CN103790832B - 一种自动浮动润滑型高扬程多级泵 - Google Patents

Abstract

本发明属水泵技术领域，涉及一种自动浮动润滑型高扬程多级泵，它由多级泵构成，每一级泵又包括泵壳、泵轴、通过键安装在泵轴上的叶轮，在叶轮上、下端盖与泵壳有可能接触部位设有镶嵌环状花瓣形带微孔的叶轮摩擦片或带环形水槽、条形水槽的叶轮摩擦片，相对应的泵壳部位镶嵌环形泵壳耐磨片，这样形成一组对磨副，在水泵工作时可产生局部微循环泵的效果，将液体带进对磨副中间并形成水膜进而保护对磨副，由此既可以减少摩擦系数又可以大大提高对磨副的使用寿命，进而避免了叶轮与泵壳因摩擦产生的破损，提高了水泵使用寿命，并且能实现叶轮在泵腔中轻微浮动、轴向力自动平衡，不会偏磨，运转平稳可靠，且工作性能优良、结构简单，成本低。

Description

一种自动浮动润滑型高扬程多级泵

技术领域

本发明属水泵技术领域，涉及一种自动浮动润滑型高扬程多级泵。

背景技术

现有的多级泵由叶轮、泵壳、泵轴等零部件多级组合装配后再配装电机、进水节、逆止阀组合而成，组成结构是在泵壳内部安放用泵轴固定的叶轮，工作时由泵轴将电机动力传递给叶轮，叶轮做功将液体通过泵壳传导至下一级叶轮，依次逐级提升，最终经最后一级泵壳将液体引导至逆止阀，再由逆止阀排出。这种结构存在下述缺陷：（一）、由于叶轮采用在泵轴上轴向固定逐级压紧结构，单级叶轮不具备自行上下调节的能力，工作时叶轮前后盖板产生的压力差，形成轴向力，传导至泵轴，进而逐级传到至电机轴承上，造成电机轴承负载加大易损坏，影响产品使用寿命，解决办法一般是通过安装轴向力分解装置或平衡装置来消除轴向力。（二）、由于叶轮高度在加工时存在误差（一般为0至0.15毫米），多级装配后（25级以上，即累计装配25个叶轮），所产生的累计加工误差，会抵消水泵总体设计的窜动量（一般为3.5毫米），最终有效窜动量为0，甚至为负数，导致叶轮卡死，无法运转，高扬程（500米以上）多级泵尤为突出；（三）、由于叶轮在工作时产生的轴向力导致叶轮上下窜动，再加上由于叶轮高度的加工误差导致多级泵装配后的有效窜动量减小，致使多级泵的叶轮很容易与泵壳产生摩擦、损坏，影响产品使用寿命。

发明内容

本发明为解决现在技术中的问题，提供一种自动浮动润滑型高扬程多级泵，它结构合理、可避免叶轮与泵壳因摩擦产生的破损、延长产品使用寿命。

本发明采用以下技术方案予以实现：

一种自动浮动润滑型高扬程多级泵，它由多级泵构成，每一级泵又包括泵壳、泵轴、通过键安装在泵轴上的叶轮，所述叶轮位于泵壳内。

所述叶轮上设有第一叶轮摩擦片、第二叶轮摩擦片和第三叶轮摩擦片，所述三个叶轮摩擦片形状为环部边缘为花瓣形，所述花瓣形的环部上设有若干微孔，所述第一叶轮摩擦片沿泵轴位于叶轮上盖板的下端部，第二叶轮摩擦片位于叶轮下盖板的下端部，其内径为叶轮进水口密封环的外径，外径为叶轮直径的2/5～3/5；所述第三叶轮摩擦片位于叶轮上盖板的上端部，其内径为叶轮轴套的外径，其外径为叶轮直径的2/5～3/5之间。

