一種葉輪組件及應用該葉輪組件的潛水泵的製作方法
2023-06-13 11:57:26 1
一種葉輪組件及應用該葉輪組件的潛水泵的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及潛水泵技術領域，具體涉及一種葉輪組件及應用該組件的潛水泵，包括泵殼和依次串聯安裝在泵殼內的電機、進水段、三級的葉輪組件和泵頭，所述葉輪組件包括葉輪和導葉，所述導葉與葉輪同軸設置並安裝在葉輪上部，所述葉輪包括上蓋板、下蓋板和呈漸開線形狀圍繞上蓋板中心均勻分布在輪蓋表面的葉片，所述葉片的尾端為與輪蓋邊緣相配的斜角，所述下蓋板的底部設置有至少一個環形凹槽。本實用新型採用取點成型三維葉輪結構的設計，成型漸開線型的葉輪結構，將該葉輪組件應用到潛水泵中，經實踐檢驗，能夠提高水流在通道內的流動效率，提高了潛水泵的效率，節約能源。
【專利說明】
一種葉輪組件及應用該葉輪組件的潛水泵
技術領域
[0001] 本實用新型涉及潛水慄技術領域，具體涉及一種葉輪組件及應用該葉輪組件的潛 水慄。
【背景技術】
[0002] 潛水慄是深井提水的重要設備，主要用於從粘土層的機井、土井或水庫等處提水， 適合於工廠、礦山或農田灌溉。潛水慄內部安裝有葉輪結構，用於提高水慄的水力能力，葉 輪結構導流曲線的優劣很大程度上決定了潛水慄運行效率的高低。現有市場水慄由於製造 工藝的不同，其運行效率也參差不齊，一方面由於水慄使用過程中，容易造成慄流道內產生 空洞或裂縫，水流時產生漩渦造成能量損失，一定程度上造成水慄揚程下降，另一方面由於 現有普通葉輪的效率普遍偏低，尋找一種替代的高效葉輪是目前所急需的。
[0003] 現有的井用潛水慄的葉輪結構如圖1所示，在慄體內部由下至上依次為電機組件、 吸水室、葉輪、壓水室直到慄頭，水流的流向如圖中箭頭所示，水流經吸水室由葉輪以及壓 水室經多級傳動吸出，由於葉輪與吸水室底面接觸，葉輪的轉會引起葉輪與吸水室導流殼 的摩擦，故一般應調整葉輪結構的軸向間隙，以便於在實現葉輪功能的基礎上減小葉輪與 吸水室導流殼的摩擦，但是當葉輪結構軸向間隙調整過大，容易引起液體回流;軸向間隙調 整過小，會造成葉輪與導流殼的磨擦，消耗增加，電機功率劇增，這種葉輪結構一般採取加 大軸向間隙的方法，這時就不能保證水慄的流量和揚程滿足使用要求。另一方面，由圖中箭 頭可以看出，潛水慄內水流的方向基本為豎直上升一一水平一一豎直上升，這樣高速的水 流對葉輪以及導流殼的衝擊力比較大，使水流中的功率損失較多，降低了潛水慄的效率。 【實用新型內容】
[0004] 本實用新型的目的在於提供了一種減少葉輪磨損、提高潛水慄效率的井用多級潛 水慄。
[0005] 本實用新型葉輪組件所採取的技術方案是:一種葉輪組件，包括葉輪和導葉，所述 導葉與葉輪同軸設置，所述導葉安裝在葉輪上部，所述葉輪包括上蓋板、下蓋板和呈漸開線 形狀圍繞上蓋板中心均勻分布在輪蓋表面的葉片，所述葉片的尾端為與輪蓋邊緣相配的斜 角，所述下蓋板的底部設置有至少一個環形凹槽，選葉輪底面為X、Y平面，葉輪中心軸線向 上為Z軸正方向，每一個葉片的空間形狀由以下坐標限定：（a)葉片起始位置與結束位置由 下表限定，其中葉片繞中心較近的一端為起始位置， 「00061
[0007] /b)葉片的中間部分形狀由下表限定，^ ' '
[0008]
[0009]
[0010] 葉片的形狀以上述表格的數據點連線堆積而成。
