CN115217771A - 一种单级与多级离心泵的快速切换结构及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单级与多级离心泵的快速切换结构，包括机封支架，机封支架固定在电机中盖，电机中盖前侧设置有电机端盖，电机端盖前侧设置有电机前盖，机封支架内设置有主轴，主轴上从后往前方向依次套设有轴套、二级叶轮、摩擦环A、一级叶轮和诱导轮，电机前盖上设置有用于控制一级导叶出口位置与电机端盖通道A连通或者阻断的第一调节装置以及用于控制一级导叶出口位置与二级叶轮进口处连通或者阻断的第二调节装置。本发明还公开快速切换结构的工作方法。本发明提供的一种单级与多级离心泵的快速切换结构及其工作方法，能够快速地进行单级/多级离心泵结构的切换，保证泵机组能够及时更换单/多级叶轮从而匹配最佳的环境工况，节省现场的人力和财力成本。

Description

一种单级与多级离心泵的快速切换结构及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种单级与多级离心泵的快速切换结构及其工作方法，属于流体机械技术领域。
背景技术
在相同流量和转速下，相对于单级离心泵，多级离心泵可以通过消耗更多功率提供更高的扬程。在矿山排水等使用场景下，需要根据现场水量分别使用单级/多级离心泵进行工作。在现有多级离心泵结构中，需要依次拆卸电机前盖，一级叶轮，一级导叶等过流部件，再重新安装上电机前盖等部件，实现多级泵向单级泵结构的切换。由于过流部件结构复杂，拆装过程较为繁琐，浪费了大量的人力物力以及宝贵时间。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种单级与多级离心泵的快速切换结构，能够快速地进行单级/多级离心泵结构的切换，保证泵机组能够及时更换单/多级叶轮从而匹配最佳的环境工况，节省现场的人力和财力成本。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种单级与多级离心泵的快速切换结构，包括机封支架，所述机封支架固定在电机中盖上，所述电机中盖前侧设置有电机端盖，所述电机端盖前侧设置有电机前盖，机封支架内设置有主轴，所述主轴上从后往前方向依次套设有轴套、二级叶轮、摩擦环A、一级叶轮和诱导轮，所述一级叶轮与所述主轴直接接触，所述二级叶轮与所述主轴不接触，所述二级叶轮出口设置有二级导叶，所述二级导叶出口处设置有单向通道结构，所述一级叶轮出口设置有一级导叶，所述二级导叶位于所述电机中盖和电机端盖之间，所述一级导叶位于所述电机端盖和电机前盖之间，所述二级叶轮前端设置有与所述摩擦环A配合的摩擦环D，所述电机端盖上开设有电机端盖通道A和电机端盖通道B，所述机端盖通道A后端连通所述二级导叶出口区域，所述电机前盖上设置有用于控制所述一级导叶出口位置与所述电机端盖通道连通或者阻断的第一调节装置以及用于控制所述一级导叶出口位置与所述二级叶轮进口处连通或者阻断的第二调节装置，所述电机端盖后侧开设有活塞腔，所述电机端盖通道B前端连通所述一级导叶反导叶区域，后端连通所述活塞腔，所述电机端盖内设置有用于封住所述活塞腔的盖环，所述活塞腔内设置有活塞，所述活塞的活塞杆穿过所述盖环后与所述二级叶轮接触，所述活塞的底部连接弹簧的一端，所述弹簧的另一端连接所述活塞腔底部。
所述第一调节装置包括调节盖A，所述调节盖A贯穿所述电机端盖和电机前盖，所述调节盖A上开设有调节盖A通道，所述调节盖A通道处于不同位置时，所述调节盖A通道与所述电机端盖通道A前端连通或者阻断。
所述调节盖A通道与所述电机端盖通道A接触位置截面形状为相对设置的弧形结构。
所述第二调节装置包括调节盖B，所述调节盖B贯穿所述电机前盖，所述调节盖B与所述一级导叶出口实现贴合密封，所述调节盖B后侧与所述电机端盖贴合密封，所述调节盖B中设有调节盖B通道，所述调节盖B通道内设置有调节盖C，所述调节盖C中设置有调节盖C通道，所述调节盖C通道处于不同位置时，所述调节盖C通道与所述二级叶轮进口处连通或者阻断。
