CN111878452A - 一种多级潜水泵用叶轮组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多级潜水泵用叶轮组件，包括叶轮壳，所述叶轮壳内设有：叶轮、导叶和口环，叶轮套设在泵轴上，可沿泵轴轴向滑动，其下端设有进液部，流体介质通过进液部进入叶轮；导叶设置在叶轮的上方，与叶轮壳插装固定，叶轮与叶轮壳之间形成与液流通道连通的出液腔；叶轮壳的顶面设有出液口，与出液腔连通；导叶浮动套设在泵轴上；口环通过口环座活动设置在进液部的外侧面与叶轮壳的内侧面之间。本发明，通过浮动设置在泵轴上的导叶承载叶轮转动产生的轴向力，提高了叶轮轴向力的平衡效果；口环通过口环座活动设置，避免了口环与叶轮和泵壳之间发生磨损导致口环间隙增大，提高了口环的密封性。

Description

一种多级潜水泵用叶轮组件

技术领域

本发明涉及多级潜水泵技术领域，具体涉及一种多级潜水泵用叶轮组件。

背景技术

潜水泵是深井提水的重要设备，常用于河流、水库、水渠等提水工程、农田灌溉及高山区人畜用水，亦可供中央空调冷却、热泵机组、冷泵机组、城市、工厂、铁路、矿山、工地排水使用，由水泵、潜水电机、输水管和控制开关四大部分组成。水泵包括与潜水电机相连的泵轴以及设置在泵轴上的叶轮。多级潜水泵一般由2-4组叶轮组成，叶轮包括泵壳以及设置在泵壳内的叶轮和导叶，在叶轮工作过程中，液体从叶轮的吸入口进入由前盖板、叶片和后盖板组成的叶轮流道，液体经过叶轮流道时，叶轮对液体做功，将一部分能量传给液体。但是高扬程潜水泵在工作过程中会产生向心力，常规的多级潜水泵通过采用串联的方式，将叶轮固定在泵轴上，由转子承受叶轮工作时产生的轴向力，小型多级潜水电泵一般采用平衡孔、止推轴承、水润滑推力轴承结构来平衡轴向力，但这些方式可能造成轴承损坏，需要频繁更换轴承、平衡盘等，费时费力。

为此，中国实用新型专利CN211039076U提供了一种浮动叶轮多级潜水泵，由潜水电机、进水节、泵壳、叶轮、泵轴和泵出水口组成，潜水电机与泵轴连接，每级叶轮装在相应的泵壳里，叶轮可以在泵轴上沿轴向滑动，每级叶轮前盖板上装有前止推垫片，每级叶轮上装有后止推垫片。叶轮将其工作时产生的轴向力通过止推垫片传递给泵壳，叶轮轮毂和泵壳的导叶孔设计的较常规泵要长，由于采用了轴向卸载和径向扶正的结构，工作时叶轮在轴上是滑动的，产生的轴向力由叶轮传递给泵壳，轴所承受的轴向力在一定程度上减少，从而避免了轴向力对轴承的伤害，以提高小型多级潜水电泵的使用寿命。但是上述浮动叶轮多级潜水泵具有以下缺点：

(1)轴向力通过止推垫片传递到泵壳，叶轮轮毂和泵壳的导叶孔较长，影响叶轮的浮动性，其对轴向力的浮动承载效果较差；

(2)叶轮上加工有叶轮口环，叶轮口环与泵壳口环孔间隙配合，叶轮运行时，叶轮口环与泵壳之间磨损严重，而叶轮口环主要起阻止出口端介质倒流回进口端的密封作用，口环磨损会导致口环间隙增大，影响口环的密封性。

有鉴于此，急需对多级潜水泵用叶轮的结构进行改进，以提高叶轮轴向力的平衡效果、降低叶轮口环与泵壳之间的磨损情况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有多级潜水泵用叶轮平衡轴向力效果差、叶轮口环磨损严重、影响口环密封性的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种多级潜水泵用叶轮组件，包括叶轮壳，所述叶轮壳内设有：

叶轮，套设在泵轴上，可沿泵轴轴向滑动，所述叶轮的下端设有进液部，流体介质通过所述进液部进入所述叶轮；所述叶轮内设有液流通道与所述进液部连通；

导叶，设置在所述叶轮的上方，与所述叶轮壳插装固定，所述叶轮与所述叶轮壳之间形成与所述液流通道连通的出液腔；所述叶轮壳的顶面设有出液口，与所述出液腔连通；所述叶轮壳浮动套设在所述泵轴上；

