本發(fā)明屬于流體機(jī)械領(lǐng)域，具體涉及一種軸流泵。

背景技術(shù)：

軸流泵是一種依靠葉輪的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)葉片對(duì)流體產(chǎn)生作用力，從而對(duì)流體進(jìn)行沿軸線方向輸送的泵。目前，現(xiàn)有的常規(guī)軸流泵主要有兩種結(jié)構(gòu)形式：一種是彎管式軸流泵，一種是一體式軸流泵。

彎管式軸流泵，是一款采用彎管式出水管道的軸流泵。該彎管式軸流泵中的傳動(dòng)軸尺寸較長(zhǎng)并且與出水管道成一定夾角設(shè)置。傳動(dòng)軸的一端與葉輪連接，另一端沿軸向延伸并穿過出水管道通過聯(lián)軸器與電機(jī)連接。由于該軸流泵的傳動(dòng)軸穿過出水管道，所以在傳動(dòng)軸與出水管道的連接位置設(shè)有動(dòng)態(tài)密封件，用于防止出水管道內(nèi)的流體沿傳動(dòng)軸發(fā)生外泄，但是密封件長(zhǎng)時(shí)間受到傳動(dòng)軸的摩擦，極易出現(xiàn)磨損破壞，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并更換則會(huì)造成流體的泄露。

一體式軸流泵，是將電機(jī)置于殼體內(nèi)部，并通過電機(jī)的輸出軸直接與葉輪進(jìn)行固定連接。這樣，雖然省去了傳動(dòng)軸的安裝，避免了流體沿傳動(dòng)軸發(fā)生泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，但是，由于在殼體內(nèi)部電機(jī)的存在，導(dǎo)致殼體內(nèi)部流體的流動(dòng)阻力大大增加，效率降低。同時(shí)，由于受到軸流泵整體尺寸的限制，無法使用可以輸出大功率的大尺寸電機(jī)，因此又限制了軸流泵對(duì)流體的輸出做功。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有的常規(guī)軸流泵在工作過程中，存在流體泄露以及殼體內(nèi)部流體阻力大、工作效率低的問題，本發(fā)明提出了一種全新的軸流泵。該軸流泵，包括泵體、導(dǎo)葉、主軸、主軸套筒、葉輪、葉輪外殼以及驅(qū)動(dòng)線圈；其中，所述主軸套筒通過所述導(dǎo)葉固定在所述泵體內(nèi)部，并且所述主軸套筒的中心軸線與所述泵體的中心軸線對(duì)齊；所述主軸的一端位于所述主軸套筒的內(nèi)部，另一端與所述葉輪連接，并且與所述葉輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)；所述葉輪的圓周方向設(shè)有多個(gè)葉片，并且所述葉片的尖部設(shè)有磁體；所述驅(qū)動(dòng)線圈沿圓周方向均布在所述葉輪外殼的外圓周上，所述驅(qū)動(dòng)線圈中通有直流電，并且靠近所述葉輪外殼一側(cè)的導(dǎo)線沿所述葉輪的軸線方向設(shè)置。

優(yōu)選的，沿所述葉輪外殼圓周方向均布有多個(gè)獨(dú)立的線圈槽，用于安裝所述驅(qū)動(dòng)線圈。

進(jìn)一步優(yōu)選的，每一個(gè)所述驅(qū)動(dòng)線圈由單獨(dú)的一根導(dǎo)線繞成；每一個(gè)所述線圈槽中設(shè)有兩個(gè)金屬觸點(diǎn)，通過多根導(dǎo)線將相鄰兩個(gè)所述線圈槽之間的金屬觸點(diǎn)依次連接，并保留兩個(gè)位于不同線圈槽中相鄰的金屬觸點(diǎn)作為自由端；所述驅(qū)動(dòng)線圈嵌入所述線圈槽后，所述驅(qū)動(dòng)線圈的導(dǎo)線兩端分別與所述線圈槽中的兩個(gè)金屬觸點(diǎn)連接，并且將作為自由端的兩個(gè)金屬觸點(diǎn)與外界電源進(jìn)行連接。

優(yōu)選的，所述磁體采用如硼磁鐵，并且所述磁體的一個(gè)磁極與所述葉片的尖部連接，另一個(gè)磁極位于懸空狀態(tài)，指向所述驅(qū)動(dòng)線圈。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述葉輪外殼采用非金屬材質(zhì)加工，用于防止磁屏蔽。