[0011]所述導葉包括導葉背板和安裝在背板上方圍繞導葉中心均勻分布的導流葉，所述 導流葉為7片，所述導流葉的尾端為與導葉背板邊緣相配的斜角，所述導流葉的葉片部分開 設有若干通孔，選導葉背板為X、Y平面，導葉中心軸線向上為Z軸正方向，葉片的空間形狀由 以下坐標限定：（a)葉片起始位置與結束位置由下表限定，其中葉片繞中心較近的一端為起 始位置，
[0012]
L〇〇13J (b)導葉片的中間部分形狀由卜表|很定，
[0014]
[0015]
[0016] 葉片的形狀以上述表格的數據點連線堆積而成。
[0017]所述葉輪的葉片為5片。
[0018] 導葉的中心設置有安裝轉軸的通孔，轉軸上設置有軸套，導葉通過橡膠套安裝在 軸套上。
[0019] 所述葉輪材質為塑料PP0,所述葉輪一次注塑成型。
[0020] 本實用新型潛水慄所採取的技術方案是:一種含有權利要求1 一5任一項所述的葉 輪組件的潛水慄，包括慄殼和依次串聯安裝在慄殼內的電機、進水段、三級的葉輪組件和慄 頭，所述葉輪組件包括葉輪和導葉，所述導葉與葉輪同軸設置並安裝在葉輪上部，所述葉輪 包括上蓋板、下蓋板和呈漸開線形狀圍繞上蓋板中心均勻分布在輪蓋表面的葉片，所述葉 片的尾端為與輪蓋邊緣相配的斜角，所述下蓋板的底部設置有至少一個環形凹槽，選葉輪 底面為X、Y平面，葉輪中心軸線向上為Z軸正方向，每一個葉片的空間形狀由以下坐標限定： (a)葉片起始位置與結束位置由下表限定，其中葉片繞中心較近的一端為起始位置，
[0021]
[0022] (b)葉片的中間部分形狀由下表限定，
[0023]
[0024] 葉片的形狀以上述表格的數據點連線堆積而成。
[0025] 所述導葉包括導葉背板和安裝在背板上方圍繞導葉中心均勻分布的導流葉，所述 導流葉為7片，所述導流葉的尾端為與導葉背板邊緣相配的斜角，所述導流葉的葉片部分開 設有若干通孔，選導葉背板為X、Y平面，導葉中心軸線向上為Z軸正方向，葉片的空間形狀由 以下坐標限定：（a)葉片起始位置與結束位置由下表限定，其中葉片繞中心較近的一端為起 始位置，
[0026]
[0027] (b)導葉片的中間部分形狀由下表限定，
[0028]
[0029] 葉片的形狀以上述表格的數據點連線堆積而成。
[0030] 所述葉輪的葉片為5片。
[0031]導葉的中心設置有安裝轉軸的通孔，轉軸上設置有軸套，導葉通過橡膠套安裝在 軸套上。
[0032]所述葉輪材質為塑料PP0,所述葉輪一次注塑成型。
[0033]本實用新型的有益效果是：
[0034] 1、本實用新型的潛水慄的葉輪組件工作時水流通過葉輪離心作用直接隨著流道 進入壓水室流道然後繼續流向下一級，在葉輪和導葉的作用下，水流中間幾乎不產生衝擊 力，減少了水流因為衝擊力而導致的損失，與現有井用潛水慄徑向葉片葉輪，本實用新型的 葉輪組件能最大限度的減少徑向葉輪流道的衝擊損失，提高葉輪效率和揚程，提高水慄的 水力性能，應用本實用新型的葉輪組件的潛水慄的工作效比現有潛水慄的效率高3-5%，效 率曲線平緩，高效區域寬廣，工作範圍增加10-20%，節能效果顯著。
[0035] 2、葉輪工作時葉輪與吸水室不鏽鋼底面摩擦，幾乎沒有間隙，減少了漏水回流的 損失；環形槽7-方面減少了葉輪與吸水室的接觸面積，減少葉輪旋轉時的摩擦引起的磨 損，另一方面，環形槽內一般填充有水分，這樣也能為葉輪和吸水室的接觸提供潤滑，減小 摩擦；
[0036] 3、葉輪材質選用塑料PP0材質一次注塑成型，剛性大、耐磨、耐熱性高、無汙染，重 量輕，表面光潔度好，從而使葉輪的損耗顯著降低。
[0037] 4、應用本潛水慄在額定工況下，相比於現有的潛水慄，每小時可節電約lKw/h;電 機的效率不低於82 %。
【附圖說明】
[0038] 圖1為現有潛水慄徑向葉輪的結構示意圖；
