CN113623266A - 一种叶片可调式潜水电泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种叶片可调式潜水电泵，包括固定在排水管路内的泵壳，泵壳内沿流体流向依次设置有进水喇叭、叶轮室、出水导叶体以及电机室，进水喇叭与进水管路相连，电机室与出水管路相连，电机室内的电机通过电机轴驱动叶轮室内的叶轮轮毂转动；叶轮轮毂上设置有可相对叶轮轮毂转动以改变偏转角的叶片，叶轮轮毂内沿轴向依次布置有用于容纳调节连杆的调节腔、驱动腔以及用于为液压马达提供动力的动力腔。本发明实现了在工作过程中不停机调节叶片的偏转角；由于定子固定在泵壳上，为定子供电的线路均位于叶轮轮毂外并与叶轮轮毂独立开，在叶轮轮毂转动的过程中无任何线路随之转动，工作过程中稳定、安全性高，无需担心产生线路的纠缠干涉问题。

Description

一种叶片可调式潜水电泵

技术领域

本发明涉及水利输送领域，具体是一种叶片可调式潜水电泵。

背景技术

潜水电泵是指泵体叶轮和驱动叶轮的电机都潜入水中工作的一种水泵，广泛应用于水利输送领域中。

在很多排水现场，由于水位变化较大，需要调节叶片的偏转角，以适应不同工况的流量和扬程需求，使得泵的效率在较好的工况点。目前的潜水电泵无法做到不停机调节叶片的偏转角，往往需要停机调整叶片偏转角，极大的影响了排水效率；若采用电路控制叶片偏转，在叶轮轮毂转动过程中，过多的线路可能会缠绕干涉，危险性高，因此亟待解决。

发明内容

为了避免和克服现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种叶片可调式潜水电泵。本发明实现了不停机调整潜水电泵的叶片偏转角，提高了排水效率，且叶轮轮毂内无任何线路系统，安全性高。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种叶片可调式潜水电泵，包括固定在排水管路内的泵壳，所述泵壳内沿流体流向依次设置有进水喇叭、叶轮室、出水导叶体以及电机室，所述进水喇叭与进水管路相连，所述电机室与出水管路相连，电机室内的电机通过电机轴驱动叶轮室内的叶轮轮毂转动；

所述叶轮轮毂上设置有可相对叶轮轮毂转动以改变偏转角的叶片，叶轮轮毂内沿轴向依次布置有用于容纳调节连杆的调节腔、驱动腔以及用于为液压马达提供动力的动力腔；

泵壳上固定有延伸至动力腔内且与叶轮轮毂密封配合的定子，泵壳外的线路为定子供电，所述动力腔内设置有与定子电磁感应配合的转子，转子同轴固定在液压马达的回转轴上并与叶轮轮毂回转配合，转子受电磁感应转动的同时为液压马达提供动力；

驱动杆沿轴向贯穿驱动腔并可沿叶轮轮毂轴向往复运动，驱动杆位于驱动腔内的杆身上同轴固定有活塞，所述活塞将驱动腔分隔为与第一液压管连通的第一液压腔以及与第二液压管连通的第二液压腔；所述第一液压管以及第二液压管均与液压马达的液压油腔连通；所述定子的电流方向可调以驱动转子正转或反转，在转子的正转或反转模式下，液压马达的液压油腔分别向第一液压管和第二液压管中的其中一条液压管输送液压油；

调节连杆与叶片相配合，调节连杆随驱动杆沿轴向运动往复运动的同时调节叶片的偏转角。

作为本发明进一步的方案：所述出水管路相邻电机室的一端设置有与叶轮轮毂同轴布置的出水口预埋管，所述电机室通过伸缩节与出水口预埋管相连；所述进水管路相邻进水喇叭的一端设置有与叶轮轮毂同轴布置的进水口预埋管，所述进水管路与进水口预埋管固定连接。

