專利名稱：水陸兩用高效自吸離心泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及離心泵技術(shù)，特別是一種水陸兩用高效自吸離心泵。
背景技術(shù)：
目前傳統(tǒng)的潛水泵分濕式、干式和油浸式三大類型。濕式的潛水泵為防止漏電，電機(jī)必須采用塑膠密封線繞組，機(jī)膛中雖有水，但因水不流動(dòng)，升溫快、散熱差，容易出現(xiàn)密封線燒壞，并且由于線徑附著層加厚，不但繞組功率變小、磁場(chǎng)強(qiáng)度也變小，耗電高。干式的潛水泵，電機(jī)內(nèi)是空氣，雖浸入水中，但因水不流動(dòng)，散熱條件差，因電機(jī)體內(nèi)空氣在電機(jī)工作時(shí)因加熱膨脹，有部分空氣逸出，使停機(jī)后會(huì)有水往電機(jī)體內(nèi)浸入膛內(nèi)，易發(fā)生事故。油浸式潛水泵，如密封件磨損，則會(huì)產(chǎn)生漏油，污染環(huán)境。另外目前離心泵起動(dòng)時(shí)，沒(méi)有自排氣裝置，必須人工放氣后才能啟動(dòng)。離心泵只有一組拋物線型葉片，存在有工作時(shí)輸送壓力不大，輸送揚(yáng)程不高，經(jīng)常滿足不了實(shí)用要求。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?6244274.7公開(kāi)一種電機(jī)充水式立式潛水泵，它因電機(jī)膛內(nèi)是水浸的，且水不流動(dòng)，存在前述濕式的潛水泵的通常不足。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?1214552.8公開(kāi)一種氣液分離室能通斷的高效自吸離心泵，其公開(kāi)的技術(shù)構(gòu)造復(fù)雜，體積大，不能與泵做成一體，其閥結(jié)構(gòu)不合理，難于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)或關(guān)，使用十分不便。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在對(duì)上述不足之處進(jìn)行改進(jìn)，提供一種水陸兩用高效自吸離心泵。
本發(fā)明是用如下方式實(shí)現(xiàn)的它由電動(dòng)機(jī)軸連接葉輪，葉輪裝在葉輪蓋和葉輪座板內(nèi)，有進(jìn)水管和出水管。電機(jī)外殼是雙層中空殼體在電機(jī)外殼內(nèi)有水道，電機(jī)外殼有進(jìn)水管與水道相通，電機(jī)外殼另一端連接葉輪座板，氣水分離器固裝在葉輪蓋，自動(dòng)閥裝在氣水分離器內(nèi)，自動(dòng)閥有水道出口孔連通葉輪蓋和葉輪座板的吸氣水道，氣水分離器上部有出水孔連接輸出水管，自排氣道分別穿過(guò)葉輪蓋和氣水分離器的壁連通葉輪內(nèi)腔和氣水分離器，葉輪有相連通的葉輪進(jìn)水端內(nèi)腔和葉輪內(nèi)腔，葉輪裝有三級(jí)葉片，第一級(jí)葉片安裝在葉輪進(jìn)水端內(nèi)腔內(nèi)，第二級(jí)葉片和第三級(jí)葉片安裝在葉輪內(nèi)腔內(nèi)，葉輪進(jìn)水端內(nèi)腔是由葉輪輪轂和葉輪蓋構(gòu)成的凸出的圓臺(tái)形空腔，第三級(jí)葉片安裝位置在葉輪內(nèi)腔的邊緣，葉輪出口水管連接氣水分離器的進(jìn)水孔。
本發(fā)明還可用如下方式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)閥的閥體壁上有錐面閥座，錐面閥座有水道出口孔，閥蓋蓋裝在錐面閥座上，閥蓋的柱塞式閥芯位置正對(duì)錐面閥座的水道出口孔，吸氣水道穿過(guò)錐面閥座連通錐面間隙。帶錐面閥座的閥體壁即是氣水分離器的壁或是在氣水分離器的壁上加裝閥體壁。錐面間隙是閥蓋與錐面閥座之間常態(tài)時(shí)形成的間隙。