優(yōu)選的，所述主軸與所述主軸套筒之間通過推力軸承連接。

進(jìn)一步優(yōu)選的，沿流體的流動(dòng)方向，在所述主軸套筒的尾部設(shè)有套筒后整流罩，在所述主軸套筒的前端與所述主軸之間設(shè)有密封件。

優(yōu)選的，所述葉片與所述葉輪為可拆卸式固定連接。

優(yōu)選的，所述葉輪的前端位置設(shè)有葉輪部件整流罩。

本發(fā)明的軸流泵與常規(guī)軸流泵相比較，具有以下有益效果：

1、本發(fā)明的軸流泵通過在葉片的尖部位置設(shè)置磁體以及在葉輪外殼的外圓周上設(shè)置驅(qū)動(dòng)線圈，利用通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中產(chǎn)生安培力的原理以及反作用力的原理，驅(qū)動(dòng)線圈對(duì)設(shè)有磁體的葉片產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，進(jìn)而帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)。這樣，不僅省去了一體式軸流泵中的電機(jī)部件，減少了電機(jī)位于軸流泵內(nèi)部時(shí)，由于電機(jī)對(duì)軸流泵內(nèi)部空間的占用而引起的流體阻力，而且省去了彎管式軸流泵中用于連接電機(jī)和葉輪的長(zhǎng)尺寸傳動(dòng)軸，避免了流體沿傳動(dòng)軸發(fā)生泄漏的問題。此外，由于本發(fā)明中軸流泵的主軸不再傳遞動(dòng)力，只是作為支撐作用，因此主軸不僅受力減小，可以延長(zhǎng)其使用壽命，而且外形尺寸減小，可以完全置于泵體內(nèi)部。這樣不僅解決了流體沿主軸發(fā)生外泄的問題，而且大大減小了主軸在泵體內(nèi)部占用的空間，減少了對(duì)流體的阻力，提高了水力效率。

2、本發(fā)明通過將磁體設(shè)置在葉片的尖部位置，使磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)可以均勻的覆蓋在葉輪的整個(gè)外圓周上，從而在與驅(qū)動(dòng)線圈的相互作用下，產(chǎn)生了驅(qū)動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)的穩(wěn)定作用力，保證葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)的穩(wěn)定性。而且由于該作用力直接作用在葉片的尖部位置，因此用于驅(qū)動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)的作用力半徑不再是主軸半徑，而是位于葉片尖部的磁體距離主軸中心線的距離。這樣在保持驅(qū)動(dòng)力矩大小不變的情況下，葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)所需的驅(qū)動(dòng)力大大降低。因此，在相同揚(yáng)程和流量的情況下，本發(fā)明軸流泵的耗電量將會(huì)減少，更加節(jié)能省電，從而獲得更高的工作效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明軸流泵的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中f-f方向的局部剖面示意圖；

圖3為電流、磁場(chǎng)以及安培力三者之間的關(guān)系示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)介紹。

結(jié)合圖1和圖2所示，本發(fā)明的軸流泵，包括葉輪外殼1、泵體2、葉輪3、導(dǎo)葉4、主軸套筒5、主軸6以及驅(qū)動(dòng)線圈7。其中，葉輪外殼1與泵體2沿流體在軸流泵內(nèi)部的流動(dòng)方向固定連接。并且，在葉輪外殼1的自由端設(shè)有進(jìn)水喇叭8，作為流體進(jìn)入軸流泵的進(jìn)口。在泵體2的自由端設(shè)有基礎(chǔ)環(huán)9，用于連接中間管10，進(jìn)而通過中間管10與出水管道11連接。葉輪3位于葉輪外殼1的內(nèi)部，導(dǎo)葉4位于泵體2內(nèi)部。通過進(jìn)水喇叭8流入葉輪外殼1內(nèi)部的流體，在葉輪3的作用下，沿葉輪3的軸線方向流至泵體2內(nèi)部，并且最終在導(dǎo)葉4的引流導(dǎo)向作用下，穿過中間管10進(jìn)入出水管道11。在本發(fā)明中，根據(jù)軸流泵的安裝工況和使用工況，出水管道11既可以選用直管道，也可以選用彎管道。

