本發(fā)明涉及船舶推進泵技術(shù)領域,尤其涉及一種船用電磁無軸緣輪噴水泵。
背景技術(shù):
隨著船舶推進裝置性能的要求越來越高,傳統(tǒng)的軸式驅(qū)動器部件多,船艙占用空間大、能量損耗大、軸系振動和噪聲控制困難。尤其是船艇、潛艇等緊湊型船舶,其船艙空間有限,同時要求機動性高、軸系穩(wěn)定可靠等。而噴水泵具有回轉(zhuǎn)半徑小,船舶艙內(nèi)噪聲和振動低,以及結(jié)構(gòu)簡單等一系列優(yōu)點。因此,噴水泵在潛艇、游艇等緊湊型船舶上得到了廣泛應用?,F(xiàn)有的噴水泵多采用泵軸驅(qū)動形式,泵軸在轉(zhuǎn)動時,仍然不可避免的產(chǎn)生振動和噪音。同時,由于槳葉是固定在泵軸的軸轂上,軸轂的中心軸線與泵體中心軸線重合,一旦有異物被進入泵體,打彎槳葉或者泵軸,都會引起高速旋轉(zhuǎn)的槳葉撞擊泵體內(nèi)腔,造成槳葉甚至船體的損壞,使得艦船完全喪失動力。
目前無軸緣輪螺旋槳裝置還未應用到噴水泵上,對于已公開的一些無軸緣輪螺旋槳裝置都是采用吊艙形式,懸掛在船舶尾部。公開號cn104326073a公開了一種船用永磁電機泵螺旋槳,這種推進裝置將電機定子設置在圓柱形殼體內(nèi),螺旋槳槳葉與電機轉(zhuǎn)子相連后安裝在殼體中空部位,電機通電后帶動槳葉旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推力。該裝置是安裝在船尾,并沒有與噴水泵相結(jié)合,未能充分利用噴水泵的優(yōu)點。而傳統(tǒng)噴水泵多采用泵軸驅(qū)動形式,公開號cn102285441a描述了噴水推進泵的一般結(jié)構(gòu):包括泵體,泵體由圓筒狀中間段和分置于其兩端的與其固接的噴口段和進流段組成,泵內(nèi)內(nèi)置與泵體同軸設置的泵軸,依靠泵軸轉(zhuǎn)動帶動葉輪旋轉(zhuǎn),起到抽吸、噴出流體作用,產(chǎn)生推力。cn203604267公開了一種噴繪推進泵,其轉(zhuǎn)動葉輪固定在泵軸上,以葉輪為界將推進泵劃分為聯(lián)通泵體進水口的進水區(qū)和用于出水的出水區(qū),進一步整合泵內(nèi)流道,以達到優(yōu)化泵內(nèi)流場,提高推進效率的目的。但是其固有的泵軸決定了其泵內(nèi)流場受到嚴重擾亂,推進效率難以得到大幅度提升,且水草等雜物容易纏繞甚至打壞泵軸及槳葉,安全性差。中國實用新型專利cn200992297y,提出了一種船舶噴水推進系統(tǒng)的雜物清除裝置,使用可拆卸格柵來阻擋雜物,操作人員可以在船體內(nèi)打開格柵。但是在航行中,尤其是螺旋槳還在運轉(zhuǎn)的情況下,打開格柵是很危險的。而且一旦格柵部件出現(xiàn)掉落等意外,容易被吸進螺旋槳,并打壞螺旋槳,影響船舶安全。
上述公開專利針對噴水泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)做了優(yōu)化,卻一直未從根本上解決水草纏繞、打壞泵軸、槳葉這幾個根本問題。有專利公開了電磁無軸輪緣螺旋槳泵,但又由于防護、密封、結(jié)構(gòu)強度等原因,一直未在噴水泵上得以應用。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)中占用空間大、能量損耗大、軸系振動和噪聲控制困難的缺陷,提供一種船用電磁無軸緣輪噴水泵。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
本發(fā)明提供一種船用電磁無軸緣輪噴水泵,包括:噴水泵、定子部件、轉(zhuǎn)子部件和軸承組件;其中,噴水泵包括殼體和設置在殼體兩端的出水口和進水口;定子部件和轉(zhuǎn)子部件設置在殼體上靠近出水口的位置;定子部件為環(huán)形結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)子部件設置在定子部件的環(huán)內(nèi),定子部件和轉(zhuǎn)子部件之間通過軸承組件相互連接;定子部件內(nèi)部設置有電機線圈繞組,轉(zhuǎn)子部件內(nèi)部設置有轉(zhuǎn)子環(huán)、永磁鐵和槳葉;定子部件內(nèi)部的電機線圈繞組通電后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,永磁鐵在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下帶動轉(zhuǎn)子環(huán)轉(zhuǎn)動,槳葉與轉(zhuǎn)子環(huán)相連轉(zhuǎn)動并產(chǎn)生推力,推動船舶前進。
