CN113090547A - 一种径向进水上部出水潜水式防洪排涝泵 - Google Patents

Abstract

本发明人提供了一种径向进水上部出水潜水式防洪排涝泵，包括：主轴、变频电机、叶轮、出水导叶、进水盖、水润滑轴承、进水导叶、导水套、机械密封等零部件，本发明通过对泵的进水导叶的进口边与出口边、叶轮的进口边与出口边及轮毂、出水导叶的进口边与出口边的设计，不仅使泵的进、出水流态更加平稳，而且降低了泵腔内流体的水力冲撞损失，大大提高了泵的运行效率，从而达到延长泵的使用寿命的目的。

Description

一种径向进水上部出水潜水式防洪排涝泵

技术领域

本发明涉及一种叶片泵,特别涉及一种径向进水上部出水潜水式防洪排涝泵。

背景技术

防洪排涝泵主要应用于排涝、防洪、抗旱、市政工程临时积水、江河水库应急调水等领域，另外，其还可用于农田灌溉及高原山区的人畜用水，城市、工厂、铁路、矿山、工地供排水，从深井提取地下水、河流、水库、湖泊等水利工程。常用的防洪排涝泵类型有：潜污泵、液下泵、潜水泵等。由于潜水泵结构简单、体积较小、使用方便等特点，因此，是应用最为广泛的一种泵。

由于潜水泵的安装、使用、维修简单方便，泵体小，移动方便，不需建造泵房，结构简单，节省原材料，运行时只需将泵放入水中即可启动工作等优点，近些年在国内得到了迅速发展。此外，潜水泵的设计出发点是“不堵、不绕”，有些型号的泵还设有切割装置，可以轻易将水中的杂物一起排出。电机与泵体一体化的设计，不仅可以使泵在潜入水中运行时更加安全稳定，而且对水管无特殊要求(即：在压力许可下，钢管、胶管、塑料管等均可作扬水管使用)以及对基础设施要求简单，可实施远程救援。近年来，其在我国的防洪抗洪相关工程中起到了至关重要的作用。然而，潜水泵对水中的含杂质量限制较大，当含沙量较大时，极易损坏密封，并且变频电机一旦进水，容易使轴承、绕组绝缘等零件损坏，从而导致电机烧毁。除此之外，目前的潜水泵在水利性能方面还不太完善，因此，发明一种潜水式防洪排涝泵十分必要。

本发明研究的一种径向进水上部出水潜水式防洪排涝泵属于轴流泵的一种，该泵不仅能充分发挥防洪排涝泵的机动灵活性，而且具备潜水泵的结构简单等优点。其在水泵的便捷性能上更是有了进一步的突破：外形相比于同等流量扬程情况下的传统潜水泵更小，甚至能直接使其固定在简易浮体上(如救生圈、木板、车胎等)放到水库、水渠、河流中运行；重量相比于同等流量扬程情况下的传统潜水泵重量更轻；并且，水泵采用变频启动，启动电流较小。此外，它还可以水平、垂直或倾斜安装，无需做任何的安装基础设施，可直接放入水中,并且其噪声较低。由于本发明对泵的进、出水导叶及叶轮进行优化设计，因此，使装置效率大大提高。并且，其上部出水便于工作人员水上作业，而不必潜入水中，大大增加了其安装、运行过程中的安全性。

申请号为201510488314.5号的中国发明专利公开了一种节能型便携式防洪抢险泵,其给出了包括：主轴、端盖、外壳、快速插头、变频电机、进水导叶、叶轮、手推拉杆等。下连接杆垂直连接于导叶体外壁，上连接杆垂直连接于外壳外壁，推拉杆平行于外壳轴向垂直连接上、下连杆，下连杆的外端或推拉杆的底端或推拉杆与下连接杆的交接处设有滚轮。

申请号为201420716247.9号的中国实用新型专利中公开了一种超轻型变频防洪泵，包括泵头和固定于泵头的电机，所述泵头内部设置有叶轮，所述电机为变频永磁电机，所述电机内部设置有一根主轴，所述叶轮设置于电机的主轴上，所述电机的主轴上装有机械密封和油封；所述泵头与所述电机连接处对称布设四个进水口，所述四个进水口相对于所述主轴成中心对称；所述泵头的末端还设置一个出水口。

申请号为200520109238.4号的中国实用新型专利中公开了一种潜水式防汛抢险泵，它由薄壁收缩管、薄壁出水筒、潜水电机、雪橇式支脚等零件组成。薄壁出水筒直接套装在潜水电机外，一端与水泵导叶体相连，另一端与薄壁收缩管焊接相连，薄壁出水筒内设置数个支撑杆顶住潜水电机外壳，薄壁出水筒外端下部设置雪橇式支脚便于滑动。采用以上措施使大抽水量潜水电泵重量减轻、安装方式简单，使用机动灵活。

