CN1319726A - 双驱动对旋轴流泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双驱动对旋轴流泵,其中前置叶轮和后置叶轮分别安装在两台电机轴上,进水段安装在一台电机与前段壳体之间;出水段安装在另一台电机与后段壳体之间;两台电机轴、前段壳体和后段壳体处于同一轴心线;前置叶轮叶片与后置叶轮叶片之间存在轴向间隙。本双驱动对旋轴流泵具有扬程高、效率高、体积小等特点,它大大拓宽了普通轴流泵的使用范围,是一种应用更为广泛、更富社会价值与经济价值的新型泵。

Description

双驱动对旋轴流泵
本发明涉及一种双驱动对旋轴流泵，属于流体机械及工程设备技术领域。
已经有的普通轴流泵的工作原理可参见图1，轴流泵通过其吸入室1、叶轮2、导叶体3、出水弯管4将能量传递给被抽送的液体，使其能量增加，从而实现抽送液体的目的。
其吸入室的主要作用和要求为：1)将水引入叶轮进口；2)吸入室中水力损失要小；3)液体自吸入室流入叶轮吸入口时，速度分布要均匀。
其叶轮的工作原理是：轴流泵的叶轮主要由几个叶片组成环列叶栅，叶栅中的一个翼型如图2所示，翼型的圆周速度为U，进口前液流的绝对速度为V，则液流相对于翼型的相对速度为W，且W=V-U，液流以相对速度W绕流翼型时，作用在翼型上的力为P，则翼型作用在液流上的力为R，且R=-P,R对液流作功，其功率为R·U；正因如此，液体流过叶轮时，其动能和压能皆得到了增加。
其导叶体的主要作用为：几乎全部消除液体的旋转环量，同时将部分旋转动能转化为压能。
其出水弯管的主要作用是将液体引出，并部分回收液流能量。
上述轴流泵是一种高比转数的叶片泵，其比转数范围一般在500～1600之间；它的特点就是流量大、扬程低；因此，它经常充当为一种“大流量、低扬程”泵，其最大流量可达70m2/s左右，而扬程一般低于25m。也正因这些特点；因此，其转速低，体积大。
本发明的目的是设计一种双驱动对旋轴流泵，使其区别于普通轴流泵，其前置叶轮与后置叶轮同时互为反向旋转，并分别由两台原动机直接驱动，共同将能量传递给被抽送的液体，使其能量增加，从而实现抽送液体的机器。
本发明设计的双驱动对旋轴流泵，包括两台电机、进水段、出水段、前置叶轮和后置叶轮；前置叶轮和后置叶轮通过导轴承分别安装在电机轴上，前置叶轮安装在前段壳体内，后置叶轮安装在后段壳体内；进水段安装在一台电机与前段壳体之间；出水段安装在另一电机与后段壳体之间；两台电机轴、前段壳体和后段壳体处于同一轴心线；前置叶轮叶片与后置叶轮叶片之间的轴向间隙S为前置叶轮叶片中弦长L的35％～65％，前置叶轮与后置叶轮的转速比为1∶0.65～1.75；前置叶轮与后置叶轮的外径D为100mm～5000mm，轮毂比Dh∶D=1∶0.3～0.7，叶片数Z为3～7枚。
由于双驱动对旋轴流泵与普通轴流泵相比具有扬程高、效率高、体积小等特点；因此，它大大拓宽了普通轴流泵的使用范围，并且可以部分替代混流泵，是一种应用更为广泛、更富社会价值与经济价值的新型泵。在工业、农业、民用、军用、尖端科学等领域都要应用双驱动对旋轴流泵。其具体应用在以下行业：农业灌溉、排涝、城市供水、电力工业、循环系统、化学工业、石油工业、煤矿工业、造船工业、轻纺食品工业、军事工业、水利建设、航空工业、尖端科学等各行各业。
本发明还可以产生以下几方面的效果：
1、双驱动对旋式轴流泵可以看成是两级轴流泵，它与普通轴流泵相比具有较高的扬程；因此，其使用范围更广。
