本發(fā)明涉及水泵領(lǐng)域，特別涉及一種多工況用高效旋殼泵。

背景技術(shù)：

1、旋殼泵，又稱旋轉(zhuǎn)噴射泵、皮托管泵，是一種結(jié)構(gòu)和工作原理都很獨特的新型小流量高壓泵，屬極低比轉(zhuǎn)數(shù)泵。我國橡膠行業(yè)于十年前首次從美國引進(jìn)兩臺旋殼泵，用于炭黑生產(chǎn)線原料油的輸送，在平穩(wěn)運行和使用壽命等方面明顯優(yōu)于其它類型的泵。

2、旋殼泵由轉(zhuǎn)子、皮托管、軸承座部件、外殼體和進(jìn)出液管等部分組成。旋殼泵的軸承座部件與常見的離心泵相同，過流件葉輪和轉(zhuǎn)鼓(相當(dāng)于離心泵的泵殼)連成一體，用螺栓固定在長軸上構(gòu)成轉(zhuǎn)子部件。轉(zhuǎn)鼓的外圍有外殼體起保護(hù)罩作用，用螺栓固定在軸承座上。外殼體的右端蓋上固定機械密封、進(jìn)液管和出液管。核心零件皮托管固定在出液管上，從軸線延伸到接近轉(zhuǎn)鼓的圓筒內(nèi)壁處。

3、液體從進(jìn)液管進(jìn)入葉輪，因葉輪高速回轉(zhuǎn)而獲得動能，液體從葉輪外圍沿軸向進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓的外圍，高速液體從位于轉(zhuǎn)鼓最外圍處的皮托管的入口進(jìn)入。因皮托管的橫截面逐步擴大，液體流速逐漸降低，從而將液體的動能轉(zhuǎn)化為壓力能。最后從出液管排出高壓液體。由于葉輪和轉(zhuǎn)鼓是連為一體同步回轉(zhuǎn)的，因此液體在獲得動能的過程中，無圓盤摩擦損失。這是旋殼泵比相同超低比轉(zhuǎn)數(shù)的高速泵和多級離心泵效率高得多的根源所在。皮托管內(nèi)流道設(shè)計以及尺寸精度和光潔度是決定動能轉(zhuǎn)化為壓力能效率高低的關(guān)鍵因素。

4、目前，旋殼泵的皮托管是靜止的，無法最大程度上利用旋殼泵同步旋轉(zhuǎn)的特性，導(dǎo)致流入其中的高速流體的速度存在限制，旋殼泵也無法獲得更高的揚程和效率。且旋殼泵在應(yīng)用于不同工況有時需要頻繁更換電機及其他設(shè)備，加大了實驗的繁雜性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種多工況用高效旋殼泵，可以針對不同工況下的不同扭矩需求進(jìn)行相應(yīng)的簡便調(diào)整；其水力結(jié)構(gòu)也有效地增加了高速流體的流速，從而通過雙向皮托管獲得更高的壓能和更高的效率。

2、本發(fā)明是通過以下技術(shù)手段實現(xiàn)上述技術(shù)目的的。

3、一種多工況用高效旋殼泵，包括泵殼、轉(zhuǎn)鼓、雙向皮托管、動力單元和輔助動力單元；

4、所述泵殼內(nèi)支撐可轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)鼓，所述轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部空腔與泵殼進(jìn)口連通；所述轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部空腔壁面設(shè)有葉輪；所述轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部空腔中安裝可相對轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)的雙向皮托管；所述雙向皮托管出口與泵殼出口連通；

5、動力單元通過主軸驅(qū)動雙向皮托管旋轉(zhuǎn)；所述主軸通過輪系驅(qū)動轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)；所述輔助動力單元通過輪系將輔助動力傳遞至轉(zhuǎn)鼓。

6、進(jìn)一步，所述輪系包括第一外齒輪、第二外齒輪和第三外齒輪；所述第一外齒輪安裝在主軸上；所述第二外齒輪和第三外齒輪同軸安裝在輔助傳動軸上，所述第一外齒輪與第二外齒輪嚙合；所述轉(zhuǎn)鼓外側(cè)設(shè)有齒圈，所述齒圈與第三外齒輪嚙合；所述輔助動力單元與輔助傳動軸連接，用于提供輔助動力。

