立式潛水軸流泵雙層雙向流道系統的製作方法
2023-05-30 09:28:56 1
立式潛水軸流泵雙層雙向流道系統的製作方法
【專利摘要】一種立式潛水軸流泵雙層雙向流道系統，包括支架、上層流道和下層流道，所述上層流道位於支架的上方，所述下層流道位於支架的下方，所述的上層流道包括上出流通道和上引流通道，所述下層流道包括下出流通道和下引流通道，所述上出流通道與下出流通道之間、所述上引流通道與下引流通道之間均左右相對設置，所述支架的中部安裝立式潛水軸流泵，所述立式潛水軸流泵的進水側與所述下層流道連通，所述立式潛水軸流泵的出水側與所述上層流道連通，所述上出流通道和上引流通道內均安裝閥門。本發明提供了一種可靠性良好、工程造價較低、適用性良好、同步性良好的立式潛水軸流泵雙層雙向流道系統。
【專利說明】立式潛水軸流泵雙層雙向流道系統
【技術領域】
[0001]本發明屬於市政、農田水利及化工液體領域，涉及一種立式潛水軸流泵雙層雙向流道系統。
【背景技術】
[0002]立式軸流泵為傳統水泵，土建上必須設置廠房水上部分建築；在啟動前需注入潤滑水，運行時需在傳動裝置引住冷卻水，保護設備電機需要通風系統，以及油系統、吊裝設備、監控設備，涉及專業多，機組維修及管理維護工作量大；水泵受汽蝕條件的限制，安裝不能太高，電機受防潮防水條件限制，電機層較高，這樣水泵和電機通過長軸聯接傳動，既增加工程量，又給安裝維修帶來麻煩，因連接裝置多水泵工作效率低下；在排澇運行期間，一旦水泵葉片等水下部件發生故障，維修不易；電機層在廠房內，噪音大，管理人員工作環境差；上部建築廠房與周邊水環境可能不夠協調。
[0003]單臺水泵雙向出流工況下，立式潛水軸流泵市場應用極少，實際應用中採用增加立式潛水軸流泵機組數量(只出流或只引流，屬於單向流道單向運行)，或傳統的立式軸流泵雙向流道雙向運行，或雙向貫流泵(揚程低；流量大；機組安裝基坑深；土建工作量及施工難度大；不同於雙層流道的軸流泵，葉片正向運行時水泵效率高，葉片反向運行時水泵效率低)。立式潛水軸流泵的經濟價值和社會效益難以發揮。
[0004]現有的拍門主要安裝在江河邊排水管出口，一種具有防止外水倒灌功能的單向逆止閥。當江河潮位高於出水管口，且壓力大於管內壓力時，拍門面板自動關閉；當管道內壓力大於外江河水壓力，拍門克服自重實現開啟，內水外排。拍門的材質分為不鏽鋼、鑄鐵、型鋼、複合材料(玻璃鋼)等多種材料。目前市場拍門的發展方向是輕質高強、開啟迅速、水頭損失小。
[0005]傳統拍門都為單向控制，同步性能較好，在單向水泵的出水口應用較多，不能應用在雙向泵站上。雙向泵站採用雙層雙向流道，斷流採用快速閘門及啟閉機。根據卷揚式、液壓式啟閉機系列參數(SL507-2010，SL508-2010)(中華人民共和國水利部)，啟門速度分別為1.8?5m/s，0.5?1.5m/s，存在開啟閘門與開啟水泵不同步的缺點。泵閘不同步引起的水流衝擊、溢流，對連接不是很可靠的雙流道潛水泵機，會造成機組振動甚至嚴重事故，因此雙流道潛水泵的方案布置目前很少採用；而且啟閉機及附屬建築物、自動化控制、微機監控等投資較大，泵站管理投入精力較多。對具體的泵站工程而言，閘門啟閉設備投資增加1/2以上。
[0006]傳統的立式軸流泵存在的缺陷:1、電機層安裝高程高，與水泵層的泵軸連接長，易出故障，該類泵站還要求建築有較高的防洪標準；2、工程造價高；3、不合適水位變幅大的場合。
【發明內容】
[0007]為了克服已有立式軸流泵流道系統的可靠性較差、工程造價高、適用性較差、同步性較差的不足，本發明提供了一種可靠性良好、工程造價較低、適用性良好、同步性良好的立式潛水軸流泵雙層雙向流道系統。
