一种叶轮组件及应用该叶轮组件的潜水泵的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及潜水泵技术领域，具体涉及一种叶轮组件及应用该组件的潜水泵，包括泵壳和依次串联安装在泵壳内的电机、进水段、三级的叶轮组件和泵头，所述叶轮组件包括叶轮和导叶，所述导叶与叶轮同轴设置并安装在叶轮上部，所述叶轮包括上盖板、下盖板和呈渐开线形状围绕上盖板中心均匀分布在轮盖表面的叶片，所述叶片的尾端为与轮盖边缘相配的斜角，所述下盖板的底部设置有至少一个环形凹槽。本实用新型采用取点成型三维叶轮结构的设计，成型渐开线型的叶轮结构，将该叶轮组件应用到潜水泵中，经实践检验，能够提高水流在通道内的流动效率，提高了潜水泵的效率，节约能源。
【专利说明】
一种叶轮组件及应用该叶轮组件的潜水泵
技术领域
[0001] 本实用新型涉及潜水栗技术领域，具体涉及一种叶轮组件及应用该叶轮组件的潜 水栗。
【背景技术】
[0002] 潜水栗是深井提水的重要设备，主要用于从粘土层的机井、土井或水库等处提水， 适合于工厂、矿山或农田灌溉。潜水栗内部安装有叶轮结构，用于提高水栗的水力能力，叶 轮结构导流曲线的优劣很大程度上决定了潜水栗运行效率的高低。现有市场水栗由于制造 工艺的不同，其运行效率也参差不齐，一方面由于水栗使用过程中，容易造成栗流道内产生 空洞或裂缝，水流时产生漩涡造成能量损失，一定程度上造成水栗扬程下降，另一方面由于 现有普通叶轮的效率普遍偏低，寻找一种替代的高效叶轮是目前所急需的。
[0003] 现有的井用潜水栗的叶轮结构如图1所示，在栗体内部由下至上依次为电机组件、 吸水室、叶轮、压水室直到栗头，水流的流向如图中箭头所示，水流经吸水室由叶轮以及压 水室经多级传动吸出，由于叶轮与吸水室底面接触，叶轮的转会引起叶轮与吸水室导流壳 的摩擦，故一般应调整叶轮结构的轴向间隙，以便于在实现叶轮功能的基础上减小叶轮与 吸水室导流壳的摩擦，但是当叶轮结构轴向间隙调整过大，容易引起液体回流;轴向间隙调 整过小，会造成叶轮与导流壳的磨擦，消耗增加，电机功率剧增，这种叶轮结构一般采取加 大轴向间隙的方法，这时就不能保证水栗的流量和扬程满足使用要求。另一方面，由图中箭 头可以看出，潜水栗内水流的方向基本为竖直上升一一水平一一竖直上升，这样高速的水 流对叶轮以及导流壳的冲击力比较大，使水流中的功率损失较多，降低了潜水栗的效率。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的目的在于提供了一种减少叶轮磨损、提高潜水栗效率的井用多级潜 水栗。
[0005] 本实用新型叶轮组件所采取的技术方案是:一种叶轮组件，包括叶轮和导叶，所述 导叶与叶轮同轴设置，所述导叶安装在叶轮上部，所述叶轮包括上盖板、下盖板和呈渐开线 形状围绕上盖板中心均匀分布在轮盖表面的叶片，所述叶片的尾端为与轮盖边缘相配的斜 角，所述下盖板的底部设置有至少一个环形凹槽，选叶轮底面为X、Y平面，叶轮中心轴线向 上为Z轴正方向，每一个叶片的空间形状由以下坐标限定：（a)叶片起始位置与结束位置由 下表限定，其中叶片绕中心较近的一端为起始位置， 「00061
[0007] /b)叶片的中间部分形状由下表限定，^ ' '
[0008]
[0009]
[0010] 叶片的形状以上述表格的数据点连线堆积而成。
