CN103696991A - 高压泵转子轴向力平衡装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于高压泵设计制造领域，具体涉及一种高压泵转子轴向力平衡装置，包括高压泵转子末端与高压泵外壳的型腔之间形成的依次连通的第一径向间隙、第一轴向间隙、第二径向间隙、第二轴向间隙，所述第一径向间隙的进液口与高压腔连通，所述高压腔与末级叶轮水腔连通，所述第二轴向间隙与低压腔连通，所述低压腔与回液管相连；所述第一轴向间隙与第一径向间隙交接设有中高压腔，所述第二轴向间隙与第二径向间隙交接处设有中低压腔；采用平衡毂和平衡盘联合机构来平衡海水淡化高压泵的轴向力，降低高压泵平衡装置的泄漏损失，提高平衡装置的可靠性。

Description

高压泵转子轴向力平衡装置

技术领域

本发明属于高压泵设计制造领域，具体涉及一种高压泵转子轴向力平衡装置。

背景技术

高压泵是反渗透海水淡化系统中的关键设备，万吨级反渗透海水淡化用高压泵一般采用节段式多级泵。泵在运转过程中，没有专业人员巡检和维护，也没有备用设备，这对高压泵可靠性提出了更高的要求。在多级泵应用过程中，轴向力平衡机构工作的好坏是直接影响泵可靠运行的关键因素，因此轴向力的平衡至关重要，传统的节段式多级泵轴向力平衡方法主要有平衡鼓、平衡盘及组合型轴向力平衡装置，采用滚动轴承支撑型式，由于转子轴向窜动需要克服滚动轴承外圈和轴承体之间的较大的摩擦力，平衡装置有平衡刚度的要求，因此泄漏量大，效率无法满足海水淡化高压泵的要求，此外，海水淡化高压泵常常变工况运行，传统的方法易产生轴向力平衡效果不好，对泵的运转存在很大的危险性。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够降低高压泵平衡装置的泄漏损失，提高平衡装置的可靠性的高压泵转子轴向力平衡装置。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：一种高压泵转子轴向力平衡装置，包括高压泵转子末端与高压泵外壳的型腔之间形成的依次连通的第一径向间隙、第一轴向间隙、第二径向间隙、第二轴向间隙，所述第一径向间隙的进液口与高压腔连通，所述高压腔与末级叶轮水腔连通，所述第二轴向间隙与低压腔连通，所述低压腔与回液管相连，所述第一轴向间隙上与第一径向间隙交接设有中高压腔，所述第二轴向间隙上与第二径向间隙交接处设有中低压腔。

本发明的技术效果在于：采用平衡毂和平衡盘联合机构来平衡海水淡化高压泵的轴向力，降低高压泵平衡装置的泄漏损失，提高平衡装置的可靠性。

附图说明

图1是高压泵上本发明所涉及部位即末级叶轮后端的局部剖视图；

图2是图1的Ⅰ局部放大视图。

具体实施方式

如图1、2所示，一种高压泵转子轴向力平衡装置，包括高压泵转子末端与高压泵外壳的型腔之间形成的依次连通的第一径向间隙2、第一轴向间隙8、第二径向间隙6、第二轴向间隙9，所述第一径向间隙2的进液口与高压腔1连通，所述高压腔1与末级叶轮水腔连通，所述第二轴向间隙9与低压腔4连通，所述低压腔4与回液管33相连，所述第一轴向间隙8上与第一径向间隙2交接设有中高压腔3，所述第二轴向间隙9上与第二径向间隙6交接处设有中低压腔7。图1所示的高压泵中水的流向是自右向左，由于高压泵各级叶轮的左侧后盖板受压面积比右侧前盖板大，高压泵运行时叶轮上会产生水力不平衡的轴向力，方向向右，假设各级叶轮产生的轴向力的合力为F1，即整个转子受到的向右的作用力为F1，同时，高压腔1中的液流经第一径向间隙2减压后进入中高压腔3，中高压腔3中的液流再经第一轴向间隙8和第二径向间隙6减压进入中低压腔7，中低压腔7中的液流再经第二轴向间隙9减压进入低压腔4，平衡装置中平衡毂11高压侧及平衡盘12中高压侧的作用力之和大于平衡盘12中低压侧的作用力，整个平衡装置产生一个较大的向左的平衡力，假设这个作用力为F2，高压泵正常运行时，F2应等于F1，才能保证转子轴向力平衡；由于高压泵运行工况常发生变化，F2、F1均发生变化，此时，若F2大于F1，转子向左移动，在此过程中第二轴向间隙9逐渐减小，当第二轴向间隙9减小到一定程度甚至接近闭合时，中低压腔7中的压力上升，使之与中高压腔3的压差减小，F2也随之减小；当F2小于F1时，转子向右移动，此时第一轴向间隙8变小，流阻变大，使得泄漏量变小，第一径向间隙2中的压降变小，中高压腔3中的压力上升，第二轴向间隙9又被打开，中低压腔7逐渐泄压，与中高压腔3的压差变大，F2也随之增大，如此往复形成一个动态平衡；在上述过程中，由于第二轴向间隙9控制了平衡装置的泄漏，因此能够大大减少高压泵的泄漏量，现有技术中的一般高压泵平衡装置的泄漏量为泵额定流量的10%左右，而本发明采用了上述技术方案的高压泵平衡装置的泄漏量只有泵额定流量的3%以内。

