一种双联螺旋机械泵入式泡沫比例混合装置的制作方法

本实用新型涉及一种泡沫比例混合装置。。特别是涉及一种由消防水驱动水轮机螺旋旋转，带动水轮机轴上的泡沫转子运转，将常压泡沫加压，输送到水轮机消防水出口，按照一定比例与消防水混合的双联螺旋机械泵入式泡沫比例混合装置。

背景技术：

泡沫比例混合装置，是消防设施中不可缺少的装置。目前泡沫比例混合装置主要有以下四代产品：

第一代产品：负压形式的泡沫液比例混合装置。消防水通过比例混合器时产生负压，将泡沫液吸入与消防水混合形成泡沫混合液，这种泡沫比例混合装置的优点是结构简单，造价低。泡沫也可以添加，缺点是泡沫混合比例不够精确稳定。

第二代产品：压力式泡沫比例混合装置，泡沫液储存在压力容器的胶囊中，一部分消防水进入泡沫液压力容器将泡沫液挤出，通过比例混合器与消防水混合形成泡沫液。这种泡沫比例混合装置的优点是泡沫混合比例比第一代产品稳定。缺点是泡沫液无法添加，泡沫液罐为压力容器。

第三代产品：压力平衡式泡沫比例混合装置。泡沫液储存在常压容器中，泡沫液通过泵加压输送到压力平衡阀，压力平衡阀通过平衡泡沫液压力与消防水压，确保能够通过压力平衡阀进入比例混合器的泡沫液压力与消防水压差基本恒定，多余泡沫液回流到泡沫液罐。这种泡沫液比例混合装置优点是，泡沫液可以随时添加，泡沫混合比例更加稳定。缺点是结构比第二代复杂，体积大，泡沫泵需要柴油机，电机或水轮机驱动，消耗一定的能源。

比例混合器带来一定的消防水压降，同时，由于设备多，故障率比第二代高。

第四代产品：机械泵入式泡沫比例混合装置包括特种水轮机、泡沫泵和联轴器三部分组成。

具有机构紧凑、系统能量利用率高，可靠性高，泡沫液可以随时添加等优点。系统工作时，由安装在消防水管道上的水轮机输出转动机械能，通过联轴器驱动泡沫泵，泡沫泵将常压泡沫罐中的泡沫加压注入消防供水管道中，与消防水混合。设置合适的水轮机参数，挑选正确的泡沫泵，泡沫混合比就可以保持恒定。水轮机输出转速与通过水轮机的消防水流量成正比，泡沫泵的输出流量与泡沫泵的转速成正比，由于水轮机主轴与泡沫泵主轴同步旋转，也就保证了泡沫液的流量与消防水的流量之比保持恒定。

目前，有三种形式的机械泵入式泡沫灭火装置：

1.叶片式水轮机与泡沫沫齿轮泵通过联轴器连接，叶片式水轮机和泡沫齿轮泵安装在一个公共基座上；

叶片式水轮机主要缺点是由于消防水没有润滑性，很容易刮伤叶片，造成水轮机卡死。同时要求消防水干净，不能有固体异物。

由于该种形式的机械泵入式泡沫比例混合装置，叶片式水轮机与泡沫泵放置在一个公共撬体上，通过联轴器连接传递扭矩。体积较大。

2.双螺杆式水轮机与泡沫三螺杆泵通过联轴器连接，双螺杆式水轮机和泡沫三螺杆泵安装在一个公共基座上。

目前，双螺杆式水轮机，采用主动螺旋带动从动螺杆旋转，水轮机工作时，主动螺旋带动从动螺旋旋转，主动螺旋与从动螺旋之间没有同步齿轮传递扭矩，主动螺旋与从动螺旋之间会产生磨损，同时，主动螺旋，从动螺旋与水轮机壳体之间也是有接触的，螺旋与壳体之间也会产生磨损，所以，要求消防水干净，不能有固体颗粒，否则螺旋式水轮机会磨损甚至被卡死。

由于该种形式的机械泵入式泡沫比例混合装置，螺杆式水轮机与泡沫泵放置在一个公共撬体上，通过联轴器连接传递扭矩，体积较大。

3.水力驱动水轮机和泡沫泵设计成一个整体，不需要公共基座，体积大大缩小。结构更紧凑。节省安装空间，降低制造成本与使用成本。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种在延长泡沫泵使用寿命的同时，允许泡沫液中含有一定固体颗粒，结构简单，体积更小，高效的双联螺旋机械泵入式泡沫比例混合装置。

