一种轮缘支撑的一体化管道泵

技术领域

本发明涉及管道泵技术领域，尤其涉及一种轮缘支撑的一体化管道泵。

背景技术

轴流泵是靠旋转叶轮的叶片对液体产生驱动力，使液体沿轴向输送的泵。传统的轴流泵包括同轴布置的泵壳体、泵叶轮和出口导叶体，泵叶轮与出口导叶体依次沿着泵壳体内的水流方向布置，泵叶轮连接在同一根转轴上，由转轴带动泵叶轮的转动，并以此达到对水流泵送的目的。由于转轴的布置限制，导致泵壳体的出水口侧必须设计为弯管结构，致使轴流泵的进出口流动分布在不同的方向上。由此，在实际应用中发现，这种轴流泵结构复杂，整体结构设计不够紧凑，不能以直进直出的形式进行泵送作业。

当前，基于功能结构的融合设计理念，提出了改进型的一体式管道泵，实现了电机与泵叶轮的集成设计，具备十分紧凑的特性，并在水力特性上与传统的轴流泵相近。现有管道泵在轮毂侧设置对泵叶轮提供旋转支撑的液体润滑轴承，由于管道泵的紧凑特性，在液体润滑轴承内难以通入常规润滑油，而是通过输运工质对液体润滑轴承提供润滑和支撑。当输运工质为水及其它粘性远小于润滑油的工质时，液体润滑轴承的支撑能力将大幅削弱，如果此时管道泵的水力设计方案采用高负载方案，管道泵在运行时，将会对泵叶轮产生较大的轴向推力，考虑到液体润滑轴承的承载能力与其面积直接相关，受限于轮毂的狭小空间，难以在轮毂配置合适的液体润滑轴承，以对泵叶轮提供足够的支撑能力。

发明内容

本发明实施例提供一种轮缘支撑的一体化管道泵，用以至少解决现有的管道泵上设置在轮毂侧的液体润滑轴承难以承受泵叶轮较大的轴向推力，不能对其提供可靠的旋转支撑的问题。

本发明实施例提供一种轮缘支撑的一体化管道泵，包括：泵壳体，所述泵壳体内装有与其同轴布置的轮毂；泵叶轮，所述泵叶轮转动安装于所述轮毂上；旋转支撑，所述旋转支撑设置于所述泵叶轮的上游，所述旋转支撑的固定端连接所述泵壳体的内侧壁，所述旋转支撑的旋转端连接所述泵叶轮的轮缘。

根据本发明一个实施例的轮缘支撑的一体化管道泵，所述泵壳体的内侧壁上形成有第一环形凹槽，所述泵叶轮的轮缘伸入至所述第一环形凹槽中，所述旋转支撑的固定端安装于所述第一环形凹槽的上游槽壁。

根据本发明一个实施例的轮缘支撑的一体化管道泵，所述旋转支撑包括推力轴承，所述推力轴承上推力盘的盘面相对于管道泵的中轴线呈预设倾角。

根据本发明一个实施例的轮缘支撑的一体化管道泵，所述推力轴承为可倾瓦推力轴承。

根据本发明一个实施例的轮缘支撑的一体化管道泵，所述预设倾角的大小为60°-85°。

根据本发明一个实施例的轮缘支撑的一体化管道泵，还包括：驱动电机，所述驱动电机包括电机定子与电机转子，所述电机定子安装于第一环形凹槽的槽底，所述电机转子安装于所述泵叶轮的轮缘，并与所述电机定子相对布置。

根据本发明一个实施例的轮缘支撑的一体化管道泵，所述电机转子与所述电机定子之间形成第一间隙，所述电机转子的下游端与所述第一环形凹槽的下游槽壁之间形成有第二间隙，所述电机转子的上游端与所述第一环形凹槽的上游槽壁之间形成有第三间隙，所述第二间隙、所述第一间隙及所述第三间隙依次连通，所述旋转支撑安装于所述第三间隙。