上述专利只是对进水导叶、出水导叶以及叶轮结构的常规设计，没有任何突破，不能实现高效运行，无法满足节能方面的需求。

针对上述存在的不足，本发明人提供了一种径向进水上部出水潜水式防洪排涝泵，通过对泵的进水导叶、叶轮以及出水导叶的基本结构的改善来提高泵的性能，从而达到提高其运行效率的目的。

发明内容

针对上述存在的缺陷，本发明人提供了一种径向进水上部出水潜水式防洪排涝泵，通过对进水导叶、叶轮、出水导叶的基本结构的改善来提高泵的性能，从而达到提高其运行效率的目的。

实现上述目的所采用的技术方案是：

一种径向进水上部出水潜水式防洪排涝泵，包括：主轴、变频电机、叶轮、出水导叶、进水盖、水润滑轴承、进水导叶、导水套、机械密封等零部件；

所述泵的出水导叶通过螺栓与进水盖相连，通过水润滑轴承与主轴相连，由螺母固定于主轴顶端。并且为了降低主轴和轴承之间的摩擦，在水润滑轴承内装有轴套；为了降低液压元件之间磨损以及减少液体外泄和内漏，在出水导叶与进水盖之间放有密封圈。

所述泵的叶轮通过键与轴套固定于主轴上；

所述泵的导水套通过螺栓与进水盖相连，并且为了降低液压元件之间磨损以及减少液体外泄和内漏，在导水套与进水盖连接处设有密封圈，并且在进水盖与导水套腔内置有机械密封。

所述泵的进水盖通过螺栓与泵壳相连以及通过滚动轴承固定于主轴上，并且为了降低液压元件之间磨损以及减少液体外泄和内漏，在进水盖与泵壳之间放有密封圈。

进一步地，所述泵的进水导叶的进口边与出口边均平行于主轴。

进一步地，所述泵的进水导叶采用一种具有水动力特性的翼形结构，并且,并且该翼形由函数：l＝168.8sin(0.01908x+3.004)+13.64sin(0.2772x+4.644)控制。

进一步地，所述泵的进水导叶空间分布符合螺旋线公式:

进一步地，所述泵的叶轮轮毂平行于主轴，并且与导水套上轮毂齐平。

进一步地，所述泵的叶轮叶片进口边为1/4椭圆弧，并且出口边垂直于主轴。

进一步地，所述泵的叶轮叶片空间分布符合螺旋线公式：

进一步地，所述泵的出水导叶的进口边与出口边均垂直于主轴。

进一步地，所述泵的出水导叶采用扭曲形叶片。

对于本发明的一种径向进水上部出水潜水式防洪排涝泵，其变频电机与泵体一体化设计，不仅减少生产材料，降低了生产成本，而且大大提高了水泵运行的稳定性。

此外，所述泵的工作过程如下：由泵体内部的变频电机带动主轴转动，从而带动叶轮。流体由进水盖处的进水导叶流入泵腔内，且进水导叶进口边与出口边均与主轴平行以及叶片为翼形，因此流体进水流态相对平稳。之后由导水套流向叶轮，由于导水套上轮毂与叶轮轮毂齐平，所以减少了导水套与叶轮之间的旋涡，并且叶轮进口边为1/4椭圆弧，出口边垂直于主轴，因此大大降低了泵腔内流体的水力冲撞损失。最后经由出水导叶流出，且出水导叶进口边与出口边均垂直于主轴，叶片为扭曲叶片，在一定程度上提高了出水液体流态的稳定性。

本发明的有益效果为：

本发明通过对泵的进水导叶的进口边与出口边、叶轮的进口边与出口边及轮毂、出水导叶的进口边与出口边的设计，不仅使泵的进、出水流态更加平稳，而且降低了泵腔内流体的水力冲撞损失，大大提高了泵的性能，一定程度上提高了泵的运行效率，从而达到延长泵的使用寿命的目的。

附图说明

图1是周向进水上出水抗洪排涝泵结构示意图；

图2是进水导叶进、出口边示意图；

图3是进水导叶翼形叶片示意图；

图4是叶轮进口边及轮毂示意图；

图5是出水导叶进、出口边示意图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明：

一种径向进水上部出水潜水式防洪排涝泵，其主要特征是：该叶片泵主要由主轴(3)、变频电机(8)、叶轮(2)、出水导叶(1)、进水盖(7)、水润滑轴承(9)、进水导叶(5)、导水套(4)、机械密封(6)等零部件组成；

所述泵的出水导叶(1)通过螺栓与进水盖(7)相连，通过水润滑轴承(9)与主轴(3)相连，由螺母固定于主轴(3)顶端。并且为了降低主轴(3)和轴承之间的摩擦，在水润滑轴承(9)内装有轴套；为了降低液压元件之间磨损以及减少液体外泄和内漏，在出水导叶(1)与进水盖(7)之间放有密封圈。

