專(zhuān)利名稱(chēng)：雙向貫/軸流泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于貫流泵或者軸流泵類(lèi)，特別用于泵站雙向供水。
背景技術(shù)：
貫流泵和軸流泵都是大流量、低揚(yáng)程的泵，其基本構(gòu)成如圖1和圖2所示。
圖1為軸流泵，主要組成部分為葉輪1和導(dǎo)葉2。葉輪和導(dǎo)葉都布置在一個(gè)類(lèi)似于圓管的泵體3之內(nèi)。水從圖中右邊的進(jìn)口流入，依次通過(guò)葉輪和導(dǎo)葉。然后通過(guò)一個(gè)彎管流出。采用彎管是為了將軸伸出泵外，以便和電機(jī)連接(電機(jī)在圖中沒(méi)有表示出來(lái))。但彎管本身對(duì)泵內(nèi)的流動(dòng)是不利的。
貫流泵取消了軸流泵中的彎管，將電機(jī)4布置在泵的內(nèi)部，如圖2所示。水流通過(guò)葉輪和導(dǎo)葉之后，從電機(jī)的周?chē)飨虺隹?。出口與進(jìn)口的流動(dòng)方向相同，水流的流動(dòng)方向是一貫的，故稱(chēng)為貫流式。這樣的布置方式對(duì)水流有利，也可以降低泵站的造價(jià)，但泵本身的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，故只用于流量特別大的場(chǎng)合。
為提高能量轉(zhuǎn)換效率，要求水流在從泵中流出的時(shí)候，不具有圓周方向的分速度，即不具有繞軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)的速度。水流在進(jìn)入泵的進(jìn)口之前，是不具有這樣的速度分量的。但葉輪是旋轉(zhuǎn)的，其對(duì)水流的作用力具有圓周方向的分量，所以水流在圓周方向的分速度在經(jīng)過(guò)葉輪以后必然要發(fā)生變化。為了使水流在進(jìn)入和離開(kāi)泵時(shí)都不具有圓周分速度，就需要葉輪與導(dǎo)葉的配合。這種配合可以有兩種方式。
第一種方式是葉輪1在前，導(dǎo)葉2在后(后導(dǎo)葉)。絕大多數(shù)軸流泵與貫流泵采用這種方式。設(shè)想用一個(gè)與泵軸線(xiàn)同心的圓柱面去截葉片，然后將其展開(kāi)成平面，則該平面上兩個(gè)葉片的關(guān)系可用圖3表示。圖中u表示葉片旋轉(zhuǎn)的方向，v表示水流動(dòng)的方向。
水流進(jìn)入葉輪之前，流動(dòng)方向是軸向的，經(jīng)過(guò)葉輪之后，受葉片的作用，產(chǎn)生了圓周方向的分速度，總的流動(dòng)方向如圖中所示，是傾斜的。為減小損失，導(dǎo)葉葉片的進(jìn)口邊就應(yīng)該與這個(gè)方向相同。同時(shí)，為使水流流過(guò)導(dǎo)葉之后不具有圓周方向的分速度，導(dǎo)葉葉片的出邊的方向又應(yīng)該是軸向的。所以，導(dǎo)葉的形狀就必須具有圖中所示的彎曲方向。所以這樣的葉輪與導(dǎo)葉配合可以實(shí)現(xiàn)水流在流出泵的時(shí)候沒(méi)有旋轉(zhuǎn)。
還有一種方法是將導(dǎo)葉2放在前面，葉輪1放在后面，如圖4所示。在這種配置下進(jìn)入導(dǎo)葉的水流是軸向的，而流出導(dǎo)葉的水流具有與葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反的圓周速度分量。在葉輪的作用下，水流獲得的圓周速度方向與葉輪的旋轉(zhuǎn)方向相同。這兩種相反的速度相互抵銷(xiāo)后，水流流出葉輪的方向仍然是軸向的。
所以，導(dǎo)葉在前在后都可以達(dá)到目的，但是導(dǎo)葉的形狀(彎曲方向和彎曲程度)、葉片的形狀(葉片的彎曲方向和彎曲程度)以及葉輪的轉(zhuǎn)速都必須滿(mǎn)足既定的關(guān)系，否則就不可能達(dá)到最高效率。
有些泵站需要兩個(gè)方向抽水，例如在汛期排澇時(shí)，從內(nèi)河向外江抽水，在干旱時(shí)從外江向內(nèi)河抽水。目前工程上解決這個(gè)問(wèn)題的幾種辦法，可以分成以下兩類(lèi)。一類(lèi)是從泵的外部采取措施，例如在水工建筑物中設(shè)置專(zhuān)用的通道、閘門(mén)等設(shè)施，控制水的流向。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是可以利用現(xiàn)有的泵產(chǎn)品，缺點(diǎn)是增加了土建工作量，提高了泵站的建設(shè)費(fèi)用。而且，過(guò)流通道的復(fù)雜化和過(guò)多的閘門(mén)，也使泵站的裝置效率降低。