潛污泵自動耦合裝置設計研究

摘要：近年來，隨著工業、市政、環保水處理等行業的迅速發展，潛水污水泵的需求量也越來越大，本文作者簡單介紹了什么是潛污泵以及它的發展情況，以及潛污泵的優缺點和各部件的設計特點，從而對潛污泵自動藕合安裝方式和自耦裝置設計的相關問題做了進一步研究。

關鍵詞：潛污泵 特點分析 設計

1 潛污泵的定義及其發展情況

1.1 潛污泵的定義：我們通常所說的潛污泵和潛水排污泵，實際上是一個意思，潛污泵是一種泵與電機連體，并同時潛入液下工作的泵類產品，主要用于輸送城市污水，糞便或液體中含有纖維、紙屑等固體顆粒的介質。隨著國家對環境越來越重視，使得潛污泵的需求也相應的越來越大。

1.2 潛污泵的發展情況：早在1689年，就有法國物理學家巴本制造出了泵的試驗模型。隨著時代的變化，離心泵得到了廣泛的應用及發展。潛水泵的出現相對晚一些，直到1928年，美國最先研制出潛水泵。隨后的30年里，一些發達國家例如：德國、英國、美國、日本等國家開始著手生產“深井潛水泵”。我國在1958年開始生產“作業面潛水泵”，60年代發展為“充油式潛水泵”，70年代發展了“充水式潛水泵”，80年代又發展了“干式型潛水泵”。80年代后期“作業面潛水泵”得到了飛速的發展，并且逐步大型化、多元化。大中型潛水泵因為具有簡化泵結構和節省泵站建設投資等突出優點，在市政、工礦等方面得到廣泛的應用。

隨著各行各業對潛污泵需求的增加和對泵性能要求的提高，現在潛污泵的性能參數在向兩極方向發展：①流量范圍兩極化。②揚程向兩極方向發展更加明顯。③電動機功率兩極化。

2 潛水排污泵的優缺點

2.1 優點：①外形比較美觀、結構緊湊、占地面積小。潛水排污泵由于潛入液下工作，因此可直接安裝于污水池內，無需建造專門的泵房，移動方便安裝也簡單，從而可以節省大量的土地及基建費用。具有節能效果顯著、防纏繞、無堵塞、自動安裝和自動控制等特點。在排送固體顆粒和長纖維垃圾方面，具有獨特效果。采用獨特葉輪結構和新型機密封，能有效地輸送含有固體物和長纖維的介質。②能夠長時間的連續運轉。排污泵由于泵和電機是同軸而且軸也比較短，所以轉動部件的重量相對來說就比較輕，因此軸承上承受的載荷相對較小，所以壽命就會比一般的泵長得多。③采用最新材料的機械密封，不存在汽蝕破壞及灌引水等問題。

2.2 缺點：對于潛水排污泵來說最關鍵的問題是可靠性問題，因為：①排污泵的使用場合是在液下，安裝及維修比地面泵困難，同時，零件易損導致整機的使用壽命低于化工泵。②輸送的是一些含有固體物料的混合液體的介質，這樣就需要泵用材質一定要過關。③泵與電機靠得很近，潛污泵電機及軸承等不宜在>50℃介質中工作，然而潛污泵電機又靠介質冷卻，露出液面不可超過1/2，控制易出問題且排液不徹底，而且電機及殼體長期在液下就會受到介質的腐蝕從而縮短其使用壽命。④潛污泵在結構上有限制，比化工泵的揚程范圍小，泵為立式布置，轉動部件重量與葉輪承受水壓力同向。這些問題都使得排污泵在密封、電機承載能力、軸承布置及選用等方面的要求比一般的污水泵要高。

3 潛污泵的主要特點

液下污水泵的葉輪采用多種形式，主要有：①旋流式：大大提高了污物通過能力，能有效的通過泵口徑的5倍纖維物質與直徑為泵口徑約50%的固體顆粒、②流道式：它的抗纏繞、無堵塞性能在幾種高效無堵塞葉輪中為最佳，泵的效率較高，耐磨損也最好。③螺旋離心式：這種葉輪無堵塞性好，適用于含顆粒和纖維物質的液體，對輸送物質破壞性小。④開式或半開式：葉輪磨損間隙增大，導致泵性能下降。無堵塞性能差，不能輸送大顆粒或較長的一些纖維物質等。立式液下泵機械密封采用的材料多樣化，有鑄鐵的、不銹鋼的、青銅的，但是這些材料有一定的缺點，有一定的腐蝕性，會減少機子的壽命，現在研制出了塑料的，這種材質彌補了上面的不足同時將密封改進為雙端面密封，使其長期處于油室內運行，可使泵安全連續運行8000小時以上。立式液下泵整體結構緊湊、體積小、噪聲小、節能效果顯著，檢修方便，無需建泵房，潛入水中即可工作，大大減少工程造價。液下污水泵密封油室內設置有高精度抗干擾漏水檢測傳感器，定子繞組內預埋了熱敏元件，對水泵電機絕對保護。液下污水泵可根據用戶需要配備全自動安全保護控制柜，對泵的漏水、漏電、過載及超溫等進行絕對保護，提高了產品的安全性與可靠性。浮球開關可以根據所需液變化，自動控制泵的起動與停止，不需專人看管，使用極為方便。液下污水泵可根據用戶需要配備雙導軌自動耦合安裝系統，它給安裝、維修帶來極大方便，人可不必為此而進入污水坑。液下污水泵能夠在全揚程范圍內使用，保證電機不會過載。有兩種不同的安裝方式，固定式自動耦合安裝系統，移動式自由安裝系統。