[0008]本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:
[0009]一種立式潛水軸流泵雙層雙向流道系統，包括支架、上層流道和下層流道，所述上層流道位於支架的上方，所述下層流道位於支架的下方，所述的上層流道包括上出流通道和上引流通道，所述下層流道包括下出流通道和下引流通道，所述上出流通道與下出流通道之間、所述上引流通道與下引流通道之間均左右相對設置，所述支架的中部安裝立式潛水軸流泵，所述立式潛水軸流泵的進水側與所述下層流道連通，所述立式潛水軸流泵的出水側與所述上層流道連通，所述上出流通道和上引流通道內均安裝閥門。
[0010]優選的，所述閥門為雙控拍門，所述雙控拍門包括拍門座和拍門蓋，所述拍門蓋上方與所述拍門座鉸接，所述拍門座上開有供流體流過的通孔，所述拍門蓋的正面蓋在所述通孔上；所述拍門還包括用以在拍門內側高壓狀態下拍門蓋依舊關閉且可開的拍門控制系統，所述拍門控制系統的動作端與所述拍門蓋配合。該雙控拍門的方案屬於優選方案，具有提升同步性能等優點，當然，所述閥門也可以為可控閘門或拍門等其他閥門。
[0011]進一步，所述上出流通道、下引流通道位於支架的一側，所述支架的一側安裝第一快速閘門，所述第一快速閘門包括第一升降機構和第一閥門，所述第一升降機構的下端與所述第一閥門連接，所述第一閥門可從上到下升降並套裝在上出流通道、下引流通道的閥孔內；所述下出流通道、上引流通道位於支架的另一側，所述支架的另一側安裝第二快速閘門，所述第二快速閘門包括第二升降機構和第二閥門，所述第二升降機構的下端與所述第二閥門連接，所述第二閥門可從上到下升降並套裝在上引流通道、下出流通道的閥孔內。
[0012]再進一步，所述下出流通道和下引流通道內安裝導流隔板及導流錐。
[0013]更進一步，所述立式潛水軸流泵的上部設置預埋井蓋座，所述井蓋座的側邊安裝複合式呼吸閥或排氣管。
[0014]所述拍門控制系統包括定位構件和拍門控制裝置，所述拍門蓋的背面設有定位構件，在所述拍門蓋鉸接座的對側固定構件上布置拍門控制裝置，所述拍門控制裝置包括頂進構件和用以控制頂進構件伸縮動作的驅動組件，所述驅動組件的動作端與所述頂進構件連接，當所述頂進構件位於限制位時，所述頂進構件頂端與所述定位構件配合卡緊拍門座和拍門蓋，當所述頂進構件位於自由位時，所述頂進構件頂端位於所述拍門蓋的開啟軌跡線外。該方案為外置式方案。
[0015]所述拍門控制系統包括定位構件，所述拍門蓋的正面設有定位構件，在所述拍門座鉸接座的對側固定構件上布置拍門控制裝置，所述拍門控制裝置包括頂進構件和用以控制頂進構件伸縮動作的驅動組件，所述驅動組件的動作端與所述頂進構件連接，當所述頂進構件位於限制位時，所述頂進構件頂端與所述定位構件配合卡緊拍門座，當所述頂進構件位於自由位時，所述頂進構件頂端與所述定位構件分離。該方案為內置式方案。
[0016]優選的，所述驅動組件為液壓驅動機構、氣動驅動機構、電磁驅動機構、電動驅動機構或機械驅動機構。所述機械驅動機構包括驅動電機、用以將轉動轉換為直線運動的伸縮機構。當然，也可以採用其他的驅動方式。
[0017]再進一步，所述雙控拍門為至少兩個拍門組合的聯合拍門。可以根據需要，將各個拍門進行聯合使用。
[0018]所述定位構件上設有定位孔，所述頂進構件的頂端設有定位塊，所述定位塊與所述定位孔配合。這是常用的配合方式，也可以採用其他方式。
