CN114165452A - 一种水下二级轴流泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轴流泵，特别涉及一种水下二级轴流泵。包括前端盖、一级叶轮、机壳、二级导叶、二级叶轮、一级导叶、后端盖、定子绕组、转子磁钢及转轴；一级叶轮、一级导叶及二级叶轮依次套装在转轴上，并且一级导叶可相对转轴转动，二级导叶同轴安装在二级叶轮的后端，并且与一级导叶连接；机壳套设于一级叶轮的外侧，并且两端分别与前端盖和后端盖连接，后端盖与一级导叶连接；定子绕组设置于机壳的内壁上；转子磁钢设置于一级叶轮的外缘上，并且与定子绕组相对应。本发明的电机转子直接驱动一级叶轮外缘，并通过轴驱动二级叶轮，传动效率高，结构紧凑，扬程较高，能够长期工作于深水环境中。

Description

一种水下二级轴流泵
技术领域
本发明涉及一种轴流泵，特别涉及一种水下二级轴流泵。
背景技术
轴流泵适用于大流量、低扬程的流体介质输送，是工业上应用最广泛的泵类之一。然而随着对海洋的开发，对水下轴流泵，特别是能够在深水环境中工作的轴流泵的需求越来越明显。深水环境中要求轴流泵具有防水、耐压的能力，并且在水下应用时，往往要求轴流泵具有低能耗和结构紧凑的特点。传统的轴流泵采用电机输出轴驱动轴流泵，由于结构布置的需要要求轴流泵进出流管不能在同一轴线上，同时电机与轴流泵之间的传动装置会降低传动效率，为了能够满足水下运行环境，必须对电机开展防护处理。因此，设计一种能够长期在深水环境中工作，并且具有结构紧凑、效率高的轴流泵是很有必要的。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种水下二级轴流泵，能在深水环境中工作，并且具有结构紧凑、效率高等特点。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种水下二级轴流泵，包括前端盖、一级叶轮、机壳、二级导叶、二级叶轮、一级导叶、后端盖、定子绕组、转子磁钢及转轴；
所述一级叶轮、一级导叶及二级叶轮依次套装在转轴上，并且一级导叶可相对转轴转动，所述二级导叶同轴安装在所述二级叶轮的后端，并且与一级导叶连接；
所述机壳套设于所述一级叶轮的外侧，并且两端分别与前端盖和后端盖连接，所述后端盖与所述一级导叶连接；
所述定子绕组设置于机壳的内壁上；所述转子磁钢设置于所述一级叶轮的外缘上，并且与所述定子绕组相对应。
所述一级叶轮的前端同轴设有进流管，所述进流管与所述前端盖连接；所述二级导叶的后端同轴设有出流管。
所述定子绕组的内侧设有定子密封套，所述定子密封套的两端分别与所述前端盖和后端盖连接，从而形成包含定子绕组的充油腔；
所述机壳上设有与所述充油腔连通的导线引出孔，所述导线引出孔与软管密封连接。
所述二级导叶通过过渡管与所述一级导叶连接，所述二级叶轮容置于过渡管内；所述二级叶轮的外缘上设有环形轮边，所述环形轮边与所述过渡管的内壁之间设有缝隙。
所述一级叶轮的轮毂上设有前导流帽；所述二级导叶的后端设有尾导流锥。
所述转子磁钢套装在转子衬套上，转子衬套通过锥面配合固定在一级叶轮的外缘上；所述转子衬套上套装有平衡环，平衡环上设有若干螺纹孔，螺纹孔内连接有用于调节平衡度的螺丝。
所述一级叶轮和二级叶轮分别与所述转轴的两端锥面配合。
所述一级导叶与转轴之间设有轴承组件，所述轴承组件与所述一级叶轮之间设有轴承刚度调节机构；