[0039] 圖2為本實用新型的潛水慄的結構示意圖一；
[0040] 圖3為為本實用新型的潛水慄的結構示意圖二；
[0041] 圖4葉輪的結構示意圖一；
[0042]圖5為葉輪坐標繫結構示意圖；
[0043]圖6為圖3的左側結構示意圖；
[0044] 圖7為圖3的後視結構不意圖；
[0045] 圖8為葉輪結構示意圖二；
[0046] 圖9為導葉的結構不意圖一；
[0047]圖10為圖7的左側結構示意圖；
[0048]圖11為圖7的後視結構不意圖；
[0049]圖12為導葉的結構示意圖二；
[0050] 圖13為本實用新型的葉輪組件應用於潛水慄的結構示意圖；
[0051] 圖14為環形槽的結構示意圖；
[0052]圖15為本實用新型的葉輪組件的潛水慄的實際的測試結果圖。
[0053]圖中：1、吸水室，2、葉輪，3、壓水室，4、導葉，5、軸套，6、橡膠套，7、環形槽，8、慄殼， 9、電機，10、進水段，11、慄頭，21、上蓋板，22、下蓋板，23、葉片，23、葉片起始位置，24、葉片 結束位置，211、葉片葉根內側，212、葉片葉尖內側，213、葉片葉尖外側，214、葉片葉根外側， 41、導流葉，42、導葉背板，43、導流葉起始位置，44、導流葉結束位置，411、導流葉葉根內側， 412、導流葉葉尖內側，413、導流葉葉尖外側，414、導流葉葉根外側，。
【具體實施方式】
[0054]本實用新型潛水慄的實施例一，如圖1~13所示，包括慄殼8和依次串聯安裝在慄 殼內的電機9、進水段10、三級的葉輪組件和慄頭11，所述葉輪組件包括葉輪2和導葉4,導葉 2與葉輪4同軸設置並安裝在葉輪上部，葉輪2包括上蓋板21、下蓋板22和呈漸開線型狀圍繞 上蓋板21中心均勻分布在輪蓋表面的葉片23，葉片23的尾端為與上蓋板21邊緣相配的斜 角，下蓋板22的底部設置有至少一個環形凹槽，選葉輪底面為X、Y平面，葉輪中心軸線向上 為Z軸正方向，每一個葉片的空間形狀由以下坐標限定：（a)葉片起始位置與結束位置由表1 限定，其中葉片繞中心較近的一端為起始位置，
[0055]表 1 「00561
[0057] (b)葉片的中間部分形狀由表2限定，
[0058] 表2
[0059]
[0060]葉片的形狀以上述表格的數據點連線堆積而成。
[0061] 葉輪的葉片的具體成型過程如圖4~7所示，選定XY平面為葉輪上蓋板的組成的平 面，在上蓋板中心向上取為Z軸，利用上述將上述表1和表2的坐標點標示出，將葉片的葉根 內側、葉根外側以及葉尖內側和葉尖外側分別平滑連接後，即能形成平滑的葉根內、外側和 葉尖內、外側的三維曲線，然後連接葉根內側和葉尖內側的曲線形成葉片的內曲面，連接葉 根外側和葉尖外側的曲線形成葉片的外曲面，最後將內、外曲面對應的拐角利用平滑曲線 連接即得到葉片的三維形狀。
[0062] 導葉4包括導葉背板42和安裝在導葉背板上方圍繞導葉中心均勻分布的導流葉 41，導流葉41的尾端為與導葉背板邊緣相配的斜角，所述導流葉的葉片部分開設有若干通 孔，選導葉背板為X、Y平面，導葉中心軸線向上為Z軸正方向，葉片的空間形狀由以下坐標限 定：（a)葉片起始位置與結束位置由表3限定，其中葉片繞中心較近的一端為起始位置，
[0063] 表 3
[0064]
[0065]~(b)導葉片的中間部分形狀由表4限定，
[0066]表 4
[0067]
[0068] 葉片的形狀以上述表格的數據點連線堆積而成。
