一种无限扬程且大流量的螺旋泵 |
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| 申请号 | CN202311675062.8 | 申请日 | 2023-12-08 | 公开(公告)号 | CN117489602A | 公开(公告)日 | 2024-02-02 |
| 申请人 | 商都县职业技术学校; | 发明人 | 高宏亮; 杜宏亮; 崔东光; 季斌; 赵武君; 邢占平; 段光来; 张志峰; 李美; 周宇; 任斌; 吕建树; 乔华; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供的一种无限扬程且大流量的螺旋 泵 ，包括 基座 ，基座上底面设置有轴孔，轴孔内设置有调心 轴承 ，调 心轴 承与螺旋泵设置的中心轴相配合；基座上设置有空体柱形围筒，围筒顶部端口空间内设置有中心 定位 装置，围筒底部壁体上设置有若干均匀分布的进 水 口，且进水口在 水体 内且与螺旋泵设置的进水道连通。所述调心轴承与中心定位装置之间设置有螺旋泵；螺旋泵包括柱形缸及联动装置，所述柱形缸的连接上设置有联动装置；柱形缸包括内轴管、外轴管及内轴管和外轴管空间内设置的螺扇。本发明采用斜面省 力 机械原理，改变现有水泵的结构及原理，解除了缸体内水的压强力的负面影响，极大的彰显大流量、大扬程双重优势。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种无限扬程且大流量的螺旋泵，其特征在于，包括基件装置，螺旋泵； |
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| 说明书全文 | 一种无限扬程且大流量的螺旋泵技术领域背景技术[0002] 现有远程调水工程都采用轴流泵来实现远程调水的，在同等功率输出下，水泵流量越大，则扬程越小，这是困扰远程调水工程中最突出的矛盾。为了实现远程调水，必须设置多个泵站，其工程造价高，多台水泵同时运转，电力消耗巨大，不能实现节约能源低成本的良性运转。 [0004] 强越大，叶轮做功所受到的阻力越大，做功过程中消耗的机械能也越大。因此，泵体内水的压强力是制约水泵功能低下的最主要原因。 [0005] 2.现有水泵在同等功率输出下，其流量越大则扬程越小，扬程越大则流量越小，因此，现有轴流泵不能满足运程调水工程既要满足大流量、又要满足大扬程的双重要求。 [0006] 3.现有的水泵不能解除水缸内水的压强力对水泵功能所产生的负面影响。在水泵设计中没有应用到斜面省力机械对水泵功能的提升效益，致使水泵耗能大、效率低。 发明内容[0007] 针对上述存在的技术不足，本发明的目的在于提供一种无限扬程且大流量的螺旋泵，采用斜面省力机械原理，改变现有水泵的结构及原理，解除了缸体内水的压强力的负面影响，极大的彰显大流量、大扬程双重优势。规避了现有水泵大流量则小扬程的单一功效，意在设计一种流量大、扬程大、耗能低、效率高的螺旋泵，避免现有远程调水工程沿线泵站的重复建设，解决北方水资源匮乏的局面，促进气候、生态、农业良性发展，造福百姓。 [0008] 为了解决上述问题，本发明采用如下方案： [0009] 一种无限扬程且大流量的螺旋泵，包括基件装置，螺旋泵； [0011] 所述基座上还设置有轴向推力轴承，所述轴向推力轴承与调心轴承为同圆心，所述轴向推力轴承与螺旋泵设置的承重盘配合； [0012] 所述基座上设置有空体柱形围筒，所述围筒的高度与螺旋泵柱形缸即设计扬程的高度相当，所述围筒顶部端口空间内设置有中心定位装置，所述围筒底部壁体上设置有若干均匀分布的进水口，且进水口在水体内且与螺旋泵设置的进水道连通。 [0013] 所述进水口上设置有与其一一配合的阻水堵，所述阻水堵与进水口严密配合，所述阻水堵的连接上设置有液压推拉杆，由液压开关控制阻水堵开启和闭合，当螺旋泵启动时，首先关闭阻水堵，避免水进入到围筒内部，使螺旋泵无载荷下启动。 [0014] 所述围筒顶部端口空间内设置有中心定位装置，所述中心定位装置包括：环形托板、环形托盖、轴承架、密封轴承、密封盖，所述环形托板呈环形，所述环形托板与围筒内壁固定且一体连接，所述环形托板的环形平面与围筒轴线垂直。所述环形托板上设置有环形托盖，且环形托板与环形托盖由螺栓固定连接，环形托板承受了环形托盖的重力； [0015] 所述环形托盖的环形平面上设置有轴承架，所述轴承架呈柱形，且与环形托盖固定连接，所述轴承架轴线与环形托盖环面垂直，且轴承架圆心与基座轴孔内设置的调心轴承在同一垂度上； [0016] 所述轴承架内设置有密封轴承，所述密封轴承与调心轴承圆心在同一直线上且竖直，使柱形缸及缸体内水的重力竖直作用于基座设置的轴向推力轴承上。所述密封轴承外圈与轴承架内壁紧密连接，密封轴承内圈与螺旋泵的外轴管设置的轴圈紧密连接，所述密封盖呈环形，所述密封盖内径与轴圈外径相当，且严密配合，且轴圈随柱形缸自由转动，所述密封盖与轴承架由螺栓固定连接。当密封盖将密封轴承扣合在轴承架内时，密封盖内圆弧与轴圈外圆弧严密配合，且轴圈能自由转动。 [0017] 所述调心轴承与中心定位装置之间设置有螺旋泵。 [0018] 所述螺旋泵包括：柱形缸及联动装置，所述柱形缸的连接上设置有联动装置； [0020] 所述齿轮盘圆弧侧壁上设置有若干均匀分布的斜齿条，所述均匀分布的斜齿条与电动机传动齿轮上设置的斜条相啮合。所述齿轮盘的圆心上设置有凹形多边形卡套，所述多边形卡套与齿轮盘垂直。所述凹形多边形卡套与柱形缸设置的多边形卡轴相配合。 [0021] 所述联动装置的连接上设置有柱形缸，所述柱形缸包括：内轴管、外轴管及内轴管和外轴管空间内设置的螺扇，所述内轴管为空心柱体，所述内轴管在外轴管的内部，所述内轴管与外轴管轴线平行，且为同圆心。 [0022] 所述螺扇与底面成大于0度而小于90度夹角，以内轴管圆心为中心，形成一个螺旋向上的斜面，螺扇绕内轴管螺旋向上的方向与螺旋泵的自转方向相反；所述螺扇内弧棱与内轴管外壁密封连接，所述螺扇外弧棱与外轴管内壁密封连接。 [0023] 所述柱形缸是由若干单节柱形缸首尾拼接而成，所述单节柱形缸一端，内轴管底面圆心上设置有多边形卡轴，所述多边形卡轴与内轴管底面垂直。所述单节柱形缸另一端，内轴管底面圆心上设置有与多边形卡轴相配合的凹形多边形卡套，且多边形卡轴在卡套内； [0024] 所述单节柱形缸一端，外轴管端口外壁设置有环形的上锁板，所述环形的上锁板环面与外轴管轴线垂直，且上锁板环面与内轴管底面在同一平面内。所述单节柱形缸另一端，外轴管端口外壁设置有与上锁板配合的环形的下锁板，所述环形的下锁板环面与外轴管轴线垂直，且环形的下锁板环面与内轴管底面在同一平面内。附图说明 [0025] 图1是本发明的剖面结构示意图； [0026] 图2是本发明的多边形卡套结构示意图； [0027] 图3是本发明的多边形卡套剖面结构示意图。 