專(zhuān)利名稱(chēng)：軸混流潛水電泵上安裝的瓦塊狀楔形錐套的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域 本實(shí)用新型涉及潛水電泵的部件，特別是涉及一種軸混流潛水電泵上安裝的瓦塊狀楔形錐套。

背景技術(shù)：
潛水軸流泵和潛水混流泵是中、低揚(yáng)程大流量新型泵站，用于排灌。目前，市場(chǎng)上的潛水電泵存在以下幾個(gè)問(wèn)題1、在電機(jī)啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，由于“O”型圈的摩擦力不夠，泵體在電機(jī)起動(dòng)、運(yùn)行轉(zhuǎn)矩作用下，泵體容易發(fā)生圓周方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，電纜、吊鏈鈕絞，絞破或絞斷電纜，電纜絕緣橡皮外套破裂，水從電纜裂口進(jìn)入電機(jī)，使?jié)撍姍C(jī)燒毀。2、“O”型圈在錐環(huán)上的定位是不穩(wěn)定的，在水流沖擊下，電泵體位置從垂直位置會(huì)隨機(jī)地向一邊側(cè)歪，導(dǎo)致“O”型圈脫出槽位，使泵體與錐環(huán)之間發(fā)生金屬之間接觸，相對(duì)摩擦力從橡膠對(duì)金屬的摩擦系數(shù)μ＝0.4～0.5減小到μ＝0.15～0.2，摩擦阻力矩顯著下降，加劇了泵體在井筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計(jì)這兩項(xiàng)故障占了潛水電泵全部故障的70％左右。3、不同生產(chǎn)廠生產(chǎn)的揚(yáng)程、流量、規(guī)格相近的潛水泵安裝角α及筒體直徑D有所不同，使用戶(hù)無(wú)法進(jìn)行互換。錐面的α角對(duì)摩擦力矩的影響很大，從受力分析可見(jiàn)，錐環(huán)支面反力

摩擦力矩

式中μ為橡膠對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，G為泵的重量，D1為“O”型橡膠圈的直徑，α為錐面角，可見(jiàn)α越小，摩擦力矩T1越大。但如sinα＜μ時(shí)，即發(fā)生自鎖，提泵就很困難，因此μ＝0.4～0.5，α一般為23.5°～30°。生產(chǎn)廠商為保證能方便地從井筒中提泵，一般α都取30°～45°之間，而取45°為多，此時(shí)摩擦力矩

實(shí)踐證明，在α＝45°時(shí)，摩擦防轉(zhuǎn)作用處于臨界狀態(tài)，特別是在起動(dòng)過(guò)程中，電機(jī)的轉(zhuǎn)速上升過(guò)程會(huì)產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩為1.6～2.5倍的額定轉(zhuǎn)矩，“O”型圈的防轉(zhuǎn)扭矩更現(xiàn)不足。因?yàn)槊科饎?dòng)一次，電泵就扭轉(zhuǎn)一個(gè)很小的角度，隨著起動(dòng)次數(shù)的增加，日積月累，最終紐絞電纜產(chǎn)生嚴(yán)重故障，而不易找出原因，故障改正找不到途徑。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，而提供一種軸混流潛水電泵上安裝的瓦塊狀楔形錐套，安裝此結(jié)構(gòu)后電泵防轉(zhuǎn)性能大大提高，避免傳統(tǒng)技術(shù)在起動(dòng)、停機(jī)、運(yùn)行過(guò)程中泵體因摩擦阻力轉(zhuǎn)矩不夠而發(fā)生圓周方向移動(dòng)及紐絞電纜故障問(wèn)題的產(chǎn)生。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種軸混流潛水電泵上安裝的瓦塊狀楔形錐套，其特征在于包括多塊瓦塊狀的楔形錐套，楔形錐套設(shè)置在泵體導(dǎo)葉體的圓錐部位，圓錐部位的圓錐角為β，下部與井筒錐環(huán)接觸配合，井筒錐環(huán)的安裝角為α，楔形錐套的外圓為圓柱形表面，在上“O”型圈及紥在α角錐面的下“O”型圈的作用下，瓦塊狀楔形錐套捆紥在導(dǎo)葉體的錐面部位；每個(gè)楔形錐套瓦塊的分中部位為母線(xiàn)方向的長(zhǎng)圓形槽，長(zhǎng)圓形槽套在導(dǎo)葉體圓錐部位相應(yīng)位置的導(dǎo)向零件上；導(dǎo)向零件是由沿母線(xiàn)位置分置的兩個(gè)裝在導(dǎo)葉體的圓柱銷(xiāo)構(gòu)成。
上述瓦塊狀楔形錐套由多塊組成，一般由4～8塊，其中塊的準(zhǔn)則是分塊的塊數(shù)n及瓦塊間隙δ滿(mǎn)足下列條件及
上述瓦塊狀錐形套是可更換的部件組，同一臺(tái)潛水電泵為適應(yīng)于不同的井筒及井筒錐環(huán)環(huán)角α，只要更換不同的錐形套，即可適應(yīng)于不同的井筒，因此帶有瓦塊狀形套的潛水電泵是一種通用型的潛水電泵； 上述β角的取值范圍10°～20°； 上述導(dǎo)向零件是由沿母線(xiàn)位置分置的兩個(gè)裝在導(dǎo)葉體的圓柱銷(xiāo)構(gòu)成，導(dǎo)向零件的作用是限制瓦塊的擺動(dòng)，并傳遞阻力扭矩； 上述阻力轉(zhuǎn)矩