葉輪的第一級(jí)葉片形狀呈螺旋槳型，第二級(jí)葉片形狀呈拋物線型或漸開(kāi)線型，第三級(jí)葉片的離心角比第二級(jí)葉片離心角大。第一級(jí)葉片的葉片數(shù)量有3至6片，第二級(jí)葉片的葉片數(shù)量有3至6片，第三級(jí)葉片的葉片數(shù)量有27至54片。第一級(jí)葉片的葉片數(shù)量與第二級(jí)葉片的葉片數(shù)量與第三級(jí)葉片的葉片數(shù)量較優(yōu)比值是1∶1∶9。
本自吸離心泵具有能自排空氣、自動(dòng)吸排氣，葉輪有多級(jí)推進(jìn)加速和流水冷卻電機(jī)機(jī)殼的特點(diǎn)。使用范圍廣、揚(yáng)程高、流量大、效率高、省電、耐用、操作方便。它能一機(jī)多用，因?yàn)殡姍C(jī)采用流動(dòng)水冷卻，工作時(shí)電機(jī)發(fā)熱保持最低溫度，電機(jī)不易出現(xiàn)燒壞現(xiàn)象，可根據(jù)用戶需要，可將泵作陸上或潛入水中使用。適用于離心泵、潛水泵、管道泵、防爆泵。如采用不同的制造材料，可以用于各種耐酸、耐堿、耐鹽、耐油的清液泵。本泵的流量比同類型自吸離心泵大30％至40％，揚(yáng)程范圍從小揚(yáng)程至高揚(yáng)程，最高揚(yáng)程可達(dá)60米。
圖1水陸兩用高效自吸離心泵結(jié)構(gòu)主視示意圖。
圖2多級(jí)推進(jìn)式離心葉輪結(jié)構(gòu)主視示意圖。
圖3為圖2的A-A剖視圖。
圖4氣水分離器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為圖4的B-B剖視圖。
圖6自排空氣結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本水陸兩用高效自吸離心泵結(jié)構(gòu)是電機(jī)定子15、轉(zhuǎn)子16裝在電機(jī)外殼9內(nèi)，電機(jī)軸由軸承11支承，電機(jī)軸兩端分別有葉輪間隙調(diào)整裝置5和軸向調(diào)整器12。電機(jī)外殼9是雙層中空外殼，在電機(jī)外殼9的中空層是水道14，電機(jī)外殼9有進(jìn)水管13，并與水道14相通，電機(jī)外殼9另一端經(jīng)電機(jī)端蓋8連接葉輪座板7。葉輪4裝在電機(jī)軸上，葉輪4在葉輪蓋6和葉輪座板7蓋合為內(nèi)腔內(nèi)，葉輪4有相連通的葉輪進(jìn)水端內(nèi)腔23和葉輪內(nèi)腔24。葉輪4裝有三級(jí)葉片，第一級(jí)葉片19安裝在葉輪進(jìn)水端內(nèi)腔23內(nèi)，第二級(jí)葉片20和第三級(jí)葉片21安裝在葉輪內(nèi)腔24內(nèi)，葉輪進(jìn)水端內(nèi)腔23是由葉輪輪轂37和葉輪蓋22構(gòu)成的凸出的圓臺(tái)形空腔，第三級(jí)葉片21安裝位置在葉輪內(nèi)腔24的邊緣。第一級(jí)葉片19的葉片形狀呈螺旋槳型，葉片數(shù)量有3至6片，本實(shí)施例選用4片。第二級(jí)葉片20的葉片形狀呈拋物線型或漸開(kāi)線型，本例選用拋物線型，葉片數(shù)量有3至6片，本實(shí)施例選用4片。第三級(jí)葉片(21)的葉片數(shù)量有27至54片，本實(shí)施例選用36片，其離心角比第二級(jí)葉片20的離心角大。氣水分離器1固裝在葉輪蓋6上，自動(dòng)閥2裝在氣水分離器1的底部，自動(dòng)閥2有水道出口孔31連通葉輪蓋6和葉輪座板7的吸氣水道17。氣水分離器1上部有出水孔34連接輸出水管18。自動(dòng)閥2的閥體壁32上有錐面閥座29，錐面閥座29有水道出口孔31，帶錐面閥座29的閥體壁32可以是氣水分離器1的壁直接加工而成，也可以是在氣水分離器1的壁上加裝帶錐面閥座29的閥體壁32，本實(shí)施例用加厚氣水分離器1的底壁直接加工而成。閥體壁32的錐面閥座29有水道出口孔31。閥蓋26蓋裝在錐面閥座29上，閥蓋26有柱塞式閥芯27位置正對(duì)錐面閥座29的水道出口孔31，閥蓋26用彈性材料制造，如橡膠、軟塑料材料等。