4 潛污泵自動耦合的安裝方式、結構形式以及自耦裝置設計

隨著國家環保法的出臺以及人們對環保的意識不斷增強，潛污泵成了人們生活生產中不可或缺的排污機械設備，而應用的范圍也越來越廣泛，然而自動耦合安裝卻是潛污泵最主要的安裝方式，在實際設計和應用中，會有一些設計不合理的耦合裝置的存在，從而導致裝置漏水或者快速接口斷裂等問題的出現。主要的原因就在于沒有專業的人指導設計人員、經驗不夠豐富等等一系列的問題，針對這些問題我們簡單介紹下潛污泵自動藕合的安裝方式、結構形式以及自耦裝置的設計。

4.1 潛污泵自動藕合安裝方式介紹。潛污泵快速自動耦合裝置，屬于管道聯接領域，自動耦合裝置是潛污泵的一種常用安裝方式，池底固定耦合架，豎直安裝兩根導桿，可以方便地將泵提起放下，而不用在池底安裝泵，泵的出口能和排出管自動鎖緊，其特征是泵體通過以上構件，不要螺栓連接，能使泵體與出水固定彎頭連接并密封，并能保證中心一致，使檢修水泵時不用下井拆卸，而且可直接將泵體吊上井，安裝只要順著導軌放下井即可。

4.2 潛污泵自藕裝置結構形式。我國市場借鑒國外自耦裝置排污泵的設計，研發設計的立式單級潛水泵，潛水排污泵葉輪采用CFD計算機三維流體流場動力學數字模擬技術設計，根據設計所需要的技術性能參數，采用CFD技術可以直觀地了解流體在葉輪和泵殼的共同作用下的受力狀況和流場流態，設計的水力模型效率高、無堵塞，具有通過一定直徑的大顆粒、長纖維的能力，為大通道葉輪，葉輪為整體鑄造，葉輪與軸之間采用雙鍵內部鎖定結構，在正轉和反轉時均不會松動，在拆卸時葉輪能方便地從底部抽出。這種潛水排污泵多數都是由潛水電機與水泵構成的機電一體式的結構，滲漏排水用潛水排污泵都是安裝在泵房內的，潛水排污泵的出口與藕合接口連接，兩根平行的導軌固定在藕合底座上，藕合接口能沿著導軌從泵坑頂部到藕合底座間自由地滑動。當泵放下至最下端時，其藕合接口與藕合底座緊密結合，在泵自身重量的壓力下就能完全地密封。泵的整個重量由藕合座承擔，泵體及泵底不與泵坑接觸。

4.3 自耦裝置設計概述

帶自偶裝置的污水泵就是潛水泵，偶合裝置可以讓維護人員不用下水就能對泵進行檢修和安裝。采用獨特的自動耦合裝置，即將出水管固定在污水池的底部，在池頂安裝配套的支撐件，用雙內導軌使泵的出口與出水管自動對正。獨特設計的出口連接確保了在泵和底座之間的連接處絕無泄漏。此安裝方式可避免檢修時工作人員進入污水池，既保護了環境，又降低了維修成本與工人強度，自動耦合，便于提升潛污泵，便于維護拆裝。

5 潛污泵的發展前景

隨著科學技術的不斷發展，泵輸送的物質日益增多。高效無堵塞泵是指用來能夠輸送液體中含有任意形狀懸浮固體物及纖維狀物質泵的統稱，由于其在市政、環保、污水處理、輕工、礦山、化工、食品等行業的應用日益增多，因此，它是近年來國內外熱門的前沿研究課題和重點開發的新產品，也迫使我們對高效無堵塞泵葉輪結構型式的選擇、高效無堵塞泵的設計與開發、成果的推廣應用與產業化等方面去進一步完善與提高，從而產生顯著的經濟和社會效益，也使我們的環境更加美好。

參考文獻：

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