[0011]所述导叶包括导叶背板和安装在背板上方围绕导叶中心均匀分布的导流叶，所述 导流叶为7片，所述导流叶的尾端为与导叶背板边缘相配的斜角，所述导流叶的叶片部分开 设有若干通孔，选导叶背板为X、Y平面，导叶中心轴线向上为Z轴正方向，叶片的空间形状由 以下坐标限定：（a)叶片起始位置与结束位置由下表限定，其中叶片绕中心较近的一端为起 始位置，
[0012]
L〇〇13J (b)导叶片的中间部分形状由卜表|很定，
[0014]
[0015]
[0016] 叶片的形状以上述表格的数据点连线堆积而成。
[0017]所述叶轮的叶片为5片。
[0018] 导叶的中心设置有安装转轴的通孔，转轴上设置有轴套，导叶通过橡胶套安装在 轴套上。
[0019] 所述叶轮材质为塑料PP0,所述叶轮一次注塑成型。
[0020] 本实用新型潜水栗所采取的技术方案是:一种含有权利要求1 一5任一项所述的叶 轮组件的潜水栗，包括栗壳和依次串联安装在栗壳内的电机、进水段、三级的叶轮组件和栗 头，所述叶轮组件包括叶轮和导叶，所述导叶与叶轮同轴设置并安装在叶轮上部，所述叶轮 包括上盖板、下盖板和呈渐开线形状围绕上盖板中心均匀分布在轮盖表面的叶片，所述叶 片的尾端为与轮盖边缘相配的斜角，所述下盖板的底部设置有至少一个环形凹槽，选叶轮 底面为X、Y平面，叶轮中心轴线向上为Z轴正方向，每一个叶片的空间形状由以下坐标限定： (a)叶片起始位置与结束位置由下表限定，其中叶片绕中心较近的一端为起始位置，
[0021]
[0022] (b)叶片的中间部分形状由下表限定，
[0023]
[0024] 叶片的形状以上述表格的数据点连线堆积而成。
[0025] 所述导叶包括导叶背板和安装在背板上方围绕导叶中心均匀分布的导流叶，所述 导流叶为7片，所述导流叶的尾端为与导叶背板边缘相配的斜角，所述导流叶的叶片部分开 设有若干通孔，选导叶背板为X、Y平面，导叶中心轴线向上为Z轴正方向，叶片的空间形状由 以下坐标限定：（a)叶片起始位置与结束位置由下表限定，其中叶片绕中心较近的一端为起 始位置，
[0026]
[0027] (b)导叶片的中间部分形状由下表限定，
[0028]
[0029] 叶片的形状以上述表格的数据点连线堆积而成。
[0030] 所述叶轮的叶片为5片。
[0031]导叶的中心设置有安装转轴的通孔，转轴上设置有轴套，导叶通过橡胶套安装在 轴套上。
[0032]所述叶轮材质为塑料PP0,所述叶轮一次注塑成型。
[0033]本实用新型的有益效果是：
[0034] 1、本实用新型的潜水栗的叶轮组件工作时水流通过叶轮离心作用直接随着流道 进入压水室流道然后继续流向下一级，在叶轮和导叶的作用下，水流中间几乎不产生冲击 力，减少了水流因为冲击力而导致的损失，与现有井用潜水栗径向叶片叶轮，本实用新型的 叶轮组件能最大限度的减少径向叶轮流道的冲击损失，提高叶轮效率和扬程，提高水栗的 水力性能，应用本实用新型的叶轮组件的潜水栗的工作效比现有潜水栗的效率高3-5%，效 率曲线平缓，高效区域宽广，工作范围增加10-20%，节能效果显著。
[0035] 2、叶轮工作时叶轮与吸水室不锈钢底面摩擦，几乎没有间隙，减少了漏水回流的 损失；环形槽7-方面减少了叶轮与吸水室的接触面积，减少叶轮旋转时的摩擦引起的磨 损，另一方面，环形槽内一般填充有水分，这样也能为叶轮和吸水室的接触提供润滑，减小 摩擦；
[0036] 3、叶轮材质选用塑料PP0材质一次注塑成型，刚性大、耐磨、耐热性高、无污染，重 量轻，表面光洁度好，从而使叶轮的损耗显著降低。
[0037] 4、应用本潜水栗在额定工况下，相比于现有的潜水栗，每小时可节电约lKw/h;电 机的效率不低于82 %。
【附图说明】
[0038] 图1为现有潜水栗径向叶轮的结构示意图；
