專利名稱：大型潛水電泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及潛水電泵，更具體地說(shuō)是功率達(dá)250kW、口徑達(dá)1m及以上、水泵轉(zhuǎn)速在500r/min以下的帶行星齒輪減速大型潛水電泵。
背景技術(shù)：
已有技術(shù)中，大型潛水電泵中的電機(jī)與水泵為同軸設(shè)置。基于水泵葉輪周邊的線速度必須保持一個(gè)特定的常數(shù)這一設(shè)計(jì)原理，在水泵向大型化發(fā)展時(shí)，水泵的葉輪直徑越大，轉(zhuǎn)速則越低。而對(duì)于電機(jī)來(lái)說(shuō)，功率相同的電機(jī)，轉(zhuǎn)速越低，則其極數(shù)越多，因而電機(jī)的直徑越大、體積越大，效率和功率因數(shù)越低。同時(shí)，電機(jī)直徑的增加將不僅擠占流道，也使導(dǎo)葉體的導(dǎo)葉角達(dá)到25°以上，增加了擴(kuò)散損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的缺陷，提供一種可有效控制電機(jī)的體積，并能保持電機(jī)較高的效率和功率因數(shù)的大型潛水電泵。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案一種大型潛水電泵，其特征是采用4極或6極電機(jī)，電機(jī)與水泵分別具有獨(dú)立轉(zhuǎn)軸，在電機(jī)轉(zhuǎn)軸與水泵轉(zhuǎn)軸之間，設(shè)置行星齒輪減速器，所述行星齒輪減速器以其太陽(yáng)輪的輪軸與電機(jī)轉(zhuǎn)軸聯(lián)軸，以行星輪架的中心軸孔與水泵轉(zhuǎn)軸聯(lián)軸。
與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在本發(fā)明通過(guò)設(shè)置行星齒輪減速器，使水泵獲得低速、大轉(zhuǎn)矩。與現(xiàn)有的同軸型(電機(jī)與水泵同軸)大型潛水電泵相比，其效率提高5％以上，功率因數(shù)提高20％以上，重量減少50％。
本發(fā)明中行星齒輪減速器的速比在設(shè)計(jì)中可以在很大范圍內(nèi)進(jìn)行選擇，有利于優(yōu)化選用成熟的水力模型，提高效率、提高抗氣蝕性能。
附圖概述

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2是本發(fā)明中行星齒輪減速器部位的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明中太陽(yáng)輪的浮動(dòng)支點(diǎn)部位的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明中雙法蘭式的推力軸承端蓋的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)號(hào)電機(jī)10、電機(jī)轉(zhuǎn)軸11、電機(jī)推力軸承12；行星齒輪減速器20、太陽(yáng)輪21、輪軸211、行星輪架22、中心軸孔221、浮動(dòng)支點(diǎn)23；水泵30、水泵轉(zhuǎn)軸31、葉輪32；水泵徑向軸承40；水泵徑向軸承50；水泵推力軸承60；電機(jī)推力軸承端蓋70；排泄閥80；第一道機(jī)械密封90；第二道機(jī)械密封100；第三道機(jī)械密封110。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明公開(kāi)的大型潛水電泵采用4極或6極電動(dòng)機(jī)，電機(jī)10與水泵30分別具有獨(dú)立轉(zhuǎn)軸，在電機(jī)轉(zhuǎn)軸11與水泵轉(zhuǎn)軸31之間，設(shè)置行星齒輪減速器20，所述行星齒輪減速器20以其太陽(yáng)輪21的輪軸211與電機(jī)轉(zhuǎn)軸11聯(lián)軸，以行星輪架22的中心軸孔221與水泵轉(zhuǎn)軸31聯(lián)軸。本方面發(fā)明中所謂電機(jī)10與水泵30分別具有獨(dú)立轉(zhuǎn)軸是指電機(jī)10與水泵30沒(méi)有共用一根軸，電機(jī)10與水泵30分別擁有自己獨(dú)立的轉(zhuǎn)軸，兩者通過(guò)行星齒輪減速器20連接后傳遞扭矩。
如圖1、2、3所示，電機(jī)轉(zhuǎn)軸11與太陽(yáng)輪21的輪軸211以及水泵轉(zhuǎn)軸31與行星輪架22的中心軸孔221之間為浮動(dòng)式聯(lián)軸器。