作为本发明再进一步的方案：所述排水管路底部开设有浇筑坑，泵壳底部设置有与浇筑坑位置对应的地脚螺栓，地脚螺栓插入浇筑坑内且通过混凝土浇筑固定以保持泵壳和排水管路位于同一轴线上。

作为本发明再进一步的方案：第一液压管和第二液压管通过换向阀与液压马达的液压油腔相连，所述换向阀上设置有拨动式的换向开关，泵壳外设置有延伸至叶轮轮毂内的用于拨动换向开关的手动操作模块。

作为本发明再进一步的方案：所述手动操作模块为与定子同轴布置并贯穿定子以延伸至动力腔内的操作杆，所述操作杆与定子的接触面密封设置且操作杆可沿轴向往复运动，所述换向开关与操作杆回转配合，操作杆带动换向开关沿轴向运动以切换换向阀的液压油流向。

作为本发明再进一步的方案：所述操作杆为与驱动杆同轴布置的空心杆体，操作杆位于泵壳外的杆端为封闭状态，操作杆位于动力腔内的杆端为开口状态；驱动杆相邻操作杆的一端同轴固定有可插入操作杆杆腔内的位置标杆，所述位置标杆上设置有感应其进入操作杆杆腔深度的传感器，以获取驱动杆的轴向位移数据。

作为本发明再进一步的方案：所述操作杆上同轴布置有第一轴承，第一轴承的内圈与操作杆固定连接，第一轴承的外圈与换向开关固定连接；所述动力腔内设置有与叶轮轮毂同轴的第二轴承，第二轴承的外圈与叶轮轮毂固定连接，第二轴承的内圈与转子固定连接。

作为本发明再进一步的方案：所述叶轮轮毂和换向开关之间沿平行叶轮轮毂的轴线方向布置有复位弹簧，松开操作杆后，所述复位弹簧带动换向开关回复到初始位置。

作为本发明再进一步的方案：叶片的安装轴贯穿叶轮轮毂并与叶轮轮毂回转配合，所述调节连杆包括与叶轮轮毂同轴布置的主连杆，所述主连杆一端与往复组件固定连接，另一端沿叶轮轮毂径向分叉以对应叶片的数量，主连杆的各叉端均与对应的第一连杆的首端铰接配合，所述第一连杆的尾端与第二连杆的首端铰接配合，所述第二连杆的尾端与安装轴固定连接，所述第一连杆以及第二连杆的各铰接轴线均平行于安装轴的轴线。

作为本发明再进一步的方案：所述叶轮轮毂上设置有与定子回转配合的隔离套以防止外部介质进入叶轮轮毂内；所述定子为防水定子，隔离套与定子的接触面密封设置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明采用电机驱动叶轮轮毂转动，还采用液压马达作为调节叶片偏转角的动力源，固定在泵壳上的定子延伸至动力腔内并与转子回转配合，与常规液压马达不同的是，常规液压马达将液压马达的轴向运动转换为回转轴的回转运动，而本发明的转子固定在液压马达的回转轴上，转子带动回转轴回转运动，使回转轴作为输入端，转动的同时将动力传递给作为液压马达输出端的液压油腔，液压油腔输出液压油至第一液压腔或第二液压腔中，将回转运动转化为活塞的轴向运动；输送液压油后，由于第一液压腔或第二液压腔内压强不平衡，活塞为平衡两个腔室内的压强，带动驱动杆沿轴向运动，驱动杆沿轴向运动的同时即可带动调节连杆调节叶片的偏转角，实现了在工作过程中不停机调节叶片的偏转角；由于定子固定在泵壳上，且为定子供电的线路均位于叶轮轮毂外并与叶轮轮毂独立开，在叶轮轮毂转动的过程中无任何线路随之转动，工作过程中稳定以及安全性高，无需担心产生线路的纠缠干涉问题。

2、本发明进水管路以及出水管路端部预埋管以及伸缩节的配合设置，为泵体的安装空间制造了预留量，可适配多种尺寸的泵体安装；地脚螺栓和浇筑坑的浇筑配合，保持了泵体固定的稳定性，使泵体工作时可稳定的保持在排水管路的轴线上。

