一种新型卧h型泵闸装置

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，更具体地说它是一种新型卧h型泵闸装置。

背景技术

水泵装置的结构型式主导了整个泵站工程的建设，也将影响今后的运行管理维护。近年来平原地区低扬程、超低扬程泵站开始兴建，低扬程水泵的转速很低，如电机与水泵采取直接传动方式，不仅电机尺寸大，而且布置困难。通过齿轮减速箱减速传动方式，用高速异步电机代替低速同步电机，电机结构简化、尺寸减小。立式水泵装置结构型式需要常规的上部建筑厂房，为与周边环境相协调，当工程环境对厂房有高度要求，则需采用卧式贯流泵装置结构。

贯流式泵装置具有水流条件好、水力损失小的优点，在泵站扬程较低的条件下可望得到较高的泵装置效率。对贯流式泵装置可以分为灯泡式、竖井式和轴伸式等3种形式。轴伸式贯流泵装置又可分为卧式和斜式两种类型，卧式轴伸泵装置还可进一步分为卧式前轴伸泵装置和卧式后轴伸泵装置。

灯泡式贯流泵异步电动机和齿轮减速箱长期在流道内，可靠性要求较高，一旦设备需要检修，必须运到制造厂进行，维修复杂。

竖井贯流泵的竖井宽度与转轮直径成比例，因此受到竖井宽度的限制，竖井贯流泵规模不宜太小，据了解单泵流量不宜小于10m

斜式轴流泵进出水流道型线较复杂，安装时轴线对中难，安装要求高；由于斜式轴流泵的倾斜，导轴承受力比立式泵或卧式泵导轴承复杂。

过去国内对卧式前轴伸泵装置研究得较少，而多应用卧式后轴伸泵装置。无论是灯泡式贯流泵、竖井式贯流泵、斜式轴伸泵、卧式后轴伸泵装置水流通必定经过机组水泵转轮，机组水通道自流过水会导致水泵机组在水轮机工况下转动，长期低速运转对机组轴承不利，高速转动易使机组飞逸，对机组设备不利，因此只允许在水泵运转的情况下抽排水过流，所以灯泡式贯流泵、竖井式贯流泵、斜式轴伸泵、卧式后轴伸泵装置都不具备自流过水功能。

当贯流式泵装置具备自流过水功能时，在水位差作用下，自流过水无需额外动力设备，节能且过水量较水泵抽水流量大。因此，开发一种具备自流过水功能的贯流式泵装置很有必要。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种新型卧h型泵闸装置，具有自流过水功能，在水位差作用下，自流过水无需额外动力设备，节能且过水量较水泵抽水流量大。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种新型卧h型泵闸装置，其特征在于：包括检修闸门、下层过水流道、吸水喇叭管、工作闸门、90度弯管、扩散管出水流道、拍门和卧式前轴伸式水泵机组；

卧式前轴伸式水泵机组安装在下层过水流道进水侧上方；

卧式前轴伸式水泵机组一端通过90度弯管与吸水喇叭管连接、另一端与扩散管出水流道连接；

吸水喇叭管伸入下层过水流道中；

扩散管出水流道的出口设置拍门、且位于B侧水池中；

下层过水流道位于A侧水池与B侧水池之间；

下层过水流道与A侧水池的连通口处设置检修闸门；

下层过水流道与B侧水池的连通口处设置工作闸门。

在上述技术方案中，卧式前轴伸式水泵机组包括轴系结构、动力机构、减速机构；动力机构、减速机构、轴系结构依次连接。

在上述技术方案中，所述轴系结构包括泵轴、轴承箱、填料密封、叶轮室、叶轮、导叶体；叶轮设置在叶轮室内；叶轮室一端通过90度弯管与吸水喇叭管连接、另一端与扩散管出水流道连接；填料密封设置在90度弯管上；叶轮室与导叶体连接；

