CN201925177U - 一种带有行星齿轮减速机构的潜水贯流泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有行星齿轮减速机构的潜水贯流泵，潜水电机是高速电机，潜水电机的外壳固定连接在井筒上，潜水电机的外壳和井筒的内壁之间形成过水流道；散热座一端固定连接在潜水电机外壳的端面上，散热座另一端与行星齿轮减速机构外壳的一端固定连接，行星齿轮减速机构外壳的另一端与水力部件的外壳固定连接，水力部件的外壳固定连接在井筒上；潜水电机的转子轴的一端与行星齿轮减速机构的太阳轮联结，行星齿轮减速机构的输出机构与水力部件的水泵轴联结。利用高速电机和行星齿轮减速机构，使得潜水贯流泵的流量大、扬程低、转速低，潜水电机的径向尺寸在合理范围，并且，轴承的热量能够及时散发，延长轴承使用寿命。

Description

一种带有行星齿轮减速机构的潜水贯流泵

技术领域

本实用新型属于水力机械技术领域，具体来说，涉及一种带有行星齿轮减速机构的潜水贯流泵。

背景技术

潜水贯流泵是一种卧式安装的水泵，具有水流顺直贯通的特点，适合大流量低扬程的工况，广泛应用于农田灌溉、城市河道引排水、城乡防洪场合。随着国家加大对基础设施建设的投资，贯流泵也在向大型化发展，即贯流泵的流量大、扬程低、比转速很大而转速很低。通常大型贯流泵中的电机的转速不超过300rpm。目前，为了达到这样的性能，贯流泵常常采用低转速电机和水力部件直接联结的方式。这种联结方式详见图1。采用这种联结方式，配套使用的电机是高极数低转速的特制潜水电机，径向尺寸很大，常常超过水泵的叶轮的径向尺寸。这样就必须加大水泵外壳的尺寸，以保证必须的过水流道的横截面积。同时为了安装这种径向尺寸很大的电机，不得不加大水泵导叶的出口直径，这就给水泵的水力设计带来以下不良后果：1.导叶的扩散角偏大，容易引起脱流，降低效率。2.导叶出口截面的湿周增加，水力半径减小，增加摩擦损失，也会降低效率。3.高比转速的水力模型，本身效率不高，而且汽蚀性能较差。

发明内容

技术问题：本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种带有行星齿轮减速机构的潜水贯流泵，利用高速电机和行星齿轮减速机构，使得潜水贯流泵在具备流量大、扬程低、转速低的优良性能的同时，保证潜水电机的径向尺寸在合理范围，并且，潜水电机的轴承在高速运转时产生的热量能够及时向外散发，延长轴承的使用寿命。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型的带有行星齿轮减速机构的潜水贯流泵，包括依次排列在井筒中的潜水电机、散热座、行星齿轮减速机构和水力部件，潜水电机是高速电机，潜水电机的外壳固定连接在井筒上，并且潜水电机的外壳和井筒的内壁之间形成过水流道；所述的散热座中间布置有一个通孔，该通孔中设置有轴承；散热座一端固定连接在潜水电机外壳的端面上，散热座另一端与行星齿轮减速机构外壳的一端固定连接，行星齿轮减速机构外壳的另一端与水力部件的外壳固定连接，水力部件的外壳固定连接在井筒上；潜水电机的转子轴的一端通过齿套联轴器与行星齿轮减速机构的太阳轮联结，并且转子轴与齿套联轴器的联结处通过轴承支承在散热座上，行星齿轮减速机构的输出机构与水力部件的水泵轴联结。

所述的散热座的外壁设置有散热筋。

所述的潜水电机中设置散热管，该散热管沿周向排布在潜水电机的机座外部，并且散热管连通位于潜水电机转子两端的空腔。

有益效果：与现有技术相比，本技术方案的有益效果是：

1.潜水贯流泵在具备流量大、扬程低、转速低的优良性能的同时，潜水电机的径向尺寸在合理范围，不会因为安装潜水电机，而需要加大水泵导叶的出口直径和水泵外壳的尺寸。在本技术方案中，潜水电机的转子轴的一端通过齿套联轴器与行星齿轮减速机构的太阳轮联结，行星齿轮减速机构的输出机构与水力部件的水泵轴联结。潜水电机输出的高转速，通过行星齿轮减速机构的减速调节，变成低转速，并输入水力部件中。这样就可以实现潜水贯流泵低转速，同时具有优良的水力性能。同时，因为本技术方案中的潜水电机是高速电机，所以潜水电机的径向尺寸在合理范围内，不会很大。这样就不需要因为潜水电机的径向尺寸过大的问题，而刻意去增加水泵导叶的出口直径和水泵外壳的尺寸。