所述轴承刚度调节机构包括轴套和若干调整螺钉，其中轴套容置于所述一级导叶的内孔内，并且套设于所述转轴上；若干调整螺钉螺纹连接在所述一级叶轮的轮毂上，并且压紧在轴套上，所述轴套的另一端压紧在轴承组件上。
所述的水下二级轴流泵，还包括容置于所述一级导叶的内孔内的轴承防护装置，所述轴承防护装置包括纤维垫片、弹性挡圈、内挡圈及外挡圈，其中内挡圈和外挡圈分别位于纤维垫片的两侧，所述内挡圈与所述轴承组件抵接，所述弹性挡圈位于所述外挡圈的外侧，并且嵌设于所述一级导叶内壁上设有的凹槽内。
所述轴承组件包括三个轴承，轴承为角接触陶瓷轴承。
本发明具有以下优点及有益效果：
1.本发明的电机机壳中采用了密封结构，定子绕组的出线通过软管向外引出，机壳和软管内充满油，软管的形变量能够弥补深水环境中油的压缩量，满足深水高压环境的应用需求。
2.本发明的电机转子磁钢通过转子衬套直接套装在一级叶轮上，一级叶轮和二级叶轮采用锥面配合安装在同一根轴上，传动效率高，便于维护，在满足流量的同时具有高扬程的特点，同时进出流管在同一轴线上，结构紧凑，便于在管道上布置。
3.本发明采用角接触陶瓷轴承支撑轴和叶轮，同时一级叶轮上有调整螺钉来调节轴承的预载荷，能够调整轴承的刚度，轴承外部增加纤维垫片等防护装置，满足水下长期稳定运行的需求。
附图说明
图1为本发明水下二级轴流泵的轴测图；
图2为本发明水下二级轴流泵的剖视图；
图3为本发明中一级叶轮部分的局部剖视图；
图4为本发明中轴部分的局部剖视图；
图5为本发明中靠近一级叶轮的轴承部分局部剖视图；
图6为本发明中电机定子部分的局部剖视图。
其中：1为进流管，2为前端盖，3为一级叶轮，4为机壳，5为过渡管，6为二级导叶，7为出流管，8为尾导流锥，9为二级叶轮，10为一级导叶，11为后端盖，12为定子绕组，13为转子磁钢，14为前导流帽，15为平衡环，16为转子衬套，17为调整螺钉，18为轴套，19为转轴，20为轴承，21为纤维垫片，22为弹性挡圈，23为内挡圈，24为外挡圈，25为压紧螺母，26为软管，27为管接头，28为密封圈a，29为密封圈b，30为定子密封套，31为密封圈c。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
如图1-2所示，本发明提供的一种水下二级轴流泵，包括前端盖2、一级叶轮3、机壳4、二级导叶6、二级叶轮9、一级导叶10、后端盖11、定子绕组12、转子磁钢13及转轴19，其中一级叶轮3、一级导叶10及二级叶轮9依次套装在转轴19上，并且一级导叶10可相对转轴19转动，二级导叶6同轴安装在二级叶轮9的后端，并且与一级导叶10连接；机壳4套设于一级叶轮3的外侧，并且两端通过螺钉分别与前端盖2和后端盖11连接，后端盖11与一级导叶10连接；定子绕组12采用过盈配合的方式装在机壳4的内壁上，转子磁钢13设置于一级叶轮3的外缘上，并且与定子绕组12相对应。
在上述实施例的基础上，一级叶轮3的前端同轴设有进流管1，进流管1与前端盖2通过螺栓连接；二级导叶6的后端同轴设有出流管7。一级叶轮3的轮毂上设有前导流帽14，二级导叶6的后端设有尾导流锥8，前导流帽14和尾导流锥8起到前后导流作用。
进一步地，二级导叶6通过过渡管5与一级导叶10连接，二级叶轮9容置于过渡管5内。二级叶轮9的外缘上设有环形轮边，环形轮边与过渡管5的内壁之间设有缝隙。进流管1、一级叶轮3、一级导叶10、二级叶轮9、二级导叶6及出流管7的内径相同，使流体在内部流通顺畅。
