发明内容

为了避免和克服现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种带大推力水润滑轴承结构的潜水贯流泵排水系统。本发明排水系统中的贯流泵无需任何密封以及锁紧结构，设计叶片直径可达5.7m长，同时结构可承受达100吨的推力，满足了排水系统大流量的流体输送需求。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种带大推力水润滑轴承结构的潜水贯流泵排水系统，包括排水管路以及设置在排水管路内的潜水贯流泵，所述潜水贯流泵的进水室与排水管路的下游端的第一流道相连，所述潜水贯流泵的导叶体与排水管路的上游端的第二流道相连，所述第一流道以及第二流道呈沿远离潜水贯流泵方向逐渐外扩的喇叭口状；

所述潜水贯流泵包括在壳体内沿流体输送方向同轴依次布置的进水室、叶轮部以及导叶体，所述进水室以及导叶体均固定在壳体上，壳体内设置有驱动叶轮部转动的驱动部，进水室和叶轮部之间设置有第一径向轴承以承受叶轮部一侧的径向载荷，导叶体和叶轮部之间设置有第二径向轴承以承受叶轮部另一侧的径向载荷；所述进水室与叶轮部之间设置有第一轴向轴承以承受叶轮部一侧的轴向载荷，所述导叶体与叶轮部之间设置有第二轴向轴承以承受叶轮部另一侧的轴向载荷。

作为本发明进一步的方案：所述排水管路包括同轴布置的上游端管路以及下游端管路，所述上游端管路和下游端管路之间通过用于固定潜水贯流泵的泵坑基座连接彼此；所述上游端管路和下游端管路的相邻端均设置有预埋管，两所述预埋管通过伸缩节与潜水贯流泵两端相连。

作为本发明再进一步的方案：所述排水管路内设置有位于潜水贯流泵上游端的防洪闸门，所述防洪闸门和潜水贯流泵之间设置有用于停泵时断流的快速反应闸门；所述排水管路内还设置有位于潜水贯流泵下游端的检修闸门。

作为本发明再进一步的方案：所述第一径向轴承、第二径向轴承、第一轴向轴承、第二轴向轴承均为水润滑轴承；叶轮部的叶轮轮毂的进水室相邻端设置有延伸至进水室内的吸水端轴，所述吸水端轴与进水室内的第一滑套彼此配合以形成第一径向轴承，所述进水室上设置的第一滑环与叶轮轮毂上的第二滑环彼此配合以形成第一轴向轴承；所述进水室沿轴向贯通以引入外界流体，所述吸水端轴内开设有第一冷却流道，第一冷却流道内设置有用于输送流体的输送部，第一冷却流道的入口端与进水室内腔连通，第一冷却流道的出口端与进水室和叶轮部之间的间隙连通，进水室内的流体通过第一冷却流道后一部分沿出水端轴与导叶体间的间隙回流至进水室中，另一部分通过第一滑环和第二滑环之间的间隙流至叶片的低压端。

作为本发明再进一步的方案：所述第一冷却流道包括沿吸水端轴轴向开设的主流道以及自主流道下游端沿径向分流形成的分流道，各所述分流道的总过流面积与主流道的过流面积相等，各所述分流道的出口即为第一冷却流道的出口；所述输送部为固定在主流道内并沿轴向输送流体的无轴小泵轮。

作为本发明再进一步的方案：所述叶轮轮毂上设置的第三滑环与导叶体上的第四滑环彼此配合以形成第二轴向轴承；所述叶轮轮毂内开设有第二冷却流道，所述第二冷却流道的入口端与位于导叶体以及叶轮部之间的间隙相连通，所述第二冷却流道的出口端与位于进水室和叶轮部之间的间隙连通，叶片的高压端侧的部分流体依次通过第三滑环与第四滑环之间的间隙、第二冷却流道以及第一滑环和第二滑环之间的间隙后回流至叶片的低压端。

作为本发明再进一步的方案：所述叶轮轮毂的导叶体相邻端设置有延伸至导叶体内的出水端轴，所述出水端轴与导叶体内的第二滑套彼此配合以形成第二径向轴承。

作为本发明再进一步的方案：所述叶轮部包括叶轮轮毂以及固定在叶轮轮毂上的叶片，所述壳体内壁沿周向开设有与叶轮部位置对应的环状的安装槽，所述叶片的外缘固定有环绕叶轮部布置的环状的叶轮外壳，所述叶轮外壳与安装槽围合以形成安装腔供驱动部装入其中，所述驱动部驱动叶轮外壳转动；所述叶轮外壳和与壳体之间存在间隙，间隙处设置有迷宫密封以防止流体内的固体物进入安装腔内。