本例用橡膠材料制造閥蓋26。吸氣水道30穿過(guò)錐面閥座29的錐面壁連通錐面間隙28，錐面間隙28是閥蓋26與錐面閥座29之間在常態(tài)時(shí)形成的間隙，吸氣水道30經(jīng)錐面間隙28和水道出口孔31連通吸氣水道7，再連通機(jī)體水室10、葉輪內(nèi)腔和水道14。自排氣道3分別穿過(guò)葉輪蓋6和氣水分離器1的壁將葉輪內(nèi)腔24和氣水分離器1相互連通。葉輪出口水管36經(jīng)氣水分離器1的進(jìn)水孔33連通氣水分離器1的內(nèi)腔，即連通氣水分離器1的水室35。葉輪座板7中心部有葉輪座板通孔25。電機(jī)外殼9、電機(jī)端蓋8同葉輪座板7之間有空腔形成的水室10。
自排空氣工作原理結(jié)構(gòu)上有從蝸殼泵體即葉輪蓋6上開(kāi)一個(gè)斜向泵體出口的小孔道，即自排氣道3，穿過(guò)氣水分離器1的底壁連通入氣水分離器1內(nèi)腔(即氣水分離器水室35)，泵起動(dòng)前，灌入引水，泵殼(即葉輪進(jìn)水端內(nèi)腔23和葉輪內(nèi)腔24)的空氣便經(jīng)過(guò)自排氣道3排出至氣水分離器1內(nèi)，經(jīng)輸出水管排出。起動(dòng)后，自排空氣時(shí)，氣水分離器與泵體中壓力基本平衡，氣水分離器1的水緩慢流向泵內(nèi)，有助自排空氣，當(dāng)泵排完空氣進(jìn)入泵水時(shí)，泵體內(nèi)壓力急劇升高，水馬上流向氣水分離器1，自排氣道3成為出水通道，如出現(xiàn)中途漏入空氣時(shí)，也一同帶出。
自動(dòng)吸排氣和自動(dòng)閥工作原理自動(dòng)閥2的閥蓋26由橡膠制成，下方有凸出的柱塞式閥芯27，閥蓋26四周與錐面閥座29緊固。錐面閥座上的錐面成上大下小的形狀，當(dāng)閥蓋26受壓時(shí)能緊密結(jié)合，柱塞式閥芯27插入錐面閥座28內(nèi)，形成閉路。通常狀態(tài)時(shí)，因上、下壓力相等，閥蓋1常處于開(kāi)啟狀態(tài)。初次使用或機(jī)下管道有空氣時(shí)，向泵機(jī)內(nèi)灌入引水，接通電源，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，葉輪4將葉輪進(jìn)水內(nèi)腔23和葉輪內(nèi)腔24形成的葉輪水室的水拋至氣水分離器1，葉輪水室成負(fù)壓，氣水分離器1的水與泵機(jī)下管道中的空氣吸入到葉輪水室內(nèi)，由于旋轉(zhuǎn)葉輪的離心力，吸入氣水混合液并拋至氣水分離器1內(nèi)，經(jīng)分離后，氣從出水口34經(jīng)輸出水管18排出，水經(jīng)吸氣水道30、自動(dòng)閥2的錐面間隙28、水道出口孔31、吸氣水道17循環(huán)到葉輪水室，完成一個(gè)周期，然后葉輪水室的水又被葉輪4經(jīng)葉輪出口水管36、氣水分離器1的進(jìn)水孔33拋送至氣水分離器1的水室35，氣體從出水口34排出，水又經(jīng)吸氣水道30、自動(dòng)閥2的錐面間隙28、水道出口孔31吸氣水道17循環(huán)到葉輪水室，如此連續(xù)不斷循環(huán)不斷，由于管道長(zhǎng)短不一，一般經(jīng)幾十秒至2至3分鐘左右即可吸完空氣，泵進(jìn)入正常工作。此時(shí)因葉輪4拋出的水壓力急劇增大，氣水分離器1的水室35壓力急劇增高，自動(dòng)閥2的閥蓋26上方受力增大，閥蓋26的柱塞式閥芯27位置下移進(jìn)入錐面閥座29并緊壓，切斷吸氣水道30，終止水的循環(huán)。泵出的水經(jīng)水室35連通的輸出水管18輸送至上面。停機(jī)后，因葉輪水室與氣水分離器1的水室35形成的負(fù)壓消除，閥蓋26的上、下壓力均衡，由于閥蓋26是橡膠材料制造，在彈力作用下，閥蓋26的柱塞式閥芯27位置上移，恢復(fù)正常開(kāi)啟狀態(tài)。氣水分離全自動(dòng)進(jìn)行。用作潛水泵用時(shí)，因葉輪水室與氣水分離器1的水室35同樣存在壓力差，故自動(dòng)閥2同樣工作。