2、在同样的设计参数要求下，与普通轴流泵相比，双驱动对旋式轴流泵转速较低；因此，其体积小，结构紧凑。
3、双驱动对旋式轴流泵可以省略原有的轴向固定导叶及联轴器，其轴向长度较小，主轴强度加强。
4、与普通轴流泵相比，双驱动对旋式轴流泵的比转数较大，效率要提高3％～8％；特别是其有更宽广地稳定运行范围，从而大大提高了变工况运行的适应性和机组运行效率。
5、原轴流泵的叶轮与固定导叶组合流道的流场是“动静”耦合关系；而双驱动对旋式轴流泵的前、后叶轮组合流道的流场是“动动”耦合关系。由于后置叶轮有进口预旋，因此，可以大大提高该泵的汽蚀性能。同时，在设计前置叶轮时，可以对前置叶轮应用高汽蚀性能的设计方法，而后置叶轮应用低汽蚀性能的设计方法；从而改善整台泵的汽蚀性能和使用寿命。
附图说明：
图1是普通轴流泵结构示意图。
图2是已有轴流泵叶轮工作原理。
图3是本发明设计的双驱动对旋轴流泵的结构示意图。
图4是前置叶轮、后置叶轮尺寸参数及间隙示意图。
图5是前置叶轮叶片(D+Dh)/2处弦长L示意图。
图1～图5：1是吸入室，2是叶轮，3是导叶体，4是出水弯管，5是电机，6是进水段，7是导轴承，8是导轴承支架，9是前置叶轮，10是前段壳体，11是后置叶轮，12是后段壳体，13是出水段，14是公用底座。
如图3所示，本发明设计的双驱动对旋轴流泵，包括两台电机5、进水段6、出水段13、前置叶轮9和后置叶轮11；前置叶轮9和后置叶轮11通过导轴承7安装在电机轴上，前置叶轮安装在前段壳体10内，后置叶轮11安装在后段壳体12内；两台电机轴、前段壳体和后段壳体处于同一轴心线。
如图4和图5所示，本发明设计的双驱动对旋轴流泵中，前置叶轮叶片与后置叶轮叶片之间的轴向间隙S为前置叶轮叶片中弦长L的35％～65％，前置叶轮与后置叶轮的转速比为1∶0.65～1.75；前置叶轮与后置叶轮的外径D为100mm～5000mm，轮毂比Dh∶D=1∶0.3～0.7，叶片数Z为3～7枚。
从图中可以看出，前置叶轮9，后置叶轮11分别由两台原动机5在两侧直接互为反向驱动；为了保持电机轴的稳定性，通过导轴承支架8，运用导轴承7分别支撑。整台机组泵与电机最终通过公用底座14联接为统一的整体；因此，整机安装方便快捷，结构简捷紧凑。其进、出口之间的相对位置可以是水平或垂直等多种关系。
以下是本发明的一个设计实例：
设计参数：流量Q=270m3/h，扬程H=4m，转速n=1440r/min，轴功率Pa=3.4kW，电机功率P=5.5Kw，效率η=86.6％。设计结果：叶轮外径D=180mm，轮毂直径Dh=80mm，轮毂比Dh/D=0.444，叶片数Z=4枚，前置叶轮叶片与后置叶轮叶片之间的轴向间隙S=40.8mm，前置叶轮叶片中弦长L=84.15mm,S/L=48.5％。

Claims (1)

1、一种双驱动对旋轴流泵，其特征在于该轴流泵包括两台电机、进水段、出水段、前置叶轮和后置叶轮；前置叶轮和后置叶轮通过导轴承分别安装在电机轴上，前置叶轮安装在前段壳体内，后置叶轮安装在后段壳体内；进水段安装在一台电机与前段壳体之间；出水段安装在另一台电机与后段壳体之间；两台电机轴、前段壳体和后段壳体处于同一轴心线；前置叶轮叶片与后置叶轮叶片之间的轴向间隙S为前置叶轮叶片中弦长L的35％～65％，前置叶轮与后置叶轮的转速比为1∶0.65～1.75；前置叶轮与后置叶轮的外径D为100mm～5000mm，轮毂比Dh∶D=1∶0.3～0.7，叶片数Z为3～7枚。
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