CN110513301B - 一种高效耐磨潜水排沙泵及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效耐磨潜水排沙泵及方法，本潜水排沙泵包括机盖、机身、蜗轮壳、铰刀机构、吸水管、底座、泵轴；铰刀机构分布在机身的外部固定设置有固定平台下方；机盖在顶部贯通有主排管，机身的内部密封设置的电机室与机身的侧壁之间形成夹腔，夹腔在顶端与主排管相连通、在底端与叶轮腔相连通；蜗轮壳的内部形成叶轮腔，叶轮腔与吸水管相连通；底座安装在吸水管的下方。本方法为：本潜水排沙泵立式安装好后，由铰刀机构搅拌水、泥沙，形成湍流，在一级叶轮、二级叶轮的作用下，湍流依次经过吸水管、蜗轮腔、夹腔后，从主排管喷射。通过本发明不但提高抽吸效率，还减少堵塞情况以及磨损，提高潜水排沙泵的使用寿命和安全性。

Description

一种高效耐磨潜水排沙泵及方法

技术领域

本发明涉及一种排沙泵及方法，尤其涉及一种高效耐磨潜水排沙泵及方法。

背景技术

潜水排沙泵作为泥浆新型泵的一种，适用于各种水中含有泥沙的排水、采沙工程，广泛应用于农业生产、城市、工厂、铁路、矿山和工地排水。通常，水中的泥沙在水底沉淀、堆积成块，普通的潜水排沙泵一般采用直接抽吸的方式，易导致抽吸效果不佳，影响排水效果。并且，泥沙、石块等吸入泵体，容易堵塞泵体、打坏叶轮，不但影响潜水排沙泵的排水高效性，还会造成过度的磨损，缩短潜水排沙泵的使用寿命；同时，电机时刻处于高速运转状态，密封的电机室难以及时将电机产生的热亮排出，使得潜水排沙泵的使用存在安全隐患。

发明内容

为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种高效耐磨潜水排沙泵及方法。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高效耐磨潜水排沙泵，包括机盖、机身、蜗轮壳，它还包括铰刀机构、吸水管、底座、泵轴；

机盖通过一号法兰组与机身固定相接，机身的外部固定设置有固定平台，固定平台安装有铰刀电机，铰刀电机与铰刀机构相连接，铰刀机构分布在固定平台的下方；

蜗轮壳位于机身的下端并通过二号法兰组与机身固定相接，蜗轮壳的内部形成叶轮腔，叶轮腔与吸水管相连通；底座安装在吸水管的下方且底座通过三号法兰组与蜗轮壳固定相接；三号法兰组包括三号上法兰、三号下法兰，三号上法兰固定在蜗轮壳的外部，三号下法兰固定在底座的顶部；

机盖的顶部开设有电缆基座并固定安装有吊环，机盖在顶部还贯通有主排管；

机身的内部密封设置有电机室，电机室与机身的侧壁之间形成夹腔，夹腔在顶端与主排管相连通、在底端与叶轮腔相连通；

电机室内设置有干式电机，电机室的下方设置有储水池以及机械密封室；储水池与电机室相连通且储水池与电机室在相接处设置有防爆连接件，储水池在一侧还开设有放水管，放水管上设置有控制阀；机械密封室内密封设置有密封件；

干式电机安装在泵轴上，泵轴的一端固定在电机室内、另一端依次穿过机械密封室、叶轮腔、吸水管；叶轮腔内设置有一级叶轮，吸水管内设置有二级叶轮，一级叶轮与二级叶轮均呈螺旋状且一级叶轮与二级叶轮同轴安装在泵轴上；吸水管在底部开口处安装有过滤筒且吸水管的外侧壁上安装有液位传感器。

进一步地，铰刀机构设置有四个，四个铰刀机构分别连接有铰刀电机，相邻的两个铰刀电机共同固定连接有加强板。

进一步地，铰刀机构包括铰刀轴和铰刀，铰刀通过连接座安装在铰刀轴上，铰刀轴与铰刀电机的铰刀电机轴固定相连，铰刀轴上固定设置有矩形齿，矩形齿设置有多排且矩形齿位于铰刀的下方。

