本發(fā)明涉及水泵,確切的說是用于船舶發(fā)動機用水泵。更確切的說是船舶發(fā)動機用橡膠葉輪式水泵。
背景技術(shù):由于海水具有腐蝕性,傳統(tǒng)船舶發(fā)動機上的水泵的葉輪為剛性葉片伸縮式葉輪,是用銅或不銹鋼制成,工作時葉輪的剛性葉片隨葉輪的轉(zhuǎn)軸在偏心的泵室內(nèi)轉(zhuǎn)動,滑動嵌在轉(zhuǎn)軸伸縮槽中的葉片在彈簧的作用下需要不斷地進行伸縮運動,因而結(jié)構(gòu)復雜、成本高,且故障節(jié)點多;若水中雜質(zhì)進入葉片伸縮槽導致葉片的伸縮運動失靈,就會發(fā)生“抱軸卡死”或漏水空轉(zhuǎn)的故障,因此,現(xiàn)有技術(shù)存在結(jié)構(gòu)復雜、成本高、故障率高的問題與不足。為解決上述技術(shù)問題,寧波市巨龍橡塑機電有限公司對此進行了改進并申報了《一種彈性橡膠葉輪的葉輪式海水泵》(專利號為:201120051929.9;授權(quán)公告號為:CN201982293U),其主要結(jié)構(gòu)為:包括泵體、泵軸、月牙環(huán)、橡膠葉輪,泵體為銅質(zhì)構(gòu)件,泵軸置于泵體的中心線處,泵體前端傳動腔中設(shè)有用于支承泵軸的兩個軸承,泵體后端的工作腔與傳動腔用水封隔開;在泵體后端呈圓柱形的工作腔中有一個帶有若干個葉片的橡膠葉輪,橡膠葉輪與泵軸通過平鍵配合固定在泵軸上、可隨泵軸一起轉(zhuǎn)動,橡膠葉輪的若干個楞形葉片呈輻射狀;工作腔一側(cè)各設(shè)有與工作腔相通的一個進水口和一個出水口;在進水口及出水口一側(cè)的工作腔內(nèi)壁上固定有一個月牙環(huán)。其工作原理為:橡膠葉輪在泵體的工作腔中旋轉(zhuǎn)時,由于工作腔在進水口與出水口一側(cè)的內(nèi)壁上固定有一個月牙環(huán),橡膠葉輪旋轉(zhuǎn),當葉片旋轉(zhuǎn)離開月牙環(huán)一側(cè)時,葉片伸開,葉片之間容積增大,壓力減小產(chǎn)生負壓,水從進水口處吸入工作腔;當葉片旋轉(zhuǎn)進入月牙環(huán)一側(cè)時,葉片彎曲,葉片之間容積減小,產(chǎn)生正壓,把水從工作腔中壓出;在橡膠葉輪旋轉(zhuǎn)過程中,各葉片依次伸開和彎曲,以此來完成泵水工作。從而達到減小體積、減輕重量、降低成本、提高耐海水腐蝕能力、延長使用壽命的目的。但現(xiàn)有的橡膠葉輪采用整體式設(shè)計,即葉片與輪體采用整體硫化成型,該結(jié)構(gòu)設(shè)計下,葉片無法單獨更換,一旦某個葉片出現(xiàn)磨損或損壞,整個葉輪也將報廢,造成資源的浪費,同時也給維修帶來不便;而且葉片進入月牙環(huán)上時,葉片徑向的距離壓縮完全依靠葉片的彎曲實現(xiàn),這樣要達到較大的泵液壓力(即達到較高的泵水效率),則葉片的彎曲量越大,而橡膠的彎折變形有限,故對水泵的工作效率存在一定的限制;另一方面,橡膠的彎折變形越大,對橡膠葉片的損傷越大,而影響葉片的使用壽命。
技術(shù)實現(xiàn)要素:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足,本發(fā)明的目的在于提供一種葉片與葉輪輪體單獨設(shè)計,裝配成型,實現(xiàn)葉片可單獨更換維修的船舶發(fā)動機用橡膠葉輪式水泵,維護成本低;本發(fā)明進一步的目的是提供葉片使用壽命長、泵水效率高的船舶發(fā)動機用橡膠葉輪式水泵。