如圖1、2、3所示，所述的浮動(dòng)式聯(lián)軸器是由電機(jī)轉(zhuǎn)軸11與輪軸211及水泵轉(zhuǎn)軸31與中心軸孔221與之間為浮動(dòng)式花鍵和鍵孔配合構(gòu)成的，所述的太陽(yáng)輪21與行星輪架22的中部端面結(jié)合部位有浮動(dòng)支點(diǎn)23，浮動(dòng)支點(diǎn)23為一凸?fàn)畈考?，抵靠在行星輪?2一側(cè)的端面為光滑的球弧狀表面?；顒?dòng)配合的工作原理是所述的太陽(yáng)輪21與三個(gè)行星輪齒輪配合，其間有齒側(cè)間隙，軸向有浮動(dòng)支點(diǎn)23限位，避免太陽(yáng)輪掉下來(lái)，因此太陽(yáng)輪21是浮動(dòng)的。在太陽(yáng)輪21的輸入端，電機(jī)轉(zhuǎn)軸11與太陽(yáng)輪21的輪軸211之間采用花鍵連接，其間也有齒側(cè)間隙，并構(gòu)成浮動(dòng)連接；同理，在行星輪架22的動(dòng)力輸出端，行星輪架22的中心軸孔221與水泵轉(zhuǎn)軸31之間采用花鍵連接，其間也有齒側(cè)間隙，并構(gòu)成浮動(dòng)連接。這種插入式浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，一方面可以避免剛性聯(lián)接可能帶來(lái)的工作可靠性問(wèn)題，另一方面，使其相互之間的裝配和拆卸十分方便，易于檢修、維護(hù)和保養(yǎng)。
如圖1所示，在所述水泵轉(zhuǎn)軸31上設(shè)置兩水泵套徑向軸承40、50和一套水泵推力軸承60，其中一套水泵徑向軸承40設(shè)置在葉輪32的出水端側(cè)，另一套水泵徑向軸承50設(shè)置在水泵轉(zhuǎn)軸31上的靠近行星輪架22的中心軸孔221的一端，由圖1可見(jiàn)，水泵推力軸承60設(shè)置在兩套徑向軸承40、50之間，采用該軸承支撐方案，可以有效地縮短泵端懸臂，加強(qiáng)泵軸的剛度，提高推力軸承60壽命，因此本結(jié)構(gòu)可將電泵臥式使用，電機(jī)轉(zhuǎn)軸11與水泵轉(zhuǎn)軸31呈水平設(shè)置。
具體實(shí)施中本發(fā)明也可以采用電機(jī)高位設(shè)置的立式方式，即所述的電機(jī)轉(zhuǎn)軸11與水泵轉(zhuǎn)軸31為直立，電機(jī)10位于頂部，水泵30位于底部。
如圖4所示，所述的電機(jī)10上的電機(jī)推力軸承12采用雙法蘭式的推力軸承端蓋70，所述推力軸承端蓋70的中段為縮頸狀結(jié)構(gòu)，其縮頸部位與電機(jī)推力軸承12相貼合，所謂的雙法蘭式結(jié)構(gòu)是指推力軸承端蓋70有兩個(gè)安裝法蘭，一個(gè)法蘭用來(lái)與電機(jī)殼體連接，一個(gè)用來(lái)與齒輪減速箱連接，縮頸部位位于兩個(gè)法蘭之間，縮頸部位的內(nèi)部實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)用來(lái)固定推力軸承端蓋70的軸承座，這一結(jié)構(gòu)設(shè)置，使工作水流可直接冷卻到電機(jī)推力軸承12所在的外殼，利用泵送水流接觸其中段，可以有效地冷卻電機(jī)推力軸承12，提高電機(jī)推力承軸12的散熱效果，避免出現(xiàn)軸承溫度過(guò)高的故障。提高工作可靠性。
如圖1所示，本發(fā)明為了便于維護(hù)，在所述推力軸承端蓋70縮頸部位且位于電機(jī)腔體的底部設(shè)有氣液排泄閥80，用于釋放電機(jī)內(nèi)部可能存在的冷凝積液，或更換電機(jī)內(nèi)部冷卻介質(zhì)。
設(shè)置三道機(jī)械密封，第一道機(jī)械密封90位于水泵轉(zhuǎn)軸31的軸伸端，用于防止工作水流進(jìn)入冷卻潤(rùn)滑油的油腔；第二道機(jī)械密封100位于水泵轉(zhuǎn)軸31的冷卻潤(rùn)滑油的型腔內(nèi)，防止冷卻潤(rùn)滑油升溫膨脹漏出；第三道機(jī)械密封110位于電機(jī)轉(zhuǎn)軸11的軸伸端，防止冷卻潤(rùn)滑油進(jìn)入電機(jī)腔內(nèi)。采用三道機(jī)械密封可以加強(qiáng)潛水電泵的密封效果，提高密封件的壽命，因此也同時(shí)提高了潛水電泵的安全性和安全性。
由于高速電機(jī)和行星齒輪減速器的結(jié)合使得其直徑變小，因而本實(shí)施例中，導(dǎo)葉體擴(kuò)散角可以小于12°，不帶行星齒輪減速的同規(guī)格潛水電泵導(dǎo)葉體擴(kuò)散角約為25°至30°，導(dǎo)葉體擴(kuò)散角減小以后，泵送水流經(jīng)過(guò)電機(jī)外表面流線性更好，減少了流阻損失，可以有效地提高水泵裝置的效率。
具體實(shí)施時(shí)，可以選用全密封電機(jī)，電機(jī)腔體內(nèi)冷卻介質(zhì)為變壓器油或惰性氣體，如氮?dú)?。電機(jī)腔體與外界泵送的工作水流相互隔離。
如圖1所示，行星齒輪減速器20和水泵30中的三個(gè)軸承安裝在密封的型腔中，采用油進(jìn)行冷卻和潤(rùn)滑。水泵推力軸承60旋轉(zhuǎn)時(shí)，起到泵送冷卻潤(rùn)滑油的作用，使冷卻潤(rùn)滑油在密封的型腔中循環(huán)流動(dòng)，經(jīng)型腔壁傳遞熱量，并與型腔外高速流動(dòng)的水流形成油——水冷卻。圖中以箭頭分別示出了行星齒輪減速器20內(nèi)冷卻介質(zhì)流向工作水流24和水泵30泵體內(nèi)冷卻介質(zhì)流向34，這樣對(duì)裝置部件進(jìn)行冷卻，從而可以有效提高水泵的使用可靠性和壽命。