進一步地,本發(fā)明的定子部件包括定子鐵芯環(huán)、電機線圈繞組、固定外板和定子不銹鋼防護層;定子鐵芯環(huán)的外壁固定在固定外板上,固定外板與船體固定連接;定子鐵芯環(huán)內(nèi)部設置有中空的腔室,電機線圈繞組設置在該腔室中;定子不銹鋼保護層通過黏貼的方式固定設置在定子鐵芯環(huán)的內(nèi)壁上。
進一步地,本發(fā)明的轉(zhuǎn)子部件包括轉(zhuǎn)子環(huán)、永磁鐵、轉(zhuǎn)子環(huán)不銹鋼保護層、槳葉板和槳葉;轉(zhuǎn)子環(huán)的外壁內(nèi)部設置有橢圓槽,永磁體設置在該橢圓槽內(nèi);轉(zhuǎn)子環(huán)不銹鋼保護層通過黏貼的方式固定設置在轉(zhuǎn)子環(huán)的外壁上;槳葉的葉梢指向轉(zhuǎn)子環(huán)的圓心方向,其葉根焊接在槳葉板上,每個槳葉板均通過多個螺栓與轉(zhuǎn)子環(huán)的內(nèi)壁固定連接。
進一步地,本發(fā)明的轉(zhuǎn)子環(huán)不銹鋼保護層和定子不銹鋼保護層之間設置有間隙,通電后,定子部件和轉(zhuǎn)子部件之間相互旋轉(zhuǎn),定子部件和轉(zhuǎn)子部件之間在該間隙處形成動壓水膜,動壓水膜用于潤滑定子部件和轉(zhuǎn)子部件,且能冷卻電機線圈繞組。
進一步地,本發(fā)明的定子部件和轉(zhuǎn)子部件的兩端分別設置有前蓋板和后蓋板。
進一步地,本發(fā)明的軸承組件包括后推力軸承、后壓力承載件、前推力軸承和前壓力承載件;后推力軸承通過螺栓與后蓋板相連,前推力軸承通過螺栓與前蓋板相連;后壓力承載件和前壓力承載件通過螺栓與轉(zhuǎn)子環(huán)相連。
進一步地,本發(fā)明的殼體一端為水平設置,另一端彎曲設置;出水口設置在水平端,進水口設置在彎曲端,進水口的截面為矩形;進水口上設置有進口固定格柵。
進一步地,本發(fā)明的槳葉設置有4片,槳葉與轉(zhuǎn)子環(huán)內(nèi)壁連接部位設置有過度倒角,槳葉的剖面為翼型剖面。
本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是:本發(fā)明的船用電磁無軸緣輪噴水泵,首次在噴水泵上采用了無軸緣輪螺旋槳裝置,用無軸緣輪螺旋槳取代了傳統(tǒng)泵軸驅(qū)動形式,采用了槳葉可拆卸設計,并設計了詳細的防護、密封等裝置,在有效提高推進效率的同時,極大地降低了水草等雜物纏繞甚至打壞泵軸的幾率,保證了艦船安全性;
1、現(xiàn)有噴水泵多采用泵軸驅(qū)動形式,槳葉固定在軸轂上。在淺水域或者雜物多的流域,水草等雜物容易進入噴水泵,纏繞在軸轂和槳葉上,影響推進效率。而本發(fā)明采用的無軸輪緣螺旋槳,不含軸系,大大減少了水草等雜物纏繞的可能性。
2、現(xiàn)有噴水泵多采用格柵來阻擋水草等雜物,操作復雜,其部件損壞掉落容易打傷螺旋槳和軸,一旦軸被打彎或者打斷,或者高速旋轉(zhuǎn)的槳葉撞擊泵體內(nèi)腔,到會造成船舶喪失驅(qū)動力。本發(fā)明采用的無軸輪緣螺旋槳,其槳葉分別固定在轉(zhuǎn)子內(nèi)壁。在遇到外來雜物打傷某個槳葉時,其他槳葉仍可進行工作,安全可靠。
3、現(xiàn)有噴水泵多采用泵軸驅(qū)動形式,槳葉固定在軸轂上。其在轉(zhuǎn)動時由于軸系轉(zhuǎn)速較高,振動和噪聲嚴重,且軸轂的存在嚴重影響了噴水泵內(nèi)部的流場,影響其推進效率。本發(fā)明采用采用的無軸輪緣螺旋槳,不含軸系,具有振動小,噪音低,推進效率高等特點。
附圖說明