[0019]所述定位構件與拍門蓋的背面呈一體。該方式屬於一體成型，在製作拍門時可以一併將定位構件製作好。
[0020]所述頂進構件為頂杆或頂塊。這是常用的選擇方式，當然，也可以選用其他的方式。
[0021]本發明的技術構思為:立式潛水軸流泵為泵機一體化結構，具有三重組合密封和防洩漏、超溫及過電流保護裝置，由於立式潛水軸流泵均在水下，無需上部建築、冷卻水、氣及油系統，安裝維修簡單方便；電泵的漏水、漏電、漏油，軸承超溫、電機過載等保護設置齊全，安全可靠，操作簡單，利於集中控制；運行平穩，無噪音、無溫升，尤其不需水下工作，改善了運行管理人員的作業環境，減輕了勞動強度。維修保養時，現場起吊立式潛水軸流泵，整臺水泵就可在啟閉機層進行一般常規性保養、更換葉輪、機械密封、潤滑脂油、電控櫃調試。其餘如電機定子線圈短路重新繞組、更換電機軸承、水泵表面真空浸漆，需返廠進行保養。
[0022]雙層雙向流道:雙層指的是流道的相對位置，下層為進水層流道，上層為出水層流道；雙向指的是流道液體的流動方向，從左下到右上或從右下到左上，在立面上成「X」型。流道可以是雙層，也可是空箱隔板式。流道按線型分有曲線形(鐘形、肘型等)、直線型。採用雙向流道可以節省工程投資的30%左右，在泵站試驗臺上進行泵裝置模型試驗，結果表明，具有合適線型(大型泵站需增加導流錐和導流隔板)的雙向流道泵裝置性能與單向流道並無明顯差異。進水流道出口流速分布均勻，蝸殼內流線平順，未見流道內有任何部位產生窩帶、回流及漩渦，具有良好的水利性能。雙層雙向流道在傳統水泵中應用普遍，屬於成熟技術。
[0023]潛水泵與進出水流道採用自耦、承插、落地及承重等方式連接，其連接肯定沒有固定連接牢固，潛水泵為泵機一體化結構，具有三重組合密封和防洩漏、超溫及過電流保護裝置，運行環境惡劣(水下、帶高壓電)，潛水電動機出線電纜短，若發生較嚴重的振動又不能及時發現，將影響泵站安全運行，甚至損壞設備。在沒有可靠閘泵同步技術的條件下，水利部行業規範對立式潛水軸流泵推薦單向流道(立式井筒式出流安裝、立式井筒開敞式出流安裝)。傳統立式軸流泵分電機層和水泵層，均與主體有可靠連接，電機層保持乾燥，閘泵輕微的不同步，產生的溢流及振動不會影響水泵機組安全運行。
[0024]為了克服了傳統拍門只能單向運作(即可開)，在高液面下具有依舊關閉且可開的雙控功能，實現了泵閘開啟雙向同步功能。以雙層雙向流道系統為例，水泵開啟時，在液體壓力作用下，雙控拍門實現了類似於快速閘門在不同水力條件下開啟、閉合功能:雙控拍門待開啟狀態時，屬於傳統拍門，因此同步性能優於快速閘門；可控拍門閉合狀態時，在拍門控制系統的外力作用下實現斷流功能，止水性能堪比快速閘門，而傳統拍門在高液面下只能開啟，不能斷流。雙控拍門造價低廉、結構簡單、運行可靠、與水泵完全同步運行，使泵站不會發生振動和溢流事故，能滿足市場對內水高壓下拍門依舊關閉且可開的產品需求。
[0025]本發明的有益效果主要表現在:水泵效率高，葉輪淹沒、抗空蝕性能好，運行噪音小，安裝方便，維護簡單，土建結構簡單，整體布局節能高效環保美觀，工程造價低，同步性良好，具體如下:
[0026]I)傳統軸流泵電機層安裝高程高，與水泵層的泵軸連接長，易出故障，該類泵站還要求建築有較高的防洪標準，工程造價高。潛水泵安裝在水下，不受水位影響，適合水位變幅大的場合。
[0027]2)潛水泵是機電一體化產品，可採用移動方式與水工結構銜接，便於統一管理、調度。適用於防洪、抗旱灌溉及臨時抽水。
[0028]3)潛水泵在水下運行，可以不建地面泵房，泵房和控制室分離，噪聲低，散熱好，不影響周圍環境，能保持地面風貌。