所述调节盖B通道和调节盖C通道截面形状为十字形。
所述单向通道结构包括二级导叶挡块，所述二级导叶挡块固定在所述二级导叶出口处，所述二级导叶挡块中设有挡块通道，所述挡块通道中设有单向阀。
所述二级叶轮后口环内侧通过紧固件固定有摩擦环C，所述二级叶轮通过所述摩擦环C与安装在所述机封支架上的摩擦环B实现定位。
一种单级与多级离心泵的快速切换结构的工作方法，包括以下步骤：
需要做单级泵使用时，调节调节盖B和调节盖C位置，使调节盖B通道和调节盖C通道位于一级导叶出口位置连通，调节盖B通道和调节盖C通道位于一级导叶反导叶流道位置阻塞；
调节调节盖A位置，使调节盖A通道与电机端盖通道A连接位置处连通；
液流依次经过诱导轮、一级叶轮、一级导叶、调节盖B通道、调节盖C通道、调节盖B通道、一级导叶出口区域、调节盖A通道、电机端盖通道A和二级导叶出口区域；
二级叶轮与二级导叶位置无液流流过，二级叶轮所受轴向力不足以推动二级叶轮带动摩擦环D一起向前移动，此时摩擦环A和摩擦环D无接触，二级叶轮不旋转。且活塞受弹簧力作用向后伸出，接触二级叶轮，进一步克服由二级叶轮自身重力等原因产生的向前移动趋势；
需要做多级泵使用时，调节调节盖B和调节盖C位置，使调节盖B通道和调节盖C通道位于一级导叶出口位置连通，调节盖B通道和调节盖C通道位于一级导叶反导叶流道位置连通；
调节调节盖A位置，使调节盖A通道与电机端盖通道A连接位置处阻塞；
液流依次经过诱导轮、一级叶轮、一级导叶、调节盖B通道、调节盖C通道、调节盖B通道、一级导叶出口区域、调节盖B通道、调节盖C通道、调节盖B通道、一级导叶反导叶流道、二级叶轮、二级导叶、挡块通道和二级导叶出口区域；
此时有液流经电机端盖通道B流进活塞腔无杆腔，活塞由于液体压力作用克服弹簧产生的弹簧力，向前移动，既不再向二级叶轮提供轴向向后的作用力，此时二级叶轮与二级导叶位置有液流流过，二级叶轮所受轴向力足以推动二级叶轮带动摩擦环D一起向前移动，即此时摩擦环A和摩擦环D接触，摩擦环A带动二级叶轮与主轴旋转。
本发明的有益效果：本发明提供的一种单级与多级离心泵的快速切换结构及其工作方法，调节盖A贯穿电机端盖和电机前盖，调节盖B贯穿电机前盖，调节盖B中设有调节盖B通道，调节盖B通道内设置有调节盖C，通过调节调节盖A、调节盖B和调节盖C的相对位置实现快速地进行单级/多级离心泵结构的切换，保证泵机组能够及时更换单/多级叶轮从而匹配最佳的环境工况，节省现场的人力和财力成本。
附图说明
图1为本发明种单级与多级离心泵的快速切换结构的结构示意图；
图2为图1中Ⅰ处的放大结构示意图；
图3为图1中Ⅱ处的放大结构示意图；
图4为图1中Ⅲ处的放大结构示意图；
图5为图1中Ⅳ处的放大结构示意图；
图6为本发明中单级叶轮使用状态下调节盖A,调节盖B和调节盖C的截面位置图；
图7为本发明中多级叶轮使用状态下调节盖A,调节盖B和调节盖C的截面位置图；
图8为本发明中单级叶轮使用状态下液流流向图；
图9为本发明中多级叶轮使用状态下液流流向图。
图中附图标记如下：其中：1-诱导轮；2-一级叶轮；3-一级导叶；4-摩擦环A；5-二级叶轮；6-二级导叶；7-主轴；8-机封支架；9-轴套；10-电机中盖；11-二级导叶挡块；12-单向阀；13-电机端盖；14-电机前盖；15-调节盖A；16-调节盖B；17-调节盖C；18-摩擦环B；19-摩擦环C；20-摩擦环D；21-活塞；22-盖环；23-弹簧；1101-挡块通道；1301-电机端盖通道A；1302-电机端盖通道B；1303-活塞腔；1501-调节盖A通道；1601-调节盖B通道；1701-调节盖C通道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本实施例中，上下前后方向即参照图纸上下右左方向，轴向方向为电机主轴方向，径向方向为垂直于电机主轴方向。如图1到图5所示，本发明公开一种单级与多级离心泵的快速切换结构，包括机封支架8，机封支架8固定在电机中盖10上，电机中盖10前侧设置有电机端盖13，电机端盖13前侧设置有电机前盖14，机封支架8内设置有主轴7，主轴7上从后往前方向依次套设有轴套9、二级叶轮5、摩擦环A4、一级叶轮2和诱导轮1。摩擦环C19使用紧固件固定在二级叶轮5后口环内侧，二级叶轮5通过摩擦环C19与安装在机封支架8上的摩擦环B18实现定位。