叶轮布置在导叶体与填料密封之间；泵轴连接在导叶体内的水导轴承与轴承箱之间。

在上述技术方案中，动力机构为异步电动机。

在上述技术方案中，减速机构为齿轮减速箱；

泵轴从90度弯管依次穿过填料密封、轴承箱与齿轮减速箱连接；

异步电动机通过齿轮减速箱与泵轴连接；

齿轮减速箱为上下平行轴齿轮减速箱。

在上述技术方案中，扩散管出水流道的扩散角度小于或等于12度；

扩散管出水流道为异径扩散圆管道，或为由圆形进口逐步过渡到矩形出口的扩散流道。

在上述技术方案中，拍门为节能型双开侧翻式圆拍门或矩形拍门。

在上述技术方案中，下层过水流道为规整的矩形有压箱涵。

在上述技术方案中，当自流排水工况A侧水池与B侧水池水位差1m时，所述新型卧h型泵闸装置的自流排水能力达到20～72.5m

本发明具有如下优点：

(1)本发明中的卧式前轴伸式水泵机组便于布置轴承箱、齿轮减速箱，因此能适应更低的运行扬程；本发明的适用扬程范围为0～5m；

(2)本发明具有自流过水功能，在水位差作用下，自流过水无需额外动力设备，节能且过水量较水泵抽水流量大；本发明中的下层过水流道可实现双向自流过水，节能效果更好；

(3)本发明中的卧式前轴伸式水泵机组中异步电动机、齿轮减速箱较竖井贯流泵空间大，有利通风散热和运行维护；

(4)本发明中的卧式前轴伸式水泵机组与灯泡贯流泵相比，异步电动机、齿轮减速箱、轴承及传动设备等均设在流道外面，可采用常规机电产品，延长了异步电动机的使用寿命、改善了水流条件、提高了水泵效率；相对于斜式、卧式后轴伸式水泵机组，本发明具有不经过水泵机组的独立过水通道，实现自流过水，在水位差作用下，自流过水无需额外动力设备，节能且过水量较水泵抽水流量大；

(5)本发明中的卧式前轴伸式水泵机组的叶轮布置在导叶体和轴承箱之间，与斜式轴流泵和后轴伸式水泵相比结构为非悬臂结构，轴系受力条件好；

(6)本发明中的卧式前轴伸式水泵机组与竖井贯流泵和平面S轴伸泵相比，占用平面垂直水流向尺寸小(竖井贯流泵和平面S轴伸泵相比，本发明可节省～1.5D垂直水流向尺寸长度)；

(7)本发明中所述的新型卧h型泵闸装置，设备均布置在地面结构以下，安装结构简便，可采用汽车吊临时起吊的方式，配合环境需求可取消上部厂房。

附图说明

图1为本发明的立面结构示意图。

图2为本发明的平面结构示意图。

图3为本发明的水泵抽水运行工况1示意图。

图4为本发明的自流过水运行工况2示意图。

图5为本发明的自流过水运行工况3示意图。

图6本发明的尺寸关系纵剖示意图。

图7本发明的尺寸关系横剖示意图。

图8为现有贯流式泵装置的结构示意图。

图1、图2、图3、图4、图5中，A表示A侧；B表示B侧。

图3、图4、图5中，C表示低水位；D表示高水位；箭头均表示水体流向。

图6、图7中，D1表示吸水喇叭管直径，单位为m；h1表示吸水口至90度弯管进水口，单位为m；h2表示下层过水流道高,单位为m；R表示90度弯管转弯半径，单位为m；D表示叶轮直径，单位为m；DN表示水泵口径，单位为m；d表示下层过水流道宽，单位为m。

图8中，左上图表示竖井贯流泵示意图；右上图表示斜式轴伸泵示意图；左下图表示灯泡式贯流泵示意图；右下图表示卧式后轴伸泵示意图；

图8中的箭头均表示水体流向。

图中1-A侧水池，2-检修闸门，3-下层过水流道，4-吸水喇叭管，5-工作闸门，6-异步电动机，7-齿轮减速箱，8-泵轴，9-轴承箱，10-填料密封，11-90度弯管，12-叶轮室，13-叶轮，14-导叶体，15-扩散管出水流道，16-拍门，17-B侧水池，18-卧式前轴伸式水泵机组。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点更加清楚和容易理解。

参阅附图可知：一种新型卧h型泵闸装置，包括检修闸门2、下层过水流道3、吸水喇叭管4、工作闸门5、90度弯管11、扩散管出水流道15、拍门16和卧式前轴伸式水泵机组18；

卧式前轴伸式水泵机组18安装在下层过水流道3进水侧上方；异步电动机、齿轮减速箱、轴承及传动设备等均设在流道外面，可采用常规机电产品，延长异步电动机的使用寿命、改善水流条件、提高水泵效率；

卧式前轴伸式水泵机组18一端通过90度弯管11与吸水喇叭管4连接、另一端与扩散管出水流道15连接；

吸水喇叭管4伸入下层过水流道3中；扩散管出水流道15的出口设置拍门16、且位于B侧水池17中；下层过水流道3位于A侧水池1与B侧水池17之间；便于实现下层过水流道可实现双向自流过水；

下层过水流道3与A侧水池1的连通口处设置检修闸门2；过水流道的靠水泵进水侧设有检修闸门2；

下层过水流道3与B侧水池17的连通口处设置工作闸门5；过水流道的靠水泵出水侧设有工作闸门5。

进一步地，卧式前轴伸式水泵机组18包括轴系结构、动力机构、减速机构；动力机构、减速机构、轴系结构依次连接。

进一步地，所述轴系结构包括泵轴8、轴承箱9、填料密封10、叶轮室12、叶轮13、导叶体14；叶轮13设置在叶轮室12内；叶轮室12一端通过90度弯管11与吸水喇叭管4连接、另一端与扩散管出水流道15连接；填料密封10设置在90度弯管11上；叶轮室12与导叶体14依次连接，水流经叶轮室12再经导叶体14；

