CN112855563A - 一种新型对转泵结构及其工作模式 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种新型对转泵结构，通过对对转泵结构进行设计，原理是混流式叶轮和轴流式叶轮进行匹配，两个叶轮可以通过电机控制，实现单叶轮旋转和双叶轮对转，以及叶轮转子的无级变速，从而使对转泵可以实现特殊的离心泵工况、混流泵工况、轴流泵工况和水轮机工况。该对转泵主要分三种工况：工况一，混流式叶轮和轴流式叶轮对转；工况二，混流式叶轮旋转做功，轴流式叶轮静止；工况三，轴流式叶轮旋转做功，混流式叶轮静止。其中工况三可实现两种运行模式：正流模式，和逆流模式。

Description

一种新型对转泵结构及其工作模式
技术领域
本发明属于泵的设计领域，主要是用于对旋转子的泵结构设计。
背景技术
对转泵是配备了对旋转子的水泵。关于对旋转子的研究最早出现在空气动力学领域。目前大量学者针对对旋转子在空气动力学、空气声学等各个领域的应用进行了研究，并取得了丰硕的成果。在气动领域，对转式转子组合已被应用于涡喷、涡扇、桨扇发动机中。在水动力领域，对旋转子主要应用在螺旋桨、水轮机、轴流泵以及部分混流泵中，由于工作介质是不可压缩的水，其转速也相对较低，故其设计中考虑的因素、关注的重点与空气动力学中大有不同，更侧重于推进性能和空化性能。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，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；发明专利201710190776.8公开了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。但是这两种对转泵结构的运行工况比转速都在特定的范围。本发明提出一种新型的对转泵结构，将混流式叶轮和轴流式叶轮进行匹配。
经检索，采用混流式叶轮与轴流式叶轮的对旋结构没有相关报道。
发明内容
本发明的目的是为了提高叶轮转子的能量密度，扩宽泵的高效区，实现泵的多流量工况和水轮机工况等，提出一种新型的对转泵结构。本发明通过对对转泵结构进行设计，原理是混流式叶轮和轴流式叶轮进行匹配，两个叶轮可以通过电机控制，实现单叶轮旋转和双叶轮对转，以及叶轮转子的无级变速，从而使对转泵可以实现特殊的离心泵工况、混流泵工况、轴流泵工况和水轮机工况，扩宽泵的高效区和复杂工况适应性。
本发明是一种新型对转泵结构，包括混流式叶轮、轴流式叶轮、空间导叶、扬水管、空心外轴、实心内轴、推力轴承、进水管、锁紧螺母、轴承支架、滑动轴承、外轴锥齿轮、内轴锥齿轮、锥齿轮支架、上锥齿轮、联轴器、电机、出水管；
水力部分：混流式叶轮位于进水口处且安装于实心内轴的一端，轴流式叶轮位于空间导叶内部且安装于空心外轴上；实心内轴贯穿在空心外轴内部，轴流式叶轮与空间导叶的子午截面流道相通且平滑过渡，空间导叶内置导叶片；
传动部分：电机通过上锥齿轮带动外轴锥齿轮和内轴锥齿轮的旋转，其中外轴锥齿轮和内轴锥齿轮的旋转方向相反，轴锥齿轮和内轴锥齿轮通过锥齿轮支架进行径向约束；实心内轴贯穿在空心外轴内部，实心内轴与内轴锥齿轮固定连接，在内轴锥齿轮带动实心内轴的同步旋转，空心外轴与外轴锥齿轮固定连接，外轴锥齿轮带动空心外轴的同步旋转。
进一步地，实心内轴与混流式叶轮通过锁紧螺母和销进行固定连接，实心内轴带动混流式叶轮的同步旋转，空心外轴与轴流式叶轮通过销进行固定连接，空心外轴带动轴流式叶轮的同步旋转。
所述对转泵结构，轴流式叶轮的叶片数少于空间导叶导叶片，轴流式叶轮的叶片与空间导叶的流道外壁之间有叶顶间隙。
所述对转泵结构，在进水管内设有轴承支架，滑动轴承装嵌在轴承支架内部，轴承支架和滑动轴承的组合实现承载实心内轴的径向力，并对实心内轴进行径向约束，锁紧螺母在轴承支架和混流式叶轮中间，安装在实心内轴上对混流式叶轮进行轴向约束，混流式叶轮和轴流式叶轮旋转方向相反，推力轴承安装在混流式叶轮和轴流式叶轮中间，对混流式叶轮和轴流式叶轮进行轴向约束，并减小对转叶轮的旋转摩擦阻力。