[0039] 图2为本实用新型的潜水栗的结构示意图一；
[0040] 图3为为本实用新型的潜水栗的结构示意图二；
[0041] 图4叶轮的结构示意图一；
[0042]图5为叶轮坐标系结构示意图；
[0043]图6为图3的左侧结构示意图；
[0044] 图7为图3的后视结构不意图；
[0045] 图8为叶轮结构示意图二；
[0046] 图9为导叶的结构不意图一；
[0047]图10为图7的左侧结构示意图；
[0048]图11为图7的后视结构不意图；
[0049]图12为导叶的结构示意图二；
[0050] 图13为本实用新型的叶轮组件应用于潜水栗的结构示意图；
[0051] 图14为环形槽的结构示意图；
[0052]图15为本实用新型的叶轮组件的潜水栗的实际的测试结果图。
[0053]图中：1、吸水室，2、叶轮，3、压水室，4、导叶，5、轴套，6、橡胶套，7、环形槽，8、栗壳， 9、电机，10、进水段，11、栗头，21、上盖板，22、下盖板，23、叶片，23、叶片起始位置，24、叶片 结束位置，211、叶片叶根内侧，212、叶片叶尖内侧，213、叶片叶尖外侧，214、叶片叶根外侧， 41、导流叶，42、导叶背板，43、导流叶起始位置，44、导流叶结束位置，411、导流叶叶根内侧， 412、导流叶叶尖内侧，413、导流叶叶尖外侧，414、导流叶叶根外侧，。
【具体实施方式】
[0054]本实用新型潜水栗的实施例一，如图1~13所示，包括栗壳8和依次串联安装在栗 壳内的电机9、进水段10、三级的叶轮组件和栗头11，所述叶轮组件包括叶轮2和导叶4,导叶 2与叶轮4同轴设置并安装在叶轮上部，叶轮2包括上盖板21、下盖板22和呈渐开线型状围绕 上盖板21中心均匀分布在轮盖表面的叶片23，叶片23的尾端为与上盖板21边缘相配的斜 角，下盖板22的底部设置有至少一个环形凹槽，选叶轮底面为X、Y平面，叶轮中心轴线向上 为Z轴正方向，每一个叶片的空间形状由以下坐标限定：（a)叶片起始位置与结束位置由表1 限定，其中叶片绕中心较近的一端为起始位置，
[0055]表 1 「00561
[0057] (b)叶片的中间部分形状由表2限定，
[0058] 表2
[0059]
[0060]叶片的形状以上述表格的数据点连线堆积而成。
[0061] 叶轮的叶片的具体成型过程如图4~7所示，选定XY平面为叶轮上盖板的组成的平 面，在上盖板中心向上取为Z轴，利用上述将上述表1和表2的坐标点标示出，将叶片的叶根 内侧、叶根外侧以及叶尖内侧和叶尖外侧分别平滑连接后，即能形成平滑的叶根内、外侧和 叶尖内、外侧的三维曲线，然后连接叶根内侧和叶尖内侧的曲线形成叶片的内曲面，连接叶 根外侧和叶尖外侧的曲线形成叶片的外曲面，最后将内、外曲面对应的拐角利用平滑曲线 连接即得到叶片的三维形状。
[0062] 导叶4包括导叶背板42和安装在导叶背板上方围绕导叶中心均匀分布的导流叶 41，导流叶41的尾端为与导叶背板边缘相配的斜角，所述导流叶的叶片部分开设有若干通 孔，选导叶背板为X、Y平面，导叶中心轴线向上为Z轴正方向，叶片的空间形状由以下坐标限 定：（a)叶片起始位置与结束位置由表3限定，其中叶片绕中心较近的一端为起始位置，
[0063] 表 3
[0064]
[0065]~(b)导叶片的中间部分形状由表4限定，
[0066]表 4
[0067]
[0068] 叶片的形状以上述表格的数据点连线堆积而成。
