CN102996496B - 自平衡自定位节能型多段式水泵 - Google Patents

Abstract

一种泵轴无窜动，能够自动平衡轴向力，而且随着轴向力的变化还可以随时调整轴向力，工作效率高、故障率低，运行寿命长的自平衡自定位节能型多段式水泵。它包括多段式泵体，出水端轴承和进水端轴承，在多段式泵体内贯穿有泵轴，在泵轴上装有多个叶轮，在泵轴与进水段、出水段之间设有密封，在出水端一侧设有平衡装置，其特殊之处是：在进水端设置有与进水段固接的轴承体定位套，在轴承体定位套内设有滑动轴承体，所述滑动轴承体与轴承体定位套之间通过定位锁紧装置连接，所述滑动轴承体内缘与进水端轴承固接，在轴承体定位套上设有用于顶紧滑动轴承体的顶紧螺栓，该自平衡自定位节能型多段式水泵还设有进水端轴承测温报警装置。

Description

自平衡自定位节能型多段式水泵

技术领域

本发明涉及一种工业用水泵，特别涉及一种大流量、高扬程的自平衡自定位节能型多段式水泵。

背景技术

目前很多企业在生产过程中需要使用大流量、高扬程的多段式排水泵。现有的多段式排水泵通常是由通过紧固螺栓拧紧固定在一起的进出水段、中段和导叶，在两侧进出水段上固定的轴承支座，通过安装在轴承支座的止推轴承支撑并贯穿多段式泵体的泵轴，以及安装在泵轴上的多个叶轮和平衡系统构成。其平衡系统是由安装在泵轴且位于出水段上的平衡盘、平衡板和平衡套，以及连接进水段和出水段内腔的平衡水管构成。

这种水泵由于是多级泵，在运行中泵轴和安装在泵轴上的叶轮等部件受到的轴向力非常大，为了避免轴向力破坏水泵正常运行，在水泵设计时增加了平衡系统，由平衡系统通过转子部件（包括泵轴、轴套、叶轮）的窜动，使转子部件的轴向力达到平衡状态，即轴向力在一特定扬程、流量状态下为零，两侧的轴承在允许的工况条件下工作，保证水泵正常运行。该种结构的水泵由于转子部件是窜动的，因此故障率高，部件易损坏，运行寿命短，而且它的机械损失、水力损失、容积损失都很大，全年平均效率较低，一般不超过65%。

上述多级泵，如果把平衡板、平衡盘之间的间隙调整到一个合适的尺寸，也能平衡掉轴向力，由两侧的止推轴承来承担残余轴向力，但它们的间隙很难调整，一但调整不好或轴向力发生较大变化时，该泵就不能正常运行。

有一种带平衡毂结构的多级泵，它也能平衡轴向力，但平衡毂、平衡毂套体积很大，加工精度较高，水泵装配完毕后他们之间的位置、间隙是固定的，如果水泵运行参数发生变化，使轴向力发生较大的改变时，多余的轴向力只能由两侧的轴承来承担，如果轴向力超过了轴承的承载力，可能会使轴承发生损坏。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种泵轴无窜动，能够自动平衡轴向力，而且随着轴向力的变化还可以随时调整轴向力，工作效率高、故障率低，运行寿命长的自平衡自定位节能型多段式水泵。

本发明是这样实现的：它包括由进水段、出水段和设在进水段与出水段之间的多个中段连接而成的多段式泵体，在多段式泵体的出水端固设有轴承架，轴承架内设出水端轴承，在多段式泵体的进水端设有进水端轴承，在多段式泵体内贯穿有两端分别安装在进水端轴承和出水端轴承上的泵轴，在泵轴上位于多段式泵体内腔装有多个叶轮，在泵轴与进水段、出水段之间设有密封，在出水端一侧设有平衡装置，其特殊之处是：在进水端设置有与进水段固接的轴承体定位套，在轴承体定位套内设有滑动轴承体，所述滑动轴承体与轴承体定位套之间通过定位锁紧装置连接，所述滑动轴承体内缘与进水端轴承固接，在轴承体定位套上设有用于顶紧滑动轴承体的顶紧螺栓，该自平衡自定位节能型多段式水泵还设有进水端轴承测温报警装置。

