一种水站泵组顺序启动引流补水装置的制作方法

1.本发明涉及水泵技术领域，具体是水站泵组顺序启动引流补水装置。


背景技术：

2.随着中国城市化建设的快速发展，许多的城郊及农村变成了城镇。城市建设中大片土地被硬化，水塘被填平，原来可以承泄雨水的低洼地也建成了小区，每当雨季来临，城市经常泛滥成灾，所以排涝设施的重要性愈加突显。泵站是能提供有一定压力和流量的液压动力和气压动力的装置，泵站中一般设置若干个离心泵进行排水，在排涝时，根据需要顺序的启动相应数量的离心泵，而离心泵在启动前，需要在叶轮腔中灌满水，以使叶轮转动时在中心产生负压吸水，现有的一般采用人工灌水或外部的引水设备自动泵水，泵水时引水设备还需要在灌满水后停机再启动水泵，若是一台引水装置对应一台水泵，则泵水装置闲置时间长，造成资源的浪费，若是一台引水装置对应一组水泵，则启动速度慢，难以满足排涝需求，且启动过程中还需要设置联控开关，以保证引水装置和水泵的衔接配合。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供水站泵组顺序启动引流补水装置，以解决现有技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：水站泵组顺序启动引流补水装置，包括安装在泵机输出端的叶轮、转轴以及安装在泵体前端的叶轮盒，所述叶轮盒靠近所述转轴的一侧外部设有浮子盒，所述浮子盒与所述叶轮盒内的叶轮腔通过进液通道连通，所述进液通道位于所述转轴的下方，所述浮子盒的一侧设有与所述转轴传动连接的抽负压组件，所述抽负压组件与所述叶轮盒内的叶轮腔之间通过抽气通道连通，所述抽气通道位于所述转轴的上方，所述转轴与所述叶轮盒之间通过机械密封密封连接，所述浮子盒中设有用于控制所述机械密封密封状态以及所述抽气通道导通状态的传动部件。
5.泵机就是现有技术中的泵机，并没有做出改进，在叶轮盒靠近泵机的一侧外壁上设置了浮子盒，叶轮盒和浮子盒之间是分隔开的，并且浮子盒包围在了转轴和机械密封的外部，在浮子盒的下部设有一个与叶轮盒连接的孔，主要是在叶轮盒中水位上升时，可以进入到浮子盒中，使浮子盒中的浮子浮起，并利用水位上涨使浮子飘起来之后，带动相应的部件运动，来控制机械密封的配合状态和抽气通道的导通状态，其中，抽负压组件可以与转轴之间采用齿轮传动等方式，抽负压组件可以是现有技术中的真空泵等，需要排水时，直接打开泵机，此时，机械密封是间隙密封，转轴的转动不会使机械密封磨损产生高热量，叶轮腔中水位低于转轴上机械密封，抽负压组件通过抽气通道向叶轮腔中抽负压，直到叶轮腔中的气压低到一定值时，水从进液口中进入到叶轮腔中，并随着水位的上升，逐渐到达机械密封处，此时，浮子盒中的浮子浮起，机械密封由间隙密封变成接触密封，防止水的灌入，并利用水来润滑和降温，此时就不需要再抽负压了，抽气通道和抽负压组件随着浮子浮起利用联动部件而关闭。
6.优选的，所述机械密封包括动密封部和静密封部，所述动密封部沿轴向活动的连接在所述转轴上，所述静密封部固定在所述叶轮盒上，所述动密封部和静密封部上均安装有密封部件，所述动密封部上还固定有转盘，所述转盘位于所述叶轮腔内，所述转盘上设有磁性环。
7.动密封部是安装在转轴上，静密封部固定在叶轮盒上，当动密封部和静密封部接触时，动密封部和静密封部上的密封部件接触，密封部件材质为陶瓷材质，密封部件的一侧设有橡胶垫，使转轴和叶轮盒之间达到更好的密封效果，而在转轴和叶轮盒相对转动，且没有水进行润滑和降温的情况下，容易使密封部件烧坏，所以在没有水的情况下，动密封部和静密封部是分离的状态，形成间隙密封，利用与动密封部固定的转盘可以带动动密封部发生轴向的位移，进而利用排斥磁块与磁性环之间的相互排斥来使动密封部和静密封部之间分离。
8.优选的，所述传动部件包括导杆、浮子和阀板，所述阀板和浮子分别固定在所述导杆的上下两端，所述导杆上还固定有排斥磁块和吸引磁块，所述排斥磁块与所述磁性环的高度位置相对应，所述排斥磁块与所述磁性环相互排斥，当所述浮子的高度位置由于水的浮力运动到所述机械密封的最低位时，所述吸引磁块与所述磁性环的高度位置相对应，所述吸引磁块与所述磁性环相互吸引。