眾所周知，自吸離心泵使用時(shí)都有水環(huán)帶動(dòng)空氣，而此水又來(lái)自泵內(nèi)引水的循環(huán)使用，水路的大小量要占該泵總泵水能力的50％至80％，否則難以帶出空氣，或是吸程低，或是時(shí)間長(zhǎng)。傳統(tǒng)的自吸離心泵，循環(huán)水路是常開(kāi)的，當(dāng)吸完空氣完畢后，水始終在循環(huán)，實(shí)質(zhì)上水循環(huán)浪費(fèi)了大量電能，泵出的水揚(yáng)程低。本自吸離心泵在泵吸氣階段時(shí)，水循環(huán)的水路開(kāi)啟暢通，當(dāng)吸氣完畢后，自動(dòng)閥2自動(dòng)關(guān)閉，切斷吸氣水循環(huán)水路沒(méi)有水循環(huán)，泵上來(lái)的水全部泵出。
離心葉輪多級(jí)推進(jìn)式加速工作原理本葉輪4有三級(jí)葉片。第一級(jí)葉片19有四片，葉片呈螺旋槳式，用軸向推進(jìn)式增加進(jìn)入葉輪的水的初速度并壓向第二級(jí)葉片20。泵在自吸時(shí)能促進(jìn)氣水混合，促進(jìn)氣體快速排出。經(jīng)加速的流體在葉輪中的導(dǎo)向角度的疏導(dǎo)下，高速進(jìn)入第二級(jí)葉片20。第二級(jí)葉片20有四片，葉片呈拋物線狀，就葉輪的旋轉(zhuǎn)力，在第二級(jí)葉片20離心力推動(dòng)下，流體進(jìn)一步增速進(jìn)入第三級(jí)葉片21。為使流體再進(jìn)一步加速，葉片設(shè)計(jì)為第二級(jí)葉片的數(shù)倍，本實(shí)施例選用36片，為第三級(jí)葉片的九倍，以增加流體的接觸面，同時(shí)加大第三級(jí)葉片的拋出角度，增進(jìn)流體拋出的離心速度，大大增強(qiáng)泵的工作壓力，這就是多級(jí)推進(jìn)式加速原理。
水道流向和電機(jī)機(jī)殼水流冷卻原理當(dāng)自吸離心泵工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)葉輪4轉(zhuǎn)動(dòng)，葉輪4安裝在蝸殼式泵體中，葉輪4高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，離心力將水從泵體中沿切線方向經(jīng)葉輪出口水管36拋出。被提水源的水從進(jìn)水口13進(jìn)入電機(jī)外殼9的水道14，再流至電機(jī)水室10，經(jīng)葉輪座板通孔25流入葉輪的葉輪進(jìn)水端內(nèi)腔23和葉輪內(nèi)腔24，再?gòu)娜~輪出口水管36拋出至氣水分離器1，經(jīng)輸出水管18泵出。由于連續(xù)泵水，水源源不斷流經(jīng)水道14，此流動(dòng)的水帶走電機(jī)線圈及機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)中所產(chǎn)生的熱量，達(dá)到良好的散熱目的。
權(quán)利要求
1.一種水陸兩用高效自吸離心泵，它由電動(dòng)機(jī)軸連接葉輪，葉輪裝在葉輪蓋和葉輪座板內(nèi)，有進(jìn)水管和出水管，其特征在于電機(jī)外殼(9)是雙層中空殼體，在電機(jī)外殼(9)內(nèi)有水道(14)，電機(jī)外殼(9)有進(jìn)水管(13)與水道(14)相通，電機(jī)外殼(9)另一端連接葉輪座板(7)，氣水分離器(1)固裝在葉輪蓋(6)，自動(dòng)閥(2)裝在氣水分離器(1)內(nèi)，自動(dòng)閥(2)有水道出口孔(31)連通葉輪蓋(6)和葉輪座板(7)的吸氣水道(17)，氣水分離器(1)上部有出水孔(34)連接輸出水管(18)，自排氣道(3)分別穿過(guò)葉輪蓋(6)和氣水分離器(1)的壁連通葉輪內(nèi)腔(24)和氣水分離器(1)，葉輪(4)有相連通的葉