所述定位锁紧装置由通过锁母安装在滑动轴承体上的锁紧螺栓构成，所述锁紧螺栓另一端固接在轴承体定位套上，所述滑动轴承体和轴承体定位套的相对面之间设有调整间隙。

所述进水端轴承测温报警装置的温度传感器位于滑动轴承体内或进水端轴承的轴承压盖内。

所述平衡装置是由安装在泵轴上位于出水段上的平衡盘及安装在出水段上的平衡板、安装在平衡盘上且位于平衡盘与平衡板之间的平衡盘衬环、安装在出水段内圈的平衡套，连接在出水端和进水端之间的平衡水管构成。

本发明的优点是：滑动轴承体在轴承体定位套内可以滑动，用于调整和消除轴向力，由于在出水段一侧设有平衡装置来平衡轴向力，随着轴向力的变化，转子部件和滑动轴承体也就移动到某一位置，这一点轴向力为零，然后通过定位顶丝、定位锁紧装置将滑动轴承体与轴承体定位套锁紧固定，从而达到轴向力为零，转子部件也不再窜动的目的，保证水泵平稳运行。如果轴向力变化较大，达到或超过轴承所能曾受的轴向力时，轴承温度上升，当温度达到允许温度的上限时，进水端轴承测温报警装置报警，此时将轴承体定位套上的定位顶丝、定位锁紧装置松开，待水泵自动调整轴向力从新达到轴向力平衡后，再将其锁紧，该泵仍然平稳运行。

如果水泵运行参数发生改变，多余的轴向力，即残余轴向力由进水端轴承承担。该泵最终使转子部件实现了轴向无窜动，使该泵达到了轴向力的平衡，工作效率可提高15-20%，水泵总效率超过80%，工作效率高、故障率低、维修费用低，可以实现远程监控、无人值守，运行寿命是现有多段式排水泵的1.5-2倍。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的A向视图；

图3是图1中进水端轴承测温报警装置安装示意图；

图4是图1中定位锁紧装置的结构示意图。

图中：泵轴1，泵连轴器2，轴套螺母3，进水端轴承4，定位锁紧装置5，锁紧螺栓501，锁母502，滑动轴承体6，顶紧螺栓7，轴承体定位套8，冷却管9，冲洗管10，进水段11，排气阀12，中段13，叶轮14，导叶15，出水段16，平衡装置17，平衡水管1701，平衡盘1702，平衡盘衬环1703，平衡板1704，平衡套1705，尾盖18，机械密封19，轴承架20，外压盖21，出水端轴承22，轴承压盖23，机械密封压盖24，机械密封套25，穿杠26，放水丝堵27，进水端轴承测温报警装置28，温度传感器2801，冷却水道29，轴承压盖30，进水口31，出水口32。

具体实施方式

如图所示，该多段式水泵包括由进水段11、出水段16和设在进水段11与出水段16之间的多个中段13、尾盖18通过穿杠26连接而成的多段式泵体，在进水段11上设有排气阀12和放水丝堵27，在多段式泵体的出水端固设有轴承架20和外压盖21，轴承架20内设有出水端轴承22，在多段式泵体的进水端设有进水端轴承4，在多段式泵体内贯穿有两端分别安装在进水端轴承4和出水端轴承22上的泵轴1，进水端轴承4和出水端轴承22分别通过轴承压盖30和轴套螺母3与泵轴1固接，在泵轴1上位于进水端轴承4和出水端轴承22内侧装有轴承挡套23。在泵轴1与电机输出轴连接端安装有泵连轴器2，在泵轴1上位于多段式泵体内腔装有多个导叶15和叶轮14，在泵轴1与进水段11、出水段16之间设有密封，本实施例以机械密封19为例，在泵轴1上对应机械密封19位置设有机械密封套25，在进水段11和尾盖18上分别安装有机械密封压盖24。在泵轴1的出水端一侧设有平衡装置17，本实施例中平衡装置是由安装在泵轴1上位于出水段16的平衡盘1702及安装在出水段16的平衡板1704、安装在平衡盘1702上且位于平衡盘1702与平衡板1704之间的平衡盘衬环1703、安装在出水段16内圈的平衡套1705，连接在出水端和进水端之间的平衡水管1701构成。