本实用新型所采用的技术方案是：一种双联螺旋机械泵入式泡沫比例混合装置，包括壳体，所述壳体的侧壁上对称的设置有消防水进口和消防混合液出口，所述的壳体内前后贯穿的设置有主动轴和从动轴，其特征在于，所述的壳体内通过内隔板将壳体内部分隔为与所述的消防水进口和消防混合液出口相对应的前腔体以及用于对泡沫液加压的后腔体，所述的内隔板上形成有能够分别贯穿所述主动轴和从动轴的两个贯通孔，位于壳体前腔体内的主动轴和从动轴上设置有螺旋水力驱动机构，位于壳体内后腔体的主动轴和从动轴上设置有泡沫液输送机构，所述螺旋水力驱动机构与泡沫液输送机构之间对应所述的内隔板设置有中间轴密封机构；所述壳体的前端口固定连接有前双轴承座，所述前双轴承座内由后至前依次设置有前轴密封机构、用于支撑主动轴和从动轴前部的前轴承机构和连接在所述主动轴和从动轴前端的同步齿轮机构，所述前双轴承座的前端口设置有前端盖；所述壳体的后端口一体形成有泡沫液进口，所述泡沫液进口依次通过低压泡沫通道、泡沫液输送机构和高压泡沫液通道连通消防混合液出口，所述壳体的后端口还固定连接有后双轴承座，所述后双轴承座内由前至后依次设置有后轴密封机构和用于支撑主动轴和从动轴后端的后轴承机构，所述后双轴承座的后端口设置有后端盖。

所述的螺旋水力驱动机构包括：通过一组水轮机螺旋键结构连接在所述主动轴上的水轮机主动螺旋套，以及通过另一组水轮机螺旋键结构连接在所述的从动轴上的水轮机从动螺旋套，所述水轮机主动螺旋套和水轮机从动螺旋套之间形成有防止相互磨损的设定的间隙。

所述的泡沫液输送机构包括：通过一组泡沫转子键结构连接在所述的主动轴上的主动泡沫转子，以及通过另一组泡沫转子键结构连接在所述从动轴上的从动泡沫转子，所述主动泡沫转子和从动泡沫转子之间形成有设定的间隙，所述主动泡沫转子和从动泡沫转子的前端与中间轴密封机构之间设置有第一耐磨侧板，所述主动泡沫转子和从动泡沫转子的后端与所述的后轴密封机构设置有第二耐磨侧板，所述的主动泡沫转子和从动泡沫转子为双叶转子或三叶转子或四叶转子或五叶转子或多叶转子的结构。

所述的中间轴密封机构包括：套在所述主动轴上的第二主机械密封和套在所述从动轴上的第二从机械密封，以及套在所述第二主机械密封外侧的第二主密封含和套在所述第二从机械密封外侧的第二从密封含，所述的第二主密封含和第二从密封含分别通过螺丝固定连接在所述内隔板上，所述的第二主机械密封、第二从机械密封、第二主密封含和第二从密封含与所述泡沫液输送机构中的主动泡沫转子和从动泡沫转子的前端之间设置有第一耐磨侧板。

所述的前轴密封机构包括：套在所述主动轴上的第一主机械密封和套在所述从动轴上的第一从机械密封，以及套在所述第一主机械密封外侧的第一主密封含和套在所述第一从机械密封外侧的第一从密封含，所述的第一主密封含和第一从密封含分别通过螺丝固定连接在所述前双轴承座上。

所述的前轴承机构包括：用于支撑所述主动轴前部的第一主轴承和用于支撑所述从动轴前部的第一从轴承，所述的第一主轴承和第一从轴承分别对应通过主轴承压盖和从轴承压盖固定在所述前双轴承座内。

所述的第一主轴承和第一从轴承采用滚动轴承。

所述的同步齿轮机构包括：通过一组同步齿轮键结构固定连接在所述主动轴前端上的主同步齿轮，以及通过另一组同步齿轮键结构固定连接在所述从动轴前端上的从同步齿轮，所述的主同步齿轮和从同步齿轮分别对应通过主齿轮压盖和从齿轮压盖固定连接在所述主动轴和从动轴的前端上，所述主同步齿轮和从同步齿轮为相互啮合连接。

