有抵消空间，同时又能避免叶轮44串动与导叶轮42产生摩擦造成效率损失。
以上所述只是本发明优选的实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制，只要是以基本相同的手段实施本发明的目的，都应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种空间扭曲塑料叶轮式井用潜水泵，包括外壳(1)及从上到下依次安装其中的出水泵头(2)、止回阀(3)、轴承座(7)、滑动轴承(5)、调节环(6)、多级叶轮组件(4)、联轴器(8)、入水底座(9)以及安装在外壳外侧面的线槽(10)，所述的多级叶轮组件(4)包括六角泵轴(41)和从上到下依次多级叠置安装其中的导叶轮(42)、轴套(43)、叶轮(44)、导流壳(45)和间隔分布的泵轴支承架(46)，所述导叶轮(42)和叶轮(44)均是一种注塑焊接件，其中导叶轮(42)由导叶座(421)和导流罩(422)焊接而成，叶轮(44)由主叶轮(441)和叶轮前盖板(442)焊接而成，其特征在于：所述导叶座(421)包括具有中心轴套、外围呈贝塞尔曲线圆锥形的底盖(423)和呈螺旋状贝塞尔曲线的导叶片(424)，在该底盖(423)的外圆锥面上围绕中心轴套均匀分布着七片导叶片(424)，导流罩(422)的外表面为圆柱面，其底面为贝塞尔曲线圆锥面，该圆锥面与所有导叶片(424)顶面焊接一起，导流罩(422)上端面中心位置具有与导流壳(45)底面入水口配合定位的出水口(425)，所述主叶轮(441)包括具有中心轴套、外围呈贝塞尔曲线圆锥形的后盖板(443)和呈螺旋状贝塞尔曲线的叶片(444)，后盖板(443)外锥面上围绕中心轴套均匀分布着六片叶片(444)，其中叶片(444)的螺旋方向与导叶片(424)的螺旋方向相反，叶轮前盖板(442)的内底面为贝塞尔曲线圆锥面，该圆锥面与所有叶片(444)顶面焊接一起，所述导流壳(45)的底面入水口为凸出入水口(451)，其内径表面与叶轮前盖板(442)入水口外径表面间隙配合，环绕该凸出入水口(451)的根部有一道环形凹槽(452)，所述导流罩(422)的出水口(425)端部嵌入该环形凹槽(452)内过渡配合定位。
2.根据权利要求1所述的空间扭曲塑料叶轮式井用潜水泵，其特征在于：所述导叶座(421)的中心轴套凸出底盖(423)内圆锥面，该中心轴套的凸出端位于底盖(423)内锥面底部，围绕该凸出端均布有若干加强筋与底盖(423)内锥面连接，中心轴套的轴孔内还嵌装一个不锈钢耐磨环(426)，该不锈钢耐磨环外端翻边至中心轴套外端面贴紧，内端折边至中心轴套内端面贴紧，该不锈钢耐磨环(426)内孔与所述轴套(43)的外圆柱面间隙配合。
3.根据权利要求1所述的空间扭曲塑料叶轮式井用潜水泵，其特征在于：所述主叶轮(441)和叶轮前盖板(442)焊接成叶轮(44)后，主叶轮(441)的后盖板(443)的流线出口角α1为69°～73°，叶轮前盖板(442)的流线出口角α2为67°～71°，叶片(444)出口端部斜切，切角α3为20°～24°，所述α1比α2大2°。
4.根据权利要求1所述的空间扭曲塑料叶轮式井用潜水泵，其特征在于：所述叶轮(44)的上端面和下端面分别与上下级导叶轮(42)的下端面和上端面出水口导叶片(423)端部之间均具有2mm至2.5mm的间隙。
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2018
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