專利名稱：具有分段防水系統的全干式潛水電泵的制作方法
技術領域：
本發明涉及給排水及農田灌溉裝置，是一種具有分段防水系統的全干式潛水電泵。
現有潛水電泵，以其內部是否充水而分為濕式、干式、半干式和充油式四種。目前，這四種泵都程度不同的存在著一些問題和缺點。如濕式泵防水絕緣線價格貴，使用周期短，電機內部需防銹;半干式泵因為定子和轉子間裝有屏蔽套而加大了定轉子間隙，增大了磁阻。降低了電機效率。全干式泵若防水密封能得到較好解決，其工作性能將優于其它三種泵，但，現有全干式潛水泵因密封裝置結構復雜，制造與安裝精度要求高，使用壽命短，磨損后不易修復等，已有被濕式泵淘汰取代之勢。
本發明的目的，在于提供一種改進的全干式潛水電泵。它除了具有已往全干式潛水電泵的其它優點外，又具有防水系統工作可靠，制造、安裝精度要求低。零部件使用壽命長，便于維護等一系列優點。
本發明是通過將電機的防水問題進行分段處理，即將潛水電泵在運轉階段和非運轉階段的防水問題分開對待，分階段處理完成的。在非運轉階段采用靜密封，即接觸密封的措施，防止水浸入電機;在運轉階段。則采用外屏蔽法防止水浸入電機。這里所說的外屏蔽法是指這樣一種方法，即，當潛水電泵開始運轉時，使靜密封系統的某處停止執行密封任務，而讓外界水從此處通過，并按規定路線流至規定處所，然后，再用有關裝置將其排出泵外。這一過程均在電機以外進行，從而，保證了電機內部始終不與水接觸。
以下，結合實施例對本發明作進一步說明。
附圖
一是發明中分段防水系統及其與水泵進水節和電動機結合部分的軸向剖視圖。
附圖二是將圖一放大二倍后沿A-A線的剖視圖。
附圖三是圖二中沿B-B線的剖視圖。
圖一中1為電機殼體、2為O型橡膠密封圈、3為下聯軸器、4為電機軸、5為傳動軸、6為普通平鍵、7為緊固圈、8為內防水筒、9為軸向滑動體、10為小彈簧、11為徑向滑鍵、12為滑鍵壓蓋、13為軸承座、14為推力軸承、15為傳動盤、16為密封肩、17為密封盤、18為O型橡膠密封圈、19為壓緊螺母、20為進水節、21為大彈簧、22為彈簧支座、23為上聯軸器、24為水泵軸、25為濾水網、26為泵接板、27為泵葉輪、28為導流殼、29為回流彎管、30為管子接頭、31為盆狀橡膠盤、32為橡膠墊、33為提拉角鐵、34為O型橡膠密封圈、35為O型橡膠密封圈、36為回流管、37為外防水筒、38為異形橡膠套、39為彈簧座套、40為帶鍵螺母、41為逆止閥、42為逆止閥活門、43為浮動套、44為強制開閥器、45為園柱頭內六角螺釘。48為O型橡膠密封圈。
圖二、圖三中，除46為空心浮子，47為電纜線外，其余序號均為圖一所示有關零件在不同視圖中的重復標注。
從圖中可看到外防水筒(37)是一個由鋼制園盤與鋼管焊合而成的零件。其上端通過進水節(20)與水泵部分相連，下端則通過內防水筒(8)與電機部分相連。水泵部分包括進水節、泵接板、導流殼、葉輪、泵殼、泵軸、出水節、揚水管等一系列零部件。其中除進水節要搞成象圖一所示可以安裝具有中開式結構的零件彈簧支座(22)的結構外，其余零部件與現有潛水泵基本上通用。電機部分除殼體端蓋要加工成圖一所示的具有凸緣和螺孔的結構外，其它部分的結構亦基本與現有全干式潛入電機相同。