3、本发明在改变定子的电流流向后，即可切换液压油腔的液压油输送方向，即切换电流流向即可控制驱动杆向前或相后运动。纯电动操作；为进一步提高控制的安全性，增加了换向阀，从而多出了手动操作模式；通过在泵体外沿轴向拉动操作杆，操作杆即可带动与其回转配合的换向阀开关沿轴向运动，无需改变电流流向即可手动切换液压油的输送方向；再松开操作杆后，受复位弹簧的影响，操作杆可迅速回弹至初始位置，从而恢复到初始的液压油输送方向。

4、本发明的操作杆设计为空心杆体，其位于泵体外的一端为封闭状，可防止外部介质沿杆腔进入叶轮轮毂内，位于驱动杆端部的位置标杆随驱动杆一起沿轴向运动，且位置标杆插入操作杆的杆腔内，由于位置标杆上设置有感应其进入操作杆杆腔内深度的传感器，位置标杆沿轴向进入操作杆杆腔的同时，其沿操作杆杆腔的轴向位移即等于驱动杆的轴向位移，传感器实时反馈的数据即为驱动杆的轴向位移数据，通过数据的实时计算即可获知叶片的偏转角。

5、本发明的操作杆通过轴承与换向开关回转配合，即可保证操作杆的静止状态不受换向开关的转动影响；同理，转子通过轴承与叶轮轮毂回转配合，使转子和叶轮轮毂之间形成差速转动，从而转子可驱动回转轴转动；隔离套的设置防止了外部介质进入叶轮轮毂中，保证了叶轮轮毂内的密封性。

6、本发明采用主连杆、第一连杆以及第二连接的彼此配合，在保证第一连杆、第二连杆的各铰接轴线与安装轴轴线平行后，主连杆随驱动杆沿轴向运动的同时，即可通过各连杆的配合带动叶片回转运动，从而调整叶片的偏转角。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明叶轮轮毂内的结构示意图。

图3为图2中Ⅰ处的结构示意图。

图4为图2中Ⅱ处的结构示意图。

图中：

1、叶片；2、叶轮轮毂；

3、调节腔；31、调节连杆；311、主连杆；

312、第一连杆；313、第二连杆；314、安装轴；

4、驱动腔；41、驱动杆；411、位置标杆；

42、活塞；43、第一液压腔；44、第二液压腔；

5、动力腔；51、液压马达；52、转子；53、定子；

54、操作杆；541、第一轴承；55、隔离套；56、第二轴承；

57、换向阀；571、第一液压管；572、第二液压管；573、换向开关；

6、泵壳；61、进水口预埋管；62、出水口预埋管；63、伸缩节；

7、进水喇叭；8、叶轮室；9、出水导叶体；

10、电机室；101、电机；102、电机轴；

11、进水管路；12、出水管路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～4，本发明实施例中，一种叶片可调式潜水电泵，包括固定在排水管路内的泵壳6，泵壳6内沿流体流向依次设置有进水喇叭7、叶轮室8、出水导叶体9以及电机室10。

排水管路底部开设有浇筑坑，泵壳6底部设置有与浇筑坑位置对应的地脚螺栓，泵体自上而下吊入排水管路后，地脚螺栓插入浇筑坑内且通过混凝土浇筑固定，以保持泵壳6与排水管路位于同一轴线。