(110≤h≤126)，與傳統(tǒng)技術(shù)防止泵體轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力轉(zhuǎn)矩

相比，增大了一項(xiàng)

β的取值為15°～20°，β取值同理是受到摩擦力自鎖角的限止，在泵體導(dǎo)葉體錐面和楔形瓦塊之間的接觸面性質(zhì)是鋼鐵對(duì)鋼鐵，摩擦系數(shù)μFe＝0.1□0.15，因此滿(mǎn)足不自鎖的條件是sinβ≥μFe或β≥5.73°□8.63°，為安全起見(jiàn)β取10°～20°，可見(jiàn)式(1)的第1項(xiàng)比第2項(xiàng)大很多； 上述長(zhǎng)圓形槽與導(dǎo)向零件之間的距離式中d為井筒與瓦塊狀錐形套之間的單邊間隙，對(duì)為保證順利將電泵吊入井筒，要求d≥5～10mm。
本實(shí)用新型的有益效果電泵防轉(zhuǎn)性能大大提高，可以避免傳統(tǒng)技術(shù)在起動(dòng)、停機(jī)、運(yùn)行過(guò)程中泵體因摩擦阻力轉(zhuǎn)矩不夠而發(fā)生圓周方向移動(dòng)及紐絞電纜故障問(wèn)題的產(chǎn)生；本實(shí)用新型由于有上部“O”型圈及下部“O”型圈，上、下兩端貼緊井壁，因此是一種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，完全防止傳統(tǒng)技術(shù)泵體軸向傾側(cè)發(fā)生“O”型圈脫落的嚴(yán)重故障；將瓦塊狀錐套作為一個(gè)配件，更換此配件，就可以與不同直徑的井筒及不同安裝角α的錐形座環(huán)相配合，因此本發(fā)明帶有錐形瓦塊的潛水電泵，成為一種具有通用性的泵，解決了通用化的問(wèn)題。