根据本发明一个实施例的轮缘支撑的一体化管道泵，还包括：导叶体，所述导叶体位于所述泵叶轮的下游，所述轮毂与所述泵壳体之间通过所述导叶体相连接。

根据本发明一个实施例的轮缘支撑的一体化管道泵，还包括：支撑轴套，所述支撑轴套转动安装于所述轮毂上，所述支撑轴套上安装所述泵叶轮。

根据本发明一个实施例的轮缘支撑的一体化管道泵，所述轮毂的外侧壁上形成有第二环形凹槽，所述支撑轴套套装于所述第二环形凹槽中。

本发明实施例提供的一种轮缘支撑的一体化管道泵，通过在泵壳体内设置位于述泵叶轮上游的旋转支撑，将旋转支撑的固定端连接泵壳体的内侧壁，旋转支撑的旋转端连接泵叶轮的轮缘，由于旋转支撑布置于泵叶轮上半径较大的轮缘侧，具有较大的安装空间，在泵叶轮带来的较大的轴向推力作用下，有助于减弱旋转支撑的推力面所能承受的平均压力，从而对泵叶轮提供可靠的旋转支撑作用，进而确保了泵叶轮运转的稳定性，可应用于高负载水力设计的应用环境。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种轮缘支撑的一体化管道泵的结构示意图；

图2是本发明实施例所示的图1中K处的局部放大结构示意图；

图3是本发明实施例所示的可倾瓦推力轴承的推力瓦的结构示意图。

图中，1、泵壳体；2、轮毂；3、泵叶轮；4、导叶体；5、第一环形凹槽；6、旋转支撑；7、电机定子；8、电机转子；9、第一间隙；10、第二间隙；11、第三间隙；12、支撑轴套；13、推力瓦。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1，本实施例提供了一种轮缘支撑的一体化管道泵，包括：泵壳体1，泵壳体1的内侧壁上形成有第一环形凹槽5，泵壳体1内装有与其同轴布置的轮毂2；泵叶轮3，泵叶轮3转动安装于轮毂2上，泵叶轮3的轮缘伸入至第一环形凹槽5中；旋转支撑6，旋转支撑6设置于泵叶轮3的上游，旋转支撑6的固定端安装于第一环形凹槽5的上游槽壁，旋转支撑6的旋转端连接泵叶轮3的轮缘。

具体的，本实施例所示的管道泵，通过在泵壳体1的内侧壁上设置第一环形凹槽5，并在第一环形凹槽5的上游槽壁与泵叶轮3的轮缘之间设置旋转支撑6，由于旋转支撑6布置于泵叶轮3上半径较大的轮缘侧，具有较大的安装空间，有助于减弱其所能承受的平均压力，可有效承受泵叶轮3上较大的轴向推力，对泵叶轮3提供可靠的旋转支撑作用，进而确保了泵叶轮3运转的稳定性，可应用于高负载水力设计的应用环境。

在此应指出的是，通过将泵叶轮3的轮缘伸入至第一环形凹槽5中，并在第一环形凹槽5的上游槽壁与泵叶轮3的轮缘之间设置旋转支撑6，一方面可确保管道泵整体结构的紧凑性，为旋转支撑6提供安装与定位的空间，在另一方面，还防止旋转支撑6暴露于第一环形凹槽5的外侧，对泵壳体1内主流流体的流动造成影响，另外，由于泵叶轮3的轮缘与第一环形凹槽5之间存在间隙，以形成液冷流道，可以此对旋转支撑6进行冷却润滑。

在其中一个优选实施例中，本实施例所示的旋转支撑6包括推力轴承，推力轴承可以为本领域所公知的固定瓦推力轴承或可倾瓦推力轴承，如果整体设计载荷合适、且输送工质物理和化学性质良好，也可选用本领域公知的滚珠推力轴承及其他形式的推力轴承。

如图2所示，本实施例所示的推力轴承的轴承座固定安装于第一环形凹槽5的上游槽壁上，推力轴承的推力盘安装于泵叶轮3的轮缘，推力盘的盘面相对于管道泵的中轴线呈预设倾角，该预设倾角的大小为60°-85°。

基于推力盘与泵叶轮3的轮缘的安装结构，推力盘对泵叶轮3的轮缘产生的作用力包含了轴向和径向，其中，轴向为朝向泵叶轮3的下游方向，径向朝向管道泵的中心，从而在工作状态下，推力轴承可同时平衡流体对泵叶轮3朝向上游的轴向推力、泵叶轮3的重力及其它较弱的不平衡力，由此大大确保了泵叶轮3转动的稳定性。