對(duì)于揚(yáng)程很低的泵站，通常要求泵采用臥式安裝方式。這種情況下，利用水工建筑物改變抽水方向?qū)⒎浅＠щy。還可以改變泵的安裝實(shí)現(xiàn)雙向抽水，泵站的過(guò)水流道設(shè)計(jì)是正常的，但泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，有意將進(jìn)、出水法蘭的尺寸做成相同。當(dāng)需要反向抽水時(shí)，將泵拆卸下來(lái)然后掉頭安裝，就可以實(shí)現(xiàn)反向抽水。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)化了水工建筑物，提高了裝置效率。但拆卸并重新安裝的工作量比較大，特別是對(duì)于大型泵，時(shí)間和費(fèi)用的花銷(xiāo)都不可忽略。如果遇到緊急情況需要立即反向抽水，也難以滿(mǎn)足要求。
第二類(lèi)是改變泵的旋轉(zhuǎn)方向。
通過(guò)改變泵的旋轉(zhuǎn)方向來(lái)實(shí)現(xiàn)雙向抽水在結(jié)構(gòu)上非常簡(jiǎn)單，幾乎不需要作任何改動(dòng)。但是改變?nèi)~輪的旋轉(zhuǎn)方向會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)問(wèn)題，第一個(gè)問(wèn)題是葉輪的葉片如何適應(yīng)雙向工作的問(wèn)題，因?yàn)槠胀ǖ妮S流式葉片反向旋轉(zhuǎn)后，葉片的彎度的方向與需要的正好相反，同時(shí)頭部和尾部相互易位，這都會(huì)造成效率的降低。為解決這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)提出了幾種方法，如將葉片旋轉(zhuǎn)180度、采用“S”形葉片、采用對(duì)移葉片和采用變彎度葉片等?？梢哉J(rèn)為第一個(gè)問(wèn)題已經(jīng)基本解決。第二個(gè)問(wèn)題是導(dǎo)葉如何適應(yīng)雙向工作的問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題尚未得到很好的解決。
中國(guó)專(zhuān)利“新型雙向軸流泵”(申請(qǐng)?zhí)?2240864.5，公開(kāi)號(hào)2152105)提出了一個(gè)解決辦法，即在一臺(tái)泵中設(shè)置前后兩個(gè)導(dǎo)葉，并將導(dǎo)葉體作成分瓣結(jié)構(gòu)。這樣，當(dāng)需要反向工作時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)將葉輪葉片旋轉(zhuǎn)180度，同時(shí)將兩端的導(dǎo)葉拆下，然后交換位置并掉頭重新安裝。從流動(dòng)的角度來(lái)看，這個(gè)方案已經(jīng)解決了前面提出的問(wèn)題，但從結(jié)構(gòu)的角度看，拆卸并重新安裝導(dǎo)葉并不是一件簡(jiǎn)單的工作，特別是對(duì)于大型泵，仍是一件十分費(fèi)力費(fèi)時(shí)的工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種雙向貫/軸流泵，在葉輪兩端都采用半活動(dòng)導(dǎo)葉，解決葉輪反向運(yùn)行時(shí)導(dǎo)葉出現(xiàn)的問(wèn)題，以方便泵站雙向供水。
本發(fā)明的一種雙向貫/軸流泵，泵體內(nèi)的葉輪前后軸向分別裝有前導(dǎo)葉和后導(dǎo)葉，前導(dǎo)葉和后導(dǎo)葉均呈徑向均勻設(shè)置；其特征在于所述每片前導(dǎo)葉和后導(dǎo)葉均為半活動(dòng)導(dǎo)葉，即由導(dǎo)葉固定部分和導(dǎo)葉可轉(zhuǎn)動(dòng)部分組成，導(dǎo)葉固定部分與泵體通過(guò)鑄造或者焊接連接，導(dǎo)葉可轉(zhuǎn)動(dòng)部分與泵體外的導(dǎo)葉傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)連接并通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸與導(dǎo)葉固定部分鉸接。
所述的雙向貫/軸流泵，其進(jìn)一步的特征在于所述前導(dǎo)葉和后導(dǎo)葉各配置一套導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括絲桿、螺母和控制環(huán)，控制環(huán)位于泵體外表、與泵同軸，絲桿通過(guò)螺母與控制環(huán)傳動(dòng)連接；鉸接在控制環(huán)上的各連桿通過(guò)拐臂與露出泵體的各導(dǎo)葉可轉(zhuǎn)動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接。