下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明,附圖中:
圖1是本發(fā)明實施例的船用電磁無軸輪緣噴水泵安裝圖;
圖2是本發(fā)明實施例的船用電磁無軸輪緣噴水泵徑向剖面圖;
圖3是本發(fā)明實施例的螺旋槳槳葉圖;
圖中:1-噴水泵;11-噴水泵出水口;12-噴水泵進水口;13-噴水泵殼體;2-進水口格柵;3-定子部件;31-定子鐵芯環(huán);32-電機線圈繞組;33-固定外板;34-定子不銹鋼防護層;4-轉(zhuǎn)子部件;41-轉(zhuǎn)子環(huán);42-永磁體;43-轉(zhuǎn)子不銹鋼防護層;44-槳葉板;45-槳葉;5-軸承組件;51-后推力軸承;52-后壓力承載件;53-前推力軸承;54-前壓力承載件;6-前蓋板;7-后蓋板。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白,以下結(jié)合附圖及實施例,對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解,此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明,并不用于限定本發(fā)明。
如圖1所示,本發(fā)明實施例的船用電磁無軸緣輪噴水泵,包括:噴水泵1、定子部件3、轉(zhuǎn)子部件4和軸承組件5;其中,噴水泵1包括殼體13和設置在殼體13兩端的出水口11和進水口12;定子部件3和轉(zhuǎn)子部件4設置在殼體13上靠近出水口11的位置;定子部件3為環(huán)形結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)子部件4設置在定子部件3的環(huán)內(nèi),定子部件3和轉(zhuǎn)子部件4之間通過軸承組件5相互連接;定子部件3內(nèi)部設置有電機線圈繞組32,轉(zhuǎn)子部件4內(nèi)部設置有轉(zhuǎn)子環(huán)41、永磁鐵42和槳葉45;定子部件3內(nèi)部的電機線圈繞組32通電后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,永磁鐵42在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下帶動轉(zhuǎn)子環(huán)41轉(zhuǎn)動,槳葉45與轉(zhuǎn)子環(huán)41相連轉(zhuǎn)動并產(chǎn)生推力,推動船舶前進。
定子部件3包括定子鐵芯環(huán)31、電機線圈繞組32、固定外板33和定子不銹鋼防護層34;定子鐵芯環(huán)31的外壁固定在固定外板33上,固定外板33與船體固定連接;定子鐵芯環(huán)31內(nèi)部設置有中空的腔室,電機線圈繞組32設置在該腔室中;定子不銹鋼保護層34通過黏貼的方式固定設置在定子鐵芯環(huán)31的內(nèi)壁上。
轉(zhuǎn)子部件4包括轉(zhuǎn)子環(huán)41、永磁鐵42、轉(zhuǎn)子環(huán)不銹鋼保護層43、槳葉板44和槳葉45;轉(zhuǎn)子環(huán)41的外壁內(nèi)部設置有橢圓槽,永磁體42設置在該橢圓槽內(nèi);轉(zhuǎn)子環(huán)不銹鋼保護層43通過黏貼的方式固定設置在轉(zhuǎn)子環(huán)41的外壁上;槳葉45的葉梢指向轉(zhuǎn)子環(huán)41的圓心方向,其葉根焊接在槳葉板44上,每個槳葉板44均通過多個螺栓與轉(zhuǎn)子環(huán)41的內(nèi)壁固定連接。
轉(zhuǎn)子環(huán)不銹鋼保護層43和定子不銹鋼保護層34之間設置有間隙,通電后,定子部件3和轉(zhuǎn)子部件4之間相互旋轉(zhuǎn),定子部件3和轉(zhuǎn)子部件4之間在該間隙處形成動壓水膜,動壓水膜用于潤滑定子部件3和轉(zhuǎn)子部件4,且能冷卻電機線圈繞組32。
定子部件3和轉(zhuǎn)子部件4的兩端分別設置有前蓋板6和后蓋板7。