輪進(jìn)水端內(nèi)腔(23)和葉輪內(nèi)腔(24)，葉輪(4)裝有三級(jí)葉片，第一級(jí)葉片(19)安裝在葉輪進(jìn)水端內(nèi)腔(23)內(nèi)，第二級(jí)葉片(20)和第三級(jí)葉片(21)安裝在葉輪內(nèi)腔(24)內(nèi)，葉輪進(jìn)水端內(nèi)腔(23)是由葉輪輪轂(37)和葉輪蓋(22)構(gòu)成的凸出的圓臺(tái)形空腔，第三級(jí)葉片(21)安裝位置在葉輪內(nèi)腔(24)的邊緣，葉輪出口水管(36)連接氣水分離器(1)的進(jìn)水孔(33)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水陸兩用高效自吸離心泵，其特征在于自動(dòng)閥(2)的閥體壁(32)上有錐面閥座(29)，錐面閥座(29)有水道出口孔(31)，閥蓋(26)蓋裝在錐面閥座(29)上，閥蓋(26)的柱塞式閥芯(27)位置正對(duì)錐面閥座(29)的水道出口孔(31)，吸氣水道(30)穿過(guò)錐面閥座(29)的錐面壁連通錐面間隙(28)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水陸兩用高效自吸離心泵，其特征在于帶錐面閥座(29)的閥體壁(32)即是氣水分離器(1)的底壁或是在氣水分離器(1)的底壁上加裝閥體壁(32)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水陸兩用高效自吸離心泵，其特征在于錐面間隙(28)是閥蓋(26)與錐面閥座(29)之間在常態(tài)時(shí)形成的間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水陸兩用高效自吸離心泵，其特征在于葉輪(4)的第一級(jí)葉片(19)形狀呈螺旋槳型，第二級(jí)葉片(20)形狀呈拋物線型或漸開(kāi)線型，第三級(jí)葉片(21)的離心角比第二級(jí)葉片(20)離心角大。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水陸兩用高效自吸離心泵，其特征在于葉輪(4)的第一級(jí)葉片(19)的葉片數(shù)量有3至6片，第二級(jí)葉片(20)的葉片數(shù)量有3至6片，第三級(jí)葉片(21)的葉片數(shù)量有27至54片。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水陸兩用高效自吸離心泵，其特征在于葉輪(4)的第一級(jí)葉片(19)的葉片數(shù)量與第二級(jí)葉片(20)的葉片數(shù)量與第三級(jí)葉片(21)的葉片數(shù)量較優(yōu)比值是1∶1∶9。
全文摘要
水陸兩用高效自吸離心泵涉及離心泵技術(shù)，電機(jī)外殼制造成中空薄殼，在葉輪的蝸殼上開(kāi)有自排空氣孔道，葉輪蝸殼上加裝有氣水分離器，葉輪裝有三級(jí)葉片。氣水分離器內(nèi)裝有自動(dòng)閥，它有帶柱塞式閥芯的閥蓋和帶錐面閥座，內(nèi)有吸氣水道，錐面間隙，水道出口孔連通機(jī)內(nèi)的吸氣水道。電機(jī)外殼中空夾層，有水道連通機(jī)體水室、葉輪座板通孔葉輪整個(gè)內(nèi)腔和氣水分離器。三級(jí)葉片對(duì)液體逐級(jí)加速加力，第一級(jí)葉片呈螺旋槳型，第二級(jí)葉片呈拋物線型，第三級(jí)葉片為比第二級(jí)葉片離心角要大。適用于離心泵、潛水泵、管道泵、防爆泵等。
文檔編號(hào)F04D29/24GK101050768SQ20061003144
公開(kāi)日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2006年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月3日
發(fā)明者彭樹(shù)林 申請(qǐng)人:彭樹(shù)林