所述的雙向貫/軸流泵，所述葉輪的葉片可以是骨線(xiàn)為直線(xiàn)的對(duì)稱(chēng)葉片。
所述的雙向貫/軸流泵，所述葉輪的葉片橫截面形狀也可以為S形。
所述的雙向貫/軸流泵，其特征在于所述葉輪的葉片還可以為普通翼型、與葉輪輪轂活動(dòng)連接并與葉輪輪轂內(nèi)的葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接。
本發(fā)明在貫/軸流泵的葉輪的兩端都裝置半活動(dòng)導(dǎo)葉，每一個(gè)半活動(dòng)導(dǎo)葉都由兩部分組成，一部分固定，是一塊沿軸向延伸的平板，另一部分形狀與第一部分相近，但可以繞其端部的一根小軸旋轉(zhuǎn)。圖9(a)表示正向工作的情況，葉片沿箭頭所示方向旋轉(zhuǎn)，水流從下向上流動(dòng)。這時(shí)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)葉的可轉(zhuǎn)動(dòng)部分，使前導(dǎo)葉成一沿軸線(xiàn)的平板，后導(dǎo)葉為一折線(xiàn)型，與常規(guī)的后導(dǎo)葉比較接近。圖9(b)表示反向運(yùn)行的情況，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)葉的活動(dòng)部分，仍然可以使前后導(dǎo)葉都保持需要的形狀，但位置正好相互交換了。由此圖可見(jiàn)，不管葉輪向哪個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，泵的工作情況都不變。這就徹底解決了雙向運(yùn)行所產(chǎn)生的問(wèn)題。


圖1為軸流泵結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為貫流泵結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為后導(dǎo)葉工作方式示意圖；圖4為前導(dǎo)葉工作方式示意圖；圖5為本發(fā)明的半活動(dòng)導(dǎo)葉示意圖；圖6為本發(fā)明的一種雙向軸流泵結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為一種導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖，其中圖7(a)為導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)正視圖、圖7(b)為圖7(a)的左視圖；圖8為圖7(b)局部俯視圖；圖9表示用半活動(dòng)導(dǎo)葉實(shí)現(xiàn)水流雙向運(yùn)行的情況，其中圖9(a)表示正向工作的情況，圖9(b)表示反向工作的情況。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
圖5表示本發(fā)明的半活動(dòng)導(dǎo)葉，它包括導(dǎo)葉固定部分5和導(dǎo)葉可轉(zhuǎn)動(dòng)部分6，導(dǎo)葉固定部分與內(nèi)外殼體鑄造或焊接或一個(gè)整體，導(dǎo)葉可轉(zhuǎn)動(dòng)部分是單獨(dú)的，其端部有轉(zhuǎn)動(dòng)軸7。
圖6所表示的雙向軸流泵，泵體3內(nèi)葉輪1前后軸向分別裝有前導(dǎo)葉和后導(dǎo)葉，它們呈徑向均勻設(shè)置，每片前導(dǎo)葉和后導(dǎo)葉都由圖5所示的半活動(dòng)導(dǎo)葉構(gòu)成，端部的轉(zhuǎn)動(dòng)軸7伸出泵體3，可與導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。
圖7給出一種導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，參見(jiàn)圖7(a)和圖7(b)，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄8，可以帶動(dòng)絲桿9，從而推動(dòng)螺母10。螺母10通過(guò)支架11固接在控制環(huán)12上，所以轉(zhuǎn)動(dòng)手柄就可以推動(dòng)控制環(huán)12繞泵的軸心線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。控制環(huán)12通過(guò)各連桿13與拐臂14相連，各拐臂14分別與每一個(gè)導(dǎo)葉可轉(zhuǎn)動(dòng)部分6的轉(zhuǎn)動(dòng)軸7固連，這樣，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄即可轉(zhuǎn)動(dòng)每一個(gè)導(dǎo)葉可轉(zhuǎn)動(dòng)部分。