7、進(jìn)一步，所述雙向皮托管的旋轉(zhuǎn)方向與轉(zhuǎn)鼓的旋轉(zhuǎn)方向相反。

8、進(jìn)一步，所述第一外齒輪和第二外齒輪位于殼體內(nèi)，所述殼體與泵殼連接；所述輔助傳動軸支撐在殼體上。

9、進(jìn)一步，所述輔助動力單元通過超越離合器與輔助傳動軸連接；通過選擇性的控制超越離合器接合，用于控制輔助動力單元補充動力。

10、進(jìn)一步，在所述輪系中，所述主軸外側(cè)均布3個輔助傳動軸，3個輔助傳動軸上的第二外齒輪分別與第一外齒輪嚙合；每個輔助傳動軸安裝一個輔助動力單元。

11、進(jìn)一步，還包括控制系統(tǒng)和傳感器，所述傳感器用于檢測主軸實際扭矩；所述控制系統(tǒng)根據(jù)檢測的主軸實際扭矩，選擇性的控制超越離合器的通斷。

12、進(jìn)一步，當(dāng)傳感器檢測主軸實際扭矩≤55％的設(shè)計扭矩時，則控制系統(tǒng)控制超越離合器斷開，動力單元通過輪系驅(qū)動轉(zhuǎn)鼓和雙向皮托管旋轉(zhuǎn)；

13、當(dāng)55％的設(shè)計扭矩<傳感器檢測主軸實際扭矩≤70％的設(shè)計扭矩時，則控制系統(tǒng)僅控制一個超越離合器接合，則動力單元通過輪系驅(qū)動轉(zhuǎn)鼓和雙向皮托管旋轉(zhuǎn)，一個輔助動力單元向輪系補充動力；

14、當(dāng)70％的設(shè)計扭矩<傳感器檢測主軸實際扭矩≤85％的設(shè)計扭矩時，則控制系統(tǒng)僅控制二個超越離合器接合，則動力單元通過輪系驅(qū)動轉(zhuǎn)鼓和雙向皮托管旋轉(zhuǎn)，二個輔助動力單元分別向輪系補充動力；

15、當(dāng)85％的設(shè)計扭矩<傳感器檢測主軸實際扭矩時，則控制系統(tǒng)控制三個超越離合器接合，則動力單元通過輪系驅(qū)動轉(zhuǎn)鼓和雙向皮托管旋轉(zhuǎn)，三個輔助動力單元分別向輪系補充動力。

16、本發(fā)明的有益效果在于：

17、1.本發(fā)明所述的多工況用高效旋殼泵，通過輪系使所述雙向皮托管的旋轉(zhuǎn)方向與轉(zhuǎn)鼓的旋轉(zhuǎn)方向相反，大大提升了流入皮托管的高速流體的流速，從而可以有效增加揚程從而提高效率。

18、2.本發(fā)明所述的多工況用高效旋殼泵，通過主軸帶動雙向皮托管旋轉(zhuǎn)，當(dāng)流體從雙向皮托管的末端流入時，利用皮托管的橫截面積逐漸增大的結(jié)構(gòu)特性，可以將高能流體的動能轉(zhuǎn)化為壓能最終通過出水管泵出。此外輔助傳動軸帶動轉(zhuǎn)鼓反向旋轉(zhuǎn)，從而增大流體的動能，提高揚程，又因為流體一起旋轉(zhuǎn)，消除了因為葉輪與流體摩擦帶來的圓盤摩擦損失，進(jìn)而使旋殼泵的效率得到提升。

19、3.本發(fā)明所述的多工況用高效旋殼泵，通過3個輔助電機額外增加動力，根據(jù)檢測的主軸實際扭矩，選擇性的控制1～3個輔助電機來改變輸出的轉(zhuǎn)矩以此改變轉(zhuǎn)鼓和皮托管輸出功率，從而能根據(jù)實際工況得到所要的扭矩配置，比一般的旋殼泵在設(shè)置上更加靈活，擁有更高的可變性和更好的應(yīng)用性。