二级叶轮5出口设置有二级导叶6，二级导叶6出口处设置有单向通道结构，单向通道结构允许流动方向为二级导叶6流道流向二级导叶6出口区域。在本实施例中，单向通道结构包括二级导叶挡块11，二级导叶挡块11固定在二级导叶6出口处，二级导叶挡块11中设有挡块通道1101，挡块通道1101中设有单向阀12。
一级叶轮2出口设置有一级导叶3，二级导叶6位于电机中盖10和电机端盖13之间，一级导叶3位于电机端盖13和电机前盖14之间，二级叶轮5前端设置有与摩擦环A4配合的摩擦环D20。
一级叶轮2与主轴7直接接触，主轴7转动直接带动一级叶轮2转动。二级叶轮5与主轴7不接触，仅当摩擦环A4与摩擦环D20接触时，主轴7通过摩擦环A4与摩擦环D20配合，间接带动二级叶轮5转动。电机端盖13上开设有电机端盖通道A1301和电机端盖通道B1302，电机端盖通道A1301后端连通二级导叶6出口区域，电机前盖14上设置有用于控制一级导叶3出口位置与电机端盖通道A1301连通或者阻断的第一调节装置以及用于控制一级导叶3出口位置与二级叶轮5进口处连通或者阻断的第二调节装置。
在本实施例中，第一调节装置包括调节盖A15，调节盖A15贯穿电机端盖13和电机前盖14，调节盖A15上开设有调节盖A通道1501，调节盖A通道1501与电机端盖通道A1301前端选择连通。调节盖A通道1501与电机端盖通道A1301接触位置截面形状为相对设置的弧形结构(近似成月牙形)。
在本实施例中，第二调节装置包括调节盖B16，调节盖B16贯穿电机前盖14，调节盖B16与一级导叶3出口实现贴合密封，调节盖B16后侧与电机端盖13贴合密封，调节盖B16中设有调节盖B通道1601，调节盖B通道1601内设置有调节盖C17，调节盖C17中设置有调节盖C通道1701，调节盖C通道1701与二级叶轮5进口处选择连通。调节盖B通道1601和调节盖C通道1701截面形状为十字形。
如图6所示，本发明中单级叶轮使用状态下，A-A位置处于阻断状态，B-B位置和C-C位置处于连通状态，如图7所示，本发明中多级叶轮使用状态下A-A位置和B-B位置处于连通状态，C-C位置处于阻断状态。
电机端盖13后侧开设有活塞腔1303，电机端盖通道B1302前端连通一级导叶3反导叶区域，后端连通活塞腔1303，电机端盖13内设置有用于封住活塞腔1303的盖环22，盖环22使活塞腔1303形成封闭腔体。活塞腔1303内设置有活塞21，活塞21位于活塞腔1303中，并将活塞腔分隔为有杆腔和无杆腔，其中有杆腔为靠近二级叶轮5一侧。弹簧23位于无杆腔中，一端连接活塞21，一端连接无杆腔底部。活塞杆穿过盖环22，在无杆腔无额外液体压力施加作用下，活塞杆由弹簧力作用向后端伸出，支撑二级叶轮5前侧轴向位置的固定。
本发明的工作方法为：需要做单级泵使用时，调节调节盖B16和调节盖C17位置，使调节盖B通道1601和调节盖C通道1701位于一级导叶3出口位置连通(图6中B-B抛面所示)，调节盖B通道1601和调节盖C通道1701位于一级导叶3反导叶流道位置阻塞(图6中A-A抛面所示)。
调节调节盖A15位置，使调节盖A通道1501与电机端盖通道A1301连接位置处连通(图6中C-C抛面所示)。
此时液流方向如图8中箭头所示：诱导轮1-一级叶轮2-一级导叶3-调节盖B通道1601(一级导叶3出口位置)-调节盖C通道1701(一级导叶3出口位置)-调节盖B通道1601(一级导叶3出口位置)-一级导叶3出口区域-调节盖A通道1501-电机端盖通道A1301-二级导叶6出口区域。
此时二级叶轮5与二级导叶6位置无液流流过，二级叶轮5所受轴向力不足以推动二级叶轮5带动摩擦环D20一起向前移动，即此时摩擦环A4和摩擦环D20无接触，二级叶轮5不旋转。且活塞21受弹簧23作用力作用向后伸出，接触二级叶轮5，进一步克服由二级叶轮5自身重力等原因产生的向前移动趋势。