所述对转泵结构，电机为变频电机，可实现无级变速，实现对混流式叶轮和轴流式叶轮的转速调节和转向调节，混流式叶轮和轴流式叶轮的叶片旋向相反，轴流式叶轮与空间导叶的叶片旋向相反。
所述对转泵结构的工作模式，其工作主要分三种工况：
工况一，上锥齿轮与外轴锥齿轮闭合，上锥齿轮与内轴锥齿轮，混流式叶轮和轴流式叶轮对转；
工况二，上锥齿轮与内轴锥齿轮闭合，上锥齿轮与外轴锥齿轮分离，混流式叶轮旋转做功，轴流式叶轮静止；
工况三，上锥齿轮与外轴锥齿轮闭合，上锥齿轮与内轴锥齿轮分离，轴流式叶轮旋转做功，混流式叶轮静止；外轴锥齿轮轴向移动实现与上锥齿轮的闭合和分离，内轴锥齿轮的轴向移动实现与上锥齿轮的闭合和分离。
其中，工况三可实现两种运行模式：
S1：正流模式，水流从进水管进，从出水管流出工况下，轴流式叶轮正转，混流式叶轮静止；
S2：逆流模式，水流从出水管进，从进水管流出工况下，轴流式叶轮反转，混流式叶轮静止。
本发明的有益效果如下：
通过对转泵结构的全新设计，混流式叶轮和轴流式叶轮进行匹配，对转泵可以实现特殊的离心泵工况、混流泵工况、轴流泵工况和水轮机工况。
附图说明
图1为本发明的对转泵结构的剖面示意图；
图2为本发明的对转泵结构传动机构的局部放大图；
图3为本发明的对转泵结构转子部件局部放大图；
附图标记说明：
1.混流式叶轮，2.轴流式叶轮，3.空间导叶，4.扬水管，5.空心外轴，6.实心内轴，7.推力轴承，8.进水管，9.锁紧螺母，10.轴承支架，11.滑动轴承，12.外轴锥齿轮，13.内轴锥齿轮，14.锥齿轮支架，15.上锥齿轮，16.联轴器，17.电机，8.出水管。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
图1为本发明对转泵结构的主要原理示意图。图2和图3为本发明的对转泵结构的局部放大原理示意图。
结合图1、图2、图3对转泵的结构连接方式进行说明。电机17通过上锥齿轮15带动外轴锥齿轮12和内轴锥齿轮13的旋转，其中外轴锥齿轮12和内轴锥齿轮13的旋转方向相反，轴锥齿轮12和内轴锥齿轮13通过锥齿轮支架14进行径向约束；实心内轴6贯穿在空心外轴5内部，实心内轴6与内轴锥齿轮13固定连接，在内轴锥齿轮13带动实心内轴6的同步旋转，空心外轴5与外轴锥齿轮12固定连接，外轴锥齿轮12带动空心外轴)的同步旋转；实心内轴6与混流式叶轮1通过锁紧螺母和销进行固定连接，实心内轴6带动混流式叶轮1的同步旋转，空心外轴5与轴流式叶轮2通过销进行固定连接，空心外轴5带动轴流式叶轮2的同步旋转。在进水管8内设有轴承支架10，滑动轴承11装嵌在轴承支架10内部，轴承支架10和滑动轴承11的组合实现承载实心内轴6的径向力，并对实心内轴6进行径向约束，锁紧螺母9在轴承支架10和混流式叶轮1中间，安装在实心内轴6上对混流式叶轮(1)进行轴向约束，混流式叶轮1和轴流式叶轮2旋转方向相反，推力轴承7安装在混流式叶轮1和轴流式叶轮2中间，对混流式叶轮1和轴流式叶轮2进行轴向约束，并减小对转叶轮的旋转摩擦阻力。该对转泵其工作分三种工况：
工况一，上锥齿轮15与外轴锥齿轮1)闭合，上锥齿轮15与内轴锥齿轮13，混流式叶轮1和轴流式叶轮2对转；
工况二，上锥齿轮15与内轴锥齿轮13闭合，上锥齿轮15与外轴锥齿轮12分离，混流式叶轮1旋转做功，轴流式叶轮2静止；
工况三，上锥齿轮15与外轴锥齿轮12闭合，上锥齿轮15与内轴锥齿轮13分离，轴流式叶轮2旋转做功，混流式叶轮1静止；外轴锥齿轮12轴向移动实现与上锥齿轮15的闭合和分离，内轴锥齿轮13的轴向移动实现与上锥齿轮15的闭合和分离。
其中，工况三可实现两种运行模式：正流模式，水流从进水管8进，从出水管18流出工况下，轴流式叶轮2正转，混流式叶轮1静止；逆流模式，水流从出水管18进，从进水管8流出工况下，轴流式叶轮2反转，混流式叶轮1静止。

