CN109505777A - 一种反铲式叶片微扬程泵装置 - Google Patents
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Abstract
一种反铲式叶片微扬程泵装置，属于水利工程机械技术领域，结构上由底板、左槽板、右槽板、叶轮、电机、泵轴部件连接构成，结构新颖，将以往直板形式叶片改变为反铲式叶片，并改变轮毂比和叶片的安装方式，将原来的水流、风力等不稳定动力改为电机提供的稳定动力，使其可以在扬程0～2米稳定运行，装置叶片数和轮毂比均可根据实际工程变化进行调节，叶轮为滚筒形式，装置没有轮缘，水与空气可以直接接触，存在自由液面，运行时不会产生负压，也不会发生汽蚀，提高了极低扬程工况运行时的泵性能，既可实现低洼地区的排涝和低扬程的灌溉，又可作为活水器具以实现城市防污和治污，具有重要的学术意义和重大的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于水利工程机械技术领域，涉及一种扬程泵装置，具体的说是涉及一种反铲式叶片微扬程泵装置。
背景技术
水泵是一种转换、传送能量的机械。动力机驱动水泵运转，动力机的机械能通过水泵转换为水的动能和势能，也就是把动力机的能量传递给水，达到提水和增大水压力的目的。因而，水泵也是一种提水机械。水泵被广泛应用于农业灌溉和排水，用于农业生产和减灾防灾服务，也被广泛用于工业企业和城镇建设，为工业生产、城镇建设和防洪减灾以及水环境工程服务。一方面，水泵及水泵站为保障人民群众的生命财产安全和国家经济的稳定发展做出了重要贡献，另一方面，随着经济技术的发展和人民生活水平的提高，又对水泵及水泵站又有了新的和更高的要求。
由于低扬程泵装置的出水流道水力损失在水泵总扬程中所占的比例较大，是制约低扬程水泵装置效率进一步提高的关键因素。由于现有泵装置的进出水流道是封闭形式的，泵装置扬程越低，泵装置的效率也越低。竖井贯流泵装置为例，进出水流道均为封闭形式，水力损失较大。特别是当运行工况偏离设计工况时，导叶整流效果差，泵装置效率低，机组运行不稳定。以低扬程轴流泵为例，由于旋转叶轮的作用，叶片吸力面与压力面形成压力差，使液体沿轴线方向运动。叶轮转速快，叶片吸力面压力低，容易产生汽蚀现象，导致叶轮效率低，机组运行不稳定。并且，高速旋转的叶轮造成水流速度快，流线紊乱，必须经过导叶等部件整流，致使泵装置结构变得复杂。
近些年来，随着城市排涝任务的加重以及群众普遍对水环境问题的关心，对极低扬程泵站的需求变得越来越高。例如江苏省镇江市拟建的新孟河—界牌水利枢纽泵站，排水工况最低净扬程为0米；湖北省潜江市老新二泵站的运行工况最低扬程为0.36米。如果仅针对这两种运行工况来看，现有的泵型都难以满足要求。为了满足实际工程的应用，现阶段普遍采取两种方式：第一，选用较低扬程的轴流泵(泵的设计扬程在2～3米)，将叶片调节至较小安放角；第二，同样选用较低扬程的轴流泵，增大叶轮直径并降低泵转速。这两种方式虽然可以勉强运行，但都会产生一系列问题，采用第一种方式会使单位时间的流量减少，为满足流量要求就不得不增加泵运行时间，而且此时的泵运行工况严重偏离设计工况，效率低、机组不稳定，造成了严重的能源浪费；采用第二种方法则需要增加叶轮直径，相应的也必须增加进出水槽尺寸，这样就造成了土建投资的急剧增加，并且此时槽水力损失所占比重大，运行效率同样很低，另外，为了调节转速，还必须要安装昂贵的变频设备。这两种方法显然都不符合泵站安全、稳定、高效的运行要求，造成了极大的能源浪费，不能满足节能减排的要求。此外，传统泵站由于转速高，泵内压力低，对鱼类造成了极大的伤害。因此，设计出扬程范围在0～2米的新泵型，减少泵站对生态环境的破坏，提高极低运行扬程下的泵装置性能具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是针对现有低扬程泵中进出水流道均为封闭结构，泵装置结构复杂，水力损失较大，叶片吸力面压力低，容易产生汽蚀现象，泵装置效率低，机组运行不稳定等缺陷，提出一种反铲式叶片微扬程泵装置，优化了微扬程泵装置的结构，可提高极低扬程工况运行时的泵性能，既可实现低洼地区的排涝和低扬程的灌溉，又可作为活水器具以实现城市防污和治污，具有重要的学术意义和重大的经济效益。