作为本发明再进一步的方案：所述驱动部包括设置在安装腔内的定子以及转子，所述定子与壳体固定相连并通过电磁感应驱动转子转动，转子与叶轮外壳固定相连。

作为本发明再进一步的方案：所述定子由定子冲片叠压成型，所述定子冲片包括呈扇形的高导磁硅钢片，各所述高导磁硅钢片通过异型槽联接定位以形成环状的定子冲片；所述转子由转子冲片叠压成型，所述转子冲片包括呈扇形的高导磁硅钢片，各所述高导磁硅钢片通过异型槽联接定位以形成环状的转子冲片；所述导叶体沿轴向贯通以引入外界流体；所述叶轮部的叶轮轮毂内部空心。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过将进水室、叶轮部以及导叶体分开铸造，并在壳体内沿流体流向将进水室、叶轮部以及导叶体依次安装完成，在将进水室和导叶体分别焊接在壳体上后，通过在进水室和叶轮部之间以及导叶体和叶轮部之间设置径向轴承，即可对叶轮部进行两点支撑以承受叶轮部的径向载荷；通过在进水室和叶轮部之间以及导叶体和叶轮部之间设置轴向轴承，即可实现对叶轮部的夹持定位，并且可承受叶轮部在工作状态时产生的正反向推力；在选用水润滑轴承作为径向轴承以及轴向轴承后，本发明无需任何密封以及锁紧机构，即可完成叶片直径达5.7m长的大尺寸贯流泵的泵体组装，由于进水室、叶轮部以及导叶体的分体式铸造，便于加工制造、组装、拆卸，方便了贯流泵的分步安装，同时提高了主轴的强度及刚度，进而提高机组的安全可靠性；由于整个装置不受密封性能的限制，大型化的整体结构可承受达100吨的推力；铸造完成的潜水贯流泵安装在排水管路中后，满足了排水系统大流量的流体输送需求；潜水贯流泵两侧流道的喇叭口状设计，对进入进水室的流体起到整流加速效果，流体离开导叶体后被均匀扩散排出。

2、排水管路的分断式设计，使上下游的两段管路可通过伸缩节与潜水贯流泵的两端相连，可适应不同尺寸潜水贯流泵的安装和拆卸；关闭防洪闸门，即可阻断排水系统；快速反应闸门的设置，在潜水贯流泵停泵时可迅速断流，防止回水冲击叶轮、叶轮反转等现象造成机组损伤；同时关闭检修闸门和防洪闸门即可对潜水贯流泵进行检修。

3、本发明通过吸水端轴和第一滑套的配合，形成第一径向轴承以承受叶轮轮毂一侧的径向载荷，再通过第一滑环和第二滑环的配合，形成第一轴向轴承以承受叶轮轮毂一侧的轴向载荷；吸水端轴内开设第一冷却流道，且第一冷却流道内设置有无轴小泵轮或其他输送结构，即可将进水室内的流体沿第一冷却流道输送至叶轮轮毂和进水室之间的间隙中，一部分流体通过吸水端轴和第一滑套之间的间隙回流至进水室的内腔中，另一部分流体通过第一滑环和第二滑环之间的间隙流至叶片的低压端，通过无轴小泵轮对流体的输送，实现了对第一径向轴承以及第一轴向轴承的强制水润滑，实现了自润滑冷却，无需其他冷却动力源；第一冷却流道由轴向布置的主流道以及径向分流的分流道组合而成，可将流体均匀输送至进水室和叶轮轮毂之间的间隙中，使冷却更加均匀。

4、本发明通过第三滑环和第四滑环的配合，形成第二轴向轴承以承受叶轮轮毂另一侧的轴向载荷；由于叶轮轮毂内开设有第二冷却流道从而将进水室和叶轮轮毂之间的间隙以及导叶体和叶轮轮毂之间的间隙连通；受压强差的影响，叶片高压端的部分流体沿第三滑环和第四滑环之间的间隙进入第二冷却流道内，再通过第一滑环和第二滑环之间的间隙回流至叶片的低压端，实现了对第一轴向轴承以及第二轴向轴承的强制润滑水润滑；且循环过程中通过第二冷却流道时可对叶轮轮毂进行持续的带压循环冷却；叶轮轮毂设计为空心结构，有效提高了叶轮轮毂的散热效率。

5、本发明的出水端轴和导叶体内的第二滑套彼此配合即可形成第二径向轴承以承受叶轮轮毂另一侧的径向载荷；由于导叶体也是轴向贯通结构，受压强影响，流体沿导叶体远离叶轮轮毂的一端进入导叶体内，并通过出水端轴和第二滑套之间的间隙，即可对第二径向轴承强制水润滑。

6、本发明通过叶轮外壳和壳体内安装槽的配合，围合形成安装腔供驱动部装入其中，将驱动部内置于壳体中，缩短了泵体的轴向长度，使泵体结构更加紧凑；通过将转子与叶轮外壳固定，将定子与壳体固定，转子和定子选用湿转子和湿定子，通过电磁感应，即可驱动转子和叶轮外壳同步转动，带动一体化的叶轮部转动；当流体内存在固定杂质时，可在壳体与叶轮外壳之间设置迷宫密封以防止固定物进入安装腔内，以免破坏电机的绝缘，保证机组运行安全。

7、本发明由于叶轮直径较大，故定子冲片以及转子冲片直径亦较大，突破了硅钢片规格尺寸小于1200mm的限制，无法整片冲制；通过选用扇形的高导磁硅钢片，并将扇形的高导磁硅钢片通过异形槽联接定位，即可组合形成环状的定子冲片以及转子冲片，满足了大尺寸冲片的使用需求。

8、本发明的径向轴承以及轴向轴承均由轴与滑套以及滑环与滑环配合形成，在长期使用产生磨损后，由于本发明通过结构间的组装组合而成，轴、滑套以及滑环均便于拆换，提高了泵体运行时的安全可靠性。