所述泵的叶轮(2)通过键与轴套固定于主轴(3)上；

所述泵的导水套(4)通过螺栓与进水盖(7)相连，并且为了降低液压元件之间磨损以及减少液体外泄和内漏，在导水套(4)与进水盖(7)连接处设有密封圈，并且在进水盖(7)与导水套(4)腔内置有机械密封。

所述泵的进水盖(7)通过螺栓与泵壳相连以及通过滚动轴承固定于主轴(3)上，并且为了降低液压元件之间磨损以及减少液体外泄和内漏，在进水盖(7)与泵壳之间放有密封圈。

对于本发明的一种径向进水上部出水潜水式防洪排涝泵，其变频电机与泵体一体化设计，不仅减少生产材料，降低了生产成本，而且大大提高了水泵运行的稳定性。

此外，所述泵的工作过程如下：由泵体内部的变频电机带动主轴(3)转动，从而带动叶轮(2)。流体由进水盖(7)处的进水导叶流入泵腔内，且进水导叶(5)进口边与出口边均与主轴(3)平行以及叶片为翼形，因此流体进水流态相对平稳。之后由导水套(4)流向叶轮，由于导水套(4)上轮毂与叶轮(2)轮毂齐平，所以减少了导水套(4)与叶轮(2)之间的旋涡，并且叶轮(2)进口边为1/4椭圆弧，出口边垂直于主轴(3)，因此大大降低了泵腔内流体的水力冲撞损失。最后经由出水导叶(1)流出，且出水导叶(1)进口边与出口边均垂直于主轴(3)，叶片为扭曲叶片，在一定程度上提高了出水液体流态的稳定性。

如图1所示，给出了本发明的一种轴向进水上出水防洪排涝泵的结构的实施例,该结构包括泵的主轴(3)、变频电机(8)、叶轮(2)、出水导叶(1)、进水盖(7)、水润滑轴承(9)、进水导叶(5)、导水套(4)、机械密封(6)等零部件。

如图2所示，所述泵的进水导叶(5)的进口边与出口边均平行于主轴(3)，使进口流态相对平稳。

如图3所示，所述泵的进水导叶(5)采用一种具有水动力特性的翼形结构，并且其冲角是曲率角的2倍，使进水流体趋于平稳。

如图4所示，所述泵的叶轮(2)轮毂平行于主轴(3)，并且与导水套(4)轮毂齐平，使流入泵腔内的流体平稳过度，大大减少了导水套(4)与叶轮(2)之间的旋涡；所述泵的叶轮(2)叶片进口边为1/4椭圆弧，并且出口边垂直于主轴(3)，一定程度上降低了流体经过叶轮时产生的水力损失。

如图5所示，所述泵的出水导叶(1)的进口边与出口边均垂直于主轴(3)，并且出水导叶(1)采用扭曲形叶片，使其出水流态更加平稳。

根据以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是由本发明技术以及以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构的变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种径向进水上部出水潜水式防洪排涝泵，该叶片泵主要由主轴(3)、变频电机(8)、叶轮(2)、出水导叶(1)、进水盖(7)、水润滑轴承(9)、进水导叶(5)、导水套(4)、机械密封(6)等零部件组成其主要特征在于：所述泵的进水导叶(5)的进口边与出口边均平行于主轴(3)。

2.根据权利要求1所述的一种径向进水上部出水潜水式防洪排涝泵，其特征在于：所述泵的进水导叶(5)采用一种具有水动力特性的翼形结构，并且该翼形由函数：

l＝168.8sin(0.01908x+3.004)+13.64sin(0.2772x+4.644)控制。

3.根据权利要求2所述的一种径向进水上部出水潜水式防洪排涝泵，其特征在于：所述泵的进水导叶(5)空间分布符合螺旋线公式:

其中Q：泵的流量，H：泵的扬程。

4.根据权利要求1所述的一种径向进水上部出水潜水式防洪排涝泵，其特征在于：所述泵的叶轮(2)轮毂平行于主轴(3)，并且与导水套(4)轮毂齐平。

5.根据权利要求1所述的一种径向进水上部出水潜水式防洪排涝泵，其特征在于：所述泵的叶轮(2)叶片进口边为1/4椭圆弧，并且出口边垂直于主轴(3)。

6.根据权利要求5所述的一种径向进水上部出水潜水式防洪排涝泵，其特征在于：所述泵的叶轮(2)叶片空间分布公式符合螺旋线公式：

其中Q：泵的流量，H：泵的扬程。

7.根据权利要求1所述的一种径向进水上部出水潜水式防洪排涝泵，其特征在于：所述泵的出水导叶(1)的进口边与出口边均垂直于主轴(3)。

8.根据权利要求7所述的一种径向进水上部出水潜水式防洪排涝泵，其特征在于：所述泵的出水导叶(1)采用扭曲形叶片。

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