[发明专利]混(斜)流泵叶片大角度全调节装置

说明书

技术领域

混(斜)流泵(注1)叶片大角度全调节装置，属流体机械领域，用以提高效率，扩大工况的广适性，改变润滑方式。取代引进的次等技术而保护国内现有技术资源。 

本文所谓的“大角度全调节”，系指机器不停机、不换向时，对叶片安放角βz实现从+4°至-90°的旋转，从而实现性能改善和功能扩展，包括大大扩大流量调节范围这种改善。 

背景技术

大泵在国民经济中的能耗，约占13％-14％，在国民经济各领域，如农业灌排水、市政工程、电厂供循环水、区域性调水(南水北调、东水西输)、污水处理、核电等方面，被大量使用。 

混流泵与轴流泵和离心泵相比，有其制式上的重大的比较优势，对它的研究和开发，在近三十年来，以日本为代表，开始并得到了长足的重视和发展，其使用范围正在向传统的轴流泵和离心泵领域扩展。 

固定式和半调节式混流泵，不能发挥混流泵的全部优势。只有全调节的混流泵，尤其是大角度全调节混流泵，才能使混流泵的重大优势得以完全的、高效能的发挥。例如，东北某大型水利枢纽工程，使用混流泵叶片全调节，即便是调节范围只有-6°到+2°，年节电率也达到了15％。(注2)(调节范围若更大，则节电效果更大)，还由于它启动特性好，启动电流小，泵的配用电机裕量减小，泵站电网和电器设备的容量也相应减小，从而大大降低了泵站建设投资。还例如，电厂循环水泵，由于我国冬夏气温变化大，同一容量的发电机组，循环水的倍率范围为50-70倍(流量大)，相同的冷却对象，夏天冷凝水量是冬天的15倍(调量大)，目前电循泵的调节量只能达到4.3倍，且只能使用半调节，即手工调节技术。这就严重地阻碍了动调混流泵效能的发挥.对于电循泵之类的大调量泵，大角度动调技术，成为了行业亟需突破的难点，而一台大型水泵的电机功率，一般在1000-6000kW之间，以后还会更大，可见，工作可靠、结构简单、动调范围大的混流式全调节技术，对于节能(静态节能和动态节能)和工况广适性的极端重要性。为此，以南水北调为契机，国家和企业不得不用巨大的市场(份额)代价、资金代价、长远收益代价，换取国外的次等技术，即所谓的“双杆端关节球轴承”，这一并不理想的调节方法。 

动调范围大(≥45°)的混流泵全调节技术，对于节能和工况广适应极为重要，以至该技术和水力特性两项指标，成为一个国家大型水泵发展水平的标志性指标。 

对混流泵性能的调节，曾经或正在使用的主要方法有三种，1)变速调节(变频电机发端于此)；2)前导叶调节；3)叶片安放角全调节，在这三种方式中，叶片安放角全调节为最好。(注3)

三十多年来，国内外在寻求合理可靠的混流泵叶片全调节机构的过程中，经历了拨叉、蜗轮副、齿轮齿条副、圆锥齿轮副、杠杆、十字接轴等诸多形式，它们结构复杂，大都配有复杂的接力器和冗重的油浴润滑(转子体内灌满机油，结构使然)。即便是最新一代的双杆端关节球轴承这一形式，轴承调节范围不能超过13°，它的轮毂比较大，叶片过流面积较小，水 力特性因调节结构需要受到重大削弱。更为重要的是，采用这种形式，国内现有的优良的混流泵水力模型，都要作废或变动，从而造成极大的损失。这种受制于国外次等技术而湮灭国内资源的局面应停止。 

而本文所述技术， 

1)在结构上最为冼炼、简约，工作可靠； 

2)叶片调节角βz＝(+4°∽-90°)，调节范围最宽，带来扬程，特别是流量的调节量变大，节能效果(静态的和动态的)更大； 

3)现有优秀的水力模型无须变动，可直接与本文所述技术无缝结合，节约大量的水力模型开发费用； 

4)相对于固定叶片和半调节混流泵，本发明制造较复杂，造价增加。 

发明内容

1本发明的运动机构为一空间斜交杆系，见图1，调节机构原理图： 

件1操作杆(同心地置于泵轴内)轴线与件6叶片轴线在同一平面内斜交，交角Ψx＝30°-45°，件1操作杆与件2操作架固联，能在平面P内上下运动；件6叶片为带悬臂的简支梁，叶片轴尾部两支承分别位于转子体内和外壳上，件6叶片与件5拐臂以键相联，它能绕自身轴线转动；件4上球铰与件5拐臂销联，能在平面M内运动；件3下球铰与件2操作架销联，能在平面P内运动；件3下球铰与件4上球铰的公共部位为空间闭式球面低副，内球壳上开有槽，这个槽是上、下球铰相对运动时，为避让下球铰的杆部所开。 

件3下球铰在P平面内既有平动，又有转动；件4上球铰在M平面内既有平动，又有转动。