进一步地，铰刀由刀盘和刀片组成，刀片与刀盘固定连接，刀片呈矩形且刀片设置有多个，多个刀片均匀分布在刀盘的圆周上并倾斜设置。

进一步地，底座包括下底板、电动伸缩杆、中连接盘、连杆以及连接筒，下底板通过电动伸缩杆与中连接盘相连接，中连接盘在中央位置开设有吸水管通孔，中连接盘通过连杆与连接筒固定相连，连接筒在顶端与三号下法兰固定连接。

进一步地，铰刀机构、一级叶轮、二级叶轮均采用高铬铸铁制成。

一种高效耐磨潜水排沙泵的工作方法，具体如下：

步骤一、检查本高效耐磨潜水排沙泵是否处于正常工作状态；

步骤二、通过底座将本高效耐磨潜水排沙泵整个机组立式安装于含泥沙的待排水场所，安装时泵轴的倾斜角度≤30°，并根据排水场所的液位高度，调节底座的电动伸缩杆的高度；

步骤三、先启动铰刀电机，铰刀电机带动铰刀机构对泥沙进行快速搅拌，搅拌速度为600～800r/min，以形成高浓度的湍流；随后，启动干式电机，干式电机带动泵轴高速转动，一级叶轮、二级叶轮随之高速运转；首先，二级叶轮吸入高浓度的湍流，高浓度的湍流先经过过滤筒将大颗粒的碎石和杂草滤除，再进入吸水管内，并随着二级叶轮的螺旋形叶轮叶所形成的水流通道进入叶轮腔内，一级叶轮高速运转，继续吸入过滤后的高浓度湍流，快速流动的湍流被压入夹腔内，最终从主排管处喷射；排水过程中，排水场所的液位不断降低，液位传感器监测到液位高度变化，以时刻调节电动伸缩杆的高度，加快排水、排沙工作效率；

步骤四、完成排水、排沙工程后，关闭本高效耐磨潜水排沙泵，通过吊环将整个机组吊回岸边，开启放水管上的控制阀，排放储水池中收集的结露水以及废油。

本发明公开了一种高效耐磨潜水排沙泵及方法，本潜水排沙泵带有铰刀机构，实现对泥沙的快速搅拌，形成湍流，不但提高抽吸效率，还能将大块的泥沙分散，减少堵塞情况以及磨损，进一步提高潜水排沙泵的工作效率。并且，一级叶轮、二级叶轮均采用螺旋型，可在一定程度上提高流量，从而提高潜水排沙泵的高效性。此外，底座的高度可根据实际情况进行调节，确保及时、快速抽吸；并且，通过夹腔的水流可对电机室进行冷却，尽可能避免电机室过热而诱发安全事故。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为图1中机身、蜗轮壳、吸水管的内部结构示意视图。

图3为 图2中一级叶轮的结构示意图。

图4为图1中铰刀机构的结构示意图。

图5为图4中铰刀的结构示意图。

图6为图1中基座的结构示意图。

图中：1、机盖；2、机身；3、铰刀电机；4、加强板；5、固定平台；6、铰刀机构；7、蜗轮壳；8、底座；9、吸水管；11、主排管；12、电缆基座；13、一号法兰组；14、吊环；15、电机室；16、夹腔；17、储水池；18、泵轴；20、干式电机；21、机械密封室；22、密封件；23、二号法兰组；24、一级叶轮；25、二级叶轮；26、过滤筒；27、防爆连接件；28、放水管；29、三号上法兰；31、铰刀电机轴；61、铰刀轴；62、铰刀；63、矩形齿；621、连接座；622、刀盘；623、刀片；81、下底板；82、电动伸缩杆；83、中连接盘；84、连杆；85、中连接盘；86、三号下法兰；87、吸水管通孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

一种高效耐磨潜水排沙泵，如图1所示，包括机盖1、机身2、蜗轮壳7，它还包括铰刀机构6、吸水管9、底座8、泵轴18；

首先，机盖1通过一号法兰组13与机身2固定相接，机盖1的顶部开设有电缆基座12并固定安装有吊环14。其中，电缆基座12可将内部的电缆线汇集，提高走线的安全性。吊环14便于本潜水排沙泵的运输与安装。同时，机盖1在顶部还贯通有主排管11，用于抽吸的水、泥沙的最终排放。