9.当叶轮腔中没有水时，导杆由于重力的作用，其底端位于浮子盒中间的支撑处，两个浮子悬在浮子活动部中，此时排斥磁块与磁性环在同一个高度，磁性环刚好在排斥磁块高度的中间位置处，排斥磁块与磁性环之间有排斥力，使动密封部和静密封部之间分离，磁性环是一个环形的磁铁，向着排斥磁块的一面与排斥磁块向着磁性环的一面是同名磁极；当叶轮腔中逐渐进水时，水从进液通道进入到浮子盒中，直到水达到机械密封的下方时，两个浮子也到达机械密封下沿的高度，此时，排斥磁块和吸引磁块上移，使吸引磁块到达了磁性环的高度位置，并且磁性环也位于吸引磁块的中间位置处，形成较强的吸引力，且没有排斥力的干涉，动密封部向着静密封部的方向移动并紧密接触，形成密封，因此，通过液位的变化实现了机械密封由间隙密封到接触密封的转变，保证在空转状态下不会造成密封件的磨损，而水流到来时，又可以及时进行密封。
10.优选的，所述磁性环的宽度小于所述排斥磁块、吸引磁块的高度，所述导杆的运动行程等于所述排斥磁块的高度。
11.优选的，所述抽气通道中设有与所述阀板配合的阀座，所述阀座中设有压控开关。
12.优选的，所述抽负压组件包括接触块、滑杆、活塞、隔板和单向阀，所述接触块与所述转轴上的凸轮滑动连接，所述滑杆固定在所述接触块上，且所述滑杆贯穿所述隔板，所述活塞固定在所述滑杆的另一端，所述抽气通道和所述活塞上均设有所述单向阀，所述隔板与所述活塞之间形成通过所述单向阀与所述抽气通道连通的气室。
13.接触块可以是一个具有一定重量的耐磨金属或陶瓷块，当转轴转动时，则带动接触块上下运动，这时，滑杆带动活塞上下运动，使气室不断的压缩和扩张，由于抽气通道和活塞上单向阀的设置，当气室被压缩时，空气从活塞上的单向阀排出，当气室被拉伸时，空气由叶轮腔中从抽气通道和中的单向阀进入到气室中，形成不断的从叶轮腔中抽气，来降低叶轮腔中的气压。
14.优选的，所述隔板的下方固定有电磁线圈，所述接触块的上方固定有永磁体，所述
永磁体与所述电磁线圈相互排斥或吸引，所述电磁线圈与所述压控开关信号连接。
15.优选的，所述浮子盒包括磁块滑动部、支架活动部和浮子活动部，所述磁块滑动部内具有柱型的空间，所述排斥磁块和吸引磁块滑动连接在所述磁块滑动部的内壁，所述导杆与所述浮子之间通过弧形支架连接，所述支架活动部内具有容纳所述弧形支架的空间，所述浮子活动部包围在所述转轴和机械密封的外侧。
16.利用具有柱型空间的磁块滑动部可以使排斥磁块和吸引磁块稳定的滑动在磁块滑动部内，不会产生晃动，为了使浮子能够跨过转轴，采用了两个弧形支架使浮子和导杆连接，并为了使浮子和导杆有较大的位移量，在支架活动部设置了适应弧形支架的空间，另外浮子活动部是一个近似于椭圆形的空间，以便于利用弧形支架进行传动。
17.优选的，所述转盘与所述浮子盒之间采用非导磁隔离板密封连接。
18.非导磁隔离板使用不锈钢板、铝板或钢化玻璃板等进行密封连接，降低对排斥磁块、吸引磁块与磁性环之间的磁吸影响。
19.优选的，所述动密封部与所述静密封部在分离状态时具有间隙，所述动密封部上设有叶片，所述叶片位于所述间隙中。
20.当动密封部随着转轴转动时，叶片转动，在间隙向着远离叶轮的一侧吹风，在叶片的左侧形成低压，右侧形成高压，阻止叶轮腔中气压升高。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明将转轴上的密封部件设置成可分离形式的，当没有进液时，密封部件分离，叶轮转动不会造成密封部件的过热，可以直接启动电机，不需要等待引水装置进行灌水，同时可以降低启动时的负载，减小启动电流，以减小对电网波动的影响，并利用轴的动力对叶轮盒中抽负压，达到相对负压后，水从进液口处进入，然后通过水的进入带来的液位上升，利用随液位而运动的传动部件使分离的密封件贴合，实现密封，并同时将抽气通道和抽负压装置关闭，进行正常的排水，因此在泵组的顺序启动中，不需要使用单独的引水、灌水以及储水设备，尤其是在泵数量较多的场合下，可以降低启动时间，形成好的排涝效果，并降低泵站的建设资金和设备的投入量，也降低了水泵和引水装置的联控难度，启动方式简单方便。
附图说明