口环，通过口环座活动设置在所述进液部的外侧面与叶轮壳的内侧面之间。

在本方案中，叶轮包括：

轮毂，套设在泵轴上，其内侧面与所述泵轴相适配；

上盖板和下盖板，设置在所述轮毂的上部，所述上盖板和所述下盖板的相对端上设置叶片，所述上盖板、所述下盖板与所述叶片围成液流通道；

所述进液部呈筒状，设置在所述下盖板的底面上，与所述液流通道连通。

在本方案中，所述叶轮壳包括：

下叶轮壳，为中空的筒状叶轮壳，其内壁的上部向内延伸形成导叶座，所述导叶座的中心设置叶轮孔，所述叶轮旋转设置在所述叶轮孔内；所述导叶座的顶面上设置导叶安装孔，所述导叶插装在所述导叶安装孔内；所述下叶轮壳的内壁的下部与所述叶轮围成进液腔，所述口环通过所述口环座设置在所述进液腔内；

上叶轮壳，其顶面设置出液口，下一级叶轮组件的轮毂插装在上一级叶轮组件的出液口内，下一级叶轮组件的进液部与上一级叶轮组件的出液口相对设置。

在本方案中，所述导叶包括：

锥形盘，其顶面沿径向设置反导叶片，所述反导叶片与所述上叶轮壳相对设置，形成导流通道，所述导流通道连通所述出液腔和所述出液口；

正导叶叶片，等距间隔设置在所述锥形盘的底缘，所述正导叶叶片的下端插装在所述导叶安装孔内，相邻的两个所述正导叶叶片之间形成泄压口，所述泄压口连通所述液流通道和所述出液腔。

在本方案中，所述口环座为环形座，其内侧面与所述进液部的外侧面相适配，其外侧面与所述下叶轮壳的内侧面相适配，所述口环座的顶面上靠近内侧面的一侧设有口环槽，所述口环设置在所述口环槽内，所述口环槽的外径大于所述口环的外径。

在本方案中，所述进液部上套设有不锈钢叶轮护套。

在本方案中，所述轮毂的底端设置下止退轴承，所述导叶的顶端设置上止推轴承。

在本方案中，所述泵轴为棱柱轴。

在本方案中，所述锥形盘与所述上盖板之间存在串动空间。

在本方案中，所述口环槽的深度大于所述口环的厚度。

与现有技术相比，本发明提供的多级潜水泵用叶轮组件，包括叶轮壳以及设置在叶轮壳内的叶轮、导叶和口环，叶轮套设在泵轴上，可沿泵轴轴向滑动，导叶设置在叶轮上方，浮动套设在泵轴上，导叶可以通过偏心或倾斜浮动承载叶轮运行产生的轴向力，提高了轴向力的平衡效果。本发明中口环通过口环座活动设置在叶轮与泵壳之间，避免与叶轮或泵壳之间发生磨损导致叶轮间隙增大，提高了口环的密封性和潜水泵的运行效率。

附图说明

图1为本发明中叶轮组件的结构拆分图；

图2为本发明中叶轮组件的剖面图；

图3为本发明中多级叶轮组件的剖面图；

图4为本发明中导叶的结构示意图；

图5为本发明中叶轮的结构示意图。

其中，图1至图5中各附图标记与部件名称之间的对应关系如下：

2叶轮，3导叶，4口环，5口环座，21轮毂，22上盖板，23下盖板，24进液部，210下止推轴承，25叶片，26液流通道，27出液腔，28不锈钢叶轮护套，11上叶轮壳，12下叶轮壳，121导叶座，122叶轮孔，123导叶安装孔，124进液腔，110出液口，31锥形盘，32正导叶叶片，310反导叶片，311导流通道，312上止推轴承，33泄压口，51口环槽。

具体实施方式

本发明提供了一种多级潜水泵用叶轮组件，通过浮动设置在泵轴上的导叶承载叶轮转动产生的轴向力，提高了叶轮轴向力的平衡效果；口环通过口环座活动设置，避免了口环与叶轮和泵壳之间发生磨损导致口环间隙增大，提高了口环的密封性。下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做出详细说明。

如图1、图2和图3所示，本发明提供了一种多级潜水泵用叶轮机构组件，包括叶轮壳以及设置在叶轮壳内的叶轮2、导叶3和口环4，导叶3插装在叶轮壳上，浮动套设在泵轴上。叶轮2设置在导叶3的下方，可沿泵轴轴向滑动。口环4通过口环座5活动设置在叶轮2与叶轮壳之间。