其次，为提高本高效耐磨潜水排沙泵的工作效率，在现有潜水排沙泵的基础上，增设有铰刀机构6，以便于将四周沉积的泥沙高速搅拌，形成湍流，提高抽吸效率，并且还可将大块的泥沙块打散，避免堵塞叶轮，降低磨损。对于，铰刀机构6的具体设置方式为：如图1所示，在机身2的外部固定设置有固定平台5，固定平台5安装有铰刀电机3，铰刀电机3与铰刀机构6相连接，由铰刀电机3为铰刀机构6提供工作；对于铰刀机构6，设置有四个，四个铰刀机构分布在固定平台5的下方，可对本高效耐磨潜水排沙泵的四周进行全方位搅拌；同时，四个铰刀机构分别连接有铰刀电机31，相邻的两个铰刀电机共同固定连接有加强板4，通过加强版4进一步提高铰刀电机31的设置稳定性。

进一步地，如图4所示，铰刀机构6包括铰刀轴61和铰刀62，铰刀62通过连接座621安装在铰刀轴61上，铰刀轴61与铰刀电机3的铰刀电机轴31固定相连，铰刀轴61上固定设置有矩形齿63，矩形齿63设置有多排且矩形齿63位于铰刀62的下方。由于，在铰刀机构6在搅拌时，铰刀轴61的下端先进入泥沙中，在铰刀轴61靠近下端的位置处设置多圈矩形齿，可加强铰刀机构6的搅拌力。

并且，如图5所示，铰刀62由刀盘622和刀片623组成，刀片623与刀盘622固定连接，刀片623呈矩形且刀片623设置有多个，多个刀片均匀分布在刀盘622的圆周上并倾斜设置，从而，由矩形齿63进行打散，再由刀片623进行冲击，可有效的提高泥沙与水的混合程度，提高湍流的流动速度，从而提高本高校耐磨潜水排沙泵的工作效率，并降低磨损。

叶轮的结构对于提高潜水排沙泵的效率具有重要的作用。本发明所公开的高效耐磨潜水排沙泵，具有两级叶轮，分别是一级叶轮24和二级叶轮25，有效确保抽吸效果。其中，一级叶轮24设置在蜗轮壳7内，蜗轮壳7位于机身2的下端并通过二号法兰组23与机身2固定相接，蜗轮壳7的内部形成叶轮腔10，叶轮腔10与吸水管9相连通；二级叶轮25则设置在吸水管9内；并且，如图3所示，一级叶轮24呈螺旋状，同理，二级叶轮25呈相似的螺旋形，螺旋形的叶轮可形成螺旋形的气流通道，避免泥沙阻塞在叶轮片内。叶轮片的大小，则采用加大流量设计法，结合AnsysWorkbench12软件对整个蜗轮壳内的计算域进行结构化网格划分，并对网格无关性进行分析。再利用商业软件CFX进行数值模拟，进口边界设定为均匀来流，出口边界设定为压力出口，采用合适湍流模型模型进行确定。

如图2所示，机身2的内部密封设置有电机室15，电机室15内设置有干式电机20，干式电机20安装在泵轴18上，泵轴18的一端固定在电机室15内、另一端依次穿过机械密封室21、叶轮腔10、吸水管9，从而实现一级叶轮24、二级叶轮25同轴安装在泵轴18上，由干式电机20叶轮的转动提供动力。对于，电机室15的设置仍沿用现有的潜水排沙泵的设计，电机室15的下方设置有储水池17以及机械密封室21；储水池17与电机室15相连通且储水池17与电机室15在相接处设置有防爆连接件27，储水池17在一侧还开设有放水管28，放水管28上设置有控制阀；机械密封室21内密封设置有密封件22，以实现电机室15的机械密封。

同时，本高效耐磨潜水排沙泵的电机室15与机身2的侧壁之间形成夹腔16，夹腔16在顶端与主排管11相连通、在底端与叶轮腔10相连通，从而抽吸的泥沙与水通过夹腔16后，实现最终外排。夹腔16位于电机室15的外侧，可实现对电机室15水冷，加强了干式电机的抗过载性能，提高了本高效耐磨潜水排沙泵的使用安全性。

此外，本高效耐磨潜水排沙泵具有高度可调节的底座8，底座8安装在吸水管9的下方且底座8通过三号法兰组与蜗轮壳7固定相接；对于三号法兰组，包括三号上法兰29、三号下法兰86，三号上法兰29固定在蜗轮壳7的外部，三号下法兰86固定在底座8的顶部，从而实现底座8的安装。如图6所示，底座8包括下底板81、电动伸缩杆82、中连接盘83、连杆84以及连接筒85，下底板81通过电动伸缩杆82与中连接盘83相连接，中连接盘83在中央位置开设有吸水管通孔87，中连接盘83通过连杆84与连接筒85固定相连，连接筒85在顶端与三号下法兰86固定连接。由此，通过吸水管9的外侧壁上安装的液位传感器19进行检测，以便于根据实际工作情况，及时调节电动伸缩杆的高度，以加快排水、排沙工作效率。

