本发明涉及轴流泵的结构设计，适用于一种单轴驱动的三级对旋轴流泵的设计领域。
背景技术：
目前多级泵技术主要以离心泵为主，多级轴流泵技术报道较少，传统的多级轴流泵技术是将原本的后置静叶变为动叶轮，通过双驱动实现二级对旋。本发明在传统二级对旋轴流泵的基础上，通过内置齿轮传动，实现了三级对旋轴流泵，第一级叶轮相当于诱导轮，可以大大提高泵的扬程和抗空化性能，拓宽高效区。发明专利zl01109653.5公开了一种双驱动轴流泵，拓宽了轴流泵的高效范围，但该结构采用两段双驱动结构设计，在安装使用上不够方便，同时进口容易造成较大的水力损失。
经检索，关于三级对旋轴流泵技术没有相关报道。
技术实现要素：
为了实现单轴驱动的三级对旋轴流泵，本发明提供一种三级对旋轴流泵，以解决现有轴流泵技术扬程低、高效区窄、抗空化性能差等问题。
为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：一种单轴驱动的三级对旋轴流泵，包括动力源和传动轴，所述传动轴从泵进口到泵出口的方向上依次设有进口固定导叶、第一级叶轮、第二级叶轮、第三级叶轮和出口固定导叶，所述进口固定导叶安装在进口固定导叶轮毂上，所述第一级叶轮安装在第一级叶轮轮毂上，所述第二级叶轮安装在第二级叶轮轮毂上，所述第三级叶轮安装在第三级叶轮轮毂上，所述出口固定导叶安装在出口固定导叶轮毂上，所述进口固定导叶轮毂和所述第一级叶轮轮毂内部呈连通的空腔状，所述出口固定导叶轮毂和所述第三级叶轮轮毂内部呈连通的空腔状，所述第二级叶轮轮毂与所述传动轴键连接，所述传动轴上键连接有第一传动锥齿轮和第二传动锥齿轮，所述第一传动锥齿轮位于所述进口固定导叶轮毂和所述第一级叶轮轮毂内部的空腔里，所述第二传动锥齿轮位于出口固定导叶轮毂和所述第三级叶轮轮毂内部的空腔里，所述第一传动锥齿轮通过与所述进口固定导叶轮毂和所述第一级叶轮轮毂内部空腔里的第一锥齿轮传动装置啮合来带动所述第一级叶轮轮毂沿与所述传动轴转动方向相反的方向转动，所述第二传动锥齿轮通过与所述出口固定导叶轮毂和所述第三级叶轮轮毂内部空腔里第二锥齿轮传动装置啮合来带动所述第三级叶轮轮毂沿与所述传动轴转动方向相反的方向转动。
上述方案中，所述传动轴位于所述进口固定导叶轮毂和所述第一级叶轮轮毂内部空腔里的轴端与进口固定导叶轮毂通过第一深沟球轴承进行径向固定，通过第一止推轴承进行轴向固定；所述第一传动锥齿轮与所述第一止推轴承之间通过第一套筒进行轴向固定。
上述方案中，所述第一锥齿轮传动装置包括第一齿轮架，所述第一齿轮架固定在所述进口固定导叶轮毂或所述第一级叶轮轮毂的内壁上，所述第一齿轮架上安装有第三传动锥齿轮，所述第三传动锥齿轮同时与第一传动锥齿轮和第一空心传动锥齿轮啮合，所述第一空心传动锥齿轮固定安装在所述第一级叶轮轮毂的内壁凸台上，带动所述第一级叶轮轮毂转动。
上述方案中，所述第一级叶轮轮毂内设有第一支撑环和第二支撑环，所述第二支撑环和所述第一空心传动锥齿轮通过第一紧固螺栓一起固定在所述第一级叶轮轮毂的内壁凸台上，所述第二支撑环与所述传动轴之间通过第三深沟球轴承进行径向固定，所述第一支撑环通过第二紧固螺栓固定在所述第一级叶轮轮毂的内壁凸台上，所述第一支撑环与所述传动轴之间通过第二深沟球轴承进行径向固定，所述第三深沟球轴承和所述第二深沟球轴承之间通过第二套筒进行轴向定位。
上述方案中，所述第一支撑环与所述第二级叶轮轮毂的内壁凸台之间安放有第二止推轴承。
上述方案中，所述第二锥齿轮传动装置包括第二齿轮架，所述第二齿轮架固定在所述第三级叶轮轮毂或所述出口固定导叶轮毂的内壁上，所述第二齿轮架上安装有第四传动锥齿轮，所述第四传动锥齿轮同时与第二传动锥齿轮和第二空心传动锥齿轮啮合，所述第二空心传动锥齿轮固定安装在所述第三级叶轮轮毂内壁凸台上，带动所述第三级叶轮轮毂转动。