需要做多级泵使用时，调节调节盖B16和调节盖C17位置，使调节盖B通道1601和调节盖C通道1701位于一级导叶3出口位置连通(图7中B-B抛面所示)，调节盖B通道1601和调节盖C通道1701位于一级导叶3反导叶流道位置连通(图7中A-A抛面所示)。
调节调节盖A15位置，使调节盖A通道1501与电机端盖通道A1301连接位置处阻塞(图7中C-C抛面所示)。
此时液流方向如图9中箭头所示：诱导轮1-一级叶轮2-一级导叶3-调节盖B通道1601(一级导叶3出口位置)-调节盖C通道1701(一级导叶3出口位置)-调节盖B通道1601(一级导叶3出口位置)-一级导叶3出口区域-调节盖B通道1601(一级导叶3反导叶流道位置)-调节盖C通道1701(一级导叶3反导叶流道位置)-调节盖B通道1601(一级导叶3反导叶流道位置)-一级导叶3反导叶流道-二级叶轮5-二级导叶6-挡块通道1101-二级导叶6出口区域。
此时有液流经电机端盖通道B1302流进活塞腔1303无杆腔，活塞21由于液体压力作用克服弹簧23产生的弹簧力，向前移动，既不再向二级叶轮5提供轴向向后的作用力，此时二级叶轮5与二级导叶6位置有液流流过，二级叶轮5所受轴向力足以推动二级叶轮5带动摩擦环D20一起向前移动，即此时摩擦环A4和摩擦环D20接触，摩擦环A4带动二级叶轮5与主轴7旋转。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种单级与多级离心泵的快速切换结构，其特征在于：包括机封支架(8)，所述机封支架(8)固定在电机中盖(10)上，所述电机中盖(10)前侧设置有电机端盖(13)，所述电机端盖(13)前侧设置有电机前盖(14)，机封支架(8)内设置有主轴(7)，所述主轴(7)上从后往前方向依次套设有轴套(9)、二级叶轮(5)、摩擦环A(4)、一级叶轮(2)和诱导轮(1)，所述一级叶轮(2)与所述主轴(7)直接接触，所述二级叶轮(5)与所述主轴(7)不接触，所述二级叶轮(5)出口设置有二级导叶(6)，所述二级导叶(6)出口处设置有单向通道结构，所述一级叶轮(2)出口设置有一级导叶(3)，所述二级导叶(6)位于所述电机中盖(10)和电机端盖(13)之间，所述一级导叶(3)位于所述电机端盖(13)和电机前盖(14)之间，所述二级叶轮(5)前端设置有与所述摩擦环A(4)配合的摩擦环D(20)，所述电机端盖(13)上开设有电机端盖通道A(1301)和电机端盖通道B(1302)，所述机端盖通道A(1301)后端连通所述二级导叶(6)出口区域，所述电机前盖(14)上设置有用于控制所述一级导叶(3)出口位置与所述电机端盖通道A(1301)连通或者阻断的第一调节装置以及用于控制所述一级导叶(3)出口位置与所述二级叶轮(5)进口处连通或者阻断的第二调节装置，所述电机端盖(13)后侧开设有活塞腔(1303)，所述电机端盖通道B(1302)前端连通所述一级导叶(3)反导叶区域，后端连通所述活塞腔(1303)，所述电机端盖(13)内设置有用于封住所述活塞腔(1303)的盖环(22)，所述活塞腔(1303)内设置有活塞(21)，所述活塞(21)的活塞杆穿过所述盖环(22)后与所述二级叶轮(5)接触，所述活塞(21)的底部连接弹簧(23)的一端，所述弹簧(23)的另一端连接所述活塞腔(1303)底部。
2.根据权利要求1所述的一种单级与多级离心泵的快速切换结构，其特征在于：所述第一调节装置包括调节盖A(15)，所述调节盖A(15)贯穿所述电机端盖(13)和电机前盖(14)，所述调节盖A(15)上开设有调节盖A通道(1501)，所述调节盖A通道(1501)处于不同位置时，所述调节盖A通道(1501)与所述电机端盖通道A(1301)前端连通或者阻断。
3.根据权利要求2所述的一种单级与多级离心泵的快速切换结构，其特征在于：所述调节盖A通道(1501)与所述电机端盖通道A(1301)接触位置截面形状为相对设置的弧形结构。
