CN113464492A - 带安放角可调节前置导叶的潜水全贯流闸门泵 - Google Patents

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王华军
陈笙
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Abstract

本发明公开了一种带安放角可调节前置导叶的潜水全贯流闸门泵，涉及水利水务和流体机械优化设计领域。它从水流入口到出口依次包括进水喇叭口、前置导叶体、泵壳、后置导叶体和拍门；前置导叶体、泵壳和后置导叶体内有叶轮轮毂；泵壳内有定子，定子内有转子；叶轮一端与转子的内腔焊接，另一端与叶轮轮毂连接；叶轮轮毂内有泵轴，叶轮轮毂内通过泵轴轴承与泵轴连接；后置导叶一端与后置导叶体的内腔焊接，另一端与叶轮轮毂连接。本发明通过调节前置导叶的安放角，可实现总干渠供水流量的精准智能调节，进而替代通过改变沿线闸门提升幅度来调节过流流量的传统工作方式。

Description

带安放角可调节前置导叶的潜水全贯流闸门泵
技术领域
本发明涉及水利水务和流体机械优化设计领域，更具体地说它是一种带安放角可调节前置导叶的潜水全贯流闸门泵。
背景技术
长距离输水干渠，特别是人工输水干渠，一般均采用自流供水方式，如南水北调中线工程长达1200km的输水总干渠全程采用自流供水，并在干渠上共设置了具有控制性功能的节制闸64座。
长距离输水干渠在不同的时间段，有着不同的输水流量需求；传统工作方式下，一般通过改变沿线闸门提升幅度来调节过流流量，这种方式存在联合调度精度不足，且闸门若长时间处于部分开度运行，容易诱发气蚀、振动等一系列问题，为此需要寻求一种能精准且智能化的长距离输水干渠流量调节方式。
目前现有的潜水全贯流闸门泵是将全贯流泵和闸门简单融为一体，但由于水泵叶片不可调节，叶轮叶片与后置导叶的安放角均固定，因此难以满足扬程变化不大而流量变化较大的运行条件，无法实现流量智能调节。若潜水全贯流闸门泵采用变频调速技术来调节流量，则复杂的变频调速装置不仅会增加设备投资、运行管理成本，还会由于变频装置的能耗而降低水泵装置效率。
因此，研发一种带安放角可调节前置导叶的潜水全贯流闸门泵，实现总干渠供水流量的精准智能调节很有必要。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足之处，而提供一种带安放角可调节前置导叶的潜水全贯流闸门泵，以解决现有全贯流闸门泵工况较为单一、难以实现流量准确调节的缺陷，进而实现供水流量的精准智能调节。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：带安放角可调节前置导叶的潜水全贯流闸门泵，其特征在于：从水流入口到出口依次包括进水喇叭口、前置导叶体、泵壳、后置导叶体和拍门；所述前置导叶体、泵壳和后置导叶体内有叶轮轮毂；所述泵壳内有定子，定子内有转子；
叶轮一端与转子的内腔焊接，另一端与叶轮轮毂连接；
所述叶轮轮毂内有泵轴，叶轮轮毂内中部通过泵轴轴承与泵轴的中部连接；
后置导叶一端与后置导叶体的内腔焊接，另一端与叶轮轮毂连接；
所述前置导叶一端通过第一导叶枢轴贯穿前置导叶体，另一端通过第二导叶枢轴贯穿叶轮轮毂上的导流帽；
所述第一导叶枢轴与位于前置导叶体外壁的第一导叶枢轴轴承活动连接；所述第二导叶枢轴与位于叶轮轮毂内壁的第二导叶枢轴承活动连接；
所述第一导叶枢轴位于前置导叶体外壁的一端与拐臂连接；所述拐臂通过连杆机构与控制环连接；所述控制环与操作盘传动装置的输出端连接。
在上述技术方案中，所述泵轴轴承与泵轴的连接处有泵轴浮动油封。
在上述技术方案中，所述第一导叶枢轴贯穿前置导叶体处、第二导叶枢轴贯穿导流帽处均有导叶密封装置。
在上述技术方案中，所述操作盘传动装置通过皮带与控制环连接。
在上述技术方案中，所述泵壳外壁上有闸门；所述泵壳与闸门连接处有密封圈。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1)本发明通过调节前置导叶的安放角，可实现总干渠供水流量的精准智能调节，进而替代通过改变沿线闸门提升幅度来调节过流流量的传统工作方式。
2)本发明可加快自流供水速度、缩短供水时间，有效解决原有明渠自流供水速度慢、时间长的问题，从而减少水蒸发损失及多面源水污染等问题，实现水资源动态配置和最大利用，具有显著的社会效益和经济效益。
3)本发明通过驱动操作盘传动装置，带动皮带转动，进而带动控制环作周向旋转运动，控制环带动连杆机构和拐臂转动，使各个第一导叶枢轴同步转动，进而驱动前置活动导叶、第二导叶枢轴围绕其自身轴线旋转，从而改变前置活动导叶的安放角，以改变叶轮进口的速度场，为水泵进口水流提供一定的预旋速度，从而达到改变水泵性能、调节水泵运行工况点以及水泵特性曲线，调节水泵过流流速和流量的目的，同时还可扩大本发明潜水全贯流闸门泵的稳定运行范围和高效区范围。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明前置导叶的结构示意图。