2.散热座的传热能力强，延长轴承的使用寿命。在传统方案中，轴承座位于电机腔与油室之间，散热能力较差，轴承长期工作在高温环境中，使用寿命大大降低，并且降低了整机运行的可靠性。本技术方案中，散热座的外壁直接和工作水流接触，可以加快传热能力，将轴承产生的热量带走，延长轴承的使用寿命，提高轴承工作的可靠性。尤其是散热座的外壁布置散热筋，可以增加换热面积，进一步提高散热座的传热能力。

3.减速灵活，并且减速范围大。本技术方案中的减速机构是行星齿轮减速机构，通过使用行星齿轮减速机构，利用太阳轮和行星轮的齿数比不同，可以使潜水贯流泵的转速在很大的范围内选择，便于选用成熟的、优异的水力模型。

4.充分保证潜水贯流泵的工作性能。本技术方案中采用高速电机充当潜水电机。因为高速电机的径向尺寸不大，所以不需要加大水泵导叶的出口直径，进而就不需要增加导叶的扩散角和导叶出口截面湿周。如果导叶的扩散角偏大，那么容易引起脱流，降低效率。如果导叶出口截面的湿周增加，那么水力半径减小，增加摩擦损失，降低效率。所以，使用高速电机可以保证潜水贯流泵的水力损失不会增大，潜水贯流泵的工作效率不会降低，

5.经济性能高、制造成本低。因为低速电机的功率因数很小、效率低下，所以长期使用低速电机，经济性极差。同时，低速电机的安装，需要使整个潜水贯流泵的体积增大，材料费用和制造费用相应增多，增加了制造成本和安装难度。本技术方案中，高速电机通过行星齿轮减速机构降到所需要的转速，可以避免因选用相应功率的低速电机所造成的机组的体积庞大而引起的制造成本增加。

6. 潜水电机散热及时，保证潜水贯流泵的正常运转。在本技术方案中，在潜水电机的机座外部设置散热管，散热管连通位于潜水电机转子两端的空腔。潜水电机的温升是衡量电机能否安全使用的重要指标。由于效率低，潜水电机发热量很大，所以会造成潜水电机中的转子的膨胀量很大。转子的膨胀相当于减小定子和转子之间的气隙，进而会出现定子和转子相摩擦的事故。设置散热管，可以及时将潜水电机中的热量散发到外部水流中，使得转子的膨胀量保持在合理范围内，避免转子和定子相接触。因此，散热管加强潜水电机内部的热空气和外部水流的换热，避免因潜水电机散热不好造成的潜水电机过热而影响潜水贯流泵的正常运转。

附图说明

图1是现有的潜水贯流泵的轴向剖视图。

图2是本实用新型的潜水贯流泵的轴向剖视图。

图3是本实用新型中的行星齿轮减速机构的轴向剖视图。

图4是本实用新型中的水力部件的轴向剖视图。

图5是本实用新型中的潜水电机轴向剖视图。

图中有：潜水电机1、散热座2、行星齿轮减速机构3、水力部件4、井筒5、

行星轮31、太阳轮32、行星架33、内齿圈34、齿套联轴器35、水泵轴41、转子轴11、散热管12、转子13、定子14。

具体实施方式

如图2至图5所示，本实用新型的一种带有行星齿轮减速机构的潜水贯流泵，依次排列在井筒5中的潜水电机1、散热座2、行星齿轮减速机构3和水力部件4。潜水电机1采用高速电机。潜水电机1的外壳固定连接在井筒5上，并且潜水电机1的外壳和井筒5内壁之间形成过水流道。工作时，过水流道中充满了单一流向的水。散热座2中间布置有一个通孔，该通孔中设置有轴承。散热座2一端固定连接在潜水电机1外壳的端面上，散热座2另一端与行星齿轮减速机构3外壳的一端固定连接，行星齿轮减速机构3外壳的另一端与水力部件4的外壳固定连接，水力部件4的外壳固定连接在井筒5上。潜水电机1的转子轴11的一端通过齿套联轴器35与行星齿轮减速机构3的太阳轮32联结，并且转子轴11与齿套联轴器35的联结处通过轴承支承在散热座2上。行星齿轮减速机构3的输出机构与水力部件4的水泵轴41联结。

