一種葉輪軸向力完全平衡的多級離心泵的製作方法

2023-06-09 12:36:56 2

專利名稱：一種葉輪軸向力完全平衡的多級離心泵的製作方法
技術領域：
本發明是一種用來提高液體壓力的流體機械，尤其是一種需要克服葉輪軸向力的
多級離心泵。
背景技術：
目前，公知的多級離心泵都存在嚴重的軸向力問題，因為在葉輪工作時，會在葉輪上產生軸向力，多級離心泵的葉輪多了，其軸向力問題也就嚴重了。一般單級離心泵在葉輪上採用徑向密封環加平衡孔或者背葉片這兩種方法來平衡部分軸向力，剩餘軸向力由軸承承擔，而多級離心泵一般採用平衡鼓或者平衡盤裝置這兩種方法來平衡軸向力。這四種 方法中，只有平衡盤裝置這種方法可以完全自動平衡軸向力，其他三種方法都有剩餘軸向力，對多級離心泵來說，剩餘軸向力有時會很大，因此仍有造成損壞的可能。而平衡盤裝置的設計和製造難度很大，由於多級離心泵需要平衡的軸向力在啟動瞬間變化很大，所以平衡盤裝置在設計和製造中稍有差錯，就會在泵的啟動過程中發生強力的轉子串動和平衡盤摩擦，也會造成多級離心泵的損壞。發明專利「一種葉輪自身平衡軸向力的多級離心泵」(ZL200610038596.X)提供了一種葉輪軸向力完全平衡的多級離心泵，但在這個發明的實施過程中發現，如果真要葉輪軸向力完全平衡，必須使葉輪後蓋板直徑比葉輪前蓋板直徑小得多，此時水泵效率會明顯下降。而要顧全多級離心泵的效率，則葉輪後蓋板直徑不能太小，此時葉輪軸向力沒有完全平衡，葉輪進口的端面密封就容易被磨損。

發明內容
為了克服現有多級離心泵的不足，本發明提供一種葉輪軸向力完全平衡的多級離心泵，不僅可以解決多級離心泵的軸向力問題，提高多級離心泵的使用可靠性，並且還可以提高多級離心泵的效率。本發明的技術方案是在兩級以上葉輪和導流殼連同一個進水段和一個出水段串聯而成的多級離心泵中，採用具有前、後蓋板的閉式葉輪，葉輪軸孔與泵軸的配合是間隙配合，可以軸向滑動，其創新在於葉輪前蓋板與葉輪進口之間採用端面密封，葉輪後蓋板採用徑向密封環加平衡孔，其徑向密封環的外徑大於葉輪前蓋板端面密封的外徑，而且葉輪後蓋板上的平衡孔入口與導流殼的端面間隙很小，使葉輪在導流殼內的軸向移動距離不超過1mm。其平衡軸向力的原理是，當葉輪進口的端面密封副間隙極小時，葉輪進口的端面密封將起到很好的密封作用，此時葉輪前蓋板上單位面積的壓力(即壓強)約等於葉輪出口的壓力，前蓋板端面密封的壓力約等於葉輪出口的壓力和葉輪進口的壓力的平均值，而葉輪後蓋板上的壓力，在徑向密封環外側約等於葉輪出口的壓力，但在徑向密封環內側，由於平衡孔入口敞開，所以約等於葉輪進口的壓力。因此葉輪前蓋板上的總作用力大於葉輪後蓋板上的總作用力，葉輪就會沿泵軸朝葉輪後蓋板的方向移動，使葉輪進口端面密封副的間隙加大，使葉輪前蓋板處的液體流向葉輪進口，而使作用於葉輪前蓋板上的壓力減小。同時，葉輪後蓋板上的平衡孔入口與導流殼的端面間隙變小，幾乎堵住了平衡孔入口，導致葉輪後蓋板上的壓力增加，在平衡孔還未完全堵住的時候就使葉輪後蓋板上的總作用力大於葉輪前蓋板上的總作用力，葉輪就會沿泵軸朝葉輪前蓋板的方向移動，使葉輪進口端面密封副的間隙減小，葉輪後蓋板上的平衡孔入口與導流殼的端面間隙變大，直到葉輪上的軸向力完全平衡為止。葉輪在導流殼內的軸向移動距離的大小，決定了葉輪上的軸向力完全平衡時，葉輪兩端的間隙大小。其實質是控制了洩漏量的大小，即水泵效率的高低。將葉輪在導流殼內的軸向移動距離控制在0. 5mm左右，最大不超過Imm就可以使本發明的水泵效率比較高。雖然說，葉輪前蓋板與葉輪進口之間採用端面密封的結構方案和葉輪後蓋板採用
徑向密封環加平衡孔的結構方案都是現有技術，但將這兩種結構整合成一個方案，使葉輪軸向力完全平衡的技術還沒有見到過，所以本發明的創造性和新穎性都是具備的。本發明的有益效果是本發明可以依靠葉輪自身完全平衡軸向力，徹底解決了多級離心泵的軸向力破壞問題，並且其水泵效率比較高。