Claims (7)

1.一种新型对转泵结构，其特征在于，所述的对转泵包括混流式叶轮(1)、轴流式叶轮(2)、空间导叶(3)、扬水管(4)、空心外轴(5)、实心内轴(6)、推力轴承(7)、进水管(8)、锁紧螺母(9)、轴承支架(10)、滑动轴承(11)、外轴锥齿轮(12)、内轴锥齿轮(13)、锥齿轮支架(14)、上锥齿轮(15)、联轴器(16)、电机(17)、出水管(18)；
水力部分：混流式叶轮(1)位于进水口处且安装于实心内轴(6)的一端，轴流式叶轮(2)位于空间导叶(3)内部且安装于空心外轴(5)上；实心内轴(6)贯穿在空心外轴(5)内部，轴流式叶轮(2)与空间导叶(3)的子午截面流道相通且平滑过渡，空间导叶(3)内置导叶片；
传动部分：电机(17)通过上锥齿轮(15)带动外轴锥齿轮(12)和内轴锥齿轮(13)的旋转，其中外轴锥齿轮(12)和内轴锥齿轮(13)的旋转方向相反，轴锥齿轮(12)和内轴锥齿轮(13)通过锥齿轮支架(14)进行径向约束；实心内轴(6)与内轴锥齿轮(13)固定连接，在内轴锥齿轮(13)带动实心内轴(6)的同步旋转，空心外轴(5)与外轴锥齿轮(12)固定连接，外轴锥齿轮(12)带动空心外轴(5)的同步旋转。
2.如权利要求1所述的对转泵结构，其特征在于，实心内轴(6)与混流式叶轮(1)通过锁紧螺母和销进行固定连接，实心内轴(6)带动混流式叶轮(1)的同步旋转；空心外轴(5)与轴流式叶轮(2)通过销进行固定连接，空心外轴(5)带动轴流式叶轮(2)的同步旋转。
3.如权利要求1所述的对转泵结构，其特征在于，轴流式叶轮(2)的叶片数少于空间导叶(3)导叶片，轴流式叶轮(2)的叶片与空间导叶(3)的流道外壁之间有叶顶间隙。
4.如权利要求1所述的对转泵结构，其特征在于，在进水管(8)内设有轴承支架(10)，滑动轴承(11)装嵌在轴承支架(10)内部，轴承支架(10)和滑动轴承(11)的组合实现承载实心内轴(6)的径向力，并对实心内轴(6)进行径向约束，锁紧螺母(9)在轴承支架(10)和混流式叶轮(1)中间，安装在实心内轴(6)上对混流式叶轮(1)进行轴向约束，混流式叶轮(1)和轴流式叶轮(2)旋转方向相反，推力轴承(7)安装在混流式叶轮(1)和轴流式叶轮(2)中间，对混流式叶轮(1)和轴流式叶轮(2)进行轴向约束，并减小对转叶轮的旋转摩擦阻力。
5.如权利要求1所述的对转泵结构，其特征在于：电机(17)为变频电机，实现对混流式叶轮(1)和轴流式叶轮(2)的转速调节和转向调节，混流式叶轮(1)和轴流式叶轮(2)的叶片旋向相反，轴流式叶轮(2)与空间导叶(3)的叶片旋向相反。
6.如权利要求1～5所述的对转泵结构的工作模式，其特征在于：其工作分三种工况：
工况一，上锥齿轮(15)与外轴锥齿轮(12)闭合，上锥齿轮(15)与内轴锥齿轮(13)，混流式叶轮(1)和轴流式叶轮(2)对转；
工况二，上锥齿轮(15)与内轴锥齿轮(13)闭合，上锥齿轮(15)与外轴锥齿轮(12)分离，混流式叶轮(1)旋转做功，轴流式叶轮(2)静止；
工况三，上锥齿轮(15)与外轴锥齿轮(12)闭合，上锥齿轮(15)与内轴锥齿轮(13)分离，轴流式叶轮(2)旋转做功，混流式叶轮(1)静止；外轴锥齿轮(12)轴向移动实现与上锥齿轮(15)的闭合和分离，内轴锥齿轮(13)的轴向移动实现与上锥齿轮(15)的闭合和分离。
7.如权利要求6所述的对转泵结构的工作模式，其特征在于：工况三可实现两种运行模式：
S1：正流模式，水流从进水管(8)进，从出水管(18)流出工况下，轴流式叶轮(2)正转，混流式叶轮(1)静止；
S2：逆流模式，水流从出水管(18)进，从进水管(8)流出工况下，轴流式叶轮(2)反转，混流式叶轮(1)静止。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113480006A (zh) * 2021-07-21 2021-10-08 河南景尚环保科技有限公司 一种基于cri系统的污水处理双叶轮回流泵