图3为前置导叶、导流帽、前置导叶体的连接示意图。
图4为本发明前置导叶安放角的调节示意图。
图5为控制环、操作盘传动装置和皮带的结构示意图。
其中，1-进水喇叭口，2-前置导叶体，21-导叶密封装置，3-泵壳，31-叶轮轮毂，32-泵轴，321-导流帽，33-泵轴轴承，35-转子，36-定子，37-闸门，38-密封圈，4-后置导叶体，5-拍门，6-叶轮，7-后置导叶，8-前置导叶，81-第一导叶枢轴，82-第二导叶枢轴，83-第一导叶枢轴轴承，84-第二导叶枢轴承，91-拐臂，92-控制环，93-操作盘传动装置，94-皮带。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。
参阅附图可知：如图1所示，带安放角可调节前置导叶的潜水全贯流闸门泵，从水流入口到出口依次包括进水喇叭口1、前置导叶体2、泵壳3、后置导叶体4和拍门5；所述前置导叶体2、泵壳3和后置导叶体4内有叶轮轮毂31；所述泵壳3内有定子36，定子36内有转子35；
叶轮6一端与转子35的内腔焊接，另一端与叶轮轮毂31连接；
所述叶轮轮毂31内有泵轴32，叶轮轮毂31内中部通过泵轴轴承33与泵轴32的中部连接；
后置导叶7一端与后置导叶体4的内腔焊接，另一端与叶轮轮毂31连接；
如图2所示，所述前置导叶8一端通过第一导叶枢轴81贯穿前置导叶体2，另一端通过第二导叶枢轴82贯穿叶轮轮毂31上的导流帽321；
所述第一导叶枢轴81与位于前置导叶体2外壁的第一导叶枢轴轴承83活动连接；所述第二导叶枢轴82与位于叶轮轮毂31内壁的第二导叶枢轴承84活动连接；
所述第一导叶枢轴81位于前置导叶体2外壁的一端与拐臂91连接；所述拐臂91通过连杆机构与控制环92连接；所述控制环92与操作盘传动装置93的输出端连接。
所述泵轴轴承33与泵轴32的连接处有泵轴浮动油封。
所述第一导叶枢轴81贯穿前置导叶体2处、第二导叶枢轴82贯穿导流帽321处均有导叶密封装置21。
所述操作盘传动装置93通过皮带94与控制环92连接。
所述泵壳3外壁上有闸门37；所述泵壳3与闸门37连接处有密封圈38。
所述前置导叶8靠经前置导叶体2的一侧与前置导叶体2平行、并留有间隙，前置导叶8靠经导流帽321的一侧与导流帽321平行，并留有间隙，避免调节前置导叶8的安放角时发生碰撞。
实际使用中，叶轮6与电机转子35内圆焊为一个整体；后置导叶7位于叶轮6下游侧；转子35内部密封轴承腔内设置有径向轴承和双向推力轴承，带有叶轮6的电机转子35是转动的，泵轴32是不转动的，旋转的轴承腔内采用浮动油封或其他动密封结构；泵轴32自身不传递扭矩，起到提供带叶轮6的转子35旋转中心的定位，将轴向力传递到固定静止的后置导叶体4上的作用，并能承受正、反两个方向的推力。
泵壳3与闸门37连接处有密封圈38，并在闸门37上方配备相应提升机构；通过调节前置导叶8的安放角来调节通过闸门泵装置的过流流速及流量，从而代替传统的通过改变闸门提升幅度来实现流量调节的工作方式。
如图3和图5所示，本发明通过手动摇柄或者电机驱动操作盘传动装置93，带动皮带94或者链条转动，进而带动控制环92作周向旋转运动，进一步带动连杆机构和拐臂91转动，使各个第一导叶枢轴81同步转动，进而驱动前置导叶8围绕其自身轴线旋转，从而改变前置导叶8的安放角，来改变叶轮6进口的速度场，为水泵进口水流提供一定的预旋速度，从而达到改变水泵性能、调节水泵运行工况点以及水泵特性曲线，调节水泵过流流速和流量的目的，同时还可扩大本发明所述潜水全贯流闸门泵的稳定运行范围和高效区范围。
本发明前置导叶8叶片均布，具体片数、叶片形状应与叶轮6片数最佳匹配，可基于流体机械水力设计理论并结合CFD技术和模型试验最终确定；前置导叶8进口边倾斜，出口边水平；前置导叶8靠近前置导叶体2一侧的边长大于前置导叶8靠近导流帽321一侧的边长，以便更好地阻断由于叶轮6旋转造成的回流区。
如图3和图5所示，导叶调节机构包括拐臂91，连杆机构、控制环92、操作盘传动装置93、皮带94或者链条、第一导叶枢轴81，第二导叶枢轴82，第一导叶枢轴轴承83，第二导叶枢轴承84；导叶调节机构带动前置导叶8旋转；当前置导叶8调节方向与叶轮6旋转方向一致时安放角为正角度；当前置导叶8调节方向与叶轮6旋转方向相反时安放角为负角度；前置导叶8安放角角度变化如图4所示；当前置导叶8调至指定角度时，导叶调节机构可锁定前置导叶8位置，不会因水流流动导致前置导叶8安放角角度改变。
其它未说明的部分均属于现有技术。

