一种多工况用高效旋壳泵的制作方法

本发明涉及水泵领域，特别涉及一种多工况用高效旋壳泵。

背景技术：

1、旋壳泵，又称旋转喷射泵、皮托管泵，是一种结构和工作原理都很独特的新型小流量高压泵，属极低比转数泵。我国橡胶行业于十年前首次从美国引进两台旋壳泵，用于炭黑生产线原料油的输送，在平稳运行和使用寿命等方面明显优于其它类型的泵。

2、旋壳泵由转子、皮托管、轴承座部件、外壳体和进出液管等部分组成。旋壳泵的轴承座部件与常见的离心泵相同，过流件叶轮和转鼓(相当于离心泵的泵壳)连成一体，用螺栓固定在长轴上构成转子部件。转鼓的外围有外壳体起保护罩作用，用螺栓固定在轴承座上。外壳体的右端盖上固定机械密封、进液管和出液管。核心零件皮托管固定在出液管上，从轴线延伸到接近转鼓的圆筒内壁处。

3、液体从进液管进入叶轮，因叶轮高速回转而获得动能，液体从叶轮外围沿轴向进入转鼓的外围，高速液体从位于转鼓最外围处的皮托管的入口进入。因皮托管的横截面逐步扩大，液体流速逐渐降低，从而将液体的动能转化为压力能。最后从出液管排出高压液体。由于叶轮和转鼓是连为一体同步回转的，因此液体在获得动能的过程中，无圆盘摩擦损失。这是旋壳泵比相同超低比转数的高速泵和多级离心泵效率高得多的根源所在。皮托管内流道设计以及尺寸精度和光洁度是决定动能转化为压力能效率高低的关键因素。

4、目前，旋壳泵的皮托管是静止的，无法最大程度上利用旋壳泵同步旋转的特性，导致流入其中的高速流体的速度存在限制，旋壳泵也无法获得更高的扬程和效率。且旋壳泵在应用于不同工况有时需要频繁更换电机及其他设备，加大了实验的繁杂性。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种多工况用高效旋壳泵，可以针对不同工况下的不同扭矩需求进行相应的简便调整；其水力结构也有效地增加了高速流体的流速，从而通过双向皮托管获得更高的压能和更高的效率。

2、本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

3、一种多工况用高效旋壳泵，包括泵壳、转鼓、双向皮托管、动力单元和辅助动力单元；

4、所述泵壳内支撑可转动的转鼓，所述转鼓内部空腔与泵壳进口连通；所述转鼓内部空腔壁面设有叶轮；所述转鼓内部空腔中安装可相对转鼓旋转的双向皮托管；所述双向皮托管出口与泵壳出口连通；

5、动力单元通过主轴驱动双向皮托管旋转；所述主轴通过轮系驱动转鼓旋转；所述辅助动力单元通过轮系将辅助动力传递至转鼓。

6、进一步，所述轮系包括第一外齿轮、第二外齿轮和第三外齿轮；所述第一外齿轮安装在主轴上；所述第二外齿轮和第三外齿轮同轴安装在辅助传动轴上，所述第一外齿轮与第二外齿轮啮合；所述转鼓外侧设有齿圈，所述齿圈与第三外齿轮啮合；所述辅助动力单元与辅助传动轴连接，用于提供辅助动力。

7、进一步，所述双向皮托管的旋转方向与转鼓的旋转方向相反。

8、进一步，所述第一外齿轮和第二外齿轮位于壳体内，所述壳体与泵壳连接；所述辅助传动轴支撑在壳体上。

9、进一步，所述辅助动力单元通过超越离合器与辅助传动轴连接；通过选择性的控制超越离合器接合，用于控制辅助动力单元补充动力。

10、进一步，在所述轮系中，所述主轴外侧均布3个辅助传动轴，3个辅助传动轴上的第二外齿轮分别与第一外齿轮啮合；每个辅助传动轴安装一个辅助动力单元。

11、进一步，还包括控制系统和传感器，所述传感器用于检测主轴实际扭矩；所述控制系统根据检测的主轴实际扭矩，选择性的控制超越离合器的通断。

12、进一步，当传感器检测主轴实际扭矩≤55％的设计扭矩时，则控制系统控制超越离合器断开，动力单元通过轮系驱动转鼓和双向皮托管旋转；

13、当55％的设计扭矩<传感器检测主轴实际扭矩≤70％的设计扭矩时，则控制系统仅控制一个超越离合器接合，则动力单元通过轮系驱动转鼓和双向皮托管旋转，一个辅助动力单元向轮系补充动力；

14、当70％的设计扭矩<传感器检测主轴实际扭矩≤85％的设计扭矩时，则控制系统仅控制二个超越离合器接合，则动力单元通过轮系驱动转鼓和双向皮托管旋转，二个辅助动力单元分别向轮系补充动力；