在本技术方案中，潜水电机1的转子轴11的一端通过齿套联轴器35与行星齿轮减速机构3的太阳轮32联结，行星齿轮减速机构3的输出机构与水力部件4的水泵轴41联结。这样，该结构的潜水贯流泵在工作时，因为潜水电机1是高速电机，所以潜水电机1的转子轴11输出的是高转速。通过行星齿轮减速机构3的减速调节，高转速变成低转速，并输入水力部件4中。这样就可以实现潜水贯流泵、转速低的优良性能。同时，因为潜水电机1是高速电机，所以潜水电机1的径向尺寸在合理范围内，不会很大。这样就不需要增加导叶的出口直径和水泵外壳的尺寸，也不需要增加导叶的扩散角和导叶出口截面湿周。如果导叶的扩散角偏大，那么容易引起脱流，降低效率。如果导叶出口截面的湿周增加，那么水力半径减小，增加摩擦损失，降低效率。所以，使用高速电机可以保证潜水贯流泵的水力损失不会增大，潜水贯流泵的工作效率不会降低。因为低速电机的功率因数很小、效率低下，所以长期使用低速电机，经济性极差。安装低速电机，需要使整个潜水贯流泵的体积增大，材料费用和制造费用相应增多，制造成本和安装难度也就增加。本技术方案中，高速电机通过行星齿轮减速机构3降到所需要的转速，可以避免因选用相应功率的低速电机所造成的机组的体积庞大而引起的制造成本增加。另外，本技术方案中的减速机构是行星齿轮减速机构3，通过使用行星齿轮减速机构3，利用太阳轮32和行星轮31的齿数比不同，可以使潜水贯流泵的转速在很大的范围内选择，便于选用成熟的、优异的水力模型。

进一步，所述的散热座2的外壁设置有散热筋。本技术方案中，散热座2的外壁直接和工作水流接触，可以加快传热能力，将轴承产生的热量带走，延长轴承的使用寿命，提高轴承工作的可靠性。尤其是散热座2的外壁布置散热筋，可以增加换热面积，进一步提高散热座2的传热能力。

进一步，所述的潜水电机1中设置散热管12，该散热管12沿周向排布在潜水电机1的机座外部，并且散热管12连通位于潜水电机1转子两端的空腔。潜水电机1工作时，装在转子13一端的空腔内的风叶，将潜水电机1腔内的热空气吹向散热管12，使热空气沿着“输入端腔体——散热管12——输出端腔体——定子14和转子13之间的气隙——输入端腔体”的方向循环流动。当热空气在散热管12内的流动方向与散热管12外的水流方向相反时，换热效果更好。热空气在散热管12内得到充分冷却后进入定子14和转子13间的气隙，再带走潜水电机1产生的热量，主要是转子13产生的热量。散热管12和机座依靠外部的水流来冷却，使潜水电机1内部的温度分布均匀，有效降低潜水电机1的温升。潜水电机1的温升是衡量电机能否安全使用的重要指标。由于效率低，潜水电机1发热量很大，所以会造成潜水电机1中的转子13的膨胀量很大。转子的膨胀相当于减小定子14和转子13之间的气隙，进而会出现定子14和转子13相摩擦的事故。设置散热管，可以及时将潜水电机1中的热量散发到外部水流中，使得转子13的膨胀量保持在合理范围内，避免转子13和定子14相接触。因此，散热管12加强潜水电机1内部的热空气和外部水流的换热，避免因潜水电机1散热不好造成的潜水电机1过热而影响潜水贯流泵的正常运转。