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3942672A1 (de) * 1989-12-22 1991-07-04 Merz Josef Pumpe, insbesondere fuer wasserstrahlantriebe von wasserfahrzeugen
JPH04166698A (ja) * 1990-10-31 1992-06-12 Mitsui Miike Mach Co Ltd 反転軸流ファン
US5618213A (en) * 1994-08-01 1997-04-08 Sanshin Kogyo Kabushiki Kaisha Twin impeller drive for jet pump
CN106968963A (zh) * 2017-03-28 2017-07-21 江苏大学 一种对旋混流泵结构
CN108750061A (zh) * 2018-04-16 2018-11-06 江苏大学镇江流体工程装备技术研究院 一种单轴驱动的轴流对旋喷水推进泵
CN209569172U (zh) * 2019-03-04 2019-11-01 杭州金氏泵业有限公司 一种大流量节能型高速轴流泵

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3942672A1 (de) * 1989-12-22 1991-07-04 Merz Josef Pumpe, insbesondere fuer wasserstrahlantriebe von wasserfahrzeugen
JPH04166698A (ja) * 1990-10-31 1992-06-12 Mitsui Miike Mach Co Ltd 反転軸流ファン
US5618213A (en) * 1994-08-01 1997-04-08 Sanshin Kogyo Kabushiki Kaisha Twin impeller drive for jet pump
CN106968963A (zh) * 2017-03-28 2017-07-21 江苏大学 一种对旋混流泵结构
CN108750061A (zh) * 2018-04-16 2018-11-06 江苏大学镇江流体工程装备技术研究院 一种单轴驱动的轴流对旋喷水推进泵
CN209569172U (zh) * 2019-03-04 2019-11-01 杭州金氏泵业有限公司 一种大流量节能型高速轴流泵

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113480006A (zh) * 2021-07-21 2021-10-08 河南景尚环保科技有限公司 一种基于cri系统的污水处理双叶轮回流泵

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