[0029]4)潛水泵可將泵站噪聲從85?90dB (A)下降到75DB (A)以下，特別適合建設在城市的排澇、排汙泵站使用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]圖1是立式潛水軸流泵雙層雙向流道系統的示意圖。
[0031 ] 圖2是外置式雙控拍門的示意圖。
[0032]圖3是內置式雙控拍門的示意圖。
【具體實施方式】
[0033]下面結合附圖對本發明作進一步描述。
[0034]參照圖1，一種立式潛水軸流泵雙層雙向流道系統，包括支架6、上層流道7和下層流道8，所述上層流道7位於支架6的上方，所述下層流道8位於支架6的下方，所述的上層流道7包括上出流通道和上引流通道，所述下層流道8包括下出流通道和下引流通道，所述上出流通道與下出流通道之間、所述上引流通道與下引流通道之間均左右相對設置，所述支架6的中部附近安裝立式潛水軸流泵9，所述立式潛水軸流泵9的進水側與所述下層流道8連通，所述立式潛水軸流泵9的出水側與所述上層流道7連通，所述上出流通道和上引流通道內均安裝閥門10。
[0035]優選的，所述閥門10為雙控拍門，所述雙控拍門包括拍門座I和拍門蓋2，所述拍門蓋2側上方與所述拍門座I鉸接，所述拍門座I上開有供流體流過的通孔，所述拍門蓋2的正面蓋在所述通孔上；所述拍門還包括用以在拍門內側高壓狀態下拍門蓋依舊關閉且可開的拍門控制系統，所述拍門控制系統的動作端與所述拍門蓋2配合。該雙控拍門的方案屬於優選方案，具有提升同步性能等優點，當然，所述閥門也可以為可控閘門或拍門等其他閥門。
[0036]進一步，所述上出流通道、下引流通道位於支架6的一側，所述支架6的一側安裝第一快速閘門11，所述第一快速閘門11包括第一升降機構和第一閥門，所述第一升降機構的下端與所述第一閥門連接，所述第一閥門可從上下升降並套裝在上出流通道、下引流通道的閥孔內；所述下出流通道、上引流通道位於支架6的另一側，所述支架的另一側安裝第二快速閘門12，所述第二快速閘門12包括第二升降機構和第二閥門，所述第二升降機構的下端與所述第二閥門連接，所述第二閥門可從上下升降並套裝在上引流通道、下出流通道的閥孔內。
[0037]再進一步，所述下出流通道和下引流通道內安裝導流隔板13及導流錐。
[0038]更進一步，所述立式潛水軸流泵9的上部設置預埋井蓋座14，所述井蓋座14的側邊安裝複合式呼吸閥15或排氣管。
[0039]參照圖2，所述拍門控制系統包括定位構件3和拍門控制裝置，所述拍門蓋2的背面設有定位構件3，在所述拍門蓋鉸接座的對側固定構件上布置拍門控制裝置，所述拍門控制裝置包括頂進構件4和用以控制頂進構件伸縮動作的驅動組件5，所述驅動組件5的動作端與所述頂進構件4連接，當所述頂進構件4位於最高位時，所述頂進構件4頂端與所述定位構件3配合(此時，可以使得拍門處於關閉狀態)，當所述頂進構件4位於最低位時，所述頂進構件4頂端位於所述拍門蓋開啟軌跡線外。該方案為外置式方案。
[0040]參照圖3，所述拍門控制系統包括定位構件3，所述拍門蓋2的正面設有定位構件3，在所述拍門座I鉸接座的對側布置拍門控制裝置，所述拍門控制裝置包括頂進構件4和用以控制頂進構件伸縮動作的驅動組件5，所述驅動組件5的動作端與所述頂進構件4連接，當所述頂進構件4位於限制位時，所述頂進構件4頂端與所述定位構件3配合卡緊拍門座，當所述頂進構件4位於自由位時，所述頂進構件4頂端與所述定位構件3分離。該方案是內置式方案。
