[发明专利]吸注式水泵

说明书

本发明涉及一种吸注式水泵，适于抽排水用，特别适于缺电力的农村使用。

目前，国内外文献报道和使用的离心水泵，一般由泵体、泵盖、叶轮轴、叶轮、双吸密封环等部件构成，直接以电动机或柴油机为动力，其泵体和泵盖构成叶轮的工作室，工作时，依靠叶轮在工作室内高速旋转，产生负压，将水抽吸入工作室，然后直接从吐出口将水离心抛出。因此，一般情况下，电动机需大功率，叶轮需高速旋转，叶轮要承受大扭矩，泵体受压力大，需要高强度材料制造，从而制造成本高，耗能高，功效低，此外，动力只采用电动机或柴油机供给，对无电地方，就不太方便。

本发明的目的就在于：设计一种用电力和人力驱动的低能耗、低转速的吸注式水泵，以降低涡轮转子、泵体腔壳对制造材料强度的要求，降低制造成本，提高使用效率。

本发明是这样来实现其目的的：该吸注式水泵的泵体为园柱形吸注腔壳和装于其下侧上的球形储输腔壳构成的两级输送结构，涡轮转子通过转子轴装于吸注腔壳内，吸注腔壳的上侧进水口上装有进水管件，下侧出水口上装有水咀，两端上装有密封端盖，储输腔壳的吐出口上装有出水管件，转子轴与电力和人力传动装置相装联，水泵全部部件支承于机座上。

本发明还可以这样来实现其目的：涡轮转子由均布转子柱体上的三个凸式刮水叶片和三个凹槽相间排布而构成，在凸式刮水叶片的顶部上装有柔性弹力耐磨片，该耐磨片与吸注腔壳内壁呈紧密配合。

本发明的转子轴两端支承于轴承上，其一端与电力传动装置的皮带轮机构相装联，其另一端与人力传动装置相装联。

本发明的人力传动装置由装在转子轴上的小齿轮，与小齿轮相啮合的大齿轮、大齿轮轴、装在大齿轮轴一端上的人力操纵杠杆构成，大齿轮轴通过轴承支承于机座上，小齿轮与转子轴之间装有离合器。

本发明的两枚水咀结构相同，其上部呈漏斗形结构，下部呈园柱形结构，在园柱形结构的对称侧壁上设计有水孔，并在其上设计有套装由柔性弹力材料制成的密封肠套的反扣缘，密封肠套将水孔密封住。

本发明的水咀的腔内设计有一锥形分流结构。

由于本发明具有上述结构设计，其泵体分为吸注腔壳和球形储输腔壳的两级输送结构，涡轮转子的凸式刮水叶片与吸注腔壳内壁接触轻滑旋转，产生正压力，而涡轮转子的内凹槽内产生同等的负压力，被吸进的水充填密实，当水被带到吸注腔壳下侧出水口处时，便被强迫经水咀挤入储输腔壳内，在这里堆积储存，当水容纳不下时，便经出水管件输送到目的地，这样，水不是依靠高速旋转的涡轮转子产生的离心作用，使其被抛离水泵;另外，进入储输腔壳内的水对水咀上的密封肠套产生反压力，使水不至于返回到吸注腔壳内，即使涡轮转子停止旋转，也是如此。因此，与现有离心泵相比，涡轮转子不需高速旋转，动力也不需很大，能耗低，涡轮转子所承受的扭矩力大大降低，泵体腔壳所承受的压力也大大降低，从而大大降低了对制造涡轮转子和泵体腔壳材料强度的要求，降低了水泵制造成本;同时，设计有电力和人力驱动的两种传动装置，特别适于无电的广大的农村使用。因而该水泵结构简单紧凑、低动力、低能耗、低转速、低材料强度要求、低成本、高使用效率。根据计算和试验，在同等扬程下，动力需求低、转速低、其结果例子见表1，表中描述了现有离心泵和本发明的水泵的主要性能对比数据。

表一

下面结合附图和实施例加以进一步说明，但本发明的具体实施方案并不仅限于本附图和实施例中的具体描述。

图1是本发明的整体结构图;

图2是本发明的俯视图;（去掉了齿轮盖和离合器后）

图3是本发明的左视图;（去掉了吸注腔壳的端盖和机座、离合器后）

图4是涡轮转子与转子轴配合图;

图5是涡轮转子及转子轴配合时的侧视图;

图6是涡轮转子的结构立体图;

图7是转子轴的结构图;

图8是涡轮转子刮水叶片顶部耐磨片的结构图;

图9是图8的侧视图;

图10是水咀的正视图;

图11是水咀的侧视图;

图12是水咀的立体图;