下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。圖I是本發明的一個實施例。圖中1.進水段，2.泵軸，3.葉輪軸孔，4.葉輪，5.平衡孔，6.導流殼上端面，7.葉輪後蓋板，8.徑向密封環，9.導流殼，10.葉輪前蓋板，11.葉輪進口，12.葉輪進口端面密封副的間隙，13.導流殼下端面，14.葉輪前蓋板端面密封，15.平衡孔入口與導流殼的端面間隙，16.出水段。
具體實施例方式圖I所示實施例是一臺深井離心泵，也是一臺立式多級離心泵，它由三級葉輪4和導流殼9連同一個進水段I和一個出水段16串聯而成，葉輪4具有葉輪前蓋板10和葉輪後蓋板7，是一個閉式葉輪，葉輪軸孔3與泵軸2的配合是間隙配合，可以軸向滑動，葉輪前蓋板10與葉輪進口 11之間有葉輪前蓋板端面密封14,葉輪後蓋板7的上面有徑向密封環8和平衡孔5，其徑向密封環8的外徑大於葉輪前蓋板端面密封14的外徑，而且葉輪後蓋板7上的平衡孔入口與導流殼的端面間隙15很小，葉輪4在導流殼下端面13和導流殼上端面6之間的軸向移動距離是葉輪進口端面密封副的間隙12與平衡孔入口與導流殼的端面間隙15之和，一般為0. 5mm左右,最大不超過1mm。在本實施例工作時，葉輪4在軸向力的作用下會沿軸向移動，當葉輪進口端面密封副的間隙15極小時，葉輪前蓋板端面密封14將起到很好的密封作用，此時葉輪前蓋板10上單位面積的壓力(即壓強)約等於葉輪出口的壓力，葉輪前蓋板端面密封14的壓力約等於葉輪出口的壓力和葉輪進口的壓力的平均值，而葉輪後蓋板7上的壓力，在徑向密封環8的外側約等於葉輪出口的壓力，但在徑向密封環8的內側，由於平衡孔5的入口敞開，所以約等於葉輪進口 11的壓力。因此葉輪前蓋板上的總作用力大於葉輪後蓋板上的總作用力，葉輪4就會沿泵軸2朝葉輪後蓋板的方向移動，使葉輪進口端面密封副的間隙12加大，使葉輪前蓋板處的液體流向葉輪進口 11，而使作用於葉輪前蓋板上的壓力減小。同時，葉輪後蓋板上的平衡孔入口與導流殼的端面間隙15變小，幾乎堵住了平衡孔5的入口，導致葉輪後蓋板上的壓力增加，在平衡孔5還未完全堵住的時候就使葉輪後蓋板上的總作用力大於葉輪前蓋板上的總作用力，葉輪就會沿泵軸朝葉輪前蓋板的方向移動，使葉輪進口端面密封副的間隙12減小，葉輪後蓋板上的平衡孔入口與導流殼的端面間隙15變大，直到葉輪4上的軸向力完全平衡為止。本實施例的葉輪後蓋板上的徑向密封環8的外徑大於葉輪前蓋板端面密封14的外徑，保證了在葉輪進口端面密封副的間隙15極小時，葉輪後蓋板上的作用力一定小於葉 輪前蓋板上的作用力，從而減小了葉輪前蓋板端面密封14的磨損。
權利要求
1.一種葉輪軸向力完全平衡的多級離心泵，由兩級以上葉輪和導流殼連同一個進水段和一個出水段串聯而成，其葉輪是具有前、後蓋板的閉式葉輪，葉輪軸孔與泵軸的配合是間隙配合，可以軸向滑動，其特徵是葉輪前蓋板與葉輪進口之間採用端面密封，葉輪後蓋板採用徑向密封環加平衡孔，其徑向密封環的外徑大於葉 輪前蓋板端面密封的外徑，而且葉輪後蓋板上的平衡孔入口與導流殼的端面間隙很小，使葉輪在導流殼內的軸向移動距離不超過Imm0
全文摘要
本發明是一種葉輪軸向力完全平衡的多級離心泵，由兩級以上葉輪和導流殼連同一個進水段和一個出水段串聯而成，採用具有前、後蓋板的閉式葉輪，葉輪軸孔與泵軸的配合是間隙配合，可以軸向滑動，葉輪前蓋板與葉輪進口之間採用端面密封，葉輪後蓋板採用徑向密封環加平衡孔，其徑向密封環的外徑大於葉輪前蓋板端面密封的外徑，而且葉輪後蓋板上的平衡孔入口與導流殼的端面間隙很小，使葉輪在導流殼內的軸向移動距離不超過1mm。本發明的有益效果是依靠葉輪自身完全平衡軸向力，徹底解決了多級離心泵的軸向力破壞問題，並且其水泵效率比較高。
文檔編號F04D29/22GK102678614SQ20121010904
公開日2012年9月19日 申請日期2012年4月6日 優先權日2012年4月6日
發明者周嶺, 張啟華, 張德勝, 徐燕, 徐磊, 李偉, 李輝, 王川, 裴冰, 陸偉剛 申請人:江蘇大學