[0069] 导叶的导流叶的具体成型过程如图8~11所示，选定XY平面为导叶的导叶背板的 组成的平面，导叶背板中心向上取为Z轴，利用上述将上述表3和表4的坐标点标示出，将导 流叶的叶根内侧、叶根外侧以及叶尖内侧和叶尖外侧分别平滑连接后，即能形成平滑的叶 根内、外侧和叶尖内、外侧的三维曲线，然后连接叶根内侧和叶尖内侧的曲线形成叶片的内 曲面，连接叶根外侧和叶尖外侧的曲线形成叶片的外曲面，最后将内、外曲面对应的拐角利 用平滑曲线连接即得到导流叶的三维形状。
[0070] 其中，叶轮的叶片为5片，导流叶为7片，导叶背板为中心设置有通孔的锥状结构， 所述锥状结构的内侧固定设置有加强肋板，导流叶安装在导叶背板的外表面。
[0071] 所述叶轮材质为塑料PP0,所述叶轮一次注塑成型。
[0072] 利用上述成型步骤成型的叶轮和导叶应用于潜水栗的结果图如图11所示，吸水室 1、叶轮2和导叶4依次同轴安装在中心的转轴上，其中吸水室1为不锈钢吸水室，叶轮2的下 盖板22的与吸水室1接触的表面开设有两个环形槽7,叶轮2的上方安装有导叶4,导叶4安装 在橡胶套6上，橡胶套6安装在轴套5上，轴套5安装在转轴上。图中箭头为潜水栗工作时的水 流示意图，水流经吸水室与叶轮的旋转水力进入压水室，压水室中的导叶对上采取进一步 引导传递，
[0073] 叶轮工作时叶轮与吸水室不锈钢底面摩擦，几乎没有间隙，减少了漏水回流的损 失;环形槽7-方面减少了叶轮与吸水室的接触面积，减少叶轮旋转时的摩擦引起的磨损， 另一方面，环形槽内一般填充有水分，这样也能为叶轮和吸水室的接触提供润滑，减小摩 擦；由于叶轮和压水室流道均为光滑曲面且流道互相吻合，水流通过叶轮离心作用直接随 着流道进入压水室流道然后继续流向下一级，如图中箭头所示，在叶轮和导叶的作用下，水 流中间几乎不产生冲击力，减少了水流因为冲击力而导致的损失；导叶的每一级压水室内 均配有橡胶套和不锈钢轴套，大大增加了每级叶轮与六角轴的径向同心度，使叶轮能平稳 的与吸水室不锈钢底部接触，减少摩擦损失。
[0074]图15为应用本实用新型的叶轮组件的潜水栗的检测结果图，在室温26.4摄氏度、 水温21.4摄氏度、大气压力0.1013MPa的条件下对应用本实用新型的叶轮组件的型号为 150QJ32-26/3-4的潜水栗进行检测，结果如图14,由图中可以看出，对本型号的潜水栗的额 定的功率要求和额定扬程为图中十字线处所示，本实用新型的实际流量为35.03m3/h，实际 扬程28.46m，59.27 %，远高于额定扬程和额定功率，实际效率59.27 %，高于国家标准 49.5%约10个百分点，这表明应用本叶轮组件的潜水栗具有较高的功率和效率。
[0075] 与现有井用潜水栗径向叶片叶轮相比，本实用新型的叶轮组件能最大限度的减少 径向叶轮流道的冲击损失，提高水栗的水力性能，同时还减少由于长期的冲击造成的壳体 的磨损、轴承的磨损，减少振动和噪音。另外，叶轮材质选用塑料PP0材质一次注塑成型，刚 性大、耐磨、耐热性高、无污染，重量轻，表面光洁度好，从而使叶轮的损耗显著降低，应用本 实用新型的叶轮组件的潜水栗的工作效比现有潜水栗的效率高3-5%，效率曲线平缓，高效 区域宽广，工作范围增加10-20%，节能效果显著。
[0076] 叶轮效率的提高减少了电机转子的负载重量，降低了栗的径向力，一定程度上提 高了轴承的使用寿命。
[0077] 本实用新型叶轮组件的实施例一，叶轮组件的实施例一与上述潜水栗的实施例一 中叶轮组件的结构相同，再次不再详述。
[0078] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围， 凡熟悉此项技术者，运用本实用新型的原则及技术特征，所作的各种变更及装饰，皆应涵盖 于本权利要求书所界定的保护范畴之内。
