CN104806529A - 一种轴向力自平衡多级离心泵 - Google Patents

Abstract

一种轴向力自平衡多级离心泵，其特征在于在泵的高压水压出室的壁上开有一个高压水引水孔，平衡环上开有一个与高压引水孔连通的阻尼孔，平衡盘与平衡环之间留有一定的间隔，形成一个压力室，高压水引水孔、阻尼孔与压力室相连通，平衡盘工作面外缘上有环状V形凹槽，平衡环工作面外缘上有环状V形凸起，位于平衡盘工作面上的环状V形凹槽与平衡环工作面上的V形凸起起相套，形成环状V型流道，V型流道与回水腔相连通，回水腔上有一个出水管，出水管与回水管相连通，回水管又与泵的吸入室相连通。本发明结构简单，性能稳定，多级离心泵在工作时始终处于轴向力自平衡状态，能延长泵的使用寿命，提高整机效率，保证生产安全。

Description

一种轴向力自平衡多级离心泵

技术领域

本发明涉及一种输送液体的多级离心泵，特别是一种轴向力自平衡多级离心泵。

背景技术

多级离心泵转动时，在轴上产生较大的轴向力，该轴向力将会拉动转子产生轴向移动，因此，必须平衡或消除轴向力。在现有的多级离心泵中，多采用平衡盘为轴向力平衡结构，该平衡结构由固定在主轴上的平衡盘和固定在泵体上的平衡环构成，平衡盘与平衡环相互配合，通常平衡盘与平衡环配合的径向间隙很小(0.05mm)，而轴向距离较大(45mm)，高压流体从高压腔流经径向间隙到平衡盘处，压强损失巨大，压力作用己无法克服轴向力，平衡盘在轴向力作用下只能推压在平衡环上，依靠平衡环的支撑克服轴向力。如果增加径向间隙，流量和压强不易控制，泵轴容易来回串动产生振动和冲击。当多级离心泵工作时，由于设计不当，装配、或工艺波动等原因，平衡盘不能平衡运转时所产生的轴向力时，轴向力将会拉动转子产生轴向移动，使平衡盘贴靠在平衡环上，平衡盘和平衡环发生干磨擦，造成平衡盘和平衡环的严重磨损，在泵运行后期，引起泵内工作叶轮与机体的磨损、及其它部件的损坏，维修工作量增加，同时因轴向力作用造成高压离心泵运行阻力增大，电耗增加，泵效率降低，使用中因电机过载频繁，出现烧毁电机，使得高压离心泵运行成本较高。对于级数多压力大产生轴向力大的离心泵存在的问题尤其突出。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处，提供一种新型的轴向力自平衡多级离心泵，防止平衡盘贴靠在平衡环上发生干磨擦，延长泵的使用寿命，提高整机效率，降低电耗，保证生产安全。

本发明以如下方式实现其目的：所述的轴向力自平衡多级离心泵包括泵体、端盖、泵轴、轴套、轴承、入水口、入口支撑坐吸入室、吸入口叶轮、吸入口固定叶轮、中段叶轮、固定叶轮、高压水出口、盘根密封、加水阀、联轴器，泵轴是浮轴，可作轴向移动，其特征在于在泵的高压水压出室壁上开有一个高压水引水孔，平衡环上开有一个与高压引水孔连通的阻尼孔，平衡盘与平衡环之间留有一定的间隔，形成一个压力室，高压水引水孔、阻尼孔与压力室相连通，平衡盘工作面外缘上有环状V形凹槽，平衡环工作面外缘上有环状V形凸起，位于平衡盘工作面上的环状V形凹槽与平衡环工作面上的V形凸起相套，形成环状V型流道，控制高压水流出，V型流道与回水腔相连通，回水腔上有一个出水管，出水管与回水管相连通，回水管又与泵的进水口相连通。平衡环工作面上的V形环状凸起与平衡盘工作面上的环状V形凹槽相嵌合，V型凸起V型凹槽的V型角度相同。平衡环上开有4个不同孔径的阻尼孔，可根椐多级泵的实际工作点，确定最佳工作效率时采用的阻尼孔。从泵的入水口吸入的水经多级叶轮的加速，在泵的压出室形成高压水，这时，泵的高压水压出室壁上的高压水引水孔经阻尼孔将高压水直接引入平衡盘与平衡环之间的压力室，引入压力室的高压水压强损失不大，平衡盘在高压水的压力作用下平衡轴向力，并且在V形缝隙间存在液膜，平衡盘与平衡环之间形成液体润滑。从压力室流出的高压水通过V型流道、回水腔、出水管、回水管重新流入泵的吸入室。当离心泵正常工作时，平衡盘的平衡作用基本不变；当平衡盘失衡而不能平衡轴向力时，平衡盘在轴向力的作用下向平衡环靠近，平衡盘工作面外缘上的环状V形凹槽与平衡环工作面外缘上的V形凸起也逐渐靠近，V型流道逐渐闭合，流道断面逐渐减小，这时，从压力室中流出的高压水流量逐渐减少，流通不畅，压力室中的高压水所产生的压力急剧增加，在平衡盘工作面上形成的与轴向力相反的平衡力也急剧增加。当平衡盘工作面与平衡环工作面相距越近时，V型流道越闭合，流道断面越小，压力室中的高压水所产生的压力越大，所产生的平衡力也越大，从而达到平衡轴向力、防止的平衡盘与平衡环工作面接触而发生磨擦的目的。当泵轴向力小的时候，主轴向出口方向移动，V型流道断面面积增大，阻力减小，流量增加，压力室压力降低，使平衡力减小至与轴向力相当，达到轴向力平衡。从而使多级离多泵在工作状态下始终处于轴向力自平衡状态。