Claims (6)

1.带安放角可调节前置导叶的潜水全贯流闸门泵，其特征在于：从水流入口到出口依次包括进水喇叭口(1)、前置导叶体(2)、泵壳(3)、后置导叶体(4)和拍门(5)；所述前置导叶体(2)、泵壳(3)和后置导叶体(4)内有叶轮轮毂(31)；所述泵壳(3)内有定子(36)，定子(36)内有转子(35)；
叶轮(6)一端与转子(35)的内腔焊接，另一端与叶轮轮毂(31)连接；
所述叶轮轮毂(31)内有泵轴(32)，叶轮轮毂(31)内中部通过泵轴轴承(33)与泵轴(32)的中部连接；
后置导叶(7)一端与后置导叶体(4)的内腔焊接，另一端与叶轮轮毂(31)连接；
所述前置导叶(8)一端通过第一导叶枢轴(81)贯穿前置导叶体(2)，另一端通过第二导叶枢轴(82)贯穿叶轮轮毂(31)上的导流帽(321)；
所述第一导叶枢轴(81)与位于前置导叶体(2)外壁的第一导叶枢轴轴承(83)活动连接；所述第二导叶枢轴(82)与位于叶轮轮毂(31)内壁的第二导叶枢轴承(84)活动连接；
所述第一导叶枢轴(81)位于前置导叶体(2)外壁的一端与拐臂(91)连接；所述拐臂(91)通过连杆机构与控制环(92)连接；所述控制环(92)与操作盘传动装置(93)的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的带安放角可调节前置导叶的潜水全贯流闸门泵，其特征在于：所述泵轴轴承(33)与泵轴(32)的连接处有泵轴浮动油封(34)。
3.根据权利要求2所述的带安放角可调节前置导叶的潜水全贯流闸门泵，其特征在于：所述第一导叶枢轴(81)贯穿前置导叶体(2)处、第二导叶枢轴(82)贯穿导流帽(321)处均有导叶密封装置(21)。
4.根据权利要求3所述的带安放角可调节前置导叶的潜水全贯流闸门泵，其特征在于：所述操作盘传动装置(93)通过皮带(94)与控制环(92)连接。
5.根据权利要求4所述的带安放角可调节前置导叶的潜水全贯流闸门泵，其特征在于：所述泵壳(3)外壁上有闸门(37)；所述泵壳(3)与闸门(37)连接处有密封圈(38)。
6.根据权利要求5所述的带安放角可调节前置导叶的潜水全贯流闸门泵，其特征在于：所述前置导叶(8)靠经前置导叶体(2)的一侧与前置导叶体(2)平行并留有间隙，前置导叶(8)靠经导流帽(321)的一侧与导流帽(321)平行并留有间隙。
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