在进一步的优选实施例中，本实施例中推力轴承优选为可倾瓦推力轴承。图3为可倾瓦推力轴承的推力瓦13的结构示意图，推力瓦13设置有四块，并以预设的间隔排布呈圆周结构。由于推力盘与推力瓦13之间存在微小间隙，在管道泵内的流体通入该间隙时，在一定旋转速度下会形成液膜，并对推力盘产生较大的液膜支撑作用，并由推力盘对泵叶轮3的轮缘提供相应的旋转支撑，以平衡流体对泵叶轮3的轴向推力、泵叶轮3的重力及其它较弱的不平衡力。

如图1所示，基于上述实施例的改进，本实施例所示的管道泵还设置有驱动电机，驱动电机包括电机定子7与电机转子8，电机定子7安装于第一环形凹槽5的槽底，电机转子8安装于泵叶轮3的轮缘，并与电机定子7相对布置。

具体的，本实施例通过在泵叶轮3的轮缘上集成电机转子8，由相对布置的电机定子7与电机转子8构成驱动电机，从而基于电机定子7与电机转子8之间的电磁作用，可驱动泵叶轮3随其电机转子8一起同步旋转，如此实现了管道泵在结构上的集成化设计，不仅结构紧凑，而且在对流体进行泵送时，还具备直入直出的特性。

如图2所示，本实施例中电机转子8与电机定子7之间形成第一间隙9，电机转子8的下游端与第一环形凹槽5的下游槽壁之间形成有第二间隙10，电机转子8的上游端与第一环形凹槽5的上游槽壁之间形成有第三间隙11，第二间隙10、第一间隙9及第三间隙11依次连通，旋转支撑6安装于第三间隙11。

具体的，在实际工作中，电机转子8与电机定子7之间形成的第一间隙9，可防止旋转的电机转子8与静止的电机定子7之间发生摩擦、碰撞，由于第二间隙10、第一间隙9及第三间隙11依次连通，并构成了对电机定子7与电机转子8进行自然水冷的冷却通道。管道泵在对流体泵送时，处于下游的流体压力大于处于上游的流体压力，在该压差的作用下，主流流体中的一部分水流会从第二间隙10的入口进入，流经电机定子7与电机转子8之间的第一间隙9，对电机定子7与电机转子8进行自然冷却，再通过第三间隙11中的旋转支撑6后，从第三间隙11的出口流出。

在此应指出的是，在旋转支撑6优选为可倾瓦推力轴承时，由流经可倾瓦推力轴承的流体对其提供冷却润滑与液膜支撑。

如图1所示，本实施例所示的管道泵还设置有导叶体4，导叶体4位于泵叶轮3的下游，轮毂2与泵壳体1之间通过导叶体4相连接。

具体的，本实施例所示的导叶体4固定不动，并位于泵壳体1的出口侧，由于导叶体4固定连接轮毂2与泵壳体1，从而导叶体4一方面作为支撑件，以对轮毂2提供支撑，使其分布于泵壳体1的中心轴向，在另一方面，还回收泵叶轮3对主流流体产生的周向速度，以提升管道泵的效率。

如图1所示，本实施例所示的管道泵还设置有支撑轴套12，支撑轴套12转动安装于轮毂2上，支撑轴套12上安装泵叶轮3。

具体的，本实施例所示的轮毂2的外侧壁上形成有第二环形凹槽，支撑轴套12套装于第二环形凹槽中。在此，通过将支撑轴套12转动安装于第二环形凹槽中，一方面可由第二环形凹槽对支撑轴套12进行定位，另一方面，也可防止支撑轴套12直接暴露在轮毂2的外侧，导致对泵壳体1内流体的流动和泵送造成影响。

由上述实施例可知，在管道泵处于非工作状态下，由于泵叶轮3不转动，此时推力轴承无法形成液膜支撑作用，泵叶轮3会因自重作用而向重力方向下沉，支撑轴套12会与轮毂2直接接触，此时泵叶轮3上的重力通过支撑轴套12与轮毂2的接触面传递到轮毂2上，并依次传递到导叶体4及泵壳体1上。

在管道泵处于工作状态下，泵叶轮3在驱动电机的驱动下沿着轮毂2旋转，此时旋转支撑6形成液膜支撑作用，可平衡流体对泵叶轮3的轴向推力、泵叶轮3的重力及其它较弱的不平衡力，此时上述作用力相应地通过旋转支撑6传递到泵壳体1上，使得支撑轴套12与轮毂2之间保持一定的微小间隙，并由流体自然填充，从而确保了支撑轴套12与轮毂2不直接接触，进而使得泵叶轮3实现稳定高效地旋转，以对流体进行高效率地泵送作业。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。