權(quán)利要求
1.一種大型潛水電泵，其特征是采用4極或6極電機(jī)(10)，電機(jī)(10)與水泵(30)分別具有獨(dú)立轉(zhuǎn)軸，在電機(jī)轉(zhuǎn)軸(11)與水泵轉(zhuǎn)軸(31)之間，設(shè)置行星齒輪減速器(20)，所述行星齒輪減速器(20)以其太陽(yáng)輪(21)的輪軸(211)與電機(jī)轉(zhuǎn)軸(11)聯(lián)軸，以行星輪架(22)的中心軸孔(221)與水泵轉(zhuǎn)軸(31)聯(lián)軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型潛水電泵，其特征是電機(jī)轉(zhuǎn)軸(11)與太陽(yáng)輪(21)的輪軸(211)以及水泵轉(zhuǎn)軸(31)與行星輪架(22)的中心軸孔(221)之間為浮動(dòng)式聯(lián)軸器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大型潛水電泵，其特征是所述的浮動(dòng)式聯(lián)軸器是由電機(jī)轉(zhuǎn)軸(11)與輪軸(211)及水泵轉(zhuǎn)軸(31)與中心軸孔(221)與之間為浮動(dòng)式花鍵和鍵孔配合構(gòu)成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的大型潛水電泵，其特征是所述的太陽(yáng)輪(21)與行星輪架(22)的中部端面結(jié)合部位有浮動(dòng)支點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型潛水電泵，其特征是在所述水泵轉(zhuǎn)軸(31)上設(shè)置兩套水泵徑向軸承(40)、(50)和一套水泵推力軸承(60)，其中一套水泵徑向軸承(40)設(shè)置在葉輪(32)的出水端側(cè)，另一套水泵徑向軸承(50)設(shè)置在水泵轉(zhuǎn)軸(31)上的靠近行星輪架(22)的中心軸孔(221)的一端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大型潛水電泵，其特征是所述的電機(jī)轉(zhuǎn)軸(11)與水泵轉(zhuǎn)軸(31)為直立，電機(jī)(10)位于頂部，水泵(30)位于底部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型潛水電泵，其特征是所述的電機(jī)(10)上的電機(jī)推力軸承(12)采用雙法蘭式的推力軸承端蓋(70)支撐固定，所述推力軸承端蓋(70)的中段為縮頸狀結(jié)構(gòu)，其縮頸部位與電機(jī)推力軸承(12)相貼合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的大型潛水電泵，其特征是在所述推力軸承端蓋(70)的縮頸部位且位于電機(jī)腔體的底部設(shè)有氣液排泄閥(80)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的大型潛水電泵，其特征是設(shè)置三道機(jī)械密封，第一道機(jī)械密封(90)位于水泵轉(zhuǎn)軸(31)的軸伸端，第二道機(jī)械密封(100)位于水泵轉(zhuǎn)軸(31)的冷卻潤(rùn)滑油的型腔內(nèi)，第三道機(jī)械密封(110)位于電機(jī)轉(zhuǎn)軸(11)的軸伸端。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型潛水電泵，其特征是所述的水泵(30)的導(dǎo)葉體擴(kuò)散角小于12°。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大型潛水電泵，其特征是采用4極或6極電動(dòng)機(jī)，在電機(jī)轉(zhuǎn)軸與水泵轉(zhuǎn)軸之間，設(shè)置行星齒輪減速器，所述行星齒輪減速器以其太陽(yáng)輪的輪軸與電機(jī)轉(zhuǎn)軸聯(lián)軸，以行星輪架的中心軸孔與水泵轉(zhuǎn)軸聯(lián)軸。本發(fā)明通過(guò)設(shè)置行星齒輪減速器，使水泵獲得低速、大轉(zhuǎn)矩。與現(xiàn)有的同軸型大型潛水電泵相比，其效率提高5％以上，功率因數(shù)提高20％以上，重量減少50％。
文檔編號(hào)F04D13/06GK1693710SQ200510040140
公開(kāi)日2005年11月9日 申請(qǐng)日期2005年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月20日
發(fā)明者鄧悌康, 周巧霞 申請(qǐng)人:合肥三益江海泵業(yè)有限公司