22.图1为本发明水站泵组顺序启动引流补水装置抽负压状态的结构示意图；图2为本发明水站泵组顺序启动引流补水装置引水状态的结构示意图；图3为本发明中浮子盒的结构示意图；图4为本发明中浮子盒进水状态的结构示意图；图5为图1中a处的结构示意图；图6为本发明动密封部上叶片的分布示意图。
23.图中标号：1、叶轮盒；101、叶轮腔；102、进液口；103、进液通道；11、叶轮；12、转轴；121、凸轮；13、机械密封；131、动密封部；132、静密封部；133、密封部件；134、叶片；14、转盘；141、磁性环；15、非导磁隔离板；2、浮子盒；201、磁块滑动部；202、支架活动部；203、浮子活动部；21、导杆；211、弧形支架；22、浮子；23、排斥磁块；24、吸引磁块；3、抽负压组件；301、气室；31、接触块；311、永磁体；32、滑杆；33、活塞；34、隔板；341、电磁线圈；35、单向阀；4、抽气
通道；41、阀板。
具体实施方式
24.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，所描述的实施例仅仅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，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
25.实施例：如图1～6所示，水站泵组顺序启动引流补水装置，包括安装在泵机输出端的叶轮11、转轴12以及安装在泵体前端的叶轮盒1，叶轮盒1靠近转轴12的一侧外部设有浮子盒2，浮子盒2与叶轮盒1内的叶轮腔101通过进液通道103连通，进液通道103位于转轴12的下方，浮子盒2的一侧设有与转轴12传动连接的抽负压组件3，抽负压组件3与叶轮盒1内的叶轮腔101之间通过抽气通道4连通，抽气通道4位于转轴12的上方，转轴12与叶轮盒1之间通过机械密封13密封连接，浮子盒2中设有用于控制机械密封13密封状态以及抽气通道4导通状态的传动部件。
26.泵机就是现有技术中的泵机，并没有做出改进，在叶轮盒1靠近泵机的一侧外壁上设置了浮子盒2，叶轮盒1和浮子盒2之间是分隔开的，并且浮子盒2包围在了转轴12和机械密封13的外部，在浮子盒2的下部设有一个与叶轮盒1连接的孔（进液通道103），主要是在叶轮盒1中水位上升时，可以进入到浮子盒2中，使浮子盒2中的浮子22浮起，并利用水位上涨使浮子22飘起来之后，带动相应的部件运动，来控制机械密封13的配合状态和抽气通道4的导通状态，其中，抽负压组件3可以与转轴12之间采用齿轮传动等方式，抽负压组件3可以是现有技术中的真空泵等，需要排水时，直接打开泵机，此时，机械密封13是间隙密封，转轴12的转动不会使机械密封13磨损产生高热量，叶轮腔101中水位低于转轴12上机械密封13，抽负压组件3通过抽气通道4向叶轮腔101中抽负压，直到叶轮腔101中的气压低到一定值时，水从进液口102中进入到叶轮腔101中，并随着水位的上升，逐渐到达机械密封13处，此时，浮子盒2中的浮子22浮起，机械密封13由间隙密封变成接触密封，防止水的灌入，并利用水来润滑和降温，此时就不需要再抽负压了，抽气通道4和抽负压组件3随着浮子22浮起利用联动部件而关闭。
27.具体的，机械密封13包括动密封部131和静密封部132，动密封部131沿轴向活动的连接在转轴12上，静密封部132固定在叶轮盒1上，动密封部131和静密封部132上均安装有密封部件133，动密封部131上还固定有转盘14，转盘14位于叶轮腔101内，转盘14上设有磁性环141。
28.如图1和图2所示，动密封部131是安装在转轴12上，静密封部132固定在叶轮盒1上，当动密封部131和静密封部132接触时，动密封部131和静密封部132上的密封部件133接触，密封部件133材质为陶瓷材质，密封部件133的一侧设有橡胶垫，使转轴12和叶轮盒1之间达到更好的密封效果，而在转轴12和叶轮盒1相对转动，且没有水进行润滑和降温的情况下，容易使密封部件133烧坏，所以在没有水的情况下，动密封部131和静密封部132是分离的状态，形成间隙密封，利用与动密封部131固定的转盘14可以带动动密封部131发生轴向的位移，进而利用排斥磁块23与磁性环141之间的相互排斥来使动密封部131和静密封部132之间分离。