进水管路11内设置有与叶轮轮毂2同轴布置的进水口预埋管61，进水口预埋管61与进水喇叭7固定连接，优选为采用混凝土浇筑固定。

出水管路12内设置有与叶轮轮毂2同轴布置的出水口预埋管62，电机室10通过伸缩节63与出水口预埋管62固定连接，接口处优选为采用混凝土浇筑固定。

电机室10内设置有与叶轮轮毂2同轴布置的电机101，电机101的电机轴穿过出水导叶体9并与叶轮室8内的叶轮轮毂2同轴固定，驱动叶轮轮毂2转动。

叶轮轮毂2内沿轴向依次布置由调节腔3、驱动腔4以及动力腔5。

叶轮轮毂2上在对应调节腔3的位置设置有叶片1，叶片1数量不限，叶片1的安装轴314贯穿叶轮轮毂2并延伸至调节腔3内，安装轴314与调节腔3回转配合。

调节腔3内设置调节连杆31，调节连杆31包括沿叶轮轮毂2轴向布置的主连杆311，主连杆311与驱动杆41位于调节腔3内的杆端固定连接。主连杆311的另一端沿叶轮轮毂2径向分叉以形成与叶片1数量对应的叉端，各叉端均与对应的第一连杆312首端铰接，第一连杆312的尾端与第二连杆313的首端铰接配合，第二连杆313的尾端与安装轴314固定连接，第一连杆312以及第二连杆313的各铰接轴线均平行于安装轴314的轴线。驱动杆41带动主连杆311沿轴向运动的同时，通过第一连杆312以及第二连杆313的配合，带动安装轴314转动，以调整叶片1的偏转角。在叶片1调整到合适的偏转角后，将定子53断电即可。

驱动杆41沿轴向贯穿驱动腔4两侧的腔壁并可沿轴向往复运动，驱动杆41位于驱动腔4内的杆身上同轴固定有活塞42，活塞42将驱动腔4的内腔分隔成与第一液压管571连通的第一液压腔43以及与第二液压管572连通的第二液压腔44。第一液压管571以及第二液压管572均通过换向阀57与液压马达51的液压油腔连通。

液压马达51固定在动力腔5内，液压马达51在同一时间内，仅向第一液压管571和第二液压管572中的其中一条液压管输送液压油，以第一液压管571进液为例：液压油沿第一液压管571进入第一液压腔43内，由于第一液压腔43以及第二液压腔44存在压强差，活塞42带动驱动杆41向第二液压腔44方向运动，第二液压腔44内的液压油受压，沿第二液压管572回流至液压马达51的液压油腔内，反之亦然。

延伸至进水喇叭7内的泵壳6上固定有定子51，定子53延伸至动力腔5内，定子53与叶轮轮毂2的接触面通过密封圈密封配合。位于泵壳6外的线路为定子53供电，且定子53的电流方向可切换。叶轮轮毂2内设置有与定子53电磁感应配合的转子52，转子52同轴固定在液压马达51的回转轴上，并与叶轮轮毂2回转配合。

转子52采用第二轴承56与叶轮轮毂2回转配合，第二轴承56的外圈与叶轮轮毂2固定连接，第二轴承56的内圈与转子52固定连接，为提高回转稳定性，第二轴承56可设置多组。

叶轮轮毂2相邻定子53的一端呈开口状以供定子53延伸至动力腔5内，叶轮轮毂2上设置有与定子53回转配合的隔离套55以隔绝外部介质，保持叶轮轮毂2内的密封性。隔离套55呈圆盘状，且中心带孔以供定子53插入，隔离套55与定子53回转配合，二者的接触面处设置有密封圈以提高密封性能。定子53为防水定子。

定子53切换电流方向的同时，转子52受电磁感应而正转或反转，转动时带动液压马达51的回转轴转动，转子52为液压马达51输入端的回转轴提供动力，作为液压马达51输出端的液压油腔输出液压油至液压腔中。

为方便手动切换液压油流向，第一液压管571和第二液压管572均通过换向阀57与液压马达51的液压油腔连通，换向阀57上设置有可拨动的换向开关573，通过拨动换向开关573即可切换液压油腔向第一液压管571或第二液压管572内输送液压油，无需改变定子53的电流方向。