[0041]所述驅動組件5為液壓驅動機構、氣動驅動機構、電磁驅動機構、電動驅動機構或機械驅動機構。所述機械驅動機構包括驅動電機、用以將轉動轉換為直線運動的伸縮機構。當然，也可以採用其他的驅動方式。
[0042]再進一步，所述雙控拍門為至少兩個拍門組合的聯合拍門。可以根據需要，將各個拍門進行聯合使用。
[0043]所述定位構件3上設有定位孔，所述頂進構件4的頂端設有定位塊，所述定位塊與所述定位孔配合。這是常用的配合方式，也可以採用其他方式。
[0044]所述定位構件3與拍門蓋2的背面呈一體。該方式屬於一體成型，在製作拍門時可以一併將定位構件製作好。
[0045]所述頂進構件3為頂杆或頂塊。這是常用的選擇方式，當然，也可以選用其他的方式。
[0046]本實施例中，在上層流道7的上引流側和上出流側均按照所述雙控拍門10，拍門控制系統5預埋在主體結構上(外置)，當然拍門控制系統也可內置。拍門控制系統可以是液壓、氣動、電磁、電氣或機械掛脫裝置等方案。控制拍門系統使得傳統拍門在高液面下具有依舊關閉且可開的雙控功能。本控制系統以液壓方案為例說明。
[0047]先在傳統拍門蓋2上加焊定位構件3，在主體結構上預埋液壓缸，液壓缸的伸縮端作為頂進構件4可以自由伸縮。
[0048]拍門控制系統的驅動組件動作，控制頂進構件4伸長時頂緊定位構件3，此時拍門被鎖緊，拍門蓋2在上層流道高液面下仍然處於關閉狀態；如果拍門需要自動開啟時，控制頂進構件4回縮到原始位置(非外凸虛線狀態)，頂進構件4的上端位於拍門(含加焊構件)開啟軌跡線以外，拍門蓋2由於自重作用處於待開啟狀態，一旦啟泵，拍門同步排流。
[0049]液壓方案的拍門控制系統充分利用了槓桿原理，簡單小巧，加工方便，原始位置時緊湊光滑、保護良好，適用於現狀所有類型的拍門，省電快速自動，甚至手動的液壓裝置(可預埋小型油管，引至上部結構層陸地操作)亦可實現對拍門控制功能，無需快速啟閉設備，就可實現泵與雙控拍門雙向完全同步運行功能，解決了雙向泵站中，泵閘開啟不可能完全同步或傳統拍門不可用的問題。
[0050]立式潛水軸流泵為泵機一體化結構，布置在水下，其連接肯定沒有固定連接牢固，為了避免振動及溢流事故，雙層流道中使用立式潛水軸流泵，需要泵與閘閥之間更好的同步性能。立式潛水軸流泵雙層流道、雙控拍門，適用於所有液體的雙向引流與出流，門泵完全同步且只需要一臺水泵。
[0051]立式潛水軸流泵雙層雙向流道的工作過程如下:
[0052]引流:開啟第一快速閘門11至如圖虛線位置(閉合上層流道)，位於上引流通道的雙控拍門10處於待開啟狀態(即傳統拍門功能)，此時，第二快速閘門12處於關閉狀態(位於下層流道)，上出流通道的雙控拍門在拍門控制系統作用下處於頂進關閉狀態。水泵開啟，水流從左向右，通過下引流流道進入上引流通道，在水壓力作用下，上引流通道的雙控拍門10自動打開，實現引水功能。
[0053]出流:開啟第二快速閘門12至如圖虛線位置(閉合上層流道)，上出流通道中的雙控拍門10處於待開啟狀態(即傳統拍門功能)，此時，第一快速閘門11處於關閉狀態(位於下層流道)，上引流通道中的雙控拍門在拍門控制系統作用下處於頂進關閉狀態。水泵開啟，水流從右向左，通過下層流道進入上層流道，在水壓力作用下，上出流通道中的雙控拍門自動打開，實現出水功能。
[0054]當第一快速閘門11和第二快速閘門12處於虛線位置時，與附近雙控拍門(頂進關閉狀態)一起實現雙道斷流作用，進一步避免上層流道液體回流。
【權利要求】
