专利名称：双向贯/轴流泵的制作方法
技术领域：
本发明属于贯流泵或者轴流泵类，特别用于泵站双向供水。
背景技术：
贯流泵和轴流泵都是大流量、低扬程的泵，其基本构成如图1和图2所示。
图1为轴流泵，主要组成部分为叶轮1和导叶2。叶轮和导叶都布置在一个类似于圆管的泵体3之内。水从图中右边的进口流入，依次通过叶轮和导叶。然后通过一个弯管流出。采用弯管是为了将轴伸出泵外，以便和电机连接(电机在图中没有表示出来)。但弯管本身对泵内的流动是不利的。
贯流泵取消了轴流泵中的弯管，将电机4布置在泵的内部，如图2所示。水流通过叶轮和导叶之后，从电机的周围流向出口。出口与进口的流动方向相同，水流的流动方向是一贯的，故称为贯流式。这样的布置方式对水流有利，也可以降低泵站的造价，但泵本身的结构复杂，成本较高，故只用于流量特别大的场合。
为提高能量转换效率，要求水流在从泵中流出的时候，不具有圆周方向的分速度，即不具有绕轴线旋转的速度。水流在进入泵的进口之前，是不具有这样的速度分量的。但叶轮是旋转的，其对水流的作用力具有圆周方向的分量，所以水流在圆周方向的分速度在经过叶轮以后必然要发生变化。为了使水流在进入和离开泵时都不具有圆周分速度，就需要叶轮与导叶的配合。这种配合可以有两种方式。
第一种方式是叶轮1在前，导叶2在后(后导叶)。绝大多数轴流泵与贯流泵采用这种方式。设想用一个与泵轴线同心的圆柱面去截叶片，然后将其展开成平面，则该平面上两个叶片的关系可用图3表示。图中u表示叶片旋转的方向，v表示水流动的方向。
水流进入叶轮之前，流动方向是轴向的，经过叶轮之后，受叶片的作用，产生了圆周方向的分速度，总的流动方向如图中所示，是倾斜的。为减小损失，导叶叶片的进口边就应该与这个方向相同。同时，为使水流流过导叶之后不具有圆周方向的分速度，导叶叶片的出边的方向又应该是轴向的。所以，导叶的形状就必须具有图中所示的弯曲方向。所以这样的叶轮与导叶配合可以实现水流在流出泵的时候没有旋转。
还有一种方法是将导叶2放在前面，叶轮1放在后面，如图4所示。在这种配置下进入导叶的水流是轴向的，而流出导叶的水流具有与叶轮旋转方向相反的圆周速度分量。在叶轮的作用下，水流获得的圆周速度方向与叶轮的旋转方向相同。这两种相反的速度相互抵销后，水流流出叶轮的方向仍然是轴向的。
所以，导叶在前在后都可以达到目的，但是导叶的形状(弯曲方向和弯曲程度)、叶片的形状(叶片的弯曲方向和弯曲程度)以及叶轮的转速都必须满足既定的关系，否则就不可能达到最高效率。
有些泵站需要两个方向抽水，例如在汛期排涝时，从内河向外江抽水，在干旱时从外江向内河抽水。目前工程上解决这个问题的几种办法，可以分成以下两类。一类是从泵的外部采取措施，例如在水工建筑物中设置专用的通道、闸门等设施，控制水的流向。这种方式的优点是可以利用现有的泵产品，缺点是增加了土建工作量，提高了泵站的建设费用。而且，过流通道的复杂化和过多的闸门，也使泵站的装置效率降低。对于扬程很低的泵站，通常要求泵采用卧式安装方式。这种情况下，利用水工建筑物改变抽水方向将非常困难。还可以改变泵的安装实现双向抽水，泵站的过水流道设计是正常的，但泵的结构设计中，有意将进、出水法兰的尺寸做成相同。当需要反向抽水时，将泵拆卸下来然后掉头安装，就可以实现反向抽水。这种方法的优点是简化了水工建筑物，提高了装置效率。但拆卸并重新安装的工作量比较大，特别是对于大型泵，时间和费用的花销都不可忽略。如果遇到紧急情况需要立即反向抽水，也难以满足要求。