【主权项】
1. 一种叶轮组件，包括叶轮和导叶，其特征在于:所述导叶与叶轮同轴设置，所述导叶 安装在叶轮上部，所述叶轮包括上盖板、下盖板和呈渐开线形状围绕上盖板中心均匀分布 在轮盖表面的叶片，所述叶片的尾端为与轮盖边缘相配的斜角，所述下盖板的底部设置有 至少一个环形凹槽，选叶轮底面为X、Y平面，叶轮中心轴线向上为Z轴正方向，每一个叶片的 空间形状由以下坐标限定：（a)叶片起始位置与结束位置由下表限定，其中叶片绕中心较近 的一端为起始位置，(b)叶片的中间部分形状由下表限定，叶片的形状以上述表格的数据点连线堆积而成。2. 根据权利要求1所述的叶轮组件，其特征在于:所述导叶包括导叶背板和安装在背板 上方围绕导叶中心均匀分布的导流叶，所述导流叶为7片，所述导流叶的尾端为与导叶背板 边缘相配的斜角，所述导流叶的叶片部分开设有若干通孔，选导叶背板为X、Y平面，导叶中 心轴线向上为Z轴正方向，叶片的空间形状由以下坐标限定：（a)叶片起始位置与结束位置 由下表限定，其中叶片绕中心较近的一端为起始位置， (b)导叶片的中间部分形状由下表限定，叶片的形状以上述表格的数据点连线堆积而成。3. 根据权利要求1所述的叶轮组件，其特征在于:所述叶轮的叶片为5片。4. 根据权利要求1所述的叶轮组件，其特征在于：导叶的中心设置有安装转轴的通孔， 转轴上设置有轴套，导叶通过橡胶套安装在轴套上。5. 根据权利要求1所述的叶轮组件，其特征在于:所述叶轮材质为塑料PPO，所述叶轮一 次注塑成型。6. -种含有权利要求1 一5任一项所述的叶轮组件的潜水栗，包括栗壳和依次串联安装 在栗壳内的电机、进水段、三级的叶轮组件和栗头，所述叶轮组件包括叶轮和导叶，其特征 在于:所述导叶与叶轮同轴设置并安装在叶轮上部，所述叶轮包括上盖板、下盖板和呈渐开 线形状围绕上盖板中心均匀分布在轮盖表面的叶片，所述叶片的尾端为与轮盖边缘相配的 斜角，所述下盖板的底部设置有至少一个环形凹槽，选叶轮底面为X、Y平面，叶轮中心轴线 向上为Z轴正方向，每一个叶片的空间形状由以下坐标限定：（a)叶片起始位置与结束位置 由下表限定，其中叶片绕中心较近的一端为起始位置， (b)叶片的中间部分形状由下表限定，叶片的形状以上述表格的数据点连线堆积而成。7.根据权利要求6所述的潜水栗，其特征在于:所述导叶包括导叶背板和安装在背板上 方围绕导叶中心均匀分布的导流叶，所述导流叶为7片，所述导流叶的尾端为与导叶背板边 缘相配的斜角，所述导流叶的叶片部分开设有若干通孔，选导叶背板为X、Y平面，导叶中心 轴线向上为Z轴正方向，叶片的空间形状由以下坐标限定：（a)叶片起始位置与结束位置由 下表限定，其中叶片绕中心较近的一端为起始位置，(b)导叶片的中间部分形状由下表限定，叶片的形状以上述表格的数据点连线堆积而成。8. 根据权利要求6所述的潜水栗，其特征在于:所述叶轮的叶片为5片。9. 根据权利要求6所述的潜水栗，其特征在于：导叶的中心设置有安装转轴的通孔，转 轴上设置有轴套，导叶通过橡胶套安装在轴套上。10. 根据权利要求6所述的潜水栗，其特征在于:所述叶轮材质为塑料PPO,所述叶轮一 次注塑成型。
【文档编号】F04D29/66GK205714929SQ201620415535
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年5月10日
【发明人】闫刘彬, 王凯, 罗磊
【申请人】鹿邑县鑫晶通用机械制造有限公司