为方便拨动换向开关573，叶轮轮毂2内设置有与定子53同轴布置并贯穿定子53的操作杆54，操作杆54与定子53的接触面处设置有密封圈，操作杆54可沿叶轮轮毂2轴向往复运动。液压马达51的回转轴为空心轴，操作杆54自泵壳6外依次贯穿定子53以及回转轴的轴腔后，通过第一轴承541与换向开关573回转配合。第一轴承541的外圈与换向开关573固定连接，第一轴承541的内圈同轴固定在操作杆54的杆身上。

工作状态时，换向开关573随叶轮轮毂2同步转动，而操作杆54保持静止。需切换液压油路时，工作人员在进水管路11内手持操作杆54位于泵壳6外的杆身，将操作杆54沿轴向向外拉，此时操作杆54拨动换向开关573使换向开关573沿轴向运动，即可切换液压马达51的液压油输出方向，使液压油在第一液压管571和第二液压管572中切换输送。

为方便操作杆54复位，通常在叶轮轮毂2和换向开关573之间设置一复位弹簧，复位弹簧的形变方向平行于叶轮轮毂2的轴向方向。沿轴向拉出操作杆54切换液压油路后，松开操作杆54，复位弹簧即可带动操作杆54复位，同时液压油路同时切换回原状态。

为实时获取驱动杆41的轴向位移数据，操作杆54位于动力腔5的一端同轴设置有位置标杆411,。操作杆54设计为空心杆体，操作杆54位于泵壳6外的一端为封闭状态，防止外部介质流入。操作杆54位于动力腔5内的一端为开口状态，以供位置标杆411插入操作杆54的杆腔内。位置标杆411上设置有感应其进入操作杆54杆腔内深度的传感器，位置标杆411沿轴向进入操作杆54杆腔的同时，其沿操作杆54杆腔的轴向位移等于驱动杆41的轴向位移。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种叶片可调式潜水电泵，其特征在于，包括固定在排水管路内的泵壳(6)，所述泵壳(6)内沿流体流向依次设置有进水喇叭(7)、叶轮室(8)、出水导叶体(9)以及电机室(10)，所述进水喇叭(7)与进水管路(11)相连，所述电机室(10)与出水管路(12)相连，电机室(10)内的电机(101)通过电机轴(102)驱动叶轮室(8)内的叶轮轮毂(2)转动；

所述叶轮轮毂(2)上设置有可相对叶轮轮毂(2)转动以改变偏转角的叶片(1)，叶轮轮毂(2)内沿轴向依次布置有用于容纳调节连杆(31)的调节腔(3)、驱动腔(4)以及用于为液压马达(51)提供动力的动力腔(5)；

泵壳(6)上固定有延伸至动力腔(5)内且与叶轮轮毂(2)密封配合的定子(53)，泵壳(6)外的线路为定子(53)供电，所述动力腔(5)内设置有与定子(53)电磁感应配合的转子(52)，转子(52)同轴固定在液压马达(51)的回转轴上并与叶轮轮毂(2)回转配合，转子(52)受电磁感应转动的同时为液压马达(51)提供动力；

驱动杆(41)沿轴向贯穿驱动腔(4)并可沿叶轮轮毂(2)轴向往复运动，驱动杆(41)位于驱动腔(4)内的杆身上同轴固定有活塞(42)，所述活塞(42)将驱动腔(4)分隔为与第一液压管(571)连通的第一液压腔(43)以及与第二液压管(572)连通的第二液压腔(44)；所述第一液压管(571)以及第二液压管(572)均与液压马达(51)的液压油腔连通；所述定子(53)的电流方向可调以驱动转子(52)正转或反转，在转子(52)的正转或反转模式下，液压马达(51)的液压油腔分别向第一液压管(571)和第二液压管(572)中的其中一条液压管输送液压油；