上述方案中，所述第三级叶轮轮毂内设有第三支撑环和第四支撑环，所述第三支撑环和所述第二空心传动锥齿轮通过第三紧固螺栓一起固定在所述第三级叶轮轮毂的内壁凸台上，所述第三支撑环与所述传动轴之间通过第四深沟球轴承进行径向固定，所述第四支撑环通过第四紧固螺栓固定在所述第三级叶轮轮毂的内壁凸台上，所述第四支撑环与所述传动轴之间通过第五深沟球轴承进行径向固定，所述第五深沟球轴承和所述第四深沟球轴承之间通过第三套筒进行轴向定位。
上述方案中，所述第四支撑环所述第二级叶轮轮毂的内壁凸台之间安放有第三止推轴承。
上述方案中，所述第一级叶轮通过第一调节螺母安装在所述第一级叶轮轮毂上，所述第二级叶轮通过第三调节螺母安装在所述第二级叶轮轮毂上，所述第三级叶轮通过第二调节螺母安装在所述第三级叶轮轮毂上。
上述方案中，所述进口固定导叶轮毂、所述第一级叶轮轮毂、所述第二级叶轮轮毂、所述第三级叶轮轮毂和所述出口固定导叶轮毂之间通过密封圈进行密封。
本发明的有益效果：1.本发明将传动零件安装在固定导叶和叶轮的空心轮毂内，充分利用空间，结构紧凑、水力损失小，各级叶轮间的间隙小，轴向尺寸小。2.本发明通过一台电机提供动力即能改变各级叶轮的旋转方向，同时通过对第一传动锥齿轮与第一锥齿轮传动装置、第二传动锥齿轮与第二锥齿轮传动装置中齿轮传动比的调节来拓宽泵运行的高效区，提高主叶轮的进口压力，大大改善了泵的空化性能，提高了轴流泵的扬程；通过减小叶轮的冲击损失，提高了泵的运行效率。
附图说明
图1为本发明装置的工作示意图。
图2为本发明装置的内部结构示意图。
图中：1.动力源、2.泵出口、3.传动轴、4.出口固定导叶、5.第三级叶轮、6.第二级叶轮、7.第一级叶轮、8.进口固定导叶、9.泵进口。10.第二传动锥齿轮、11.出口固定导叶轮毂、12.第四传动锥齿轮、13.第二齿轮架、14.第二空心传动锥齿轮、16.第三支撑环、17.第四深沟球轴承、18.第三紧固螺栓、19.第二调节螺母、20.第三套筒、21.第三级叶轮轮毂、22.第四支撑环、23.第五深沟球轴承、24.第三止推轴承、25.第四紧固螺栓、27.第三调节螺母、28.第二级叶轮轮毂、29.第二止推轴承、30.第一支撑环、31.第二深沟球轴承、32.第二套筒、33.第一级叶轮轮毂、34.第二紧固螺栓、35.第一调节螺母、36.第二支撑环、37.第三深沟球轴承、38.第一空心传动锥齿轮、39.第三传动锥齿轮、40.第一紧固螺栓、41.第一传动锥齿轮、42.第一齿轮架、44.第一套筒、45.第一止推轴承、46.第一深沟球轴承、47.进口固定导叶轮毂、48.密封圈。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案做进一步说明。
如图1所示，本发明的一种单轴驱动的三级对旋轴流泵包括动力源1、泵出口2、传动轴3、出口固定导叶4、第三级叶轮5、第二级叶轮6、第一级叶轮7、进口固定导叶8和泵进口9。液体从泵进口9流入，流经进口固定导叶8经第一级叶轮7做功后，流入第二级叶轮6；经第二级叶轮6做功后流入第三级叶轮5，经第三级叶轮5做工后流经出口固定导叶4后，由泵出口2流出。
如图2所示，本实施例提供的单轴驱动的三级对旋轴流泵中，进口固定导叶8安装在进口固定导叶轮毂47上，第一级叶轮7通过第一调节螺母35安装在第一级叶轮轮毂33上，所述第二级叶轮6通过第三调节螺母27安装在第二级叶轮轮毂28上，第三级叶轮5通过第二调节螺母19安装在第三级叶轮轮毂21上，出口固定导叶4安装在出口固定导叶轮毂11上，传动轴3依次同时穿过出口固定导叶轮毂11、第三级叶轮轮毂21、第二级叶轮轮毂28和第一级叶轮轮毂33，第二级叶轮轮毂28与传动轴3键连接，传动轴3上键连接有第一传动锥齿轮41和第二传动锥齿轮10，第一传动锥齿轮41位于进口固定导叶轮毂47和第一级叶轮轮毂33内部的空腔里，第二传动锥齿轮10位于出口固定导叶轮毂11和第三级叶轮轮毂21内部的空腔里，传动轴3位于进口固定导叶轮毂47内的末端通过第一深沟球轴承46和第一止推轴承45径向和轴向固定在进口固定导叶轮毂47内，另一端连接在泵体外的动力源1上。