本发明具有下列优点和极积效果：结构简单，安装方便，性能稳定，多级离多泵在工作时始终处于轴向力自平衡状态，能完全防止多级离心泵的平衡盘贴靠在平衡环上发生干磨擦，防止工作叶轮与机体的磨损，延长泵的使用寿命，提高整机效率，降低电耗，保证生产安全。

附图说明

图1是轴向力自平衡多级离心泵结构示意图；

图2是本发明的压力室结构示意图；

图3是本发明的平衡环剖面图；

图4是本发明的平衡环平面图

图5是本发明的平衡盘剖面图；

图6是本发明的平衡盘平面图

具体实施方式

下面结合附图给出的实施例对本发明做进一步的说明。图中1、17为端盖，2、15为轴承，3为高压水出口，4为V型凸起，5为V型凹槽，6为盘根密封，7为阻尼孔，8为高压水引水孔，9为泵体，10为中段叶轮，11为固定叶轮，12为入水口，13为加水阀，14为入口支撑坐，16为轴套，18为联轴器，19为螺栓，20为平衡盘，21为平衡环，22为回水腔，23为出水管，24为高压水压出室，25为压力室，26为回水管，27为吸入口固定叶轮，28为吸入口回水孔，29为吸入口叶轮，30为泵轴，31为吸入室，32为螺钉孔，33为安装工艺孔。

将离心泵出水口阀门关闭，通过加水阀13向多级离心泵内加满水，试着转动泵轴30，要手能够盘动泵轴30，准备完毕启动开关让泵空运转，逐步打开出水阀门。当多级离心泵动转时，泵的高压水压出室24产生高压水流出，同时，流经高压水压出室24的部分高压水，经高压水压出室24内壁上的高压水引水孔8和平衡环21上的阻尼孔7将高压水引入平衡盘20与平衡环21之间的压力室25中，平衡盘20在高压水的压力作用下被推开，平衡盘20与平衡环21之间形成液体润滑。从压力室25流出的高压水通过V型流道15、回水腔22、出水管23、回水管26重新流入泵的吸入室31。当多级离心泵正常工作时，平衡盘20的平衡作用基本不变；当平衡盘20失衡而不能平衡轴向力时，平衡盘20在轴向力的作用下向平衡环21靠近，平衡盘20的工作面外缘上的环状V凹槽5与平衡环21工作面外缘上的环状V形凸起4也逐渐靠近，V型流道逐渐闭合，流道断面逐渐减小，这时，从压力室25中流出的高压水流量逐渐减少，流通不畅，压力室25中的高压水所产生的压力急剧增加，在平衡盘20的工作面上形成的与轴向力相反的平衡力也急剧增加。当平衡盘20的工作面与平衡环21的工作面相距越近时，V型流道越闭合，流道断面越小，压力室25中的高压水所产生的压力越大，所产生的平衡力也越大，从而达到平衡轴向力、防止的平衡盘20与平衡环21工作面接触而发生磨擦的目的。

Claims (3)

1.一种轴向力自平衡多级离心泵，包括泵体(9)、端盖(1、17)、泵轴(30)、轴套(16)、轴承(2、5)、入水口(12)、入口支撑坐(14)、吸入室(31)、吸入口叶轮(29)、吸入口固定叶轮(27)、中段叶轮(10)、固定叶轮(11)、高压水出口(3)、盘根密封(6)、加水阀(13)、联轴器(18)，其特征在于在泵的高压水压出室(24)的壁上开有一个高压水引水孔(8)，平衡环(21)上开有一个与高压引水孔(8)连通的阻尼孔(7)，平衡盘(20)与平衡环(21)之间留有一定的间隔，形成一个压力室(25)，高压水引水孔(8)、阻尼孔(7)与压力室(25)相连通，平衡盘(20)工作面外缘上有环状V形凹槽(5)，平衡环(21)工作面外缘上有环状V形凸起(4)，位于平衡盘(20)工作面上的环状V形凹槽(5)与平衡环(21)工作面上的V形凸起(4)起相套，形成环状V型流道，V型流道与回水腔(22)相连通，回水腔(22)上有一个出水管(23)，出水管(23)与回水管(26)相连通，回水管(26)又与泵的吸入室(31)相连通。

2.根据权利要求1所述的轴向力自平衡多级离心泵，其特征在于平衡环(21)工作面上的环状V形凸起(4)与平衡盘(20)工作面上的环状V形凹槽(5)相嵌合，V型凸起(4)与V型凹槽(5)的V型角度相同。

3.根据权利要求1所述的轴向力自平衡多级离心泵，其特征在于平衡环(21)上开有4个不同孔径的阻尼孔(7)。