1.一種立式潛水軸流泵雙層雙向流道系統，包括支架、上層流道和下層流道，所述上層流道位於支架的上方，所述下層流道位於支架的下方，所述的上層流道包括上出流通道和上引流通道，所述下層流道包括下出流通道和下引流通道，所述上出流通道與下出流通道之間、所述上引流通道與下引流通道之間均左右相對設置，其特徵在於:所述支架的中部安裝立式潛水軸流泵，所述立式潛水軸流泵的進水側與所述下層流道連通，所述立式潛水軸流泵的出水側與所述上層流道連通，所述上出流通道和上引流通道內均安裝閥門。
2.如權利要求1所述的立式潛水軸流泵雙層雙向流道系統，其特徵在於:所述閥門為雙控拍門，所述雙控拍門包括拍門座和拍門蓋，所述拍門蓋上方與所述拍門座鉸接，所述拍門座上開有供流體流過的通孔，所述拍門蓋的正面蓋在所述通孔上；所述拍門還包括用以在拍門內側高壓狀態下拍門蓋依舊關閉且可開的拍門控制系統，所述拍門控制系統的動作端與所述拍門蓋配合。
3.如權利要求1或2所述的立式潛水軸流泵雙層雙向流道系統，其特徵在於:所述上出流通道、下引流通道位於支架的一側，所述支架的一側安裝第一快速閘門，所述第一快速閘門包括第一升降機構和第一閥門，所述第一升降機構的下端與所述第一閥門連接，所述第一閥門可上下升降並套裝在上出流通道、下引流通道的閥孔內；所述下出流通道、上引流通道位於支架的另一側，所述支架的另一側安裝第二快速閘門，所述第二快速閘門包括第二升降機構和第二閥門，所述第二升降機構的下端與所述第二閥門連接，所述第二閥門可上下升降並套裝在上引流通道、下出流通道的閥孔內。
4.如權利要求1或2所述的立式潛水軸流泵雙層雙向流道系統，其特徵在於:所述下出流通道和下引流通道內安裝導流隔板及導流錐。
5.如權利要求1或2所述的立式潛水軸流泵雙層雙向流道系統，其特徵在於:所述立式潛水軸流泵的上部設置預埋井蓋座，所述井蓋座的側邊安裝複合式呼吸閥或排氣管。
6.如權利要求2所述的立式潛水軸流泵雙層雙向流道系統，其特徵在於:所述拍門控制系統包括定位構件和拍門控制裝置，所述拍門蓋的背面設有定位構件，在所述拍門蓋鉸接座的對側固定構件上布置拍門控制裝置，所述拍門控制裝置包括頂進構件和用以控制頂進構件伸縮動作的驅動組件，所述驅動組件的動作端與所述頂進構件連接，當所述頂進構件位於限制位時，所述頂進構件頂端與所述定位構件配合卡緊拍門座和拍門蓋，當所述頂進構件位於自由位時，所述頂進構件頂端位於所述拍門蓋的開啟軌跡線外。
7.如權利要求1或6所述的立式潛水軸流泵雙層雙向流道系統，其特徵在於:所述拍門控制系統包括定位構件，所述拍門蓋的正面設有定位構件，在所述拍門座鉸接座的對側固定構件上布置拍門控制裝置，所述拍門控制裝置包括頂進構件和用以控制頂進構件伸縮動作的驅動組件，所述驅動組件的動作端與所述頂進構件連接，當所述頂進構件位於限制位時，所述頂進構件頂端與所述定位構件配合卡緊拍門座，當所述頂進構件位於自由位時，所述頂進構件頂端與所述定位構件分離。
8.如權利要求7所述的立式潛水軸流泵雙層雙向流道系統，其特徵在於:所述驅動組件為液壓驅動機構、氣動驅動機構、電磁驅動機構、電動驅動機構或機械驅動機構。
9.如權利要求1或2所述的立式潛水軸流泵雙層雙向流道系統，其特徵在於:所述定位構件上設有定位孔，所述頂進構件的頂端設有定位塊，所述定位塊與所述定位孔配合。
10.如權利要求1或2所述的立式潛水軸流泵雙層雙向流道系統，其特徵在於:所述定 位構件與拍門蓋呈一體。
【文檔編號】F04D15/00GK104500455SQ201410776458
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月15日 優先權日:2014年12月15日
【發明者】樊建苗 申請人:樊建苗