进一步，所述的行星齿轮减速机构3可以有多种结构，本技术方案优选下面的结构：行星齿轮减速机构3包括三个行星轮31、一个太阳轮32、一个行星架33和一个内齿圈34。三个行星轮31均匀分布在太阳轮32和内齿圈34之间。行星架33与行星轮31的轮轴固定连接，每个行星轮31的轮轴由两个调心滚子轴承支承，行星架33的中心轴孔为渐开线花键，并且，行星架33由一个调心滚子轴承和一个深沟球轴承支承。行星架33由轴承支承，可以进行精确的轴向定位，避免行星架33的轴向窜动。行星齿轮减速机构3的所有齿轮副都留有齿侧间隙，齿形经过磨削，在装配时，不必作齿形对准即能顺利套入。当采用此结构的行星齿轮减速机构3时，行星齿轮减速机构3的输出机构是行星架33，水力部件4的水泵轴41与行星架33的中心轴孔通过花键联结。

进一步，所述的带有行星齿轮减速机构的潜水贯流泵，还设置有两道机械密封，一道机械密封设置在潜水电机1转子轴11的轴伸部，另一道机械密封设置在水泵轴41的轴伸端。设置两道机械密封，可以使得潜水电机1和水力部件4密封性能加强。在潜水电机1转子轴11的轴伸部设置机械密封，可以防止润滑油进入潜水电机1内部。在水泵轴41的轴伸端设置机械密封，可以防止水流进入油室。

Claims (6)

1.一种带有行星齿轮减速机构的潜水贯流泵，其特征在于，包括依次排列在井筒（5）中的潜水电机（1）、散热座（2）、行星齿轮减速机构（3）和水力部件（4），

所述的潜水电机（1）是高速电机，潜水电机（1）的外壳固定连接在井筒（5）上，并且潜水电机（1）的外壳和井筒（5）的内壁之间形成过水流道；所述的散热座（2）中间布置有一个通孔，该通孔中设置有轴承；散热座（2）一端固定连接在潜水电机（1）外壳的端面上，散热座（2）另一端与行星齿轮减速机构（3）外壳的一端固定连接，行星齿轮减速机构（3）外壳的另一端与水力部件（4）的外壳固定连接，水力部件（4）的外壳固定连接在井筒（5）上；

所述的潜水电机（1）的转子轴（11）的一端通过齿套联轴器（35）与行星齿轮减速机构（3）的太阳轮（32）联结，并且转子轴（11）与齿套联轴器（35）的联结处通过轴承支承在散热座（2）上，行星齿轮减速机构（3）的输出机构与水力部件（4）的水泵轴（41）联结。

2.按照权利要求1所述的带有行星齿轮减速机构的潜水贯流泵，其特征在于，所述的散热座（2）的外壁设置有散热筋。

3.按照权利要求1所述的带有行星齿轮减速机构的潜水贯流泵，其特征在于，所述的潜水电机（1）中设置散热管（12），该散热管（12）沿周向排布在潜水电机（1）的机座外部，并且散热管（12）连通位于潜水电机（1）转子两端的空腔。

4.按照权利要求1所述的带有行星齿轮减速机构的潜水贯流泵，其特征在于，所述的行星齿轮减速机构（3），包括三个行星轮（31）、一个太阳轮（32）、一个行星架（33）和一个齿圈（34），三个行星轮（31）均匀分布在太阳轮（32）和齿圈（34）之间，行星架（33）与行星轮（31）的轮轴固定连接，每个行星轮（31）的轮轴由两个调心滚子轴承支承，行星架（33）的中心轴孔为渐开线花键，并且，行星架（33）由一个调心滚子轴承和一个深沟球轴承支承。

5.按照权利要求2所述的带有行星齿轮减速机构的潜水贯流泵，其特征在于，所述的行星齿轮减速机构（3）的输出机构是行星架（33），水力部件（4）的水泵轴（41）与行星架（33）的中心轴孔通过花键联结。

6.按照权利要求1所述的带有行星齿轮减速机构的潜水贯流泵，其特征在于，还设置有两道机械密封，一道机械密封设置在电机转子轴（11）轴伸部，另一道机械密封设置在水泵轴（41）的轴伸端。

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