单螺杆泵及使用该单螺杆泵的风力抽水系统的制造方法与工艺

本发明涉及一种变容泵，特别是涉及一种螺杆泵及风力发动机驱动螺杆泵抽水的风力抽水系统。

背景技术：
螺杆泵属于转子泵的一种，与往复泵相比具有以下优点：(1)具有离心泵运转的平稳性，无噪声(仅听到电机声)，出水口压力小时无漏油现象，不需污油回收装置及水冷却等附属设备；(2)具有容积式泵效率高的特点，且压力变化时排量恒定(定速)；(3)泄漏点少、维护量小、维修费用低、维修时间短。然而，螺杆泵因其落后的密封技术导致只能用于输送高粘度的油品，输送稀油或水的效率比较低，液体容易从密封圈中漏出，且出水口的出水压力不能太高，否则内漏增加、影响泵的安全使用。作为一种价格低廉、运行可靠、无温室气体排放的新型风力抽水系统，风力抽水系统的安装量正在以每年超过30％的速度增长。风力抽水在世界范围内得到日益广泛的应用，已经形成一个年产值超过五十亿美元的全球性产业。但是，用于边远地区独立用水的小型风力抽水系统还需要克服很多技术上的难点才能广泛应用。风力抽水系统是将风能转换为机械能带动单螺杆泵运转来抽水的。广义地说，它是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用型单螺杆泵。风力抽水利用的是自然能源，相对柴油抽水、电抽水要好的多。现有的风涡轮并未直接用于抽水，而且现有的风涡轮左翼板和右翼板横截面的形状为凹凸翼型。经过长期的实践摸索，此种形状的左翼板和右翼板对于风能的利用率较低。