图13是是图12的侧视图。

如图中所示，该发明由进水管件（1）、园柱形吸注腔壳（2）、球形储输腔壳（13）、涡轮转子（3）、水咀（11）、出水管件（14）以及电力传动和人力传动装置构成。由园柱形吸注腔壳（2）和装在其下侧上的球形储输腔壳（13）构成两级输送结构，即“吸注和储输”两级，涡轮转子（3）通过转子轴（4）装于吸注腔壳（2）内，吸注腔壳（2）的上侧进水口上装有进水管件（1），下侧出水口上装有水咀（11），两端上装有密封端盖（8），均通过螺钉装联方式装联。在储输腔壳（13）的吐出口上装有出水管件（14），转子轴（4）与电力传动装置和人力传动装置相装联，水泵的全部部件支承在机座（15）上。涡轮转子（3）由均布于柱体上的三个凸式刮水叶片（3a）和三个凹槽（3b）相间排布而构成，在凸式刮水叶片（3a）的顶部装有由柔性弹力材料制成的耐磨片（6），本例中使用的耐磨片（6）是橡胶制成，其装联方式可以用螺钉联接方式和粘结方式，本例中使用的镙钉联接方式。耐磨片（6）与柱形吸注腔壳（2）内壁呈紧密配合。转子轴（4）两端支承于轴承（5）上，轴承（5）装在机座（15）和端盖（8）上。轴承为标准件，转子轴（4）的一端与电力传动装置的皮带轮机构（7）相装联，另一端与人力传动装置相装联。人力传动装置由装在转子轴（4）上的小齿轮（18），与小齿轮（18）相啮合的大齿轮（19）、大齿轮轴（20）、装在大齿轮轴（20）一端上的人力操纵杠杆（22）构成，大齿轮轴（20）通过轴承（21）支承在机座（15）上。小齿轮（18）与转子轴（4）之间通过离合器（16）进行离合，当需要用电动机（或柴油机）作动力时，只需向外拨动离合器（16），人力传动装置的小齿轮（18）便与转子轴（4）分离，当需要以人力作动力时，只要向内拨动离合器（16），小齿轮（18）便与转子轴（4）相结合，用人工转动人工操纵杠杆（22），经主动大齿轮（19）带动被动小齿轮（18），从而带动涡轮转子（3）旋转，实现抽排水，对于扬程20米的水泵，一般人力只需以30转/分的速度旋转即可，这种人力驱动方式对广大缺电的农村有着特殊的意义。电力传动装置的皮带轮机构（7）、小齿轮（18）与转子轴（4）之间以及大齿轮（19）与大齿轮轴（20）之间均以键联方式（9）相装联，涡轮转子（3）与转子轴（4）之间以键联方式相装联。离合器（16）采用园锥结构形式（如图1），也可自作，也可市购，齿轮为标准件也可市购，齿轮组上设计有齿轮盖（17）。与吸注腔壳（2）下侧出水口相装联的两枚水咀（11）结构相同，其上部呈漏斗形结构，下部呈园柱形结构，在园柱形结构的对称侧壁上设计有水孔（10），并在其上设计有套装由柔性弹力材料制成的密封肠套（12）的反扣缘（11a），密封肠套（12）靠其弹性将水孔（10）密封住，该肠套一般用能承受10万次扩张力以上的橡胶（普通橡胶）制作，密封肠套（12）的形状、大小与水咀（11）的园柱形结构能相适应配合。水咀（11）腔内还设计有一锥形分流结构（11b）。水泵工作时，涡轮转子（3）低速旋转，将水吸进吸注腔壳（2）内，途经吸注腔壳（2）下侧方时，水便被挤入水咀（11）内，被锥形分流结构（11b）分流，从水咀（11）上的水孔（10）挤开密封肠套（12），沿水咀（11）下端和密封肠套（12）之间的缝隙进入储输腔壳（13）内，（如图中箭头所示），当储输腔壳（13）内的水堆积不下时，便从其吐出口上的出水管件（14）送到目的地。根据流量和扬程的增加，可相应增大动力和结构尺寸即可，由于密封肠套（12）受到储输腔壳（13）内水的重力产生的反压力，使水不可能返回到吸注腔壳（2）内，且水不是依靠涡轮转子（3）的高速旋转获得离心力，而被直接强行抛出，故这种两级式结构的水泵，其涡轮转子转速低，动力低，泵体腔壳和涡轮转子受压力和扭矩均不大，对其制造材料强度要求低，用一般塑钢即可以，成本大大降低，且功效高，耗能低。当然，制造材料也可以用金属材料。此外，设计时注意使吸注腔壳（2）内的压力稍大于储输腔壳（13）内水的重力对密封肠套（12）产生的反压力，即能冲开肠套（12），使水不断输入到储输腔壳（13）内，又不断送走。当然这要根据流量和扬程来决定。