具体实施方式[0028] 结合附图说明本发明的具体技术方案。 [0029] 如图1所示，本发明提供一种无限扬程且大流量的螺旋泵，包括基件装置，螺旋泵； [0030] 所述基件装置，包括基座1，基座1上底面设置有轴孔，所述轴孔的轴线与基座1上底面垂直，所述轴孔内设置有调心轴承2，所述调心轴承2与螺旋泵设置的中心轴3相配合。 [0031] 有益的技术效果：：轴孔的设置避免了螺旋泵的横向位移。 [0032] 所述基座1上还设置有轴向推力轴承4，所述轴向推力轴承4与调心轴承2为同圆心，所述轴向推力轴承4与螺旋泵设置的承重盘5配合，轴向推力轴承4承受来自于螺旋泵及泵体内水的重力。 [0033] 所述基座1上设置有空体柱形围筒6，所述围筒6的高度与螺旋泵柱形缸即设计扬程的高度相当，所述围筒6顶部端口空间内设置有中心定位装置，所述围筒6底部壁体上设置有若干均匀分布的进水道，且进水道在水体内且与螺旋泵设置的进水道连通。 [0034] 所述进水道上设置有与其一一配合的阻水堵，所述阻水堵与进水道严密配合，所述阻水堵的连接上设置有液压推拉杆，由液压开关控制阻水堵开启和闭合，当螺旋泵启动时，首先关闭阻水堵，避免水进入到围筒6内部，使螺旋泵无载荷下启动。 [0035] 所述围筒6顶部端口空间内设置有中心定位装置，所述中心定位装置包括：环形托板7、环形托盖8，轴承架9，密封轴承10，密封盖11，所述环形托板7呈环形，所述环形托板7与围筒6内壁固定且一体连接，所述环形托板7的环形平面与围筒6轴线垂直。所述环形托板7上设置有环形托盖8， [0036] 且环形托板7与环形托盖8由螺栓固定连接，环形托板7承受了环形托盖8的重力。 [0037] 有益的技术效果：：环形托板7与环形托盖8的设置，便于内部按装。 [0038] 所述环形托盖8的环形平面上设置有轴承架9，所述轴承架9呈柱形，且与环形托盖8固定连接，所述轴承架9轴线与环形托盖8环面垂直，且轴承架9圆心与基座1轴孔内设置的调心轴承2在同一垂度上。 [0039] 所述轴承架9内设置有密封轴承10，所述密封轴承10与调心轴承2圆心在同一直线上且竖直，使柱形缸及缸体内水的重力竖直作用于基座1设置的轴向推力轴承4上。所述密封轴承10外圈与轴承架9内壁紧密连接，密封轴承10内圈与螺旋泵的外轴管13设置的轴圈12紧密连接，所述密封盖11呈环形，所述密封盖11内径与轴圈12外径相当，且严密配合，且轴圈12随柱形缸自由转动，所述密封盖11与轴承架9由螺栓固定连接。当密封盖11将密封轴承10扣合在轴承架9内时，密封盖11内圆弧与轴圈12外圆弧严密配合，且轴圈12能自由转动，这样就形成一个轴承架9与密封盖11之间密避的内部空间，从而避免了柱形缸内的水进入到轴承架9内部，造成密封轴承10的损坏。 [0040] 所述调心轴承2与中心定位装置之间设置有螺旋泵。 [0041] 所述螺旋泵包括：柱形缸及联动装置，所述柱形缸的连接上设置有联动装置； [0042] 所述联动装置包括：中心轴3、齿轮盘15、承重盘5及凹形多边形轴套，且为一体设置，所述承重盘5底面圆心上设置有中心轴3，所述中心轴3与承重盘5底面垂直，且中心轴3与调心轴承2相配合，从而避免了螺旋泵的横向位移。所述承重盘5与轴向推力轴承4相配合，轴向推力轴承4承受了承重盘5并来自螺旋泵及缸体水的重力。 [0043] 所述齿轮盘15圆弧侧壁上设置有若干均匀分布的斜齿条，所述均匀分布的斜齿条与电动机传动齿轮16上设置的斜条相啮合。