[0069] 導葉的導流葉的具體成型過程如圖8~11所示，選定XY平面為導葉的導葉背板的 組成的平面，導葉背板中心向上取為Z軸，利用上述將上述表3和表4的坐標點標示出，將導 流葉的葉根內側、葉根外側以及葉尖內側和葉尖外側分別平滑連接後，即能形成平滑的葉 根內、外側和葉尖內、外側的三維曲線，然後連接葉根內側和葉尖內側的曲線形成葉片的內 曲面，連接葉根外側和葉尖外側的曲線形成葉片的外曲面，最後將內、外曲面對應的拐角利 用平滑曲線連接即得到導流葉的三維形狀。
[0070] 其中，葉輪的葉片為5片，導流葉為7片，導葉背板為中心設置有通孔的錐狀結構， 所述錐狀結構的內側固定設置有加強肋板，導流葉安裝在導葉背板的外表面。
[0071] 所述葉輪材質為塑料PP0,所述葉輪一次注塑成型。
[0072] 利用上述成型步驟成型的葉輪和導葉應用於潛水慄的結果圖如圖11所示，吸水室 1、葉輪2和導葉4依次同軸安裝在中心的轉軸上，其中吸水室1為不鏽鋼吸水室，葉輪2的下 蓋板22的與吸水室1接觸的表面開設有兩個環形槽7,葉輪2的上方安裝有導葉4,導葉4安裝 在橡膠套6上，橡膠套6安裝在軸套5上，軸套5安裝在轉軸上。圖中箭頭為潛水慄工作時的水 流示意圖，水流經吸水室與葉輪的旋轉水力進入壓水室，壓水室中的導葉對上採取進一步 引導傳遞，
[0073] 葉輪工作時葉輪與吸水室不鏽鋼底面摩擦，幾乎沒有間隙，減少了漏水回流的損 失;環形槽7-方面減少了葉輪與吸水室的接觸面積，減少葉輪旋轉時的摩擦引起的磨損， 另一方面，環形槽內一般填充有水分，這樣也能為葉輪和吸水室的接觸提供潤滑，減小摩 擦；由於葉輪和壓水室流道均為光滑曲面且流道互相吻合，水流通過葉輪離心作用直接隨 著流道進入壓水室流道然後繼續流向下一級，如圖中箭頭所示，在葉輪和導葉的作用下，水 流中間幾乎不產生衝擊力，減少了水流因為衝擊力而導致的損失；導葉的每一級壓水室內 均配有橡膠套和不鏽鋼軸套，大大增加了每級葉輪與六角軸的徑向同心度，使葉輪能平穩 的與吸水室不鏽鋼底部接觸，減少摩擦損失。
[0074]圖15為應用本實用新型的葉輪組件的潛水慄的檢測結果圖，在室溫26.4攝氏度、 水溫21.4攝氏度、大氣壓力0.1013MPa的條件下對應用本實用新型的葉輪組件的型號為 150QJ32-26/3-4的潛水慄進行檢測，結果如圖14,由圖中可以看出，對本型號的潛水慄的額 定的功率要求和額定揚程為圖中十字線處所示，本實用新型的實際流量為35.03m3/h，實際 揚程28.46m，59.27 %，遠高於額定揚程和額定功率，實際效率59.27 %，高於國家標準 49.5%約10個百分點，這表明應用本葉輪組件的潛水慄具有較高的功率和效率。
[0075] 與現有井用潛水慄徑向葉片葉輪相比，本實用新型的葉輪組件能最大限度的減少 徑向葉輪流道的衝擊損失，提高水慄的水力性能，同時還減少由於長期的衝擊造成的殼體 的磨損、軸承的磨損，減少振動和噪音。另外，葉輪材質選用塑料PP0材質一次注塑成型，剛 性大、耐磨、耐熱性高、無汙染，重量輕，表面光潔度好，從而使葉輪的損耗顯著降低，應用本 實用新型的葉輪組件的潛水慄的工作效比現有潛水慄的效率高3-5%，效率曲線平緩，高效 區域寬廣，工作範圍增加10-20%，節能效果顯著。
[0076] 葉輪效率的提高減少了電機轉子的負載重量，降低了慄的徑向力，一定程度上提 高了軸承的使用壽命。
[0077] 本實用新型葉輪組件的實施例一，葉輪組件的實施例一與上述潛水慄的實施例一 中葉輪組件的結構相同，再次不再詳述。
[0078] 以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，並非以此限制本實用新型的實施範圍， 凡熟悉此項技術者，運用本實用新型的原則及技術特徵，所作的各種變更及裝飾，皆應涵蓋 於本權利要求書所界定的保護範疇之內。