所述的后轴密封机构包括：套在所述主动轴上的主泡沫密封圈和套在所述从动轴上的从泡沫密封圈，以及套在所述主泡沫密封圈外侧的第三主密封含和套在所述从泡沫密封圈外侧的第三从密封含，所述第三主密封含和第三从密封含分别通过螺丝固定连接在所述后双轴承座上，所述第三主密封含和第三从密封含与所述的泡沫液输送机构中的主动泡沫转子和从动泡沫转子的后端之间设置有第二耐磨侧板。

所述的后轴承机构包括：用于支撑所述主动轴后端的第二主轴承和用于支撑所述从动轴后端的第二从轴承，所述的第二主轴承和第二从轴承均通过所述的后端盖固定在所述的后双轴承座内。

本实用新型的一种双联螺旋机械泵入式泡沫比例混合装置，由于水轮机与泡沫泵不是2台泵的组合，轴承支撑点和密封点，同步齿轮减少一半，结构更紧凑，体积小。这样简化机械结构的同时，也降低了机械摩擦造成的功率损失，提高了效率，且系统将消耗更低的消防水压力。对泡沫液，消防水清洁度要求低，允许泡沫液和消防水中含有少量固体颗粒，泡沫液可以随意添加，确保消防的持续性。泡沫液混合比例稳定。本实用新型中的水轮机主动螺旋套与水轮机从动螺旋套之间保持恒定的间隙，并且水轮机主动螺旋套与水轮机从动螺旋套之间预留间隙非常小，容积效率高。

本实用新型中水轮机主动螺旋套与水轮机从动螺旋套之间保持恒定的间隙，消防水通过水轮机主动螺旋套与水轮机从动螺旋套时，产生的扭矩通过主同步齿轮和从同步齿轮来传递，避免了水轮机主动螺旋套带动水轮机从动螺旋套转动时产生磨损，同时水轮机主动螺旋套和水轮机从动螺旋套采用滚动轴承支撑，水轮机主动螺旋套和水轮机从动螺旋套之间，水轮机主动螺旋套和水轮机从动螺旋套与壳体之间互不接触，也避免了水轮机主动螺旋套和水轮机从动螺旋套与壳体之间的磨损，延长了水轮机主动螺旋套和水轮机从动螺旋套的使用寿命，同时，允许消防水中含有一定的固体颗粒。

本实用新型中输送泡沫液的泡沫主动转子与水力驱动的水轮机主动螺旋套安装在同一根主动轴上；泡沫从动转子与水力驱动的水轮机从动螺旋套安装在同一根从动轴上。泡沫主动转子与泡沫从动转子旋转时的扭矩通过主动轴和从动轴上的同步齿轮来传递。

泡沫主动转子和泡沫从动转子之间，泡沫主动转子和泡沫从动转子与泵壳之间互不接触，没有磨损，也不需要泡沫液润滑，允许泡沫液中含有一定的微小固体颗粒，运行安全可靠，同时，按照一定的容积比进行设计选型，能够实现消防水与泡沫液精准的混合比例。

附图说明

图1是本实用新型双联螺旋机械泵入式泡沫比例混合装置第一实施例整体结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1的A-A剖视图；

图4是图1的B-B剖视图；

图5是本实用新型双联螺旋机械泵入式泡沫比例混合装置第二实施例整体结构示意图；

图6是图5的C-C剖视图；

图7是图5的D-D剖视图。

图中

1：后端盖 2a：第二主轴承

2b：第二从轴承 3a：第三主密封件含

3b：第三从密封件含 4：后双轴承座

5a：主泡沫密封圈 5b：从泡沫密封圈

6：高压泡沫液通道 7：主动泡沫转子

8：第一耐磨侧板 9a：第二主密封含

9b：第二从密封含 10：壳体

11：主动轴 12：水轮机主动螺旋套

13：水轮机螺旋键结构 14a：第一主密封含

14b：第一从密封含 15a：第一主机械密封

15b：第一从机械密封 16a：第一主轴承

16b：第一从轴承 17a：主轴承压盖

17b：从主轴承压盖 18：同步齿轮键结构

19a：主同步齿轮 19b：从同步齿轮

20：前端盖 21：第二耐磨侧板

22；泡沫转子键结构 23：从动泡沫转子

24a：第二主机械密封 24b：第二从机械密封

25：内隔板 26：水轮机从动螺旋套

27：低压泡沫通道 28：从动轴

29：泡沫液进口 30：前双轴承座

31a：主齿轮压盖 31b：从齿轮压盖

32：消防混合液出口 33：消防水进口

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型的一种双联螺旋机械泵入式泡沫比例混合装置做出详细说明。