圖1為本實(shí)用新型安裝使用圖 圖2為本實(shí)用新型潛水電泵進(jìn)入井筒時(shí)的狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖 圖3為瓦塊狀楔形錐套結(jié)構(gòu)示意圖 圖4為瓦塊狀楔形錐套放大圖 具體實(shí)施方式
具體實(shí)施例如圖1所示，本實(shí)用新型的設(shè)置分成4～8塊瓦塊狀的楔形錐套2，楔形錐套2在泵體1導(dǎo)葉體的圓錐部位，圓錐部位的圓錐角為β，下部與井筒錐環(huán)8接觸配合，接觸角即井筒錐環(huán)2的安裝角α。楔形錐套2的外圓，為圓柱形表面，在上“O”型圈3及紥在α角錐面的下“O”型圈4的橡膠收緊力的作用下，瓦塊狀楔形錐套2捆紥在導(dǎo)葉體的錐面部位，每個(gè)楔型錐套瓦塊2的分中部位加工出母線(xiàn)方向的長(zhǎng)圓形槽5，套在導(dǎo)葉體圓錐部位1相應(yīng)位置的導(dǎo)向零件6同上，這一導(dǎo)向零件是由沿母線(xiàn)位置分置的兩個(gè)裝在導(dǎo)葉體的圓柱銷(xiāo)7構(gòu)成，導(dǎo)向零件6的作用是限制瓦塊的擺動(dòng)，并傳遞阻力扭矩，且泵體1可以在楔形錐套軸向高程不變的情況下，泵體可以沿軸向上下運(yùn)動(dòng)。
如圖2所示，當(dāng)泵體1吊入井筒，逐步下行到楔形錐套2接觸到井筒錐環(huán)8的有α角的錐面后，，泵體繼續(xù)下行，在泵體自身重量作用下，分瓦塊狀的楔形錐環(huán)2，上中直徑方向向外漲開(kāi)，使上部“O”型圈3貼緊井筒壁9，泵體1在自身重量G的作用下，上部“O”型圈3及下部“O”型圈4分別與井筒壁9及井筒環(huán)8相接觸，產(chǎn)生的防止泵體轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力轉(zhuǎn)矩

(110≤h≤126)。
式(1)防止泵體轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力轉(zhuǎn)矩公式推演。
為推演公式(1)，列出圖3的瓦塊狀錐形套②的放大圖如圖4，按理論力學(xué)的方法，將瓦塊狀錐形套2作為一個(gè)力學(xué)弧立體，其他物體的作用按受力性質(zhì)確定的力作用方向和大小作為弧立體的約束。按力的平衡條件列出方程如下 在不考慮有摩擦力的情況下。
∑Fy＝0 F1sinα+G□cos180°＝0……………………(1)F1sinα+G□cos180°＝0 …………………(2) ∑Fx＝0 F2cos(180°+β)+F3+F1cosα＝0 ……………(3) ∑M＝0 F2cos(180°+β)□(h3+h)+F3h＝0………………(4) 由(1)得 F2sinβ＝G ………………(5) 由(2)得 F1sinα＝-G□cos180°………………(6) 由(4)F2cos(180°+β)□(h3+h)+F3h＝0 有F2cosβ□(h3+h)＝F3h 由(5)
由力F1產(chǎn)生的阻力扭矩
由F3產(chǎn)生的阻力扭矩
總的抗轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力扭矩 圖4為瓦塊狀錐形楔套2安裝在泵體導(dǎo)葉體錐面1上，上部已捆扎“O”型橡膠圈3，下部還沒(méi)有捆扎“O”型橡膠圈4的位置狀態(tài)，如圖4正視圖右側(cè)所示，錐形楔套瓦塊之間有小縫，其寬度為δ，其軸向高度位置被K點(diǎn)位置限制，而不會(huì)向下脫落，當(dāng)再裝上下部“O”型橡膠圈后，由于“O”型橡膠圈的收緊彈力的作用，錐形楔套2向內(nèi)收縮，下部(K部位)錐形瓦塊，直徑變小。K點(diǎn)的內(nèi)徑減小為 而
同時(shí)瓦塊狀錐形楔套外形，從柱形的外圓轉(zhuǎn)變成錐形的外圓，其偏角為

泵體錐面1在其重量G作用下，向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，錐面瓦塊的上部“O”型橡膠圈直徑擴(kuò)張，但下部“O”型橡膠圈在井筒底部錐面座環(huán)的高程上不產(chǎn)生滑移，要求偏轉(zhuǎn)角