為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案:一種船舶發(fā)動機用橡膠葉輪式水泵,包括有泵體,泵體設(shè)有內(nèi)腔,內(nèi)腔內(nèi)插設(shè)有泵軸,泵軸上設(shè)有將內(nèi)腔分隔成位于前端的傳動腔以及位于后端的工作腔的水封裝置,泵體前端設(shè)有將工作腔封閉的后蓋,工作腔一側(cè)設(shè)有與工作腔相通的進水口和出水口,所述泵軸一端穿過傳動腔并支承在傳動腔內(nèi),泵軸另一端伸入工作腔內(nèi),所述工作腔內(nèi)設(shè)有橡膠葉輪,橡膠葉輪安裝在泵軸上,在進水口及出水口一側(cè)的工作腔內(nèi)壁上固定有月牙環(huán),所述橡膠葉輪包括有與泵軸連接的輪體,輪體的外圓周上設(shè)有若干片均布等分的、沿直徑方向呈輻射狀的橡膠葉片,其特征在于:所述的輪體為耐腐蝕塑料制成的塑料輪體,所述塑料輪體外圓周上設(shè)有葉片插槽,所述橡膠葉片可拆卸插裝在葉片插槽內(nèi),所述橡膠葉片與葉片插槽密封配合。通過采用上述技術(shù)方案,橡膠葉輪將橡膠葉片與輪體分體加工,采用可拆卸裝配形成,橡膠葉片與葉片插槽密封配合避免雜質(zhì)和液體進入配合處,造成損害,從而達到橡膠葉片可單獨更換維修,在某個橡膠葉片出現(xiàn)磨損或損壞后,只需對相應(yīng)的橡膠葉片進行更換,無需更換整個葉輪,從而便于水泵的維護和降低葉輪維護成本,而且橡膠葉輪的輪體可采用與橡膠葉片不同材料的耐腐蝕塑料制成,塑料較橡膠比具有更強的剛性,提高葉輪使用壽命。本發(fā)明進一步設(shè)置為:所述橡膠葉片沿輪體軸向插入裝配在葉片插裝槽內(nèi),所述葉片插槽為徑向方向上口部小、底部大的臺階槽,葉片插槽包括有小徑徑向滑動導槽以及大徑活動槽,小徑徑向滑動導槽與大徑活動槽連接處形成限位臺階面,所述橡膠葉片包括有橡膠葉片本體以及剛性安裝板,所述橡膠葉片本體頂部設(shè)有凸出的、沿軸向方向的、圓柱形的脊冠,橡膠葉片本體底部與剛性安裝板硫化連接,所述剛性安裝板與葉片插裝槽徑向上可滑移配合,剛性安裝板與小徑徑向滑動導槽導向配合,剛性安裝板相對于與橡膠葉片本體連接一端的另一端為位于大徑活動槽內(nèi)的膨大限位端,該膨大限位端與限位臺階面限位配合,所述大徑活動槽在徑向上具有供剛性安裝板徑向滑移的徑向伸縮間隔,所述橡膠葉片本體的底部位于輪體圓周方向兩側(cè)設(shè)有沿圓周方向向外伸展的彈性密封翼片,彈性密封翼片的密封唇口彈性壓緊在輪體外圓周面上構(gòu)成所述橡膠葉片在徑向上與葉片插裝槽密封配合,并實現(xiàn)驅(qū)動所述剛性安裝板的膨大限位端壓緊在限位臺階面上限位,所述彈性密封翼片與輪體外圓周面之間具有與所述徑向伸縮間隔相適應(yīng)的可壓縮彈性密封腔,所述葉片插裝槽上供橡膠葉片插裝的裝配口上設(shè)有密封端蓋構(gòu)成所述橡膠葉片軸向上與葉片插裝槽密封配合。通過采用上述技術(shù)方案,橡膠葉片插裝在葉片插裝槽內(nèi)后經(jīng)密封端蓋和彈性密封翼片分別構(gòu)成軸向和徑向上的密封,從而保證橡膠葉片插裝在葉片插槽內(nèi)密封,橡膠葉片在輪體徑向可滑動,則葉片在進入月牙環(huán)行程中,橡膠葉片徑向移動壓縮彈性密封翼片變形消除彈性密封腔和徑向伸縮間隔,提供橡膠葉片一定徑向移動量,之后繼續(xù)進入月牙環(huán),橡膠葉片的橡膠葉片本體彎折變形,由于橡膠葉片在進入月牙環(huán)初期具有一定徑向移動量,從而在保證泵液壓力不變下,可減少橡膠葉片本體的彎折變形量,從而提高橡膠葉片的使用壽命,而在保證橡膠葉片本體的彎折變形量不便時,則可有效提高相鄰橡膠葉片之間的空間壓縮量,即提高泵液壓力,提高工作效率,這樣可通過計算得出合理的橡膠葉片合適的彎折變形量和相鄰橡膠葉片之間的空間壓縮量比值,從而達到提高水泵工作效率和橡膠葉片的使用壽命。