15、当85％的设计扭矩<传感器检测主轴实际扭矩时，则控制系统控制三个超越离合器接合，则动力单元通过轮系驱动转鼓和双向皮托管旋转，三个辅助动力单元分别向轮系补充动力。

16、本发明的有益效果在于：

17、1.本发明所述的多工况用高效旋壳泵，通过轮系使所述双向皮托管的旋转方向与转鼓的旋转方向相反，大大提升了流入皮托管的高速流体的流速，从而可以有效增加扬程从而提高效率。

18、2.本发明所述的多工况用高效旋壳泵，通过主轴带动双向皮托管旋转，当流体从双向皮托管的末端流入时，利用皮托管的横截面积逐渐增大的结构特性，可以将高能流体的动能转化为压能最终通过出水管泵出。此外辅助传动轴带动转鼓反向旋转，从而增大流体的动能，提高扬程，又因为流体一起旋转，消除了因为叶轮与流体摩擦带来的圆盘摩擦损失，进而使旋壳泵的效率得到提升。

19、3.本发明所述的多工况用高效旋壳泵，通过3个辅助电机额外增加动力，根据检测的主轴实际扭矩，选择性的控制1～3个辅助电机来改变输出的转矩以此改变转鼓和皮托管输出功率，从而能根据实际工况得到所要的扭矩配置，比一般的旋壳泵在设置上更加灵活，拥有更高的可变性和更好的应用性。

20、4.本发明所述的多工况用高效旋壳泵，相较于一般的旋壳泵而言，结构清晰，方便后期的修理维护，采用双向皮托管配合转鼓一起旋转，简化了结构。

技术特征：

1.一种多工况用高效旋壳泵，其特征在于，包括泵壳(8)、转鼓(1)、双向皮托管(7)、动力单元和辅助动力单元；

2.根据权利要求1所述的多工况用高效旋壳泵，其特征在于，所述轮系包括第一外齿轮(12)、第二外齿轮(13)和第三外齿轮(14)；所述第一外齿轮(12)安装在主轴(6)上；所述第二外齿轮(13)和第三外齿轮(14)同轴安装在辅助传动轴(16)上，所述第一外齿轮(12)与第二外齿轮(13)啮合；所述转鼓(1)外侧设有齿圈(15)，所述齿圈(15)与第三外齿轮(14)啮合；所述辅助动力单元与辅助传动轴(16)连接，用于提供辅助动力。

3.根据权利要求2所述的多工况用高效旋壳泵，其特征在于，所述双向皮托管(7)的旋转方向与转鼓(1)的旋转方向相反。

4.根据权利要求2所述的多工况用高效旋壳泵，其特征在于，所述第一外齿轮(12)和第二外齿轮(13)位于壳体(3)内，所述壳体(3)与泵壳连接；所述辅助传动轴(16)支撑在壳体(3)上。

5.根据权利要求2所述的多工况用高效旋壳泵，其特征在于，所述辅助动力单元通过超越离合器(11)与辅助传动轴(16)连接；通过选择性的控制超越离合器(11)接合，用于控制辅助动力单元补充动力。

6.根据权利要求2所述的多工况用高效旋壳泵，其特征在于，在所述轮系中，所述主轴(6)外侧均布3个辅助传动轴(16)，3个辅助传动轴(16)上的第二外齿轮(13)分别与第一外齿轮(12)啮合；每个辅助传动轴(16)安装一个辅助动力单元。

7.根据权利要求6所述的多工况用高效旋壳泵，其特征在于，还包括控制系统和传感器，所述传感器用于检测主轴(6)实际扭矩；所述控制系统根据检测的主轴(6)实际扭矩，选择性的控制超越离合器(11)的通断。

8.根据权利要求7所述的多工况用高效旋壳泵，其特征在于，当传感器检测主轴(6)实际扭矩≤55％的设计扭矩时，则控制系统控制超越离合器(11)断开，动力单元通过轮系驱动转鼓(1)和双向皮托管(7)旋转；

技术总结本发明提供了一种多工况用高效旋壳泵，包括泵壳、转鼓、双向皮托管、动力单元和辅助动力单元；所述泵壳内支撑可转动的转鼓，所述转鼓内部空腔与泵壳进口连通；所述转鼓内部空腔壁面设有叶轮；所述转鼓内部空腔中安装可相对转鼓旋转的双向皮托管；所述双向皮托管出口与泵壳出口连通；动力单元通过主轴驱动双向皮托管旋转；所述主轴通过轮系驱动转鼓旋转；所述辅助动力单元通过轮系将辅助动力传递至转鼓。本发明可以针对不同工况下的不同扭矩需求进行相应的简便调整；其水力结构也有效地增加了高速流体的流速，从而通过双向皮托管获得更高的压能和更高的效率。技术研发人员：葛杰,孔德龙,任兵,王秀礼受保护的技术使用者：新界泵业（浙江）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12