本发明的技术方案是：一种反铲式叶片微扬程泵装置，包括电机，与电机输出轴相连接的泵轴；其特征在于：所述微扬程泵装置还由底板、左槽板、右槽板和叶轮组成；所述左槽板、右槽板分别固定在底板的左右两侧，所述左槽板、右槽板分别与底板形成前端为进水槽、后端为出水槽的整体式水槽，所述出水槽的槽底面高于进水槽的槽底面，所述出水槽与进水槽之间形成圆弧过渡连接，所述叶轮设置在所述圆弧过渡连接处，所述叶轮由轮毂和叶片构成，所述叶片的端部呈铲式结构，所述叶轮中的轮毂与泵轴相连接，所述叶片的端部与所述底板之间设有间隙。
所述进水槽和出水槽均为水平设置，进水槽与出水槽的槽宽相等，进水槽和出水槽长度均大于5倍叶轮直径，进水槽和出水槽的槽宽比叶轮的轴向宽度大0.001～0.003倍的叶轮直径。
所述叶片的数量为6片，叶片的端部为反铲结构，在进水槽侧为易于自流进水的凹陷结构，在出水槽侧为易于出水以及防止水倒流的凸出形结构，相邻两叶片的端部间隔为60°。
所述叶轮安装在底板圆弧过渡连接位置，圆弧半径为0.05～0.2倍的叶轮直径，叶轮的中心与圆弧的中心重合。
所述轮毂内设有轴承，泵轴与轴承的内圈形成过盈配合连接，轮毂直径为0.2～0.6倍的叶轮直径。
所述泵轴与左槽板、右槽板连接处均设有密封圈。
所述间隙的间隙值不超过0.3mm。
本发明的有益效果为：本发明提供的一种反铲式叶片微扬程泵装置，结构上由底板、左槽板、右槽板、叶轮、电机、泵轴部件连接构成，结构新颖，在传统水车形式的基础上，对其结构进行改进，将以往直板形式叶片改变为反铲式叶片，并改变轮毂比和叶片的安装方式，将原来的水流、风力等不稳定动力改为电机提供的稳定动力，使其可以在扬程0～2米稳定运行，装置叶片数和轮毂比均可根据实际工程变化进行调节，叶轮为滚筒形式，逆时针旋转为正向，且反铲式叶片微扬程泵装置没有轮缘，水与空气可以直接接触，存在自由液面，运行时不会产生负压，也不会发生汽蚀，提高了极低扬程工况运行时的泵性能，既可实现低洼地区的排涝和低扬程的灌溉，又可作为活水器具以实现城市防污和治污，具有重要的学术意义和重大的经济效益。
附图说明
图1 为本发明整体结构示意图。
图2 为本发明俯视结构示意图。
图3 为本发明全剖结构示意图。
图4 为本发明中叶轮的结构示意图。
图5 为图3中A处的放大结构示意图。
图中：底板1、左槽板2、进水槽3、叶轮4、密封圈5、泵轴6、电机7、右槽板8、出水槽9、轮毂10、叶片11、轴承12、间隙13。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1-5所示，一种反铲式叶片微扬程泵装置，包括电机7，与电机7输出轴相连接的泵轴6；微扬程泵装置还由底板1、左槽板2、右槽板8和叶轮4组成；左槽板2、右槽板8分别固定在底板1的左右两侧，左槽板2、右槽板8分别与底板1形成前端为进水槽3、后端为出水槽9的整体式水槽，出水槽9的槽底面高于进水槽3的槽底面，出水槽9与进水槽3之间形成圆弧过渡连接，叶轮4设置在圆弧过渡连接处，叶轮4由轮毂10和叶片11构成，叶片11的端部呈铲式结构，叶轮4中的轮毂10与泵轴6相连接，叶片11的端部与底板1之间设有间隙13。
如图1-5所示，一种反铲式叶片微扬程泵装置，叶轮为整体铸造，以防止叶片与轮毂相接处断裂；进水槽3和出水槽9均为水平设置，进水槽3与出水槽9的槽宽相等，进水槽3和出水槽9长度均大于5倍叶轮直径，进水槽3和出水槽9的槽宽比叶轮的轴向宽度大0.001～0.003倍的叶轮直径；叶片11的数量为6片，叶片11的端部为反铲结构，在进水槽3侧为易于自流进水的凹陷结构，在出水槽9侧为易于出水以及防止水倒流的凸出形结构，相邻两叶片的端部间隔为60°；叶轮4安装在底板圆弧过渡连接位置，圆弧半径为0.05～0.2倍的叶轮直径，叶轮的中心与圆弧的中心重合；轮毂10内设有轴承12，以减小摩擦损失，泵轴6与轴承12的内圈形成过盈配合连接，轮毂10直径为0.2～0.6倍的叶轮直径；泵轴6与左槽板2、右槽板8连接处均设有密封圈5；间隙13的间隙值不超过0.3mm。