主軸套筒5位于泵體2的內(nèi)部，通過導(dǎo)葉4與泵體2固定連接，并且主軸套筒5的中心軸線與泵體2的中心軸線對(duì)齊。主軸6的一端位于主軸套筒5的內(nèi)部，另一端伸出與葉輪3連接，并且可以與葉輪3同步轉(zhuǎn)動(dòng)。在葉輪3的圓周方向上均勻設(shè)置有多個(gè)葉片12，并且在葉片12的尖部位置設(shè)有磁體13。同時(shí)，在葉輪外殼1的外圓周上設(shè)有驅(qū)動(dòng)線圈7，其中驅(qū)動(dòng)線圈7中通有直流電，并且驅(qū)動(dòng)線圈7中靠近葉輪外殼1一側(cè)的導(dǎo)線沿葉輪3的軸線方向設(shè)置。在本發(fā)明中，主軸6與主軸套筒5之間通過兩組推力軸承14連接，葉輪3與主軸6之間通過連接鍵15固定連接。這樣，在兩組推力軸承14的支撐作用下以及連接鍵15的連接作用下，葉輪3和主軸6可以相對(duì)與主軸套筒5進(jìn)行靈活的同步轉(zhuǎn)動(dòng)。

優(yōu)選的，在本發(fā)明中，葉片12與葉輪3之間采用可拆卸式固定連接，例如采用螺栓進(jìn)行固定連接。這樣，不僅便于對(duì)葉片12進(jìn)行單獨(dú)加工，尤其是針對(duì)型線復(fù)雜的葉片12加工，從而保證葉片12的尺寸精度，而且還可以根據(jù)軸流泵的設(shè)計(jì)要求和使用要求，對(duì)葉片12的安裝數(shù)量以及葉片12與葉輪3之間的安裝角度進(jìn)行靈活調(diào)整，從而滿足軸流泵的更多使用工況，提高軸流泵的使用效率。

優(yōu)選的，在葉輪外殼1的外圓周方向上均布有多個(gè)獨(dú)立的線圈槽16，用于安裝和固定驅(qū)動(dòng)線圈7。在每一個(gè)線圈槽16中還設(shè)有兩個(gè)金屬觸點(diǎn)17，并且通過多根導(dǎo)線將相鄰兩個(gè)線圈槽16之間的金屬觸點(diǎn)17依次連接，其中保留兩個(gè)位于不同線圈槽16中相鄰的金屬觸點(diǎn)17作為自由端。同時(shí)，位于每一個(gè)線圈槽16內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)線圈7，都是由單獨(dú)的一根導(dǎo)線繞制而成，并且驅(qū)動(dòng)線圈7中靠近葉片12一側(cè)的導(dǎo)線都是沿葉輪3的軸向布置。這樣，將驅(qū)動(dòng)線圈7嵌入線圈槽16后，將驅(qū)動(dòng)線圈7的導(dǎo)線兩端分別與線圈槽16中的兩個(gè)金屬觸點(diǎn)17連接，同時(shí)將作為自由端的兩個(gè)金屬觸點(diǎn)17通過兩根單獨(dú)的導(dǎo)線與外界的電源進(jìn)行連接。

此時(shí)，通過金屬觸點(diǎn)17和相鄰線圈槽16之間的導(dǎo)線，將所有獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)線圈7串聯(lián)為一個(gè)環(huán)形整體，并且安裝驅(qū)動(dòng)線圈7時(shí)，使所有驅(qū)動(dòng)線圈7中靠近葉片12一側(cè)導(dǎo)線中的電流方向都是沿葉輪3軸線的同一方向。這樣，不僅便于驅(qū)動(dòng)線圈7與線圈槽16之間安裝固定，而且通過對(duì)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)線圈7進(jìn)行單獨(dú)檢測(cè)，可以快速鎖定損壞位置并進(jìn)行快速替換，從而減少驅(qū)動(dòng)線圈7的替換工作量，提高工作效率，降低維護(hù)成本。

另外，還可以將線圈槽16與葉輪外殼1之間采用分體式安裝結(jié)構(gòu)。首先將每一個(gè)單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)線圈7固定在每一個(gè)單獨(dú)的線圈槽16內(nèi)，然后根據(jù)軸流泵的設(shè)計(jì)要求，通過螺栓連接的方式將不同數(shù)量的線圈槽16固定在葉輪外殼1的外圓周上。這樣，不僅便于葉輪外殼1的加工制造，而且便于對(duì)線圈槽16和驅(qū)動(dòng)線圈7進(jìn)行快速地拆裝替換。