20、4.本發(fā)明所述的多工況用高效旋殼泵，相較于一般的旋殼泵而言，結(jié)構(gòu)清晰，方便后期的修理維護(hù)，采用雙向皮托管配合轉(zhuǎn)鼓一起旋轉(zhuǎn)，簡化了結(jié)構(gòu)。

技術(shù)特征：

1.一種多工況用高效旋殼泵，其特征在于，包括泵殼(8)、轉(zhuǎn)鼓(1)、雙向皮托管(7)、動力單元和輔助動力單元；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多工況用高效旋殼泵，其特征在于，所述輪系包括第一外齒輪(12)、第二外齒輪(13)和第三外齒輪(14)；所述第一外齒輪(12)安裝在主軸(6)上；所述第二外齒輪(13)和第三外齒輪(14)同軸安裝在輔助傳動軸(16)上，所述第一外齒輪(12)與第二外齒輪(13)嚙合；所述轉(zhuǎn)鼓(1)外側(cè)設(shè)有齒圈(15)，所述齒圈(15)與第三外齒輪(14)嚙合；所述輔助動力單元與輔助傳動軸(16)連接，用于提供輔助動力。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多工況用高效旋殼泵，其特征在于，所述雙向皮托管(7)的旋轉(zhuǎn)方向與轉(zhuǎn)鼓(1)的旋轉(zhuǎn)方向相反。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多工況用高效旋殼泵，其特征在于，所述第一外齒輪(12)和第二外齒輪(13)位于殼體(3)內(nèi)，所述殼體(3)與泵殼連接；所述輔助傳動軸(16)支撐在殼體(3)上。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多工況用高效旋殼泵，其特征在于，所述輔助動力單元通過超越離合器(11)與輔助傳動軸(16)連接；通過選擇性的控制超越離合器(11)接合，用于控制輔助動力單元補充動力。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多工況用高效旋殼泵，其特征在于，在所述輪系中，所述主軸(6)外側(cè)均布3個輔助傳動軸(16)，3個輔助傳動軸(16)上的第二外齒輪(13)分別與第一外齒輪(12)嚙合；每個輔助傳動軸(16)安裝一個輔助動力單元。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多工況用高效旋殼泵，其特征在于，還包括控制系統(tǒng)和傳感器，所述傳感器用于檢測主軸(6)實際扭矩；所述控制系統(tǒng)根據(jù)檢測的主軸(6)實際扭矩，選擇性的控制超越離合器(11)的通斷。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多工況用高效旋殼泵，其特征在于，當(dāng)傳感器檢測主軸(6)實際扭矩≤55％的設(shè)計扭矩時，則控制系統(tǒng)控制超越離合器(11)斷開，動力單元通過輪系驅(qū)動轉(zhuǎn)鼓(1)和雙向皮托管(7)旋轉(zhuǎn)；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種多工況用高效旋殼泵，包括泵殼、轉(zhuǎn)鼓、雙向皮托管、動力單元和輔助動力單元；所述泵殼內(nèi)支撐可轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)鼓，所述轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部空腔與泵殼進(jìn)口連通；所述轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部空腔壁面設(shè)有葉輪；所述轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部空腔中安裝可相對轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)的雙向皮托管；所述雙向皮托管出口與泵殼出口連通；動力單元通過主軸驅(qū)動雙向皮托管旋轉(zhuǎn)；所述主軸通過輪系驅(qū)動轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)；所述輔助動力單元通過輪系將輔助動力傳遞至轉(zhuǎn)鼓。本發(fā)明可以針對不同工況下的不同扭矩需求進(jìn)行相應(yīng)的簡便調(diào)整；其水力結(jié)構(gòu)也有效地增加了高速流體的流速，從而通過雙向皮托管獲得更高的壓能和更高的效率。

技術(shù)研發(fā)人員：葛杰,孔德龍,任兵,王秀禮
受保護(hù)的技術(shù)使用者：新界泵業(yè)（浙江）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/12