如图2和图3所示，所述齿轮盘15的圆心上设置有凹形多边形卡套17，所述多边形卡套17与齿轮盘15垂直。所述凹形多边形卡套17与柱形缸设置的多边形卡轴18相配合。 [0044] 所述联动装置的连接上设置有柱形缸，所述柱形缸包括：内轴管14、外轴管13及内轴管14和外轴管13空间内设置的螺扇19，所述内轴管14为空心柱体，所述内轴管14在外轴管13的内部，所述内轴管14与外轴管13轴线平行，且为同圆心。 [0045] 有益的技术效果：：内轴管14设置为空心柱体，内轴管14自重不受自重的制约，因此，内轴管14的旋转半径可以更大，其扭矩也更大，内轴管14与外轴管13内部空间大，则螺旋泵缸体容积大，其流量大。 [0046] 所述内轴管14与外轴管13柱形空间内设置有一个或以上螺扇19，所述螺扇19与底面成大于0度而小于90度夹角，以内轴管14圆心为中心，以一定方向沿内轴管14外壁与外轴管13内壁之间空间螺旋向上，所述螺扇19内弧棱与内轴管14外壁密封连接，所述螺扇19外弧棱与外轴管13内壁密封连接。从而避免了柱形缸内的水沿螺扇19与内轴管14外壁和外轴管13内壁接触的缝隙间流失。 [0047] 在柱形缸空间内，螺扇19以内轴管14圆心为中心，形成一个螺旋向上的斜面，螺扇19绕内轴管14螺旋向上的方向与螺旋泵的自转方向相反，当螺旋泵高速运转时，柱形缸内的水与螺扇19在作用力与反作用力下，水具有顺势而上的势能，水沿螺扇19斜面作螺旋运动，水沿螺扇19斜面由低水位运动到高水位，柱形缸竖直高度越高，螺旋泵的扬程越大。在柱形缸内，螺扇19绕内轴管14旋转一周，螺扇19螺旋向上的竖直高度，形成了一个螺距单位，螺旋泵的额定转速与螺距的乘积形成了在单位时间内水位的提升高度，在单位时间内水位的提升高度与柱形缸横截面的乘积，形成了螺旋泵单位时间内的流量。 [0048] 有益的技术效果：： [0049] 1.内轴管14为空体柱形设置，其自重不受其自身体积的制约，其旋转半径可以更大，使得内轴管14的扭矩大，因此，其产生的机械能大。 [0050] 2.在柱形缸内，内轴管14外壁与外轴管13内壁空间内设置一个或以上螺扇19。螺扇19是以与底面成大于0度小于90度夹角。以一定方向、以内轴管14圆心为中心，螺旋向上所形成一个或以上的斜面，螺旋向上的斜面构成了一个可以省力的机械结构。 [0051] 在整个做功过程中，减少机械能消耗，提高机械效率。 [0052] 3.当螺旋泵高速旋转时，柱形缸空间内螺扇19和水在作用力与反作用力下，水具有顺势而上的势能，水沿斜面螺旋向上，由低水位流向高水位，水的自重承载于螺扇19的斜面上，螺扇19将水的重力传递于内轴管14与外轴管13上再作用于承重盘5上，最后被基座1上设置的轴向推力轴承4所克服。柱形缸内设置的螺扇19承载了水的重力，解除了缸体内水的压强，减小了机械能的消耗，从而规避了水的压强力对水泵功能所造成的负面影响，解决了现有水泵流量大则扬程小，扬程大则流量小的单一功效。 [0053] 4.在柱形缸内，螺扇19自下而上，螺扇19螺旋向上的方向与螺旋泵自转的方向相反，当螺旋泵高速旋转时，螺扇19与水在作用力与反作用力下，水具有顺势而上的势能，水沿斜面做螺旋运动，并沿斜面以内轴管14圆心为中心，螺旋向上，由低水位上升到高水位。柱形缸竖直高度越大，其扬程越大。 [0054] 5.在柱形缸内，螺扇19旋转一周，竖直提升的高度形成一个螺距单位，螺旋泵的额定转速与螺距及泵体截面积的乘积，形成了螺旋泵的流量，因此，螺旋泵的转速大，泵体截面积大，其流量也越大。 [0055] 所述中心定位装置与联动装置的连接上设置有柱形缸，所述柱形缸是由若干单节柱形缸首尾拼接而成，所述单节柱形缸一端，内轴管14底面圆心上设置有多边形卡轴18，所述多边形卡轴18与内轴管14底面垂直。所述单节柱形缸另一端，内轴管14底面圆心上设置有与多边形卡轴18相配合的凹形多边形卡套17，且多边形卡轴18在卡套内，且紧密连接，多边形卡轴18与卡套的设置起到传动的作用。 [0056] 所述单节柱形缸一端，外轴管13端口外壁设置有环形的上锁板21，所述环形的上锁板21环面与外轴管13轴线垂直，且上锁板21环面与内轴管14底面在同一平面内。所述单节柱形缸另一端，外轴管13端口外壁设置有与上锁板21配合的环形的下锁下锁板20，所述环形的下锁下锁板20环面与外轴管13轴线垂直，且环形的下锁下锁板20环面与内轴管14底面在同一平面内。当上锁板21与下锁板20固定在一起时，多边形卡轴18在与其配合的多边形卡套17内，使得若干柱形单节缸收尾对接形成螺旋泵的柱形缸。所述柱形缸底部与联动装置固定连接，所述柱形缸顶部与中心定位装置设置的密封轴承10连接。螺旋泵的竖直高度决定了螺旋泵的扬程。 [0057] 所述柱形缸设置的外轴管13外壁设置有轴圈12，所述轴圈12内壁与外轴管13外壁紧密配合。 [0058] 所述与联动装置连接的螺旋泵的外轴管13外壁上设置有若干均匀分布的进水道，所述进水道在水体内，且与围筒6上设置的进水口连通，使调水库区内的水沿进水口流入到围筒6内部，再经进水道流入到螺旋泵的柱形缸内，螺扇19将柱形缸内的水由低水位提升到高水位，最后由柱形缸的排水口排出。 [0059] 当将螺旋泵各部件组合在一起时，自下而上，首先将单节缸设置的多边形卡轴18置入到齿轮盘15设置的多边形卡套17内，且紧密对接，再将单节缸设置的上锁板21与齿轮盘15固定连接。 [0060] 有益的技术效果：：使得柱形缸设置的内轴管14与外轴管13在齿轮盘15的作用下，内外同时受力，使得柱形缸内设置的螺扇19受力更加均匀，从而避免了螺扇19的扭曲或变变形。然后依次将单节柱形缸首尾对接，使多边形卡轴18置入凹形多边形卡套17内，再将上锁板21与下锁板20固定在一起，形成一个完整的柱形缸。柱形缸底部与联动装置固定连接，柱形缸顶部与中心定位装置的密封轴承10配合连接，形成轴体转动结构。当启动电机，使螺旋泵无负荷下旋转平稳后，开启液压开关，使围筒6进水口上设置的阻水堵打开，使库位内的水流入到围筒6内，再经柱形缸设置的进水道进入到柱形缸内。当螺扇19高速旋转时，螺扇19与水在作用力与反作用下，水沿螺扇19斜面以内轴管14圆心为中心，沿螺扇19斜面做螺旋运动，水由低水位运行到高水位。螺扇19的坚直高度越高，其扬程越大，从而实现了无限扬程；当螺扇19高速运动时，水沿斜面螺旋运动，水的重力承载于螺扇19的斜面上，螺扇19将水的重力传递于与其连接的内轴管14和外轴管13上，最后由基座1上设置的轴向推力轴承4所克服。解除了柱形缸内水的压强，从而 [0061] 规避了水的压强力所产生的负面影响，规避了现有水泵流量大则扬程小，流量小则扬程大的单一功效。本实施在设计中应用了斜面省力原理、减小了机械能消耗、提升了机械效率，实现了大流量无限扬程的充分条件和必然性。 |
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