【主權項】
1. 一種葉輪組件，包括葉輪和導葉，其特徵在於:所述導葉與葉輪同軸設置，所述導葉 安裝在葉輪上部，所述葉輪包括上蓋板、下蓋板和呈漸開線形狀圍繞上蓋板中心均勻分布 在輪蓋表面的葉片，所述葉片的尾端為與輪蓋邊緣相配的斜角，所述下蓋板的底部設置有 至少一個環形凹槽，選葉輪底面為X、Y平面，葉輪中心軸線向上為Z軸正方向，每一個葉片的 空間形狀由以下坐標限定：（a)葉片起始位置與結束位置由下表限定，其中葉片繞中心較近 的一端為起始位置，(b)葉片的中間部分形狀由下表限定，葉片的形狀以上述表格的數據點連線堆積而成。2. 根據權利要求1所述的葉輪組件，其特徵在於:所述導葉包括導葉背板和安裝在背板 上方圍繞導葉中心均勻分布的導流葉，所述導流葉為7片，所述導流葉的尾端為與導葉背板 邊緣相配的斜角，所述導流葉的葉片部分開設有若干通孔，選導葉背板為X、Y平面，導葉中 心軸線向上為Z軸正方向，葉片的空間形狀由以下坐標限定：（a)葉片起始位置與結束位置 由下表限定，其中葉片繞中心較近的一端為起始位置， (b)導葉片的中間部分形狀由下表限定，葉片的形狀以上述表格的數據點連線堆積而成。3. 根據權利要求1所述的葉輪組件，其特徵在於:所述葉輪的葉片為5片。4. 根據權利要求1所述的葉輪組件，其特徵在於：導葉的中心設置有安裝轉軸的通孔， 轉軸上設置有軸套，導葉通過橡膠套安裝在軸套上。5. 根據權利要求1所述的葉輪組件，其特徵在於:所述葉輪材質為塑料PPO，所述葉輪一 次注塑成型。6. -種含有權利要求1 一5任一項所述的葉輪組件的潛水慄，包括慄殼和依次串聯安裝 在慄殼內的電機、進水段、三級的葉輪組件和慄頭，所述葉輪組件包括葉輪和導葉，其特徵 在於:所述導葉與葉輪同軸設置並安裝在葉輪上部，所述葉輪包括上蓋板、下蓋板和呈漸開 線形狀圍繞上蓋板中心均勻分布在輪蓋表面的葉片，所述葉片的尾端為與輪蓋邊緣相配的 斜角，所述下蓋板的底部設置有至少一個環形凹槽，選葉輪底面為X、Y平面，葉輪中心軸線 向上為Z軸正方向，每一個葉片的空間形狀由以下坐標限定：（a)葉片起始位置與結束位置 由下表限定，其中葉片繞中心較近的一端為起始位置， (b)葉片的中間部分形狀由下表限定，葉片的形狀以上述表格的數據點連線堆積而成。7.根據權利要求6所述的潛水慄，其特徵在於:所述導葉包括導葉背板和安裝在背板上 方圍繞導葉中心均勻分布的導流葉，所述導流葉為7片，所述導流葉的尾端為與導葉背板邊 緣相配的斜角，所述導流葉的葉片部分開設有若干通孔，選導葉背板為X、Y平面，導葉中心 軸線向上為Z軸正方向，葉片的空間形狀由以下坐標限定：（a)葉片起始位置與結束位置由 下表限定，其中葉片繞中心較近的一端為起始位置，(b)導葉片的中間部分形狀由下表限定，葉片的形狀以上述表格的數據點連線堆積而成。8. 根據權利要求6所述的潛水慄，其特徵在於:所述葉輪的葉片為5片。9. 根據權利要求6所述的潛水慄，其特徵在於：導葉的中心設置有安裝轉軸的通孔，轉 軸上設置有軸套，導葉通過橡膠套安裝在軸套上。10. 根據權利要求6所述的潛水慄，其特徵在於:所述葉輪材質為塑料PPO,所述葉輪一 次注塑成型。
【文檔編號】F04D29/66GK205714929SQ201620415535
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月10日
【發明人】閆劉彬, 王凱, 羅磊
【申請人】鹿邑縣鑫晶通用機械製造有限公司