对于铰刀机构6、一级叶轮24、二级叶轮25等部件均采用高铬铸铁制成，Cr含量在23%～30%，硬度41～56HRC，具有更好的耐磨性能，显著提高本高效耐磨潜水排沙泵的使用寿命。

本发明还公开了一种高效耐磨潜水排沙泵的工作方法，具体如下：

步骤一、检查本高效耐磨潜水排沙泵是否处于正常工作状态；

步骤二、通过底座8将本高效耐磨潜水排沙泵整个机组立式安装于含泥沙的待排水场所，安装时泵轴18的倾斜角度≤30°，并根据排水场所的液位高度，调节底座8的电动伸缩杆82的高度；

步骤三、先启动铰刀电机3，铰刀电机3带动铰刀机构6对泥沙进行快速搅拌，搅拌速度为600～800r/min，以形成高浓度的湍流；随后，启动干式电机20，干式电机20带动泵轴18高速转动，一级叶轮24、二级叶轮25随之高速运转；首先，二级叶轮25吸入高浓度的湍流，高浓度的湍流先经过过滤筒26将大颗粒的碎石、杂草等杂质滤除，再进入吸水管9内，并随着二级叶轮25的螺旋形叶轮叶所形成的水流通道进入叶轮腔10内，一级叶轮24高速运转，继续吸入过滤后的高浓度湍流，快速流动的湍流被压入夹腔16内，最终从主排管11处喷射；排水过程中，排水场所的液位不断降低，液位传感器29监测到液位高度变化，以时刻调节电动伸缩杆82的高度，加快排水、排沙工作效率；

步骤四、完成排水、排沙工程后，关闭本高效耐磨潜水排沙泵，通过吊环14将整个机组吊回岸边，开启放水管28上的控制阀，排放储水池17中收集的结露水以及废油。

本发明所公开的高效耐磨潜水排沙泵，具有以下优势：（1）带有铰刀机构6，实现对泥沙的快速搅拌，形成湍流，不但提高抽吸效率，还能将大块的泥沙分散，减少堵塞情况以及磨损。并且铰刀机构6中的铰刀62与矩形齿63配合，有效提高搅拌效果，进一步提高潜水排沙泵的工作效率。（2）一级叶轮24、二级叶轮25均采用螺旋型，采用加大流量设计法进行设计，可在一定程度上提高流量，从而提高潜水排沙泵的高效性。（3）底座8的高度可根据实际情况进行调节，确保及时、快速抽吸。（5）通过夹腔16的水流可对电机室15进行冷却，尽可能避免电机室15过热而诱发安全事故。（6）铰刀机构6、一级叶轮24、二级叶轮25等部件均采用高铬铸铁制成，具有更好的耐磨性能，显著提高本高效耐磨潜水排沙泵的使用寿命。

上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种高效耐磨潜水排沙泵，包括机盖（1）、机身（2）、蜗轮壳（7），其特征在于：它还包括铰刀机构（6）、吸水管（9）、底座（8）、泵轴（18）；

所述机盖（1）通过一号法兰组（13）与机身（2）固定相接，机身（2）的外部固定设置有固定平台（5），固定平台（5）安装有铰刀电机（3），铰刀电机（3）与铰刀机构（6）相连接，铰刀机构（6）分布在固定平台（5）的下方；

所述铰刀机构（6）包括铰刀轴（61）和铰刀（62），铰刀（62）通过连接座（621）安装在铰刀轴（61）上，铰刀轴（61）与铰刀电机（3）的铰刀电机轴（31）固定相连，铰刀轴（61）上固定设置有矩形齿（63），矩形齿（63）设置有多排且矩形齿（63）位于铰刀（62）的下方；

所述蜗轮壳（7）位于机身（2）的下端并通过二号法兰组（23）与机身（2）固定相接，蜗轮壳（7）的内部形成叶轮腔（10），叶轮腔（10）与吸水管（9）相连通；所述底座（8）安装在吸水管（9）的下方且底座（8）通过三号法兰组与蜗轮壳（7）固定相接；所述三号法兰组包括三号上法兰（29）、三号下法兰（86），三号上法兰（29）固定在蜗轮壳（7）的外部，三号下法兰（86）固定在底座（8）的顶部；