本發(fā)明進一步設(shè)置為:所述彈性密封翼片為半拱形。該結(jié)構(gòu)設(shè)計下,彈性密封翼片的變形可靠,密封可靠和使用壽命長。本發(fā)明進一步設(shè)置為:所述剛性安裝板的膨大限位端為球狀,相應(yīng)的所述限位臺階面為凹球面。由于在工作時,橡膠葉片頻繁的伸縮,剛性安裝板與限位臺階面頻繁接觸,采用球面配合,接觸面積大,不易損壞,使用壽命長。本發(fā)明進一步設(shè)置為:所述泵軸伸出傳動腔的軸段為前端大、后端小的錐形軸段,所述錐形軸段上安裝有的斜齒輪,所述斜齒輪的中間安裝孔為與錐形軸段適配的錐形孔,錐形軸段前端上安裝有將斜齒輪鎖緊壓裝在錐形軸段上的鎖緊螺母。采用該方案下,斜齒輪傳動具有傳動力矩大,少齒差配合,傳動更為穩(wěn)定,而且采用錐形軸段供斜齒輪裝配,具有裝配牢固方便,而且錐形軸段的中軸線與旋轉(zhuǎn)軸中軸線同軸度較好,傳動更為穩(wěn)定可靠。本發(fā)明進一步設(shè)置為:所述傳動腔內(nèi)設(shè)有雙列角接觸球軸承,所述泵軸經(jīng)雙列角接觸球軸承支承在傳動腔內(nèi),且在所述傳動腔朝向水封裝置一端設(shè)有油封。采用雙列角接觸球軸承支承,實現(xiàn)較大的徑向負荷為主的徑向和軸向聯(lián)合負荷,以及力矩負荷,可限制泵軸的軸向兩個方向的軸向位移,泵軸支承更為穩(wěn)定可靠,從而提高泵軸轉(zhuǎn)動穩(wěn)定性,提高工作穩(wěn)定性,該油封的設(shè)計,提高對雙列角接觸球軸承的密封保護,提高潤滑性能,進而提高泵軸轉(zhuǎn)動穩(wěn)定性。本發(fā)明進一步設(shè)置為:所述輪體包括有塑料輪體本體,以及位于塑料輪體本體中心的安裝銅軸套,塑料輪體本體與安裝銅軸套澆鑄成型一體,安裝銅軸套與泵軸采用花鍵配合傳動。采用安裝銅軸套與泵軸配合,并采用花鍵配合實現(xiàn)傳動,具有傳動穩(wěn)定可靠的優(yōu)點。本發(fā)明進一步設(shè)置為:所述泵體后端安裝有安裝法蘭盤,安裝法蘭盤與泵體之間進O型圈密封配合。該安裝法蘭盤設(shè)計,便于泵體固定安裝在發(fā)動機上。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。附圖說明圖1為本發(fā)明具體實施例船舶發(fā)動機用橡膠葉輪式水泵結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為本發(fā)明具體實施例橡膠葉輪爆炸視圖;圖3為本發(fā)明具體實施例橡膠葉輪結(jié)構(gòu)示意圖;圖4為圖3A部分放大視圖;圖5為本發(fā)明具體實施例輪體結(jié)構(gòu)示意圖;圖6為本發(fā)明具體實施例橡膠葉片結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式參見附圖1-6,本發(fā)明公開的一種船舶發(fā)動機用橡膠葉輪式水泵,包括有泵體1,泵體1設(shè)有內(nèi)腔,內(nèi)腔內(nèi)插設(shè)有泵軸2,泵軸2上設(shè)有將內(nèi)腔分隔成傳動腔11以及工作腔12的水封裝置3,傳動腔11位于泵體1的后端,工作腔12位于泵體1的前端;泵體1前端設(shè)有將工作腔12封閉的蓋板4,工作腔12一側(cè)設(shè)有與工作腔12相通的進水口和出水口,所述泵軸2一端穿過傳動腔11并支承在傳動腔11內(nèi),泵軸2另一端伸入工作腔12內(nèi);所述工作腔12內(nèi)設(shè)有橡膠葉輪5,橡膠葉輪5安裝在泵軸2上,在進水口及出水口一側(cè)的工作腔12內(nèi)壁上固定有月牙環(huán)6,月牙環(huán)6經(jīng)調(diào)節(jié)螺釘61安裝在工作腔12內(nèi);所述橡膠葉輪5包括有與泵軸2連接的輪體51,輪體51的外圓周上設(shè)有若干片均布等分的、沿直徑方向呈輻射狀的橡膠葉片52。