本发明的实施例中，如图3所示，转子磁钢13采用过盈配合的方式套装在转子衬套16上，转子衬套16通过锥面配合并采用螺钉固定在一级叶轮3的外缘上；转子衬套16上套装有平衡环15，平衡环15上沿周向设有均匀分布的若干螺纹孔，各螺纹孔内连接有长度不等的螺丝。螺钉为铜螺钉或塑料螺钉，用于实现叶轮的动平衡精度调整。
本发明的实施例中，如图4所示，一级叶轮3和二级叶轮9分别与转轴19的两端锥面配合，两个叶轮用螺母、平垫圈和弹簧垫圈紧固。一级导叶10与转轴19之间设有轴承组件。本实施例中，轴承组件包括三个轴承20，轴承20为角接触陶瓷轴承，采用背对背的安装方式。
在上述实施例的基础上，轴承组件与一级叶轮3之间设有轴承刚度调节机构。具体地，轴承刚度调节机构包括轴套18和若干调整螺钉17，其中轴套18容置于一级导叶10的内孔内，并且套设于转轴19上；若干调整螺钉17沿周向螺纹连接在一级叶轮3的轮毂上，并且端部压紧在轴套18上，轴套18的另一端压紧在轴承组件中邻近的轴承20上，保证轴承具有适当的预载荷。通过改变调整螺钉17的压紧力，实现轴承20具备适宜的预载荷，提高轴承20的刚度和叶轮运转的稳定性。
在上述实施例的基础上，如图5所示，水下二级轴流泵还包括容置于一级导叶10的内孔内的轴承防护装置，轴承防护装置包括纤维垫片21、弹性挡圈22、内挡圈23及外挡圈24，其中内挡圈23和外挡圈24分别位于纤维垫片21的两侧，内挡圈23与邻近的轴承20抵接，弹性挡圈22位于外挡圈24的外侧，并且嵌设于一级导叶10内壁上设有的凹槽内，实现轴承20、内挡圈23、纤维垫片21和外挡圈24的固定。
具体地，内挡圈23和外挡圈24与轴套18为大间隙配合，纤维垫片21为耐磨透水材料，并且具有过滤水中泥沙的能力，与轴套18直接接触。
在上述实施例的基础上，如图6所示，定子绕组12的内侧设有定子密封套30，定子密封套30的两端分别与前端盖2和后端盖11连接，从而形成包含定子绕组12的充油腔；机壳4上设有与充油腔连通的导线引出孔，导线引出孔与软管26密封连接。
具体地，如图6所示，定子密封套30的材料为工程塑料，定子密封套30、前端盖2、机壳4和后端盖11构成封闭的空间，起到定子绕组12的防护作用。前端盖2和后端盖11上均有密封槽，前端盖2的密封槽内安装密封圈c 31，后端盖11上的密封槽内安装密封圈b 29。导线引出孔上装有压紧螺母25、软管26、管接头27及密封圈a 28，压紧螺母25与机壳4为螺纹连接，管接头27和软管26的内径能够容纳定子绕组12的引出线，通过控制压紧螺母25的旋入深度，实现机壳4出线孔位置的密封。
进一步地，机壳4内和软管26形成密闭、联通的空间后，在该空间内充满油，并保证该密闭空间中不存在任何气泡，虽然油具有可压缩性，但是软管26在外界压力下可发生形变，软管26产生的形变量能够弥补油在高压环境中的压缩量，使机壳4内的压力与外界压力平衡。
本发明在使用过程中，可直接将其安装在深水环境中的管道上，并且无需改变管道的走向，便于结构布置。电机定子部分的密封充油方式、轴承材料和防护方式能够保证本发明长期工作在水下环境中。
本发明的轴流泵采用电机转子直接驱动一级叶轮，提高传动效率，一级叶轮通过轴驱动二级叶轮同步旋转，传动效率高，结构紧凑，在满足流量要求的同时提高了泵的扬程；电机定子部分采用密封、充油的方式，能够保护定子绕组，并且抵御深水中的外界压力；采用陶瓷轴承支撑轴和叶轮，并增加纤维垫片等防护装置，满足轴流泵能够长期工作在水下环境中。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种水下二级轴流泵，其特征在于，包括前端盖(2)、一级叶轮(3)、机壳(4)、二级导叶(6)、二级叶轮(9)、一级导叶(10)、后端盖(11)、定子绕组(12)、转子磁钢(13)及转轴(19)；