调节连杆(31)与叶片(1)相配合，调节连杆(31)随驱动杆(41)沿轴向运动往复运动的同时调节叶片(1)的偏转角。

2.根据权利要求1所述的一种叶片可调式潜水电泵，其特征在于，所述出水管路(12)相邻电机室(10)的一端设置有与叶轮轮毂(2)同轴布置的出水口预埋管(62)，所述电机室(10)通过伸缩节(63)与出水口预埋管(62)相连；所述进水管路(11)相邻进水喇叭(7)的一端设置有与叶轮轮毂(2)同轴布置的进水口预埋管(61)，所述进水管路(11)与进水口预埋管(61)固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种叶片可调式潜水电泵，其特征在于，所述排水管路底部开设有浇筑坑，泵壳(6)底部设置有与浇筑坑位置对应的地脚螺栓，地脚螺栓插入浇筑坑内且通过混凝土浇筑固定以保持泵壳(6)和排水管路位于同一轴线上。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的一种叶片可调式潜水电泵，其特征在于，第一液压管(571)和第二液压管(572)通过换向阀(57)与液压马达(51)的液压油腔相连，所述换向阀(57)上设置有拨动式的换向开关(573)，泵壳(6)外设置有延伸至叶轮轮毂(2)内的用于拨动换向开关(573)的手动操作模块。

5.根据权利要求4所述的一种叶片可调式潜水电泵，其特征在于，所述手动操作模块为与定子(53)同轴布置并贯穿定子(53)以延伸至动力腔(5)内的操作杆(54)，所述操作杆(54)与定子(53)的接触面密封设置且操作杆(54)可沿轴向往复运动，所述换向开关(573)与操作杆(54)回转配合，操作杆(54)带动换向开关(573)沿轴向运动以切换换向阀(57)的液压油流向。

6.根据权利要求5所述的一种叶片可调式潜水电泵，其特征在于，所述操作杆(54)为与驱动杆(41)同轴布置的空心杆体，操作杆(54)位于泵壳(6)外的杆端为封闭状态，操作杆(54)位于动力腔(5)内的杆端为开口状态；驱动杆(41)相邻操作杆(54)的一端同轴固定有可插入操作杆(54)杆腔内的位置标杆(411)，所述位置标杆(411)上设置有感应其进入操作杆(54)杆腔深度的传感器，以获取驱动杆(41)的轴向位移数据。

7.根据权利要求5所述的一种叶片可调式潜水电泵，其特征在于，所述操作杆(54)上同轴布置有第一轴承(541)，第一轴承(541)的内圈与操作杆(54)固定连接，第一轴承(541)的外圈与换向开关(573)固定连接；所述动力腔(5)内设置有与叶轮轮毂(2)同轴的第二轴承(56)，第二轴承(56)的外圈与叶轮轮毂(2)固定连接，第二轴承(56)的内圈与转子(52)固定连接。

8.根据权利要求5所述的一种叶片可调式潜水电泵，其特征在于，所述叶轮轮毂(2)和换向开关(573)之间沿平行叶轮轮毂(2)的轴线方向布置有复位弹簧，松开操作杆(54)后，所述复位弹簧带动换向开关(573)回复到初始位置。

9.根据权利要求1～3中任意一项所述的一种叶片可调式潜水电泵，其特征在于，叶片(1)的安装轴(314)贯穿叶轮轮毂(2)并与叶轮轮毂(2)回转配合，所述调节连杆(31)包括与叶轮轮毂(2)同轴布置的主连杆(311)，所述主连杆(311)一端与往复组件固定连接，另一端沿叶轮轮毂(2)径向分叉以对应叶片(1)的数量，主连杆(311)的各叉端均与对应的第一连杆(312)的首端铰接配合，所述第一连杆(312)的尾端与第二连杆(313)的首端铰接配合，所述第二连杆(313)的尾端与安装轴(314)固定连接，所述第一连杆(312)以及第二连杆(313)的各铰接轴线均平行于安装轴(314)的轴线。

10.根据权利要求1～3中任意一项所述的一种叶片可调式潜水电泵，其特征在于，所述叶轮轮毂(2)上设置有与定子(53)回转配合的隔离套(55)以防止外部介质进入叶轮轮毂(2)内；所述定子(53)为防水定子，隔离套(55)与定子(53)的接触面密封设置。

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