在进水端设置有与进水段11固接的轴承体定位套8，在轴承体定位套8内设有滑动轴承体6，滑动轴承体6内设冷却水道29，所述滑动轴承体6与轴承体定位套8之间通过定位锁紧装置5连接，所述滑动轴承体6内缘与进水端轴承4固接，在轴承体定位套8上设有用于顶紧滑动轴承体6的顶紧螺栓7，该自平衡自定位节能型多段式水泵还设有进水端轴承测温报警装置28，所述进水端轴承测温报警装置28的温度传感器2801位于进水端轴承4的轴承压盖30内（或位于滑动轴承体6内）。

所述定位锁紧装置5由通过锁母502安装在滑动轴承体6上的锁紧螺栓501构成，所述锁紧螺栓501另一端固接在轴承体定位套8上，所述滑动轴承体6和轴承体定位套8的相对面之间设有调整间隙。

该多段式水泵还设有冷却管9和用于冲洗机械密封19的冲洗管10，所述冷却管9与冷却水道29入口相通，用于冷却进水端轴承4。

该水泵工作时，由进水口31进水、由出水口32排水，进水时水的压力作用在平衡盘1702进水方向上，其背面水压力很小；产生一个向出水端的力，每级叶轮14又产生一个向进水端的力，当两个力不平衡时，在压力的作用下，转子部件发生位移，由于平衡盘1702是固定泵轴1上的，转子部件位移后平衡板1704、平衡盘1702之间的间隙也随之发生变化，当两者之间的间隙达到一定数值时，平衡盘1702后端的水的压力与平衡盘1702前端的压力达到了平衡，即两端的力大小相等，方向相反，轴向力为零。由于滑动轴承体6与泵轴1是固定在一起的，滑动轴承体6与转子部件一起移动，当轴向力为零时，滑动轴承体6也就移动到了某一的位置，此时将定位顶丝7和定位锁紧装置5锁紧，滑动轴承体6与轴承体定位套8固定在一起，转子部件不再窜动，由于此刻轴向力为零，水泵可以平稳运行。

在确定水泵轴向力为零时的参数（扬程、流量）无论是水泵特性曲线中的哪一点，只要其参数在该泵允许的工况范围内即可。滑动轴承体6锁紧后，如果水泵运行参数发生了变化，只要其参数在该泵的工况范围内变化，即在设计点、最大点、最小点之间变化，变化后所产生的多余轴向力，也就是作用在平衡板1704、平衡盘1702上的相互抵消后剩余的残余轴向力由进水端轴承4承担。

Claims (4)

1.一种自平衡自定位节能型多段式水泵，包括由进水段、出水段和设在进水段与出水段之间的多个中段连接而成的多段式泵体，在多段式泵体的出水端固设有轴承架，轴承架内设出水端轴承，在多段式泵体的进水端设有进水端轴承，在多段式泵体内贯穿有两端分别安装在进水端轴承和出水端轴承上的泵轴，在泵轴上位于多段式泵体内腔装有多个叶轮，在泵轴与进水段、出水段之间设有密封，在出水端一侧设有平衡装置，其特征是：在进水端设置有与进水段固接的轴承体定位套，在轴承体定位套内设有滑动轴承体，所述滑动轴承体与轴承体定位套之间通过定位锁紧装置连接，所述滑动轴承体内缘与进水端轴承固接，在轴承体定位套上设有用于顶紧滑动轴承体的顶紧螺栓，该自平衡自定位节能型多段式水泵还设有进水端轴承测温报警装置。

2.根据权利要求1所述的自平衡自定位节能型多段式水泵，其特征是：所述定位锁紧装置由通过锁母安装在滑动轴承体上的锁紧螺栓构成，所述锁紧螺栓另一端固接在轴承体定位套上，所述滑动轴承体和轴承体定位套的相对面之间设有调整间隙。

3.根据权利要求1所述的自平衡自定位节能型多段式水泵，其特征是：所述进水端轴承测温报警装置的温度传感器位于滑动轴承体内或对应进水端轴承的轴承压盖内。

4.根据权利要求1所述的自平衡自定位节能型多段式水泵，其特征是：所述平衡装置是由安装在泵轴上位于出水段上的平衡盘及安装在出水段上的平衡板、安装在平衡盘上且位于平衡盘与平衡板之间的平衡盘衬环、安装在出水段内圈的平衡套，连接在出水端和进水端之间的平衡水管构成。