如图1、图2、图3、图4所示，本实用新型的一种双联螺旋机械泵入式泡沫比例混合装置，包括壳体10，所述壳体10的侧壁上对称的设置有消防水进口33和消防混合液出口32，所述的壳体10内前后贯穿的设置有主动轴11和从动轴28，所述的壳体10内通过内隔板25将壳体10内部分隔为与所述的消防水进口33和消防混合液出口32相对应的前腔体以及用于对泡沫液加压的后腔体，所述的内隔板25上形成有能够分别贯穿所述主动轴11和从动轴28的两个贯通孔，位于壳体10前腔体内的主动轴11和从动轴28上设置有螺旋水力驱动机构，位于壳体10内后腔体的主动轴11和从动轴28上设置有泡沫液输送机构，所述螺旋水力驱动机构与泡沫液输送机构之间对应所述的内隔板25设置有中间轴密封机构；所述壳体10的前端口固定连接有前双轴承座30，所述前双轴承座30内由后至前依次设置有前轴密封机构、用于支撑主动轴11和从动轴28前部的前轴承机构和连接在所述主动轴11和从动轴28前端的同步齿轮机构，所述前双轴承座30的前端口设置有前端盖20；所述壳体10的后端口一体形成有泡沫液进口29，所述泡沫液进口29依次通过低压泡沫通道27、泡沫输液送机构和高压泡沫液通道6连通消防混合液出口32，所述壳体10的后端口还固定连接有后双轴承座4，所述后双轴承座4内由前至后依次设置有后轴密封机构和用于支撑主动轴11和从动轴28后端的后轴承机构，所述后双轴承座4的后端口设置有后端盖1。

本实用新型的一种双联螺旋机械泵入式泡沫比例混合装置，将水力驱动的螺旋水力驱动机构与泡沫液输送机构对应装在同一根轴上，螺旋水力驱动机构与泡沫液输送机构同步旋转，将常压泡沫液加压并输送至水轮机消防水出口，泡沫液与消防水按照一定比例进行混合。螺旋水力驱动机构与泡沫液输送机构之间通过泵腔内隔板分开，与现有的机械泵入式泡沫比例混合装置区别在于，双联螺旋机械泵入式泡沫比例混合装置不是简单采用2台泵进行组合(一台泵做水轮机，另外一台作为泡沫泵，或通过联轴器固定在同一个基座上，或将2台泵做成一个整体结构)。

所述的螺旋水力驱动机构包括：通过一组水轮机螺旋键结构13连接在所述主动轴11上的水轮机主动螺旋套12，以及通过另一组水轮机螺旋键结构13连接在所述的从动轴28上的水轮机从动螺旋套26，所述水轮机主动螺旋套12和水轮机从动螺旋套26之间形成有防止相互磨损的设定的间隙。

本实用新型中水轮机主动螺旋套与水轮机从动螺旋套之间保持恒定的间隙，消防水通过水轮机主动螺旋套与水轮机从动螺旋套时，产生的扭矩通过主同步齿轮和从同步齿轮来传递，避免了水轮机主动螺旋套带动水轮机从动螺旋套转动时产生磨损，同时水轮机主动螺旋套和水轮机从动螺旋套采用滚动轴承支撑，水轮机主动螺旋套和水轮机从动螺旋套与壳体之间互不接触，也避免了水轮机主动螺旋套和水轮机从动螺旋套与壳体之间的磨损，延长了水轮机主动螺旋套和水轮机从动螺旋套的使用寿命，同时，允许消防水中含有一定的固体颗粒。

所述的泡沫液输送机构包括：通过一组泡沫转子键结构22连接在所述的主动轴11上的主动泡沫转子7，以及通过另一组泡沫转子键结构22连接在所述从动轴28上的从动泡沫转子23，所述主动泡沫转子7和从动泡沫转子23之间形成有设定的间隙，所述主动泡沫转子7和从动泡沫转子23的前端与中间轴密封机构之间设置有第一耐磨侧板8，所述主动泡沫转子7和从动泡沫转子23的后端与所述的后轴密封机构设置有第二耐磨侧板21。所述的主动泡沫转子7和从动泡沫转子23为双叶转子或三叶转子或四叶转子或五叶转子或多叶转子的结构，如图1～图4所示的为三叶转子的结构，如图5～7所示的为多叶转子的结构。