圖8從俯視方向表示局部的導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；連桿13與控制環(huán)12、拐臂14均通過(guò)球鉸15活動(dòng)連接。
圖9表示用半活動(dòng)導(dǎo)葉實(shí)現(xiàn)水流雙向運(yùn)行的情況，其中圖9(a)表示正向工作情況，圖9(b)表示反向工作情況，圖中v為水流方向，u表示葉輪1的運(yùn)動(dòng)方向，其它標(biāo)識(shí)同前。
權(quán)利要求
1.一種雙向貫/軸流泵，泵體內(nèi)的葉輪前后軸向分別裝有前導(dǎo)葉和后導(dǎo)葉，前導(dǎo)葉和后導(dǎo)葉均呈徑向均勻設(shè)置；其特征在于所述每片前導(dǎo)葉和后導(dǎo)葉均為半活動(dòng)導(dǎo)葉，即由導(dǎo)葉固定部分和導(dǎo)葉可轉(zhuǎn)動(dòng)部分組成，導(dǎo)葉固定部分與泵體通過(guò)鑄造或者焊接連接，導(dǎo)葉可轉(zhuǎn)動(dòng)部分與泵體外的導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接并通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸與導(dǎo)葉固定部分鉸接。
2.如權(quán)利要求1所述的雙向貫/軸流泵，其特征在于所述前導(dǎo)葉和后導(dǎo)葉各配置一套導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括絲桿、螺母和控制環(huán)，控制環(huán)位于泵體外表、與泵同軸，絲桿通過(guò)螺母與控制環(huán)傳動(dòng)連接；鉸接在控制環(huán)上的各連桿通過(guò)拐臂與露出泵體的各導(dǎo)葉可轉(zhuǎn)動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接。
3.如權(quán)利要求1所述的雙向貫/軸流泵，其特征在于所述葉輪的葉片是骨線(xiàn)為直線(xiàn)的對(duì)稱(chēng)葉片。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的雙向貫/軸流泵，其特征在于所述葉輪的葉片橫截面形狀為S形。
5.如權(quán)利要求1、2或3所述的雙向貫/軸流泵，其特征在于所述葉輪的葉片為普通翼型、與葉輪輪轂活動(dòng)連接并與葉輪輪轂內(nèi)的葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接。
全文摘要
雙向貫/軸流泵，屬于貫流泵或者軸流泵類(lèi)，解決葉輪反向運(yùn)行時(shí)導(dǎo)葉出現(xiàn)的問(wèn)題，以方便泵站雙向供水。本發(fā)明的雙向貫/軸流泵，泵體內(nèi)的葉輪前后軸向分別裝有呈徑向均勻布置的前導(dǎo)葉和后導(dǎo)葉，每片前導(dǎo)葉和后導(dǎo)葉均為半活動(dòng)導(dǎo)葉，即由導(dǎo)葉固定部分和導(dǎo)葉可轉(zhuǎn)動(dòng)部分組成，導(dǎo)葉固定部分與泵體通過(guò)鑄造或者焊接連接，導(dǎo)葉可轉(zhuǎn)動(dòng)部分與泵體外的導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接并通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸與導(dǎo)葉固定部分鉸接，本發(fā)明可徹底解決泵雙向運(yùn)行所產(chǎn)生的問(wèn)題，適用于各類(lèi)泵站雙向供水。
文檔編號(hào)F04D29/40GK1554872SQ20031011166
公開(kāi)日2004年12月15日 申請(qǐng)日期2003年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月25日
發(fā)明者張克危, 陳斌, 劉甲凡 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué), 南京藍(lán)深制泵集團(tuán)股份有限公司