軸承組件5包括后推力軸承51、后壓力承載件52、前推力軸承53和前壓力承載件54;后推力軸承51通過螺栓與后蓋板7相連,前推力軸承53通過螺栓與前蓋板6相連;后壓力承載件52和前壓力承載件54通過螺栓與轉(zhuǎn)子環(huán)41相連。
殼體13一端為水平設置,另一端彎曲設置;出水口11設置在水平端,進水口12設置在彎曲端,進水口11的截面為矩形;進水口11上設置有進口固定格柵2。
槳葉45設置有4片,槳葉45與轉(zhuǎn)子環(huán)41內(nèi)壁連接部位設置有過度倒角,槳葉45的剖面為naca翼型剖面。
在本發(fā)明的另一個具體實施例中:船用電磁無軸輪緣噴水泵,主要由噴水泵1、進口格柵2、定子部件3、轉(zhuǎn)子部件4、軸承組件5、前蓋板6、后蓋板7組成。
噴水泵1包含出噴水泵出水口11、噴水泵進水口12、噴水泵殼體13,進水口格柵2固定在噴水泵進水口12處。
定子部件3包含定子鐵芯環(huán)31、線圈繞組32、定子不銹鋼防護層34,定子鐵芯環(huán)通過固定外板33固定在船體上,線圈繞組32纏繞在定子鐵芯環(huán)31上,定子鐵芯環(huán)31內(nèi)壁涂有定子不銹鋼防護層34。
轉(zhuǎn)子部件4包含轉(zhuǎn)子環(huán)41、永磁體42、轉(zhuǎn)子不銹鋼防護層43、槳葉板44、槳葉45,永磁體42鑲嵌在轉(zhuǎn)子環(huán)41的凹槽內(nèi),槳葉45通過槳葉板44固定在轉(zhuǎn)子環(huán)41內(nèi)壁。轉(zhuǎn)子環(huán)41外壁涂有轉(zhuǎn)子不銹鋼防護層43,與定子不銹鋼防護層34相對,兩者間含有一定間隙,方便水流潤滑。
軸承組件5包含水潤滑后推力軸承51、后壓力承載件52、水潤滑前推力軸承53、前壓力承載件54,其中后壓力承載件52和前壓力承載件54主要起壓力承載的作用,分別固定在定子環(huán)41兩側(cè);水潤滑后推力軸承51、水潤滑前推力軸承53分別與壓力承載件52、前壓力承載件54相對,起到支撐轉(zhuǎn)子部件和傳遞推力的作用。
工作時,定子上的線圈繞組32通電,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,轉(zhuǎn)子環(huán)41在磁場中受力旋轉(zhuǎn),帶動槳葉45旋轉(zhuǎn),將水流從進水口吸入,出水口噴出形成壓力差,推動船舶前進。同時水流被吸入水潤滑后推力軸承51與水潤滑前推力軸承51的間隙內(nèi)以及定子不銹鋼防護層34與轉(zhuǎn)子不銹鋼防護層43的間隙內(nèi),形成動壓水膜,一方面可以起到潤滑作用,不至于導致干摩擦,以保護定子部件3和轉(zhuǎn)子部件4另一方面可以冷卻電機。
轉(zhuǎn)子部件包含轉(zhuǎn)子環(huán)、永磁體和槳葉,轉(zhuǎn)子環(huán)設置在噴水泵內(nèi)腔,永磁體鑲嵌在轉(zhuǎn)子環(huán)的外壁的凹槽中,內(nèi)壁上固定四片槳葉,槳葉葉梢向內(nèi)部伸出,指向轉(zhuǎn)子中心。其與轉(zhuǎn)子內(nèi)壁連接部位具有一定過度倒角。槳葉剖面為naca剖面,推力大,可反轉(zhuǎn);定子部件包含固定外板、定子環(huán)和線圈繞組,定子環(huán)設置在噴水泵泵外,通過固定外板固定在船體上,定子環(huán)上纏繞著線圈繞組。轉(zhuǎn)子和定子不相連,中間具有一定間隙,轉(zhuǎn)子內(nèi)壁和與之相對的轉(zhuǎn)子外壁均設有防護層。
軸承組件包括前軸承和后軸承,分別位于轉(zhuǎn)子兩側(cè),限定轉(zhuǎn)子軸向位移并提供支撐作用。其特征在于:定子通電產(chǎn)生磁場,轉(zhuǎn)子上的永磁體驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)子帶動槳葉轉(zhuǎn)動,將水流從噴水泵進口吸入,并從出口噴水,由此產(chǎn)生推力,推動船舶前進。
應當理解的是,對本領域普通技術(shù)人員來說,可以根據(jù)上述說明加以改進或變換,而所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。