所述一级叶轮(3)、一级导叶(10)及二级叶轮(9)依次套装在转轴(19)上，并且一级导叶(10)可相对转轴(19)转动，所述二级导叶(6)同轴安装在所述二级叶轮(9)的后端，并且与一级导叶(10)连接；
所述机壳(4)套设于所述一级叶轮(3)的外侧，并且两端分别与前端盖(2)和后端盖(11)连接，所述后端盖(11)与所述一级导叶(10)连接；
所述定子绕组(12)设置于机壳(4)的内壁上；所述转子磁钢(13)设置于所述一级叶轮(3)的外缘上，并且与所述定子绕组(12)相对应。
2.根据权利要求1所述的水下二级轴流泵，其特征在于，所述一级叶轮(3)的前端同轴设有进流管(1)，所述进流管(1)与所述前端盖(2)连接；所述二级导叶(6)的后端同轴设有出流管(7)。
3.根据权利要求1所述的水下二级轴流泵，其特征在于，所述定子绕组(12)的内侧设有定子密封套(30)，所述定子密封套(30)的两端分别与所述前端盖(2)和后端盖(11)连接，从而形成包含定子绕组(12)的充油腔；
所述机壳(4)上设有与所述充油腔连通的导线引出孔，所述导线引出孔与软管(26)密封连接。
4.根据权利要求1所述的水下二级轴流泵，其特征在于，所述二级导叶(6)通过过渡管(5)与所述一级导叶(10)连接，所述二级叶轮(9)容置于过渡管(5)内；所述二级叶轮(9)的外缘上设有环形轮边，所述环形轮边与所述过渡管(5)的内壁之间设有缝隙。
5.根据权利要求1所述的水下二级轴流泵，其特征在于，所述一级叶轮(3)的轮毂上设有前导流帽(14)；所述二级导叶(6)的后端设有尾导流锥(8)。
6.根据权利要求1所述的水下二级轴流泵，其特征在于，所述转子磁钢(13)套装在转子衬套(16)上，转子衬套(16)通过锥面配合固定在一级叶轮(3)的外缘上；所述转子衬套(16)上套装有平衡环(15)，平衡环(15)上设有若干螺纹孔，螺纹孔内连接有用于调节平衡度的螺丝。
7.根据权利要求1所述的水下二级轴流泵，其特征在于，所述一级叶轮(3)和二级叶轮(9)分别与所述转轴(19)的两端锥面配合。
8.根据权利要求1所述的水下二级轴流泵，其特征在于，所述一级导叶(10)与转轴(19)之间设有轴承组件，所述轴承组件与所述一级叶轮(3)之间设有轴承刚度调节机构；
所述轴承刚度调节机构包括轴套(18)和若干调整螺钉(17)，其中轴套(18)容置于所述一级导叶(10)的内孔内，并且套设于所述转轴(19)上；若干调整螺钉(17)螺纹连接在所述一级叶轮(3)的轮毂上，并且压紧在轴套(18)上，所述轴套(18)的另一端压紧在轴承组件上。
9.根据权利要求8所述的水下二级轴流泵，其特征在于，还包括容置于所述一级导叶(10)的内孔内的轴承防护装置，所述轴承防护装置包括纤维垫片(21)、弹性挡圈(22)、内挡圈(23)及外挡圈(24)，其中内挡圈(23)和外挡圈(24)分别位于纤维垫片(21)的两侧，所述内挡圈(23)与所述轴承组件抵接，所述弹性挡圈(22)位于所述外挡圈(24)的外侧，并且嵌设于所述一级导叶(10)内壁上设有的凹槽内。
10.根据权利要求8所述的水下二级轴流泵，其特征在于，所述轴承组件包括三个轴承(20)，轴承(20)为角接触陶瓷轴承。
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