叶轮13布置在导叶体14与填料密封10之间；转动部件由泵轴8连接在导叶体14内的水导轴承与外部轴承箱9之间；轴系结构为受力条件好的非悬臂结构。

进一步地，动力机构为结构简单尺寸小的异步电动机6，异步电动机6通过齿轮减速箱7减速传动泵轴8。

进一步地，减速机构为齿轮减速箱7；

泵轴8从90度弯管11依次穿过填料密封10、轴承箱9与齿轮减速箱7连接；

异步电动机6通过齿轮减速箱7与泵轴8连接；

齿轮减速箱7为上下平行轴齿轮减速箱，可减小平面布置空间。

进一步地，扩散管出水流道15的扩散角度小于或等于12度；

扩散管出水流道15为异径扩散圆管道，或为由圆形进口逐步过渡到矩形出口的扩散流道，便于实现自流过水。

更进一步地，拍门16为节能型双开侧翻式圆拍门或矩形拍门，或者由快速工作闸门替代，便于实现下层过水流道可实现双向自流过水。

更进一步地，下层过水流道3为规整的矩形有压箱涵，根据需要可在箱涵对应吸水喇叭口正下方设置消涡装置。

更进一步地，所述的前轴伸式水泵叶轮直径为D，水泵口径D

根据泵站安全性需要考虑，扩散管出水流道的出口也可设置工作闸门；

所述的卧式前轴伸式水泵机组的叶轮能满足水泵淹没深度，满足规范要求。

所述的卧式前轴伸式水泵机组的扩散管出水流道的出口能满足出水水位淹没深度0.3米，满足规范要求。

本发明所述的新型卧h型泵闸装置能达到的水泵抽水和自流排水能力如下：

水泵需泵水扬程范围在0～5m时，配套异步电动机功率约37～500kW，单泵流量0.5～6.5m

或水泵出水口径为DN500～DN1600，其中DN500≤D≤DN1200，水泵转速980～375r/min，可不设齿轮减速箱；水泵转速70～375r/min，DN1200＜D≤DN1600宜设齿轮减速箱；

当自流排水工况泵闸前后水位差(即A侧水池1与B侧水池17的水位差)1m时，所述新型卧h型泵闸装置的自流排水能力达到约20～72.5m

本发明所述的新型卧h型泵闸装置的工作方法，包括如下步骤，

如图3所示：在A侧水池水位1等于或低于B侧水池17水位时，可根据需要，关闭B侧工作闸门5，开启A侧检修闸门2，开启水泵进行抽水，水流从A侧水池1经过水流道3、吸水喇叭管4、90度弯管11、扩散管出水流道15冲开拍门16，流入B侧水池17，从而实现从A侧向B侧泵水功能；停泵后，拍门16在自重和水压力作用下迅速关闭，切断水流，保护泵组安全；

如图4所示：在A侧水池1水位低于B侧水池17水位时，可根据需要，开启A侧检修闸门2，开启B侧工作闸门5，水流从B侧水池17经过水流道可自流进入A侧水池1，从而实现从B侧向A侧自流排水功能；

如图5所示：在B侧水池17水位低于A侧水池1水位时，可根据需要，开启A侧检修闸门2，开启B侧工作闸门5，水流从A侧水池1经过水流道可自流进入B侧水池17，从而实现从A侧向B侧自流排水功能。

为了能够更加清楚的说明本发明所述的新型卧h型泵闸装置与现有技术相比所具有的优点，工作人员将这两种技术方案进行了对比，其对比结果如下表：

由上表可知，本发明所述的新型卧h型泵闸装置与现有技术相比，具备自流过水功能，且自流排水工况泵闸前后水位差1m时，自流排水能力达到约20～72.5m

实施例

现以本发明应用于某水利工程项目的泵站工程为实施例对本发明进行详细说明，对本发明应用于其它水利工程项目

实施例1

本实施例中的新型卧h型泵闸装置由卧式前轴伸泵机组18、吸水喇叭管4、90度弯管11、扩散管出水流道15、下层过水流道3、拍门16和工作闸门5组成，卧式前轴伸泵机组18包括导叶体14、叶轮室12、叶轮13、泵轴8、填料密封10、轴承箱9、齿轮减速箱7和异步电动机6，叶轮13布置在导叶体14和填料密封10之间，泵轴从90度弯管11穿过填料密封10、轴承箱9与齿轮减速箱7连接，轴伸式水泵机组安装在过水流道3上方，吸水喇叭管4伸入过水流道3中。

叶轮直径D为1m，水泵口径D

在两侧水位差为1m时，下层过水流道自流排水能力约为37m

实施例2

本实施例中的新型卧h型泵闸装置同实施例1；不同之处在于：叶轮直径D为1.30m，水泵口径D

实施例3

本实施例中的新型卧h型泵闸装置同实施例1；不同之处在于：叶轮直径D为1.5m，水泵口径D

在两侧水位差为1m时，下层过水流道自流排水能力约为72.5m

本发明中涉及的未说明部份与现有技术相同或采用现有技术加以实现。应当指出：对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

其它未说明的部分均属于现有技术。