所述底座（8）包括下底板（81）、电动伸缩杆（82）、中连接盘（83）、连杆（84）以及连接筒（85），下底板（81）通过电动伸缩杆（82）与中连接盘（83）相连接，中连接盘（83）在中央位置开设有吸水管通孔（87），中连接盘（83）通过连杆（84）与连接筒（85）固定相连，连接筒（85）在顶端与三号下法兰（86）固定连接；

所述机盖（1）的顶部开设有电缆基座（12）并固定安装有吊环（14），机盖（1）在顶部还贯通有主排管（11）；

所述机身（2）的内部密封设置有电机室（15），电机室（15）与机身（2）的侧壁之间形成夹腔（16），夹腔（16）在顶端与主排管（11）相连通、在底端与叶轮腔（10）相连通；

所述电机室（15）内设置有干式电机（20），电机室（15）的下方设置有储水池（17）以及机械密封室（21）；所述储水池（17）与电机室（15）相连通且储水池（17）与电机室（15）在相接处设置有防爆连接件（27），储水池（17）在一侧还开设有放水管（28），放水管（28）上设置有控制阀；所述机械密封室（21）内密封设置有密封件（22）；

所述干式电机（20)安装在泵轴（18）上，泵轴（18）的一端固定在电机室（15）内、另一端依次穿过机械密封室（21）、叶轮腔（10）、吸水管（9）；所述叶轮腔（10）内设置有一级叶轮（24），吸水管（9）内设置有二级叶轮（25），一级叶轮（24）与二级叶轮（25）均呈螺旋状且一级叶轮（24）与二级叶轮（25）同轴安装在泵轴（18）上；所述吸水管（9）在底部开口处安装有过滤筒（26）且吸水管（9）的外侧壁上安装有液位传感器（19）。

2.根据权利要求1所述的高效耐磨潜水排沙泵，其特征在于：所述铰刀机构（6）设置有四个，四个铰刀机构分别连接有铰刀电机（31），相邻的两个铰刀电机共同固定连接有加强板（4）。

3.根据权利要求2所述的高效耐磨潜水排沙泵，其特征在于：所述铰刀（62）由刀盘（622）和刀片（623）组成，刀片（623）与刀盘（622）固定连接，刀片（623）呈矩形且刀片（623）设置有多个，多个刀片均匀分布在刀盘（622）的圆周上并倾斜设置。

4.根据权利要求1或3所述的高效耐磨潜水排沙泵，其特征在于：所述铰刀机构（6）、一级叶轮（24）、二级叶轮（25）均采用高铬铸铁制成。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的高效耐磨潜水排沙泵的工作方法，其特征在于：所述工作方法具体如下：

步骤一、检查本高效耐磨潜水排沙泵是否处于正常工作状态；

步骤二、通过底座（8）将本高效耐磨潜水排沙泵整个机组立式安装于含泥沙的待排水场所，安装时泵轴（18）的倾斜角度≤30°，并根据排水场所的液位高度，调节底座（8）的电动伸缩杆（82）的高度；

步骤三、先启动铰刀电机（3），铰刀电机（3）带动铰刀机构（6）对泥沙进行快速搅拌，搅拌速度为600～800r/min，以形成高浓度的湍流；随后，启动干式电机（20），干式电机（20）带动泵轴（18）高速转动，一级叶轮（24）、二级叶轮（25）随之高速运转；首先，二级叶轮（25）吸入高浓度的湍流，高浓度的湍流先经过过滤筒（26）将大颗粒的碎石和杂草滤除，再进入吸水管（9）内，并随着二级叶轮（25）的螺旋形叶轮所形成的水流通道进入叶轮腔（10）内，一级叶轮（24）高速运转，继续吸入过滤后的高浓度湍流，快速流动的湍流被压入夹腔（16）内，最终从主排管（11）处喷射；排水过程中，排水场所的液位不断降低，液位传感器（29）监测到液位高度变化，以时刻调节电动伸缩杆（82）高度，加快排水、排沙工作效率；

步骤四、完成排水、排沙工程后，关闭本高效耐磨潜水排沙泵，通过吊环（14）将整个机组吊回岸边，开启放水管（28）上的控制阀，排放储水池（17）中收集的结露水以及废油。

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