第二类是改变泵的旋转方向。
通过改变泵的旋转方向来实现双向抽水在结构上非常简单，几乎不需要作任何改动。但是改变叶轮的旋转方向会产生两个问题，第一个问题是叶轮的叶片如何适应双向工作的问题，因为普通的轴流式叶片反向旋转后，叶片的弯度的方向与需要的正好相反，同时头部和尾部相互易位，这都会造成效率的降低。为解决这个问题已经提出了几种方法，如将叶片旋转180度、采用“S”形叶片、采用对移叶片和采用变弯度叶片等。可以认为第一个问题已经基本解决。第二个问题是导叶如何适应双向工作的问题，这个问题尚未得到很好的解决。
中国专利“新型双向轴流泵”(申请号92240864.5，公开号2152105)提出了一个解决办法，即在一台泵中设置前后两个导叶，并将导叶体作成分瓣结构。这样，当需要反向工作时，通过转动机构将叶轮叶片旋转180度，同时将两端的导叶拆下，然后交换位置并掉头重新安装。从流动的角度来看，这个方案已经解决了前面提出的问题，但从结构的角度看，拆卸并重新安装导叶并不是一件简单的工作，特别是对于大型泵，仍是一件十分费力费时的工作。
发明内容
本发明提出一种双向贯/轴流泵，在叶轮两端都采用半活动导叶，解决叶轮反向运行时导叶出现的问题，以方便泵站双向供水。
本发明的一种双向贯/轴流泵，泵体内的叶轮前后轴向分别装有前导叶和后导叶，前导叶和后导叶均呈径向均匀设置；其特征在于所述每片前导叶和后导叶均为半活动导叶，即由导叶固定部分和导叶可转动部分组成，导叶固定部分与泵体通过铸造或者焊接连接，导叶可转动部分与泵体外的导叶传动机构转动连接并通过转动轴与导叶固定部分铰接。
所述的双向贯/轴流泵，其进一步的特征在于所述前导叶和后导叶各配置一套导叶转动机构，所述导叶转动机构包括丝杆、螺母和控制环，控制环位于泵体外表、与泵同轴，丝杆通过螺母与控制环传动连接；铰接在控制环上的各连杆通过拐臂与露出泵体的各导叶可转动部分转动轴连接。
所述的双向贯/轴流泵，所述叶轮的叶片可以是骨线为直线的对称叶片。
所述的双向贯/轴流泵，所述叶轮的叶片横截面形状也可以为S形。
所述的双向贯/轴流泵，其特征在于所述叶轮的叶片还可以为普通翼型、与叶轮轮毂活动连接并与叶轮轮毂内的叶轮转动机构传动连接。
本发明在贯/轴流泵的叶轮的两端都装置半活动导叶，每一个半活动导叶都由两部分组成，一部分固定，是一块沿轴向延伸的平板，另一部分形状与第一部分相近，但可以绕其端部的一根小轴旋转。图9(a)表示正向工作的情况，叶片沿箭头所示方向旋转，水流从下向上流动。这时旋转导叶的可转动部分，使前导叶成一沿轴线的平板，后导叶为一折线型，与常规的后导叶比较接近。图9(b)表示反向运行的情况，通过转动导叶的活动部分，仍然可以使前后导叶都保持需要的形状，但位置正好相互交换了。由此图可见，不管叶轮向哪个方向转动，泵的工作情况都不变。这就彻底解决了双向运行所产生的问题。