如图1和图5所示，叶轮2包括轮毂21、上盖板22、下盖板23和进液部24，轮毂21用于套设在泵轴上，与泵轴相适配，泵轴为棱柱轴。轮毂21的底端设置下止推轴承210。上盖板22和下盖板23套设在轮毂21的上端，上盖板22和下盖板23的相对端上设置叶片25，上盖板22和下盖板23与叶片25围成液流通道26。进液部24呈筒状，设置在下盖板23的底面上，与液流通道26连通。叶轮2的上盖板22和下盖板23与叶轮壳围成出液腔27，出液腔27与液流通道26连通。进液部24上套设有不锈钢叶轮护套28，防止叶轮2上进液部24发生磨损。

叶轮壳包括上叶轮壳和下叶轮壳2，下叶轮壳2为中空的筒状叶轮壳，其内壁的上部向内延伸形成导叶座121，导叶座121的中心设置叶轮孔122，叶轮2旋转设置在叶轮孔122内；导叶座121的顶面上设置导叶安装孔123，导叶3插装在导叶安装孔123内；下叶轮壳2的内壁的下部与叶轮2围成进液腔124，口环4通过口环座5设置在进液腔124内。上叶轮壳的顶面设置出液口110。

如图4所示，导叶3包括锥形盘31和正导叶叶片32，锥形盘31套设在泵轴上，其顶面沿径向设置反导叶片310，反导叶片310与上叶轮壳的内壁相对设置，形成导流通道311，导流通道311连通出液腔27和出液口110。锥形盘31的顶端设置上止推轴承312，在多级潜水泵中，下一级叶轮组件的轮毂21插装在上一级叶轮组件的出液口110内，下一级叶轮组件的进液部24与上一级叶轮组件的出液口110相对设置，下止推轴承210与上止推轴承312相对设置。锥形盘31的底面与上盖板22的顶面之间存在串动空间。正导叶叶片32设置在锥形盘31的底缘上，正导叶叶片32等距间隔设置，正导叶叶片32的下端插装在导叶安装孔123内，相邻的两个正导叶叶片32之间形成泄压口33，泄压口33连通液流通道26和出液腔27。

口环座5为环形座，其内侧面与进液部24的外侧面相适配，其外侧面与下叶轮壳2的内侧面相适配，口环座5的顶面上靠近内侧面的一侧设有口环槽51，口环4设置在口环槽5内，口环槽51的外径大于口环4的外径。口环槽51的深度大于口环4的厚度。

本发明的使用方法(工作过程)如下：

叶轮2套设在泵轴上，当电机驱动泵轴转动时，泵轴带动叶轮2转动。流体介质通过进液部24进入叶轮2的液流通道26。随叶轮2转动，由于叶轮2的上盖板23和下盖板24的上下压力不平衡，产生了一个与泵轴方向平行、指向进液部24的轴向力，轴向力通过轮毂21上的下止推轴承210传递到上一级导叶3的上止推轴承312，上一级导叶3根据上止推轴承312传导的轴向力发生偏心或滑动，对轴向力进行浮动承载。

在叶轮2工作过程中，流体介质从进液部24进入液流通道26，从泄压口33排出，进入出液腔27，导叶3设置在叶轮2上方，与下叶轮壳2固定，流体介质进入出液腔27后进入锥形盘31上的导流通道311，将一部分水流的动能转化为压能，然后通过上叶轮壳上的出液口110进入下一级叶轮2的进液部24。经上述加压过程一级一级地加压，最终将流体介质加压输送到地表。

在叶轮2工作过程中，口环4在级间压力的作用下，始终与口环座5压紧，防止出液腔27内的流体介质从叶轮2与下叶轮壳2之间的空隙中流出。口环4活动设置在口环座5上的口环槽51内，可随叶轮2的偏心或滑动调整口环4在口环槽51内的位置，使口环4始终保持密封状态。

与现有技术相比，本发明提供的多级潜水泵用叶轮结构组件，可实现多级串联，导叶可以通过偏心或倾斜浮动承载叶轮运行产生的轴向力，提高了轴向力的平衡效果。本发明中口环通过口环座活动设置在叶轮与泵壳之间，避免与叶轮或泵壳之间发生磨损导致叶轮间隙增大，提高了口环的密封性和潜水泵的运行效率。