如图1、2所示，高压泵的转轴10上同轴固定设置有平衡盘12，所述平衡盘12的两个端面与高压泵外壳的型腔内壁构成第一轴向间隙8和第二轴向间隙9，所述平衡盘12的外圆面与高压泵外壳的内壁之间形成第二径向间隙6。

转轴10上设有与转轴10同轴固定连接的套管状平衡毂11，高压泵的出口段20的内壁上设置了与转子同轴心的圆筒状平衡套21，所述平衡套21的内壁与平衡毂11的外壁之间的间隙构成第一径向间隙2，所述中高压腔3为平衡盘12盘面上同轴设置的环形槽与平衡套21端面上同轴设置的沉孔部共同组成的环状腔体，所述平衡盘12的端面与平衡套21的端面之间构成第一轴向间隙8，平衡盘12的外圆面与出口段20内壁上设置的与转子同轴的辅助平衡套22的内壁之间构成第二径向间隙6，平衡盘12的另一端面与高压泵端盖30的内壁之间构成第二轴向间隙。

所述平衡盘12与高压泵的端盖30相对的盘面上靠近转轴10位置处设有耐磨环13，所述高压泵的端盖30内壁上与耐磨环13对应位置处设有止推环31，所述止推环31与耐磨环13之间的间隙构成第二轴向间隙9，所述中低压腔7通过第二轴向间隙9以及端盖30上的轴孔与转轴10之间的间隙与环绕设置在转轴10末端的低压腔32连通，所述低压腔32上设有回液管33。耐磨环13和止推环31起到辅助平衡的作用，可以防止平衡盘12与端盖30直接接触产生较大的摩擦。

如图1、2所示，所述的中高压腔3与中低压腔7之间的第二泄压通路上还设有中压腔5，所述中压腔5为设置在辅助平衡套22内环面上的环状槽。中高压腔3中的液流先经过一次泄压进入中压腔5然后在经过二次泄压进入中低压腔7这样可以进一步增加中高压腔3和中低压腔7之间的压差，同时也使压差的调节更加灵敏。所述的中压腔5包含至少两个子腔体且各子腔体沿辅助平衡套22的轴向均匀分布。设置多个子腔体的目的也是为了进一步提高调压的灵敏度以及增大压差的变化范围。

Claims (7)

1.一种高压泵转子轴向力平衡装置，其特征在于：包括高压泵转子末端与高压泵外壳的型腔之间形成的依次连通的第一径向间隙（2）、第一轴向间隙（8）、第二径向间隙（6）、第二轴向间隙（9），所述第一径向间隙（2）的进液口与高压腔（1）连通，所述高压腔（1）与末级叶轮水腔连通，所述第二轴向间隙（9）与低压腔（4）连通，所述低压腔（4）与回液管（33）相连，所述第一轴向间隙（8）上与第一径向间隙（2）交接处设有中高压腔（3），所述第二轴向间隙（9）上与第二径向间隙（6）交接处设有中低压腔（7）。

2.根据权利要求1所述的高压泵转子轴向力平衡装置，其特征在于：高压泵的转轴（10）上同轴固定设置有平衡盘（12），所述平衡盘（12）的两个端面与高压泵外壳构成第一轴向间隙（8）和第二轴向间隙（9），所述平衡盘（12）的外圆面与高压泵外壳的内壁之间形成第二径向间隙（6）。

3.根据权利要求2所述的高压泵转子轴向力平衡装置，其特征在于：所述转轴（10）上设有与转轴（10）同轴固定连接的套管状平衡毂（11），高压泵的出口段（20）的内壁上设置了与转子同轴心的圆筒状平衡套（21），所述平衡套（21）的内壁与平衡毂（11）的外壁之间的间隙构成第一径向间隙（2），所述中高压腔（3）为平衡盘（12）盘面上同轴设置的环形槽与平衡套（21）端面上同轴设置的沉孔部共同组成的环状腔体。

4.根据权利要求3所述的高压泵转子轴向力平衡装置，其特征在于：所述平衡盘（12）的端面与平衡套（21）的端面之间构成第一轴向间隙（8），平衡盘（12）的外圆面与出口段（20）内壁上设置的与转子同轴心的辅助平衡套（22）的内壁之间构成第二径向间隙（6），平衡盘（12）的另一端面与高压泵端盖（30）的内壁之间构成第二轴向间隙（9）。

5.根据权利要求4所述的高压泵转子轴向力平衡装置，其特征在于：所述平衡盘（12）与高压泵的端盖（30）相对的盘面上靠近转轴（10）位置处设有耐磨环（13），所述高压泵的端盖（30）内壁上与耐磨环（13）对应位置处设有止推环（31），所述止推环（31）与耐磨环（13）之间的间隙构成第二轴向间隙（9），所述端盖（30）上的轴孔与转轴（10）之间设有间隙，所述中低压腔（7）通过该间隙以及第二轴向间隙（9）与环绕设置在转轴（10）末端的低压腔（4）连通，所述低压腔（4）上设有回液管（33）。

6.根据权利要求4所述的高压泵转子轴向力平衡装置，其特征在于：所述的中高压腔（3）与中低压腔（7）之间的第二泄压通路上还设有中压腔（5），所述中压腔（5）为设置在辅助平衡套（22）内环面上的环状槽。

7.根据权利要求6所述的高压泵转子轴向力平衡装置，其特征在于：所述的中压腔（5）包含至少两个子腔体且各子腔体沿辅助平衡套（22）的轴向均匀分布。

Images