技术实现要素：
本发明的目的是克服上述缺点，提供一种密封性能好、输送效率高、出水口压力大、内漏少、使用安全的单螺杆泵。本发明的另一个目的是提供一种风能利用率高、结构简单、体积小、运行成本低的风力抽水系统。本发明一种单螺杆泵包括螺杆和内下密封筒，螺杆配装在内下密封筒内。所述内下密封筒设有进水口和出水口。所述螺杆上边依次设有与其制成一体的圆台轴和主轴，螺杆、圆台轴、主轴构成螺杆轴，螺杆外径大于等于圆台轴下端直径，圆台轴下端直径大于上端直径，圆台轴上端直径大于等于主轴直径，内下密封筒上端设有与其通过凹槽和凸台相互嵌合固定的内上密封筒，凹槽和凸台周向均布螺钉，圆台轴与内下密封筒通过烧结石墨油封密封，烧结石墨油封由外圈和镶嵌在外圈内的内圈组成，外圈材料为丁晴橡胶，内圈材料为烧结石墨，外圈下部的内侧为下密封唇，下密封唇与圆台轴侧面可转动的密封接触，内圈的上密封唇与主轴圆周面可转动的密封接触，内圈的上密封唇的内侧与外圈的下密封唇之间有间隙，内上密封筒和烧结石墨油封之间固定有预紧力弹簧。所述预紧力弹簧套装在主轴上。本发明一种单螺杆泵，其中所述内下密封筒的底端密封固定有下盖。所述螺杆底部设有螺杆轴凸起，螺杆轴凸起和下盖之间安装有下轴承。本发明一种单螺杆泵，其中还包括风涡轮、传动部和支承部。所述风涡轮包括下平板、左翼板、中翼板、右翼板和上平板。所述上平板和下平板的两端分别与左翼板和右翼板固定连接，中翼板固定在上、下平板的中部，左翼板和右翼板形状结构完全相同，左翼板和右翼板以中翼板的旋转轴线为中心对称布置。所述左翼板和右翼板的横截面的形状为平凸翼型，左翼板和右翼板的内表面为平面。所述通过中翼板横截面两顶点连线所作的竖直假想平面与左翼板内表面之间的夹角∠a为39°—59°，中翼板包括中前板和中后板，中前板的横截面为弓形，中后板的横截面为弓形，中前板和中后板的结构形状完全相同，中前板和中后板连成横截面为橄榄球形的空心壳体，中翼板的内壁为内孔壁。所述内孔壁通过传动部与螺杆轴传动连接，所述传动部包括加速箱，中翼板的旋转轴线和加速箱的输入轴的旋转轴线均为竖直方向，单螺杆泵的进水口连接有进水管，单螺杆泵的出水口连接有出水管，单螺杆泵和风涡轮通过支承部与地表固定。本发明一种风力抽水系统，其中所述单螺杆泵的出水管还与一个高架水箱的顶部连接。所述高架水箱通过高架与地表固定，高架水箱位于单螺杆泵上侧。本发明一种风力抽水系统，其中所述高架水箱底部通过水管连接有喷水装置。所述喷水装置包括喷头架和喷头，喷头通过喷头架与地表固定。所述水管与喷头连接，喷水装置为多个。本发明一种风力抽水系统，其中所述支承部包括外密封筒和单螺杆泵架。所述外密封筒顶部通过法兰与内上密封筒顶部固定，外密封筒与内孔壁之间安装有轴承，外密封筒底部固定有底法兰。所述底法兰轴线与外密封筒轴线重合，外密封筒通过底法兰与单螺杆泵架顶部固定连接，单螺杆泵架与地表固定，外密封筒的外圆周面与底法兰之间设有加强筋。所述加强筋绕外密封筒的轴均匀分布8个。所述传动部包括上盖、中盖。所述加速箱的输入轴通过上盖与内孔壁固定连接。所述加速箱的输入轴与加速箱内的第一齿轮固定连接。所述第一齿轮与加速箱内的第二齿轮啮合。所述第二齿轮和加速箱内的第三齿轮通过传动轴固定在加速箱壳体内。所述第三齿轮与加速箱内的第四齿轮啮合。所述第四齿轮轴线与螺杆轴轴线重合，第四齿轮与加速箱的输出轴同轴固定连接，加速箱的输出轴与主轴传动连接，加速箱的输入输出比为1:25，加速箱通过加速箱支撑筒与内上密封筒上部固定。上盖与所述中盖通过套筒固定成空心箱体。所述加速箱位于空心箱体内，中盖位于内上密封筒顶部法兰的上侧，中盖中部设有通孔，通孔用来使加速箱支撑筒穿过中盖，中盖与内孔壁固定连接，中盖通过轴承安装在加速箱支撑筒上。本发明一种风力抽水系统，其中所述通过中翼板横截面两顶点连线所作的竖直假想平面与左翼板内表面之间的夹角∠a为49°。本发明一种风力抽水系统，其中所述中翼板横截面两顶点之间长度L1为左翼板前端到右翼板前端之间距离L2的1/3。本发明一种风力抽水系统，其中所述左翼板横截面的长弧形边为圆弧。所述圆弧的圆心位于内孔壁的旋转轴线处。本发明一种单螺杆泵与现有技术不同之处在于本发明一种单螺杆泵由烧结石墨油封密封，烧结石墨油封的外圈为丁晴橡胶，丁晴橡胶有优秀的耐磨性和密封性，实现烧结石墨油封与螺杆轴的第一重密封。烧结石墨油封的内圈为烧结石墨材料，烧结石墨材料能够有很低的表面粗糙度，又有很好的硬度。因此烧结石墨油封的内圈与螺杆轴的可转动密封接触，既起到第二重密封的作用，又起到导向的作用。预紧力弹簧和烧结石墨油封通过内上密封筒和内下密封筒共同夹住，预紧力弹簧能够从上到下压烧结石墨油封，增加烧结石墨油封的预紧力，从而增加单螺杆泵出水口的压力，达到增加单螺杆泵扬程的效果。并且内下密封筒和内上密封筒接触的部位采取凹凸形状相配合的梯形凹槽和圆环凸起，并通过螺栓加强固定。这样就能增加内上密封筒和内下密封筒的密封程度，实现单螺杆泵的第三重密封。烧结石墨油封上密封唇与下密封唇的之间上下方向有间隙能够保证下密封唇有足够的弹性变形空间，使烧结石墨油封的密封性更强。本发明一种单螺杆泵，其中螺杆轴底部通过下轴承与下盖固定，即螺杆底部通过下轴承与下盖固定，下盖与内下密封筒底部固定，能够辅助加速箱的输出轴对螺杆轴进行固定，形成螺杆轴顶部和底部的同时固定，增加了螺杆轴转动时的稳定性。本发明一种风力抽水系统与现有技术不同之处在于本发明一种风力抽水系统通过将左翼板和右翼板的横截面的形状改为平凸翼型并且配合摆放角度，能够使左翼板内表面产生的空气湍流自内表面靠近大端处向内表面靠近小端处流动时，湍流快速脱离内表面，使空气湍流与内表面之间形成低气压区，其中内表面靠近大端部位气压最低。随着空气湍流的发散，左翼板和右翼板小端附近的气流会从内表面靠近小端处流向气压较低的内表面靠近大端处，形成附加的空气动力推动左翼板和右翼板，使本发明一种风力抽水系统能够利用风能抽水并更加充分利用风能。并且风能驱动单螺杆泵进行抽水，能够大大节省运行成本。本发明一种风力抽水系统，其中通过高架水箱将单螺杆泵抽出来的水进行贮存，方便需要时使用。本发明一种风力抽水系统，其中通过水管连接高架水箱和喷水装置，能够在需要时灌溉农田。本发明一种单螺杆泵，其中支承部使单螺杆泵和风涡轮固定在地表上，加强筋能够使外密封筒和单螺杆泵架更好地固定，增加本实用一种单螺杆泵的强度和刚性。单螺杆泵的通过加速箱的输出轴与螺杆轴的主轴传动连接，能够加速螺杆轴的旋转速度，从而增加单螺杆泵的抽水速度。并且加速箱的输入、输出轴同轴，能够使单螺杆泵占用空间降低。本发明一种风力抽水系统，其中通过中翼板横截面两顶点连线所作的竖直假想平面与左翼板内表面之间的夹角∠a为49°，能够最大限度保证本发明一种风力抽水系统的周向力，并且最小程度的减少本发明一种风力抽水系统旋转时的风阻，此角度为多年实践验证的最佳角度。本发明一种风力抽水系统，其中通过中翼板横截面两顶点之间长度L1为左翼板前端到右翼板前端之间距离L2的1/3，保证了上述大迎风口和小迎风口的尺寸差距，使风涡轮的周向力更大，又尽可能减少因中翼板过大造成的中翼板在旋转时风阻过大的问题。...