本發明是以如下方法實現的外防水筒(37)與內防水筒(8)、O型橡膠密封圈(2)、O型橡膠密封圈(48)、電機殼體(1)、盆狀橡膠盤(31)、進水節(20)、密封盤(17)以及壓緊螺母(19)、大彈簧(21)、彈簧支座(22)、O型橡膠密封圈(18)、密封肩(16)、O型橡膠密封圈(34)、傳動軸(5)等一道組成了一個靜密封裝置。這個裝置在潛水電泵不工作、不運轉的情況下，能有效的阻止外界水進入電機。但，當潛水電泵工作運轉時，如不采取措施，這個裝置的密封防水作用則很快就會被破壞。遭受破壞的零件主要是O型橡膠密封圈(18)，這主要是因為潛水電泵工作時傳動軸(5)連同密封肩(16)以及O型橡膠密封圈(18)一起要做高速運轉，而密封盤(17)不能轉動所致。為了避免這種現象的發生，本發明尚設計有一個快速離合裝置，使密封盤(17)在潛水電泵起動運轉的初時里與O型橡膠密封圈(18)得以分離，而且這種分離狀態，一直要保持到關泵為止，當潛水電泵切斷電源停止工作后，快速離合裝置又能在電動機切斷電源后的初時里使密封盤(17)與O型橡膠密封圈(18)得以結合而恢復靜密封狀態，從而使O型橡膠密封圈(18)在潛水電泵工作運轉時勉于破壞。
快速離合裝置是以如下方式完成離合任務的。用于將電機產生的扭矩傳遞給水泵的零件傳動軸(5)中部加工有一段載重螺旋，螺旋上裝配有一個外側具有凸鍵形狀的螺母(40)，該螺旋、螺母結合后具有半自鎖的性質，即磨擦角與螺旋升角相等或相近。潛水電泵起動運轉后，傳動軸(5)作旋轉運動，而帶鍵螺母(40)由于受到徑向滑鍵(11)的阻擋不能轉動。于是，該螺母便向上運動，并相繼推動軸承座(13)、推力軸承(14)、傳動盤(15)、密封盤(17)上行。從而，使密封盤(17)和O型橡膠密封圈(18)得以分離。當這兩者實現分離后，帶鍵螺母(40)等零部件就不需要上行了。使這些零件停止上行則是靠軸向滑動體(9)發揮作用實現的。軸向滑動體(9)下部有一段斜面結構與徑向滑鍵上的斜面結構相配合，其上部則與傳動盤(15)固接在一起，因而，當傳動盤(15)上行時，軸向滑動體(9)與傳動盤(15)同步上行，于是，軸向滑動體(9)上的斜面發揮作用，推動徑向滑鍵(11)與帶鍵螺母(40)分離。當此二者完全脫離接觸后，上述各件即不再上行。同時，由于螺旋的半自鎖性以及推力軸承(14)處的磨擦阻力等因素的作用也不能下滑。此時，帶鍵螺母(40)便開始隨同傳動軸(5)一起作旋轉運動，直到關泵為止。當潛水電泵停止工作時，電機電源被切斷，水泵中的水即刻發生倒流。這種倒流之水一方面將推動水泵葉輪連同水泵軸、傳動軸等倒轉;一方面將使密封盤(17)、傳動盤(15)以至推力軸承(14)承受到垂直向下的沖擊力作用。這種沖擊力以及大彈簧(21)的推壓力作用于推力軸承(14)后所產生的磨擦力將有效的阻止帶鍵螺母隨同傳動軸(15)倒轉，這里，阻止螺母旋轉的作用只所以能夠生效亦與螺旋的半自鎖性有關。于是，由于傳動軸(15)倒轉而帶鍵螺母(40)不轉，帶鍵螺母(40)便向下移動，直至與傳動軸(15)上的軸臺接觸而不能再移動為止。此時，軸向滑動體(9)亦下行到原先未上行時的位置;密封盤(17)得以與O型橡膠密封圈(18)結合而恢復靜密封作用;徑向滑鍵(11)則因失去軸向滑動體(9)的約束而被小彈簧(10)推移至伸入帶鍵螺母(40)的凹入部位或緊壓在凸出的鍵條上，當帶鍵螺母(40)因不能繼續下移而同傳動軸(15)一起倒轉時，徑向滑鍵(11)則會發揮逆止作用，使水泵同電機一起停止倒轉。