4.根据权利要求2所述的一种单级与多级离心泵的快速切换结构，其特征在于：所述第二调节装置包括调节盖B(16)，所述调节盖B(16)贯穿所述电机前盖(14)，所述调节盖B(16)与所述一级导叶(3)出口实现贴合密封，所述调节盖B(16)后侧与所述电机端盖(13)贴合密封，所述调节盖B(16)中设有调节盖B通道(1601)，所述调节盖B通道(1601)内设置有调节盖C(17)，所述调节盖C(17)中设置有调节盖C通道(1701)，所述调节盖C通道(1701)处于不同位置时，所述调节盖C通道(1701)与所述二级叶轮(5)进口处连通或者阻断。
5.根据权利要求4所述的一种单级与多级离心泵的快速切换结构，其特征在于：所述调节盖B通道(1601)和调节盖C通道(1701)截面形状为十字形。
6.根据权利要求1所述的一种单级与多级离心泵的快速切换结构，其特征在于：所述单向通道结构包括二级导叶挡块(11)，所述二级导叶挡块(11)固定在所述二级导叶(6)出口处，所述二级导叶挡块(11)中设有挡块通道(1101)，所述挡块通道(1101)中设有单向阀(12)。
7.根据权利要求1所述的一种单级与多级离心泵的快速切换结构，其特征在于：所述二级叶轮(5)后口环内侧通过紧固件固定有摩擦环C(19)，所述二级叶轮(5)通过所述摩擦环C(19)与安装在所述机封支架(8)上的摩擦环B(18)实现定位。
8.一种权利要求4所述单级与多级离心泵的快速切换结构的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：
需要做单级泵使用时，调节调节盖B(16)和调节盖C(17)位置，使调节盖B通道(1601)和调节盖C通道(1701)位于一级导叶(3)出口位置连通，调节盖B通道(1601)和调节盖C通道(1701)位于一级导叶(3)反导叶流道位置阻塞；
调节调节盖A(15)位置，使调节盖A通道(1501)与电机端盖通道A(1301)连接位置处连通；
液流依次经过诱导轮(1)、一级叶轮(2)、一级导叶(3)、调节盖B通道(1601)、调节盖C通道(1701)、调节盖B通道(1601)、一级导叶(3)出口区域、调节盖A通道(1501)、电机端盖通道A(1301)和二级导叶(6)出口区域；
二级叶轮(5)与二级导叶(6)位置无液流流过，二级叶轮(5)所受轴向力不足以推动二级叶轮(5)带动摩擦环D(20)一起向前移动，此时摩擦环A(4)和摩擦环D(20)无接触，二级叶轮(5)不旋转，且活塞(21)受弹簧(23)作用向后伸出，接触二级叶轮(5)，进一步克服由二级叶轮(5)自身重力等原因产生的向前移动趋势；
需要做多级泵使用时，调节调节盖B(16)和调节盖C(17)位置，使调节盖B通道(1601)和调节盖C通道(1701)位于一级导叶(3)出口位置连通，调节盖B通道(1601)和调节盖C通道(1701)位于一级导叶(3)反导叶流道位置连通；
调节调节盖A(15)位置，使调节盖A通道(1501)与电机端盖通道A(1301)连接位置处阻塞；
液流依次经过诱导轮(1)、一级叶轮(2)、一级导叶(3)、调节盖B通道(1601)、调节盖C通道(1701)、调节盖B通道(1601)、一级导叶(3)出口区域、调节盖B通道(1601)、调节盖C通道(1701)、调节盖B通道(1601)、一级导叶(3)反导叶流道、二级叶轮(5)、二级导叶(6)、挡块通道(1101)和二级导叶(6)出口区域；
此时有液流经电机端盖通道B(1302)流进活塞腔(1303)，活塞(21)由于液体压力作用克服弹簧(23)产生的弹簧力，向前移动，与二级叶轮(5)不再接触，此时二级叶轮(5)与二级导叶(6)位置有液流流过，二级叶轮(5)所受轴向力足以推动二级叶轮(5)带动摩擦环D(20)一起向前移动，即此时摩擦环A(4)和摩擦环D(20)接触，摩擦环A(4)带动二级叶轮(5)与主轴(7)旋转。
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