29.具体的，传动部件包括导杆21、浮子22和阀板41，阀板41和浮子22分别固定在导杆21的上下两端，导杆21上还固定有排斥磁块23和吸引磁块24，排斥磁块23与所述磁性环141的高度位置相对应，所述排斥磁块23与所述磁性环141相互排斥，当浮子22的高度位置由于水的浮力运动到机械密封13的最低位时，吸引磁块24与磁性环141的高度位置相对应，吸引磁块24与磁性环141相互吸引。
30.如图1
‑
4所示，当叶轮腔101中没有水时，导杆21由于重力的作用，其底端位于浮子盒2中间的支撑处，两个浮子22悬在浮子活动部203中，此时排斥磁块23与磁性环141在同一个高度，磁性环141刚好在排斥磁块23高度的中间位置处，排斥磁块23与磁性环141之间有排斥力，使动密封部131和静密封部132之间分离，磁性环141是一个环形的磁铁，向着排斥磁块23的一面与排斥磁块23向着磁性环141的一面是同名磁极；当叶轮腔101中逐渐进水时，水从进液通道103进入到浮子盒2中，直到水达到机械密封13的下方时，两个浮子22也到达机械密封13下沿的高度，此时，排斥磁块23和吸引磁块24上移，使吸引磁块24到达了磁性环141的高度位置，并且磁性环141也位于吸引磁块24的中间位置处，形成较强的吸引力，且没有排斥力的干涉，动密封部131向着静密封部132的方向移动并紧密接触，形成密封，因此，通过液位的变化实现了机械密封13由间隙密封到接触密封的转变，保证在空转状态下不会造成密封件的磨损，而水流到来时，又可以及时进行密封。
31.具体的，磁性环141的宽度小于排斥磁块23、吸引磁块24的高度，导杆21的运动行程等于排斥磁块23的高度，通过这样的设计，可以使排斥磁块23、吸引磁块24在移动后，互相之间与磁性环141不产生干涉，或减少干涉的作用。
32.具体的，抽气通道4中设有与阀板41配合的阀座，阀座中设有压控开关，为了实现更好的联动配合效果，当阀板41移动到抽气通道4中的阀座中关闭抽气通道4后，抽负压组件3也需要停止工作，因此，利用阀板41与阀座中的压控开关配合，来控制抽负压组件3的状态。
33.具体的，如图1和图2所示，抽负压组件3包括接触块31、滑杆32、活塞33、隔板34和单向阀35，接触块31与转轴12上的凸轮121滑动连接，滑杆32固定在接触块31上，且滑杆32贯穿隔板34，活塞33固定在滑杆32的另一端，抽气通道4和活塞33上均设有单向阀35，隔板34与活塞33之间形成通过单向阀35与抽气通道4连通的气室301，接触块31可以是一个具有一定重量的耐磨金属或陶瓷块，当转轴12转动时，则带动接触块31上下运动，这时，滑杆32带动活塞33上下运动，使气室301不断的压缩和扩张，由于抽气通道4和活塞33上单向阀35的设置，当气室301被压缩时，空气从活塞33上的单向阀35排出，当气室301被拉伸时，空气由叶轮腔101中从抽气通道4和中的单向阀35进入到气室301中，形成不断的从叶轮腔101中抽气，来降低叶轮腔101中的气压。
34.具体的，如图1和图2所示，隔板34的下方固定有电磁线圈341，接触块31的上方固定有永磁体311，永磁体311与电磁线圈341相互排斥或吸引，电磁线圈341与压控开关信号连接，在抽负压组件3作业状态下，永磁体311和电磁线圈341相互排斥，这样就可以使接触块31和凸轮121之间配合较为紧密，而当抽负压组件3不工作状态下，则电磁线圈341的电流反转，永磁体311和电磁线圈341相互吸引，使接触块31不和凸轮121接触。
35.具体的，浮子盒2包括磁块滑动部201、支架活动部202和浮子活动部203，磁块滑动部201内具有柱型的空间，排斥磁块23和吸引磁块24滑动连接在磁块滑动部201的内壁，导