由以上敘述可知，當潛水電泵工作運轉時，為了使O型橡膠密封圈(18)不致損壞，密封盤(17)和O型橡膠密封圈(18)要在潛水電泵起動后的初時里脫離接觸。而二者一旦脫離接觸，外界的水就會源源不斷的泄向電機。為了使電機內部仍不被水浸入，本發明還設計有一個由密封肩(16)、傳動盤(15)、異形橡膠套(38)、內防水筒(8)構成的導引屏水罩;一個由屏水罩和外防水筒(37)構成的環狀貯水室，以及一個由回流彎管(29)，管子接頭(30)、橡膠墊(32)、回流管(36)、逆止閥(41)等組成的回流裝置，從而使問題得到妥善解決。
導引屏水罩的作用在于使下泄之水僅能從其外部表面。由上向下流入貯水室，而不能由其有關組件間的縫隙進入電機內部。導引屏水罩只所以能夠起到這種作用是因為其組件內防水筒(8)、傳動盤(15)均通過緊固圈(7)等將異形橡膠套(38)與之連接起來，因而，水不可能通過這些部位進入電機。至于密封肩(16)與傳動盤(15)間，雖因一個是轉動件，一個是靜止件留有一定間隙。但水亦不可能從此處進入電機。這主要是因為密封肩(16)上有一個套狀凹入部分，而傳動盤(15)上的凸出部分已由下而上深深插入密封肩(16)的凹入部分，在不受外界干涉的情況下，由于水不具備由下向上流動的性質，因而下泄之水亦不可能從此間進入電機。此處應于說明的是傳動盤(15)內孔部分有一段錐體結構，當水泵不工作時，這段錐形內壁與設置在密封肩上的O型橡膠密封圈(35)接觸。起密封作用;而當水泵工作時，由于傳動盤由下向上發生移動，此處密封的密封作用亦被解除。設置此道密封的目的主要是為了阻止水泵不工作時外界潮汽侵入電機。
貯水室的作用顧名思義就是貯存水，使水泵工作時泄下之水得以匯集和貯存，以便回流裝置之抽取。其之所以能夠貯水，一是具有一定空間。二是內外壁及底部均具有不透水性。
回流裝置主要包括逆止回流和節流調速兩部分。逆止回流部分的回流管(36)依靠管子接頭(30)緊固于外防水筒(37)上，管子接頭(30)上端所連接的彎回流管(29)直伸至水泵葉輪(27)吸入口附近，回流管(36)的下端安裝有伸至貯水室底部的直通式逆止閥(41)，逆止閥的下邊則設置有強制開閥器(44)，強制開閥器又通過提拉角鐵(33)與密封盤相連。在水泵起動運轉的初時，如前所述密封盤將向上移動，而與密封盤(17)相連接的強制開閥器(44)于是也得以上行，并將逆止閥活門(42)頂起，使逆止閥呈開通狀態。這時，一方面外界水通過傳動軸(5)與密封盤(17)間的環形縫隙泄入貯水室;另一方面，貯水室中的水則由于水泵葉輪轉動起來后葉輪吸入口附近形成的負壓作用被抽出貯水室。于是，便形成一種類似循環的狀態。為了使貯水室中水的進出量基本相等。本發明還設計有一個簡易節流裝置。該節流裝置由一個浮動套(43)和兩個空心浮子(46)組成。浮動套安裝于逆止閥下端，二者的結合為具有一定間隙的動配合。浮動套的兩側系有空心浮子(46)，其下端面可以與強制開閥器(44)底板接觸。也可以不接觸而保持一定距離。當浮動套下端面與強制開閥器底板接觸時，回流管路的進水載面呈最小狀態，即僅浮動套與逆止閥結合處的配合間隙和浮動套與強制開閥器底板接觸處的微小間隙。節流裝置正是利用調控浮動套與強制開閥器底板間的間隙來達到調控回流管路中水的回流量的。當貯水室中的水位因水的回流量小于泄入量而上升時，由于浮力的作用，空心浮子即帶動浮動套上升。從而使浮動套與強制開閥器底板間的距離增大、回流管路的進水截面增大、回流量增大。反之，回流量則得以減少。當貯水室中水的進入和流出量基本相等時，浮動套即停止上下移動。此時，潛水電泵即處于正常工作狀態。當潛水電泵工作完畢、停止運轉后，隨著密封盤(17)的下行，提拉角鐵(33)亦牽動強制開閥器(44)下行。從而使逆止閥(41)得以發揮逆止作用，外界的水于是便被屏蔽于密封盤(17)和逆止閥(41)之外。