进口固定导叶8固定在靠近进口处，出口固定导叶4固定在靠近出口处。进口固定导叶轮毂47内有轴承架，以安放用来对传动轴3进行轴向固定和径向固定的第一止推轴承45和第一深沟球轴承46。第一齿轮架42通过紧固螺栓固定在进口固定导叶轮毂47或第一级叶轮轮毂33的内壁上，由于在传动轴3靠近进口的一端上通过键连接有第一传动锥齿轮41，这个第一传动锥齿轮41转向与传动轴3相同并把动力传递给通过滑动轴承连接在齿轮架42上的第三传动锥齿轮39；第一级叶轮轮毂33内设有第一支撑环30和第二支撑环36，第二支撑环36和第一空心传动锥齿轮38通过第一紧固螺栓40一起固定在第一级叶轮轮毂33的内壁凸台上，第二支撑环36与传动轴3之间通过第三深沟球轴承37进行径向固定，第一支撑环30通过第二紧固螺栓34固定在所述第一级叶轮轮毂33的内壁凸台上，第一支撑环30与所述传动轴3之间通过第二深沟球轴承31进行径向固定，所述第三深沟球轴承37和所述第二深沟球轴承31之间通过第二套筒32进行轴向定位。第一级叶轮轮毂33内靠近出口的凸台和第一支撑环30形成一个卡槽，卡槽内安装一个第二止推轴承29与第二级叶轮轮毂28进行轴向固定，从而使第一级叶轮7和第二级叶轮6之间通过第二止推轴承29进行轴向固定；齿轮架42上的传动锥齿轮39把动力传递给空心传动锥齿轮38，从而带动第一级叶轮7旋转，且旋转方向与传动轴3的旋转方向相反；传动轴3与第二级叶轮轮毂28通过键连接，带动第二级叶轮6旋转。第二级叶轮6的转向与传动轴3相同。
传动轴3在靠近出口固定导叶4一侧通过键连接第二传动锥齿轮10，这个第二传动锥齿轮10转向与传动轴3相同，把动力传递给通过滑动轴承安装在第二齿轮架13上的第四传动锥齿轮12，第二齿轮架13通过螺栓固定在出口固定导叶轮毂11或第三级叶轮轮毂21的内壁上；第四空心传动锥齿轮12通过第三紧固螺栓18与第三支撑环16、第三级叶轮轮毂21内壁凸台连接在一起，安装在第二齿轮架13上的第四传动锥齿轮12把动力传递给第二空心传动锥齿轮14，从而带动第三级叶轮5旋转，第三级叶轮5转向与传动轴3相反和第一级叶轮7相同；第三级叶轮轮毂21内靠近进口的第四支撑环22通过第四紧固螺栓25固定在第三级叶轮轮毂21内壁凸台上，这个第四支撑环22与传动轴3通过第五深沟球轴承23对叶轮进行径向固定，第三支撑环16与传动轴3之间通过第四深沟球轴承17进行径向固定；第五深沟球轴承23与第四深沟球轴承17通过第三套筒20进行轴向固定；第四支撑环22的另一侧安装第三止推轴承24，实现与第二级叶轮轮毂28的轴向定位，第一级叶轮7通过第一调节螺母35安装在第一级叶轮轮毂33上，第二级叶轮6通过第三调节螺母27安装在第二级叶轮轮毂28上，第三级叶轮5通过第二调节螺母19安装在第三级叶轮轮毂21上，均可通过调节第一调节螺母35、第二调节螺母19和第三调节螺母27来实现对第一级叶轮7、第三级叶轮5和的第二级叶轮6安放角度。进口固定导叶轮毂47、第一级叶轮轮毂33、第二级叶轮轮毂28、第三级叶轮轮毂21和出口固定导叶轮毂11之间通过密封圈48进行密封。
优选的，第三传动锥齿轮39的个数为3~6个；第一级叶轮轮毂33内壁凸台的个数为3~6个，相应地第一空心传动锥齿轮38与第二支撑环36的螺纹孔的数目为3~6个；第四传动锥齿轮12的个数为3~6个；第三级叶轮轮毂21内壁凸台个数为3~6个，相应地第二空心传动锥齿轮14第三与支撑环16的螺纹孔的数目为3~6个。
本发明通过一台电机提供动力即能改变各级叶轮的旋转方向，同时通过对第一传动锥齿轮与第一锥齿轮传动装置、第二传动锥齿轮与第二锥齿轮传动装置中齿轮传动比的调节来拓宽泵运行的高效区，提高主叶轮的进口压力，大大改善了泵的空化性能，提高了轴流泵的扬程；通过减小叶轮的冲击损失，提高了泵的运行效率。