如图1-5所示，一种反铲式叶片微扬程泵装置的工作原理如下：由电机带动叶轮在水槽中旋转，叶轮为滚筒形式，逆时针旋转为正向，由于反铲式结构叶片没有轮缘，因此，水与空气可以直接接触，存在自由液面，运行时不会产生负压，也不会发生汽蚀。进水侧相对于出水侧要低，进水槽和出水槽均水平布置。叶轮外形尺寸和叶轮的轮毂比决定了流量，当外形尺寸和转速相同时，轮毂比越小，泵装置的提水量越大。轮毂和进、出水槽水位差的高低，决定了泵装置的扬程H，轮毂越大，进、出水槽的水位差可变范围大，可以适应的扬程变化范围广。叶轮旋转时，轮毂位置高度不变，可以防止水倒流。叶轮旋转时，将两叶片之间的水推送至出水槽；进水侧水位降低，由于重力作用，进水侧水位会重新流入叶轮。在进水槽侧叶片为凹陷形式，易于自流进水；当叶轮旋转至出水槽侧时，则变为凸出形，易于出水并且可以防止水倒流。叶轮安装在底板圆弧段位置，叶轮中心与圆弧中心重合，可以增加叶轮与水流的接触面积，使其提水量更大，效率更高。叶轮由电机提供持续、稳定的动力，需要根据泵的尺寸和转速选择合适电机，防止过载。进、出水槽长度均应大于五倍叶轮直径，以稳定水流，并且进水槽和出水槽的水流为同一方向，避免了水流因转向造成的水力损失。由于叶轮为滚筒式旋转，水由于重力原因自流进入叶轮，并且没有轮缘，可以避免对鱼类的损伤。
Claims (7)
1.一种反铲式叶片微扬程泵装置，包括电机(7)，与电机(7)输出轴相连接的泵轴(6)；其特征在于：所述微扬程泵装置还由底板(1)、左槽板(2)、右槽板(8)和叶轮(4)组成；所述左槽板(2)、右槽板(8)分别固定在底板(1)的左右两侧，所述左槽板(2)、右槽板(8)分别与底板(1)形成前端为进水槽(3)、后端为出水槽(9)的整体式水槽，所述出水槽(9)的槽底面高于进水槽(3)的槽底面，所述出水槽(9)与进水槽(3)之间形成圆弧过渡连接，所述叶轮(4)设置在所述圆弧过渡连接处，所述叶轮(4)由轮毂(10)和叶片(11)构成，所述叶片(11)的端部呈铲式结构，所述叶轮(4)中的轮毂(10)与泵轴(6)相连接，所述叶片(11)的端部与所述底板(1)之间设有间隙(13)。
2.根据权利要求1所述的一种反铲式叶片微扬程泵装置，其特征在于：所述进水槽(3)和出水槽(9)均为水平设置，进水槽(3)与出水槽(9)的槽宽相等，进水槽(3)和出水槽(9)长度均大于5倍叶轮直径，进水槽(3)和出水槽(9)的槽宽比叶轮的轴向宽度大0.001～0.003倍的叶轮直径。
3.根据权利要求1所述的一种反铲式叶片微扬程泵装置，其特征在于：所述叶片(11)的数量为6片，叶片(11)的端部为反铲结构，在进水槽(3)侧为易于自流进水的凹陷结构，在出水槽(9)侧为易于出水以及防止水倒流的凸出形结构，相邻两叶片的端部间隔为60°。
4.根据权利要求1所述的一种反铲式叶片微扬程泵装置，其特征在于：所述叶轮(4)安装在底板圆弧过渡连接位置，圆弧半径为0.05～0.2倍的叶轮直径，叶轮的中心与圆弧的中心重合。
5.根据权利要求1所述的一种反铲式叶片微扬程泵装置，其特征在于：所述轮毂(10)内设有轴承(12)，泵轴(6)与轴承(12)的内圈形成过盈配合连接，轮毂(10)直径为0.2～0.6倍的叶轮直径。
6.根据权利要求1所述的一种反铲式叶片微扬程泵装置，其特征在于：所述泵轴(6)与左槽板(2)、右槽板(8)连接处均设有密封圈(5)。
7.根据权利要求1所述的一种反铲式叶片微扬程泵装置，其特征在于：所述间隙(13)的间隙值不超过0.3mm。
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