以上是構成本發明各部分結構原理的敘述。應補充的一點是密封盤(17)和傳動盤(15)均系往復運動件，而不能，也不許可進行旋轉。使其受到約束而勉于旋轉的零件主要是回流管(36)，因為回流管固結于外防水筒(37)上是一個固定件，所以貫穿于回流管上的密封盤和傳動盤即使受有關因素的影響也不能進行轉動。其次、應說明的一點是按本發明制造的潛水電泵水泵出水節處的逆止閥不能與其它潛水泵通用或同樣使用。因為本發明的這處逆止閥在停泵后既不能全部關死，也不能完全打開，以至倒流之水既能推動水泵葉輪倒轉，又不致在水泵揚程過大的情況下產生消極影響。
本發明使用中的注意事項一、變型使用本發明中的內防水筒上半部分內、外壁在潛水電泵徑向尺寸較大的情況下可以搞成同心結構。本發明中的貯水室可按上述實施例辦理，亦可作適當變動。如將其向下延伸至電機殼體外圍部位的某位置或一直延伸至電機殼體以下。但，隨著貯水室的向下延伸，回流裝置中的回流管亦應作相應下伸，以保證其進水口始終處于貯水室底部。在某種情況下，當貯水室底部位于電機之下時，可用一微型泵替代回流裝置。此外，快速離合裝置中的徑向滑鍵在有些情況下亦可用一微型電磁裝置控制。
二、應用范圍本發明具有分段防水系統的全干式潛水電泵是一種立式泵，可用于一切水源有充分保證的場所。使用中，開泵與關泵之間必須有一時間間隔，即必須在水泵已經出水的情況下方可關泵。
本發明所具有的優點一、由于電機轉子在空氣中運轉，且不需屏蔽套，因而機組效率較高。
二、由于防水機理的改進和相應裝置的采用，因而工作可靠性高。
三、由于一系列承磨零件使用中的承磨時間極其短暫，因而使用壽命大為延長，從而方便了使用中的維護管理。
四、由于一系列零部件具有一件多能、多用的性質，因而裝置結構趨于簡化、趨于合理。
五、由于所含裝置均系機械裝置，加工工藝牽扯面小，同時，由于所含裝置的制造與安裝精度較一般潛水電泵使用的機械密封裝置有一定程度的降低，因而，有利于生產(具有一般金加工能力的小型廠家即可進行開發生產)。
權利要求
1.一種用于給排水及農田灌溉工程的直立型全干式潛水電泵，由居于上部的水泵、居于中部的防水系統和居于下部的電動機組成。其特征在于a)、有一個由靜密封裝置、快速離合裝置、導引屏水罩、貯水室和回流裝置所組成的分段防水系統。b)、電機殼體(1)上有安裝內防水筒(8)的凸緣和螺孔。c)、水泵進水節(20)上加工有安裝彈簧支座(22)的螺孔。d)、水泵部分的逆止閥在水泵停止工作后僅呈半閉合狀態。
2.根據權利要求1所述的潛水電泵，其特征在于所說的靜密封裝置由以下型式構成內防水筒(8)通過螺釘緊固于電機軸伸端的殼體之上、外防水筒(37)則通過水平方向的螺釘緊固于內防水筒(8)上、外防水筒與內防水筒、內防水筒與電機殼體的結合面上均裝置有O型橡膠密封圈。外防水筒(37)是一個倒置式桶狀零件，其“桶底”中部開有通孔，通孔中部裝置著密封盤(17)的上半部，密封盤(17)下半部的園柱狀外表面和外防水筒筒壁內表面接觸。密封盤(17)可以上下滑動。傳動軸(5)從密封盤中部的空心部分通過。傳動軸(5)上安裝有密封肩(16)，兩者的結合面上裝置有O型橡膠密封圈(34)，兩者的結合為固定連接。密封肩位于密封盤之下，兩者之間安裝有O型橡膠密封圈(18)。密封盤的上部加工有螺紋。并安裝有壓緊螺母(19)。壓緊螺母與密封盤間緊緊挾持著盆狀橡膠盤(31)的內緣，盆狀橡膠盤的外緣則被外防水筒(37)和進水節(20)所緊緊挾持。大彈簧(21)套在傳動軸(5)上。兩者間具有一定間隙，大彈簧下部支承于壓緊螺母(19)上，上部則安裝于彈簧支座(22)的沉孔之中。當潛水電泵處于非運轉狀態時，在大彈簧(21)所產生的推壓力作用之下，密封盤(17)與密封肩(16)將O型橡膠密封圈(18)緊緊挾持。于是，靜密封作用便得以產生。