優(yōu)選的，位于葉片12尖部的磁體13采用如硼磁鐵材質(zhì)。由于如硼磁鐵具有很好的可塑性，因此可以針對(duì)不同型線的葉片12，通過粉末冶金的方法壓型燒結(jié)成不同外形結(jié)構(gòu)的磁體13。并且在葉片12的尖部開設(shè)固定槽，對(duì)磁體13進(jìn)行鑲嵌固定，使磁體13固定在葉片12的整個(gè)尖部區(qū)域。此外，在安裝固定磁體13時(shí)，將磁體13的一個(gè)磁極與葉片12的尖部固定連接，另一個(gè)磁極位于懸空狀態(tài)，并且指向驅(qū)動(dòng)線圈7。例如，將磁體13中的s極與葉片12固定連接，將磁體13中的n極指向驅(qū)動(dòng)線圈7，這樣可以使葉片12的尖部產(chǎn)生指向驅(qū)動(dòng)線圈7方向的發(fā)散磁場(chǎng)。

進(jìn)一步優(yōu)選的，葉輪外殼1采用非金屬材質(zhì)加工，例如采用硅鋼或氧化鐵。這樣，可以防止葉輪外殼1對(duì)位于葉片12尖部的磁體13產(chǎn)生磁屏蔽，從而保證磁體13所產(chǎn)生的磁場(chǎng)可以直接穿過葉輪外殼1作用在驅(qū)動(dòng)線圈7處，并且保持較強(qiáng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度。另外，為了避免在葉輪3的旋轉(zhuǎn)過程中，軸流泵中的其他部件發(fā)生切割磁場(chǎng)，進(jìn)而產(chǎn)生并存在感應(yīng)電流，在軸流泵工作前，將靠近葉輪3的泵體2和進(jìn)水喇叭8通過導(dǎo)線與地面連接，從而保證軸流泵在運(yùn)行過程的安全。

此外，沿流體在軸流泵內(nèi)部的流動(dòng)方向，在主軸套筒5的尾部位置設(shè)有套筒后整流罩18，在主軸套筒5的前端與主軸6之間設(shè)有密封件19，這樣可以使主軸套筒5的內(nèi)部形成一個(gè)相對(duì)密閉的空間。其中，密封件19可以選用氈圈密封，用于對(duì)主軸6和主軸套筒5之間的間隙進(jìn)行密封，防止流體介質(zhì)大量進(jìn)入主軸套筒5內(nèi)部對(duì)推力軸承14造成破壞以及對(duì)流體產(chǎn)生水力損失，從而保證在推力軸承14對(duì)主軸6的穩(wěn)定支撐作用下，葉輪3和主軸6可以自由靈活的轉(zhuǎn)動(dòng)。

另外，與主軸套筒5的尾部位置的套筒后整流罩18相對(duì)應(yīng)，在葉輪3的前端位置設(shè)有葉輪部件整流罩20。這樣，可以借助葉輪部件整流罩20和套筒后整流罩18分別對(duì)進(jìn)入葉輪3的流體以及進(jìn)入出水管道11的流體進(jìn)行整流導(dǎo)向，使流體保持穩(wěn)定的流動(dòng)狀態(tài)，降低水力損失，提供水力效率。

結(jié)合圖2和圖3所示，本發(fā)明軸流泵的工作原理為：當(dāng)對(duì)沿圓周方向按環(huán)形陣列分布在葉輪外殼1外圓周上的驅(qū)動(dòng)線圈7通入恒定的直流電時(shí)，位于驅(qū)動(dòng)線圈7工作面的導(dǎo)線電流沿葉輪3的軸線方向由葉輪3指向?qū)~4。其中，驅(qū)動(dòng)線圈7工作面指的是驅(qū)動(dòng)線圈7中靠近磁體13一側(cè)的面。同時(shí)，磁體13中靠近葉輪外殼1的一端為n極，產(chǎn)生的發(fā)散磁場(chǎng)穿過葉輪外殼1并作用在驅(qū)動(dòng)線圈7的工作面。此時(shí)，根據(jù)左手定則，驅(qū)動(dòng)線圈7工作面上的導(dǎo)線受到安培力的作用，并且在安培力的作用下，使導(dǎo)線產(chǎn)生沿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的力矩，觀察方向?yàn)閳D1中的h方向。但是，由于驅(qū)動(dòng)線圈7固定在線圈槽16內(nèi)，所以磁體13受到安培力的反作用力，并對(duì)磁體13產(chǎn)生沿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的力矩。這樣，磁體13通過葉片12帶動(dòng)整個(gè)葉輪3和主軸6進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)進(jìn)入葉輪3的流體介質(zhì)產(chǎn)生作用力，實(shí)現(xiàn)對(duì)流體介質(zhì)的輸出。