小于瓦塊狀錐面的夾角γ。這樣在下部“O”型橡膠圈的收緊力的作用下，瓦塊狀錐形的下部縫隙δ被消除，如圖4俯視圖左側(cè)所示。在滿(mǎn)足“K”部位的約束條件下，瓦塊狀錐形套4成為一個(gè)剛體，防止泵體轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力矩公式推演才能成立。
權(quán)利要求1.軸混流潛水電泵上安裝的瓦塊狀楔形錐套，其特征在于包括多塊瓦塊狀的楔形錐套，楔形錐套設(shè)置在泵體導(dǎo)葉體的圓錐部位，圓錐部位的圓錐角為β，下部與井筒錐環(huán)接觸配合，井筒錐環(huán)的安裝角為α，楔形錐套的外圓為圓柱形表面，在上“O”型圈及紥在α角錐面的下“O”型圈的作用下，瓦塊狀楔形錐套捆紥在導(dǎo)葉體的錐面部位；每個(gè)楔形錐套瓦塊的分中部位為母線(xiàn)方向的長(zhǎng)圓形槽，長(zhǎng)圓形槽套在導(dǎo)葉體圓錐部位相應(yīng)位置的導(dǎo)向零件上；導(dǎo)向零件是由沿母線(xiàn)位置分置的兩個(gè)裝在導(dǎo)葉體的圓柱銷(xiāo)構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸混流潛水電泵上安裝的瓦塊狀楔形錐套，其特征在于所述的瓦塊狀楔形錐套由多塊組成，一般由4～8塊，其中塊的準(zhǔn)則是分塊的塊數(shù)n及瓦塊間隙δ滿(mǎn)足下列條件及
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸混流潛水電泵上安裝的瓦塊狀楔形錐套，其特征在于所述的瓦塊狀錐形套是可更換的部件組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸混流潛水電泵上安裝的瓦塊狀楔形錐套，其特征在于所述的β角的取值范圍是10°～25°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸混流潛水電泵上安裝的瓦塊狀楔形錐套，其特征在于所述的導(dǎo)向零件是由沿母線(xiàn)位置分置的兩個(gè)裝在導(dǎo)葉體的圓柱銷(xiāo)構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸混流潛水電泵上安裝的瓦塊狀楔形錐套，其特征在于所述的長(zhǎng)圓形孔與導(dǎo)向裝置之間的距離式中d為井筒與瓦塊狀錐形套之間的單邊間隙，所述的d≥5～10mm。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種軸混流潛水電泵上安裝的瓦塊狀楔形錐套，包括多塊瓦塊狀的楔形錐套，楔形錐套設(shè)置在泵體導(dǎo)葉體的圓錐部位，圓錐部位的圓錐角為β，下部與井筒錐環(huán)接觸配合，井筒錐環(huán)的安裝角為α，楔形錐套的外圓為圓柱形表面，在上“O”型圈及扎在α角錐面的下“O”型圈的作用下，瓦塊狀楔形錐套捆扎在導(dǎo)葉體的錐面部位；每個(gè)楔形錐套瓦塊的分中部位為母線(xiàn)方向的長(zhǎng)圓形槽，長(zhǎng)圓形槽套在導(dǎo)葉體圓錐部位相應(yīng)位置的導(dǎo)向零件上；導(dǎo)向零件是由沿母線(xiàn)位置分置的兩個(gè)裝在導(dǎo)葉體的圓柱銷(xiāo)構(gòu)成。有益效果為電泵防轉(zhuǎn)性能大大提高，避免傳統(tǒng)技術(shù)在起動(dòng)、停機(jī)、運(yùn)行過(guò)程中泵體因摩擦阻力轉(zhuǎn)矩不夠而發(fā)生圓周方向移動(dòng)及扭絞電纜故障問(wèn)題的產(chǎn)生。
文檔編號(hào)F04D29/00GK201521474SQ200920250320
公開(kāi)日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2009年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月13日
發(fā)明者馬恩成, 鄧悌康, 趙愛(ài)仁, 程曉波, 陸建峰, 陳大為 申請(qǐng)人:天津甘泉集團(tuán)有限公司