3.根據權利要求，1所述的潛水電泵，其特征在于所說的快速離合裝置由以下型式構成傳動軸(5)上部通過上聯軸器(23)與水泵軸相連，下部則通過下聯軸器(3)與電機軸相連;傳動軸中部加工有載重螺旋，螺旋上安裝有帶鍵螺母(40)。帶鍵螺母的上端面支承著軸承座(13)以及推力軸承(14)，推力軸承(14)則支承著傳動盤(15)，并通過傳動盤(15)承載著密封盤(17)以及大彈簧(21)施加于密封盤的推壓力等。帶鍵螺母(40)位于密封肩(16)之下，位于內防水筒(8)之中。內防水筒上部加工有滑槽。滑槽中裝置著徑向滑鍵(11)。徑向滑鍵(11)上面有一緊固于內防水筒(8)之上的零件滑鍵壓蓋(12)。徑向滑鍵的一個側面設置有一個斜面凸臺，該凸臺的斜面和緊固于傳動盤(15)上的零件軸向滑動體(9)的斜面相結合而組成一個斜面機構。這個斜面機構的作用是在軸向滑動體向上運動時推動徑向滑鍵沿水平方向向外滑動。徑向滑鍵(11)朝向外側的一面加工有沉孔，該沉孔內裝置有伸出滑鍵之外的小彈簧(10)。小彈簧(10)外端支承于彈簧座套(39)之上，彈簧座套(39)套于內防水筒(8)上面，靠其內壁上的臺階和滑鍵壓蓋(12)的作用得以固定。當潛水電泵工作時，隨著傳動軸的起動回轉，帶鍵螺母(40)受螺旋的推動及徑向滑鍵(11)的阻擋作用向上運動，并依次推動軸承座(13)、推力軸承(14)、傳動盤(15)及軸向滑動體(9)等上行，使密封盤(17)與O型橡膠密封圈(18)實現分離。當兩者得以分離后，因軸向滑動體的作用，徑向滑鍵與帶鍵螺母脫離接觸，于是，帶鍵螺母停止上行并開始同傳動軸一起作旋轉運動。當潛水電泵停止工作后，在大彈簧(21)的推壓力及外界水壓力的作用下，上述各件依次作反向運行，密封盤(17)與O型橡膠密封圈(18)重新得以結合。
4.根據權利要求1所述的潛水電泵，其特征在于所說的導引屏水罩由以下型式構成密封肩(16)有一個套狀凹入部分，傳動盤(15)上則有一個向上的套狀凸出部分和一個向下的套狀凸出部分，其向下的凸出部分通過異形橡膠套(38)和內防水筒(8)相連，其向上的凸出部分在潛水電泵起動后的初時因被帶鍵螺母(40)推動上行而深深插入密封肩(16)的凹入部分。于是，當密封盤(17)和O型橡膠密封圈(18)實現分離后，下泄之水僅能沿導引屏水罩外表面由上而下流動，而不能通過僅有的一道縫隙即密封肩與傳動盤結合處的縫隙進入電機，從而使下泄之水的流動受到導引，使電機受到屏蔽。
5.根據權利要求，1所述的潛水電泵，其特征在于所說的貯水室由以下型式構成由傳動盤(15)、異形橡膠套(38)、內防水筒(8)等構成的屏水罩與外防水筒(37)之間形成一不規則環狀空腔，該空腔即為貯水室。