所述的輪體51為耐腐蝕塑料制成的塑料輪體,其中耐腐蝕塑料可以為FRPP、CPVC、PVDF等材料,其為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的材料;所述塑料輪體51外圓周上設(shè)有葉片插槽53,所述橡膠葉片52可拆卸插裝在葉片插槽53內(nèi),所述橡膠葉片52與葉片插槽53密封配合。其中,所述橡膠葉片52沿輪體51軸向插入裝配在葉片插裝槽53內(nèi),即葉片插裝槽53供橡膠葉片52插裝的裝配入口為軸向一端或兩端,本具體實施例中采用葉片插槽兩端均為開口設(shè)計,這樣加工方便,而且為保證軸向兩端口處形成密封,所述葉片插裝槽53上供橡膠葉片52插裝的裝配口上設(shè)有密封端蓋54,經(jīng)密封端蓋54壓緊實現(xiàn)密封,但也需保證密封端蓋54壓緊后,橡膠葉片52能夠徑向滑動,也可在密封端蓋的密封端面上設(shè)有與葉片插裝槽徑向截面形狀形成的孔槽部分,以提高橡膠葉片的穩(wěn)定性;所述葉片插槽53為徑向方向上口部小、底部大的臺階槽,葉片插槽53包括有小徑徑向滑動導槽531以及大徑活動槽532,小徑徑向滑動導槽531與大徑活動槽532連接處形成限位臺階面533;所述橡膠葉片52包括有橡膠葉片本體521以及剛性安裝板522;所述橡膠葉片本體521頂部設(shè)有凸出的、沿軸向方向的、圓柱形的脊冠5211,橡膠葉片本體521底部與剛性安裝板522硫化連接(此處需特別指出的是,頂部為輪體徑向上遠離中心軸的一端,底部為輪體徑向靠近中心軸的一端),所述剛性安裝板522與葉片插裝槽53徑向上可滑移配合,剛性安裝板522與小徑徑向滑動導槽531導向配合,剛性安裝板522相對于與橡膠葉片本體521連接一端的另一端為位于大徑活動槽532內(nèi)的膨大限位端5221,該膨大限位端5221與限位臺階面533限位配合;所述大徑活動槽532在徑向上具有供剛性安裝板522徑向滑移的徑向伸縮間隔5321,所述橡膠葉片本體521的底部位于輪體圓周方向兩側(cè)設(shè)有沿圓周方向向外伸展的彈性密封翼片5212,彈性密封翼片5212的密封唇口彈性壓緊在輪體51外圓周面上構(gòu)成所述橡膠葉片52在徑向上與葉片插裝槽53密封配合,并實現(xiàn)驅(qū)動所述剛性安裝板522的膨大限位端5221壓緊在限位臺階面533上限位,即彈性密封翼片5212與輪體51為過盈配合,橡膠葉片52裝配到位后,彈性密封翼片5212已經(jīng)具有一定的壓縮量;所述彈性密封翼片5212與輪體51外圓周面之間具有與所述徑向伸縮間隔5321相適應(yīng)的可壓縮彈性密封腔5213,即彈性密封翼片5212與輪體51之間仍然具有可壓縮空間。這樣橡膠葉片插裝在葉片插裝槽內(nèi)后經(jīng)密封端蓋和彈性密封翼片分別構(gòu)成軸向和徑向上的密封,從而保證橡膠葉片插裝在葉片插槽內(nèi)密封;葉輪轉(zhuǎn)動時,則橡膠葉片在進入月牙環(huán)行程中,橡膠葉片徑向移動壓縮彈性密封翼片變形消除彈性密封腔和徑向伸縮間隔,提供橡膠葉片一定徑向移動量,之后繼續(xù)進入月牙環(huán),橡膠葉片的橡膠葉片本體彎折變形;在橡膠葉片退出月牙環(huán),由于在彈性密封翼片的彈性以及葉輪的離心力作用下,橡膠葉片徑向移動復位;由于橡膠葉片在進入月牙環(huán)初期具有一定徑向移動量,從而在保證泵液壓力不變下,可減少橡膠葉片本體的彎折變形量,從而提高橡膠葉片的使用壽命,而在保證橡膠葉片本體的彎折變形量不便時,則可有效提高相鄰橡膠葉片之間的空間壓縮量,即提高泵液壓力,提高工作效率,這樣可通過計算得出合理的橡膠葉片合適的彎折變形量和相鄰橡膠葉片之間的空間壓縮量比值,從而達到提高水泵工作效率和橡膠葉片的使用壽命;同時,由于間隙的存在,橡膠葉片的裝配也方便。