图1为轴流泵结构示意图；图2为贯流泵结构示意图；图3为后导叶工作方式示意图；图4为前导叶工作方式示意图；图5为本发明的半活动导叶示意图；图6为本发明的一种双向轴流泵结构示意图；图7为一种导叶转动机构示意图，其中图7(a)为导叶转动机构正视图、图7(b)为图7(a)的左视图；图8为图7(b)局部俯视图；图9表示用半活动导叶实现水流双向运行的情况，其中图9(a)表示正向工作的情况，图9(b)表示反向工作的情况。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明进一步说明。
图5表示本发明的半活动导叶，它包括导叶固定部分5和导叶可转动部分6，导叶固定部分与内外壳体铸造或焊接或一个整体，导叶可转动部分是单独的，其端部有转动轴7。
图6所表示的双向轴流泵，泵体3内叶轮1前后轴向分别装有前导叶和后导叶，它们呈径向均匀设置，每片前导叶和后导叶都由图5所示的半活动导叶构成，端部的转动轴7伸出泵体3，可与导叶转动机构连接。
图7给出一种导叶转动机构，参见图7(a)和图7(b)，转动手柄8，可以带动丝杆9，从而推动螺母10。螺母10通过支架11固接在控制环12上，所以转动手柄就可以推动控制环12绕泵的轴心线转动。控制环12通过各连杆13与拐臂14相连，各拐臂14分别与每一个导叶可转动部分6的转动轴7固连，这样，转动手柄即可转动每一个导叶可转动部分。
图8从俯视方向表示局部的导叶转动机构；连杆13与控制环12、拐臂14均通过球铰15活动连接。
图9表示用半活动导叶实现水流双向运行的情况，其中图9(a)表示正向工作情况，图9(b)表示反向工作情况，图中v为水流方向，u表示叶轮1的运动方向，其它标识同前。
权利要求
1.一种双向贯/轴流泵，泵体内的叶轮前后轴向分别装有前导叶和后导叶，前导叶和后导叶均呈径向均匀设置；其特征在于所述每片前导叶和后导叶均为半活动导叶，即由导叶固定部分和导叶可转动部分组成，导叶固定部分与泵体通过铸造或者焊接连接，导叶可转动部分与泵体外的导叶转动机构传动连接并通过转动轴与导叶固定部分铰接。
2.如权利要求1所述的双向贯/轴流泵，其特征在于所述前导叶和后导叶各配置一套导叶转动机构，所述导叶转动机构包括丝杆、螺母和控制环，控制环位于泵体外表、与泵同轴，丝杆通过螺母与控制环传动连接；铰接在控制环上的各连杆通过拐臂与露出泵体的各导叶可转动部分转动轴连接。
3.如权利要求1所述的双向贯/轴流泵，其特征在于所述叶轮的叶片是骨线为直线的对称叶片。
4.如权利要求1、2或3所述的双向贯/轴流泵，其特征在于所述叶轮的叶片横截面形状为S形。
5.如权利要求1、2或3所述的双向贯/轴流泵，其特征在于所述叶轮的叶片为普通翼型、与叶轮轮毂活动连接并与叶轮轮毂内的叶轮转动机构传动连接。
全文摘要
双向贯/轴流泵，属于贯流泵或者轴流泵类，解决叶轮反向运行时导叶出现的问题，以方便泵站双向供水。本发明的双向贯/轴流泵，泵体内的叶轮前后轴向分别装有呈径向均匀布置的前导叶和后导叶，每片前导叶和后导叶均为半活动导叶，即由导叶固定部分和导叶可转动部分组成，导叶固定部分与泵体通过铸造或者焊接连接，导叶可转动部分与泵体外的导叶转动机构传动连接并通过转动轴与导叶固定部分铰接，本发明可彻底解决泵双向运行所产生的问题，适用于各类泵站双向供水。
文档编号F04D29/40GK1554872SQ20031011166
公开日2004年12月15日 申请日期2003年12月25日 优先权日2003年12月25日
发明者张克危, 陈斌, 刘甲凡 申请人:华中科技大学, 南京蓝深制泵集团股份有限公司