6.根據權利要求1所述的潛水電泵，其特征在于所說的回流裝置包括逆止回流和節流調速兩部分。其構成形式如下回流管(36)上部有一環狀凸臺，回流管即靠此凸臺與管子接頭(30)的作用緊固于外水筒(37)的“桶底”之上。該凸臺與“桶底”之間裝有橡膠墊(32)，以防止外界水之浸入。管子接頭(30)上裝有回流彎管(29)，回流彎管上口直伸至水泵葉輪(27)吸入口附近。回流管(36)的下端加工有螺紋，并通過螺紋和直通式逆止閥(41)相連其下面有一強制開閥器(44)。強制開閥器由一小鋼板與一小元鋼組成，小元鋼上部與逆止閥活門(42)相對并近乎接觸，小鋼板上則支承著節流調速部分的浮動套(43)。浮動套的上部套于逆止閥下端園柱體上，可沿逆止閥殼體外表面上下滑動。浮動套的兩個耳柄上系有空心浮子(46)。強制開閥器通過提拉角鐵(33)和密封盤(17)相連，當密封盤(17)上行時，強制開閥器與之同步上行。并將逆止閥活門(42)頂起，使逆止閥呈開通狀態。貯水室中的水得以被水泵葉輪所產生的抽吸力抽走。反之，當密封盤(17)因停泵而下行時，逆止閥活門回復至關閉狀態。使外界水不能由此進入電機，浮動套(43)及空心浮子(46)的作用主要是靠水對它們所產生的浮力及其本身的自重改變其軸向位置，近而改變逆止閥進水口面積、調節回流裝置的回流量。
7.權利要求1或2、3、4、5所述的潛水電泵，其特征在于所說的內防水筒(8)上半部的外壁與內壁在潛水電泵徑向尺寸較小時是偏心結構，反之則可為同心結構。
8.權利要求1或2、3所述的潛水電泵，其特征在于所說的傳動軸(5)中部載重螺旋的螺旋升角等于或接近等于該螺旋與帶鍵螺母(40)結合后的磨擦角。
9.權利要求1或3所述的潛水電泵，其特征在于所說的帶鍵螺母(40)內孔有螺旋，外園柱體表面有對稱設置的條狀凸出鍵塊。
10.權利要求1或3、4、5所述的潛水電泵，其特征在于所說的傳動盤(15)中空部分內壁有一段錐體結構。該錐體結構在潛水電泵處于靜止狀態時與O型橡膠密封圈(35)相接觸，形成密封。
11.權利要求1或2所述的潛水電泵，其特征在于所說的彈簧支座(22)是一個具有中開式結構的零件。
12.權利要求1或6所說的潛水電泵，其特征在于所說的回流管(36)貫穿于密封盤(17)和傳動盤(15)邊際的缺口之中，起阻擋密封盤與傳動盤迥轉的作用。
13.一種全干式潛水電泵防止水浸入電機的方法，其特征是將電機的防水分為運轉和非運轉兩個階段來處理。在非運轉階段采用靜密封，即接觸密封的措施，在運轉階段則采用外屏蔽的措施防止水浸入電機。進一步說就是在電機殼體軸伸處以外設置兩道防線，第一道是處于外圍的靜密封裝置，第二道是處于內圍的導引屏水裝置，當潛水電泵不工作、不運轉，由靜密封裝置擔負防水任務，而當潛水電泵工作運轉時，則使靜密封裝置中需要迥轉的零件和不需迥轉的零件間的密封迅速解除，讓外界水從此處通過，并利用水在重力作用下只能由上向下流動的性質使其按規定路線流至靜密封裝置與導引屏水裝置夾層空間的某一部位而不能進入電機，然后，再用有關裝置將這些泄入之水排出泵外。
全文摘要
一種全干式潛水泵，用于給排水及農田灌溉工程。其特點是采用了分段式防水系統。在非運轉階段，用靜密封裝置防止水浸入電機；在運轉階段，則通過快速離合裝置解除靜密封裝置中轉動件與非轉動件間的密封，通過在靜密封裝置包容區之內、電機軸伸處之外設置導引屏水罩、貯水室和回流裝置使外界之水按規定路線泄入并流至規定部位，再被排出泵外亦不能浸入電機。其優點為機組效率高、工作可靠、使用壽命長、易于制造生產。
文檔編號F04D29/14GK1045845SQ89101798
公開日1990年10月3日 申請日期1989年3月23日 優先權日1989年3月23日
發明者易福堂 申請人:易福堂