當然作為本發(fā)明可行的技術(shù)方案,橡膠葉片可以采用與葉片插槽固定插裝,其裝配方向可以沿著軸向,也可以沿著徑向。為保證彈性密封翼片5212變形可靠,所述彈性密封翼片5212為半拱形;則兩個彈性密封翼片5212則為拱形。拱形結(jié)構(gòu)設(shè)計下,彈性密封翼片的變形可靠,密封可靠和使用壽命長。當然作為其變型設(shè)計,可以為斜直片,兩彈性密封翼片形成三角形,或開口背離輪體的圓弧性等,但其存在密封彈性小,變形壽命短的缺陷;故優(yōu)先采用本具體實施例的結(jié)構(gòu)設(shè)計。由于在工作時,橡膠葉片頻繁的伸縮,剛性安裝板522與限位臺階面533頻繁接觸,為保證其接觸力小,所述剛性安裝板522的膨大限位端5221為球狀,相應(yīng)的所述限位臺階面533為凹球面。采用球面配合,接觸面積大,則接觸力小,不易損壞,使用壽命長。本具體實施例中,所述輪體51包括有塑料輪體本體511,以及位于塑料輪體本體511中心的安裝銅軸套512;塑料輪體本體511與安裝銅軸套512澆鑄成型一體,安裝銅軸套512與泵軸21采用花鍵配合傳動。采用安裝銅軸套與泵軸配合,并采用花鍵配合實現(xiàn)傳動,具有傳動穩(wěn)定可靠的優(yōu)點。為提高泵軸2的工作穩(wěn)定性,所述泵軸2伸出傳動腔12的軸段為前端大、后端小的錐形軸段21(此處需說明的是,所指的“前端”為泵軸2朝向工作腔12一端,“后端”為相對的另一端),所述錐形軸段12上安裝有的斜齒輪7,所述斜齒輪7的中間安裝孔為與錐形軸段21適配的錐形孔,錐形軸段21后端(此處的“后端”為上面所指方向一致)上安裝有將斜齒輪7鎖緊壓裝在錐形軸段21上的鎖緊螺母71,鎖緊螺母71與斜齒輪7之間經(jīng)彈簧墊片72漲緊;為保證斜齒輪裝配穩(wěn)固,斜齒輪朝向工作腔的一端(即為后端)具有錐形延伸座體73,錐形延伸座體73可延長斜齒輪的軸向裝配長度,保證裝配牢固可靠,而且錐形延伸座體可部分伸入泵體內(nèi),使得裝配結(jié)構(gòu)緊湊。斜齒輪傳動具有傳動力矩大,少齒差配合,傳動更為穩(wěn)定,而且采用錐形軸段供斜齒輪裝配,具有裝配牢固方便,而且錐形軸段的中軸線與旋轉(zhuǎn)軸中軸線同軸度較好,傳動更為穩(wěn)定可靠。其中,所述傳動腔11內(nèi)設(shè)有雙列角接觸球軸承8,雙列角接觸球軸承8經(jīng)孔用擋圈81固定裝配在傳動腔11內(nèi);所述泵軸2經(jīng)雙列角接觸球軸承8支承在傳動腔11內(nèi),且在所述傳動腔11朝向水封裝置3一端設(shè)有油封9。采用雙列角接觸球軸承支承,實現(xiàn)較大的徑向負荷為主的徑向和軸向聯(lián)合負荷,以及力矩負荷,可限制泵軸的軸向兩個方向的軸向位移,泵軸支承更為穩(wěn)定可靠,從而提高泵軸轉(zhuǎn)動穩(wěn)定性,提高工作穩(wěn)定性,該油封的設(shè)計,提高對雙列角接觸球軸承的密封保護,提高潤滑性能,進而提高泵軸轉(zhuǎn)動穩(wěn)定性。為方便水泵的連接安裝,所述泵體1后端安裝有安裝法蘭盤13,安裝法蘭盤13與泵體1之間進O型圈密封配合。