杆21与浮子22之间通过弧形支架211连接，支架活动部202内具有容纳弧形支架211的空间，浮子活动部203包围在转轴12和机械密封13的外侧，利用具有柱型空间的磁块滑动部201可以使排斥磁块23和吸引磁块24稳定的滑动在磁块滑动部201内，不会产生晃动，为了使浮子22能够跨过转轴12，采用了两个弧形支架211使浮子22和导杆21连接，并为了使浮子22和导杆21有较大的位移量，在支架活动部202设置了适应弧形支架211的空间，另外浮子活动部203是一个近似于椭圆形的空间，以便于利用弧形支架211进行传动。
36.具体的，转盘14与浮子盒2之间采用非导磁隔离板15密封连接，非导磁隔离板15使用304不锈钢板、铝板或钢化玻璃板等进行密封连接，降低对排斥磁块23、吸引磁块24与磁性环141之间的磁吸影响。
37.具体的，动密封部131与静密封部132在分离状态时具有间隙，动密封部131上设有叶片134，叶片134位于间隙中，当动密封部131随着转轴12转动时，叶片134转动，在间隙向着远离叶轮11的一侧吹风，在叶片134的左侧形成低压，右侧形成高压，阻止叶轮腔101中气压升高。
38.工作原理：当叶轮腔101中没有水时，导杆21由于重力的作用，其底端位于浮子盒2中间的支撑处，两个浮子22悬在浮子活动部203中，此时排斥磁块23与磁性环141在同一个高度，磁性环141刚好在排斥磁块23高度的中间位置处，排斥磁块23与磁性环141之间有排斥力，使动密封部131和静密封部132之间分离，磁性环141是一个环形的磁铁，向着排斥磁块23的一面与排斥磁块23向着磁性环141的一面是同名磁极；当启动泵机转轴12转动时，则带动接触块31上下运动，这时，滑杆32带动活塞33上下运动，使气室301不断的压缩和扩张，由于抽气通道4和活塞33上单向阀35的设置，当气室301被压缩时，空气从活塞33上的单向阀35排出，当气室301被拉伸时，空气由叶轮腔101中从抽气通道4和中的单向阀35进入到气室301中，形成不断的从叶轮腔101中抽气，来降低叶轮腔101中的气压，当叶轮腔101中逐渐进水时，水从进液通道103进入到浮子盒2中，直到水达到机械密封13的下方时，两个浮子22也到达机械密封13下沿的高度，此时，排斥磁块23和吸引磁块24上移，使吸引磁块24到达了磁性环141的高度位置，并且磁性环141也位于吸引磁块24的中间位置处，形成较强的吸引力，且没有排斥力的干涉，动密封部131向着静密封部132的方向移动并紧密接触，形成密封，因此，通过液位的变化实现了机械密封13由间隙密封到接触密封的转变，保证在空转状态下不会造成密封件的磨损，而水流到来时，又可以及时进行密封，在抽负压组件3作业状态下，永磁体311和电磁线圈341相互排斥，这样就可以使接触块31和凸轮121之间配合较为紧密，而当抽负压组件3不工作状态下，则电磁线圈341的电流反转，永磁体311和电磁线圈341相互吸引，使接触块31不和凸轮121接触；因此本发明可以实现以下效果，在需要排水时，直接打开泵机，此时，机械密封13是间隙密封，转轴12的转动不会使机械密封13磨损产生高热量，叶轮腔101中水位低于转轴12上机械密封13，抽负压组件3通过抽气通道4向叶轮腔101中抽负压，直到叶轮腔101中的气压低到一定值时，水从进液口102中进入到叶轮腔101中，并随着水位的上升，逐渐到达机械密封13处，此时，浮子盒2中的浮子22浮起，机械密封13由间隙密封变成接触密封，防止水的灌入，并利用水来润滑和降温，此时就不需要再抽负压了，抽气通道4和抽负压组件3随着浮子22浮起利用联动部件而关闭，叶轮11转动不会造成机械密封13的过热，同时可以减小启动电流，以降低电网波动，并利用轴的动力对叶轮腔101中抽负压，达到相对负压后，水从进液口102处进入，然后通过液位的上升，利用传动
部件使分离的密封件贴合，实现密封，并同时将抽气通道4和抽负压装置关闭，进行正常的排水，其中，排水口处设置单向阀或与抽负压组件3联动的电磁阀，防止抽负压时进气，因此在泵组的顺序启动中，不需要使用单独的引水、灌水以及储水设备，尤其是在泵数量较多的场合下，可以降低建设资金和设备的投入量，并且可以降低水泵和引水装置的联控难度，启动方式简单方便。
39.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。