本实用新型中主动泡沫转子和从动泡沫转子之间，主动泡沫转子和从动泡沫转子与泵壳之间互不接触，没有磨损，也不需要泡沫液润滑，允许泡沫液中含有一定的微小固体颗粒，运行安全可靠，同时，按照一定的容积比进行设计选型，能够实现消防水与泡沫液精准的混合比例。本发吸中主动泡沫转子和从动泡沫转子的外层还可以采用橡胶包覆，主动泡沫转子和从动泡沫转子之间预留间隙接近0。

所述的中间轴密封机构包括：套在所述主动轴11上的第二主机械密封24a和套在所述从动轴28上的第二从机械密封24b，以及套在所述第二主机械密封24a外侧的第二主密封含9a和套在所述第二从机械密封24b外侧的第二从密封含9b，所述的第二主密封含9a和第二从密封含9b分别通过螺丝固定连接在所述内隔板25上。

所述的第二主机械密封24a、第二从机械密封24b、第二主密封含9a和第二从密封含9b与所述泡沫液输送机构中的主动泡沫转子7和从动泡沫转子23的前端之间设置有第一耐磨侧板8。

所述的前轴密封机构包括：套在所述主动轴11上的第一主机械密封15a和套在所述从动轴28上的第一从机械密封15b，以及套在所述第一主机械密封15a外侧的第一主密封含14a和套在所述第一从机械密封15b外侧的第一从密封含14b，所述的第一主密封含14a和第一从密封含14b分别通过螺丝固定连接在所述前双轴承座30上。

所述的前轴承机构包括：用于支撑所述主动轴11前部的第一主轴承16a和用于支撑所述从动轴28前部的第一从轴承16b，所述的第一主轴承16a和第一从轴承16b分别对应通过主轴承压盖17a和从轴承压盖17b固定在所述前双轴承座30内。所述的第一主轴承16a和第一从轴承16b采用滚动轴承。

所述的同步齿轮机构包括：通过一组同步齿轮键结构18固定连接在所述主动轴11前端上的主同步齿轮19a，以及通过另一组同步齿轮键结构18固定连接在所述从动轴28前端上的从同步齿轮19b，所述的主同步齿轮19a和从同步齿轮19b分别对应通过主齿轮压盖31a和从齿轮压盖31b固定连接在所述主动轴11和从动轴28的前端上，所述主同步齿轮19a和从同步齿轮19b为相互啮合连接。

所述的后轴密封机构包括：套在所述主动轴11上的主泡沫密封圈5a和套在所述从动轴28上的从泡沫密封圈5b，以及套在所述主泡沫密封圈5a外侧的第三主密封含3a和套在所述从泡沫密封圈5b外侧的第三从密封含3b，所述第三主密封含3a和第三从密封含3b分别通过螺丝固定连接在所述后双轴承座4上，所述第三主密封含3a和第三从密封含3b与所述的泡沫液输送机构中的主动泡沫转子7和从动泡沫转子23的后端之间设置有第二耐磨侧板21。

所述的后轴承机构包括：用于支撑所述主动轴11后端的第二主轴承2a和用于支撑所述从动轴28后端的第二从轴承2b。所述的第二主轴承2a和第二从轴承2b均通过所述的后端盖1固定在所述的后双轴承座4内。

本实用新型的一种双联螺旋机械泵入式泡沫比例混合装置的工作原理是：消防水由消防水进口33进入水轮机壳体10内，主动轴11上的水轮机主动螺旋套12和从动轴28上的水轮机从动螺旋套26与壳体10形成密封腔。

主动轴11上的水轮机主动螺旋套12和从动轴28上的水轮机从动螺旋套26，在高压消防水的驱动下转动，带动水轮机主动轴11上的主同步齿轮19a和从动轴28上的从同步齿轮19b同步旋转。

主动轴11上的主动泡沫转子7和从动轴上28上的从动泡沫转子23在主同步齿轮19a和从同步齿轮19b的带动下旋转。将常压泡沫液从泡沫液罐中吸入泵腔，通过主动泡沫转子7和从动泡沫转子23加压，输送到消防混合液出口32，与消防水混合，形成符合消防要求的泡沫混合液，进行消防灭火作业。