在本方案中，口环槽的形状与口环的外侧面相适配，口环槽的外径大于口环的外径，方便口环根据叶轮姿态对口环的位置进行调整，实现径向密封。

在本方案中，所述口环槽的深度大于所述口环的厚度，口环的上方与下叶轮壳之间存在串动空间，方便口环在水泵启动瞬间随水流冲击浮动，减少水泵的启动阻力，具有良好的启动性能。

在本方案中，导叶上锥形盘的底面与叶轮上盖板的顶面之间因存在串动间隙，导叶浮动轴承和叶轮轮毂轴承之间存在串动空间，漂浮颗粒可随水流在串动空间内流动，防止漂浮颗粒堵塞叶轮与泵壳之间的间隙，造成泵轴卡死，提高了潜水泵的耐沙性能。

在本方案中，导叶与由叶轮底座和导叶盖板组成的泵壳之间采用分体设计，方便根据各部件不同的磨损情况进行更换，降低了维修成本，延长了使用寿命。

本发明并不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多级潜水泵用叶轮组件，其特征在于，包括叶轮壳，所述叶轮壳内设有：

叶轮，套设在泵轴上，可沿泵轴轴向滑动；所述叶轮的下端设置进液部，流体介质通过所述进液部进入所述叶轮；所述叶轮内设有液流通道，与所述进液部连通；

导叶，设置在所述叶轮的上方，与所述叶轮壳插装固定，所述叶轮与所述叶轮壳之间形成与所述液流通道连通的出液腔；所述叶轮壳的顶面设有出液口，与所述出液腔连通；所述叶轮壳浮动套设在所述泵轴上；

口环，通过口环座活动设置在所述进液部的外侧面与叶轮壳的内侧面之间。

2.根据权利要求1所述的叶轮组件，其特征在于，所述叶轮包括：

轮毂，套设在泵轴上，其内侧面与所述泵轴相适配；

上盖板和下盖板，设置在所述轮毂的上部，所述上盖板和所述下盖板的相对端上设置叶片，所述上盖板、所述下盖板与所述叶片围成所述液流通道；

所述进液部呈筒状，设置在所述下盖板的底面上，与所述液流通道连通。

3.根据权利要求2所述的叶轮组件，其特征在于，所述叶轮壳包括：

下叶轮壳，为中空的筒状叶轮壳，其内壁的上部向内延伸形成导叶座，所述导叶座的中心设置叶轮孔，所述叶轮旋转设置在所述叶轮孔内；所述导叶座的顶面上设置导叶安装孔，所述导叶插装在所述导叶安装孔内；所述下叶轮壳的内壁的下部与所述叶轮围成进液腔，所述口环通过所述口环座设置在所述进液腔内；

上叶轮壳，其顶面设置出液口，下一级叶轮组件的轮毂插装在上一级叶轮组件的出液口内，下一级叶轮组件的进液部与上一级叶轮组件的出液口相对设置。

4.根据权利要求3所述的叶轮组件，其特征在于，所述导叶包括：

锥形盘，其顶面沿径向设置反导叶片，所述反导叶片与所述上叶轮壳相对设置，形成导流通道，所述导流通道连通所述出液腔和所述出液口；

正导叶叶片，等距间隔设置在所述锥形盘的底缘，所述正导叶叶片的下端插装在所述导叶安装孔内，相邻的两个所述正导叶叶片之间形成泄压口，所述泄压口连通所述液流通道和所述出液腔。

5.根据权利要求1所述的叶轮组件，其特征在于，所述口环座为环形座，其内侧面与所述进液部的外侧面相适配，其外侧面与所述下叶轮壳的内侧面相适配，所述口环座的顶面设有口环槽，所述口环设置在所述口环槽内，所述口环槽的外径大于所述口环的外径。

6.根据权利要求1所述的叶轮组件，其特征在于，所述进液部上套设有不锈钢叶轮护套。

7.根据权利要求1所述的叶轮组件，其特征在于，所述轮毂的底端设置下止推轴承，所述导叶的顶端设置上止推轴承。

8.根据权利要求1所述的叶轮组件，其特征在于，所述泵轴为棱柱轴。

9.根据权利要求1所述的叶轮组件，其特征在于，所述锥形盘与所述上盖板之间存在串动空间。

10.根据权利要求5所述的叶轮组件，其特征在于，所述口环槽的深度大于所述口环的厚度。

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