所述泵壳上设有第一泵壳耐磨片、第二泵壳耐磨片和第三泵壳耐磨片，其形状都为环形，所述第一泵壳耐磨片位于泵壳轴套的上端部，其大小与泵壳轴套上端面相等；所述第二泵壳耐磨片位于泵壳上盖板的上端部，其内径等于泵壳出水口的内径，外径为叶轮直径的2/5～3/5；所述第三泵壳耐磨片套于泵壳下盖板的下端部，其内径等于泵壳轴套的内径，外径约为泵壳直径的2/5～3/5。

所述第一叶轮摩擦片与第一泵壳耐磨片在同级泵壳内形成一组对磨副；所述第二叶轮摩擦片与第二泵壳耐磨片形成一组对磨副；所述上一级的第三叶轮摩擦片与下一级的第三泵壳耐磨片形成一组对磨副，形成三组对磨副，每组对磨副的内径相同和最大外径相同。

所述第一叶轮摩擦片与第一泵壳耐磨片的内径与叶轮轴套的外径相同，外径与叶片的内径相同或小于叶片内径；所述第二叶轮摩擦片与第二泵壳耐磨片的内径相同于或大于叶轮进水口密封环的外径，外径为叶轮外径的2/5～3/5；所述上一级的第三叶轮摩擦片与下一级的第三泵壳耐磨片的内径和叶轮轴套的外径相同，外径是叶轮外径的2/5～3/5。

优选的，所述三个叶轮摩擦片形状为环形，且环形的接触面上设有2～5个同心轴的环形水槽。

优选的，所述三个叶轮摩擦片形状为环形，且环形的接触面上设有若干沿径向分布的条形水槽。

优选的，所述第一叶轮摩擦片、第二叶轮摩擦片和第三叶轮摩擦片的材质为树脂，所述树脂为聚四氟乙烯。

优选的，所述第一泵壳耐磨片、第二泵壳耐磨片和第三泵壳耐磨片的材质为硬质合金。

优选的，所述第一叶轮摩擦片、第二叶轮摩擦片和第三叶轮摩擦片分别和叶轮固定为一体；所述第一泵壳耐磨片、第二泵壳耐磨片和第三泵壳耐磨片分别和泵壳固定为一体。

本发明与现有技术相比具有以下显著的优点：

（一）、本发明所述叶轮通过键安装在泵轴上、轴向不固定方式，呈浮动式结构，具有上下自行调节的能力，当水泵工作时，液体的作用力使叶轮前、后盖板之间产生压力差，后盖板处压力大于前盖板处，借助压力差的作用，使叶轮沿泵轴窜动，达到压力差平衡，能够平衡水泵工作时向上提升液体时产生的向下的反作用力即轴向力，实现轴向力自动平衡，延长了产品使用寿命。

（二）、本发明所述在叶轮上、下端盖与泵壳有可能接触部位镶嵌环状花瓣形带微孔的叶轮摩擦片，或带环形水槽、条形水槽的叶轮摩擦片，相对应的泵壳部位镶嵌环形硬质合金材料的泵壳耐磨片，在水泵工作过程中，叶轮摩擦片和泵壳耐磨片形成对磨副，依据流体力学原理，这组对磨副在水泵工作时可产生局部微循环泵的效果，将液体带进对磨副中间并形成水膜，产生自润滑效果，进而保护对磨副，这样既可以减少摩擦系数又可以大大提高对磨副的使用寿命，进而避免了叶轮与泵壳因摩擦产生的破损，提高了水泵使用寿命。

（三）、本发明无须安装轴向力分解装置或平衡装置便可实现轴向力自动平衡，即本发明依靠叶轮耐磨片与环形硬质金属材质的泵壳耐磨片之间间隙的变化而产生的压差变化，来保持叶轮基本在泵腔的正中位置轻微浮动，实现上、下两侧压力自平衡，实现了轴向力自动平衡，泵轴不承担轴向力，叶轮基本保持在泵腔中间位置，不会偏磨，运转平稳可靠，这样可延长产品使用寿命，且工作性能优良、结构简单，成本低。

（四）、本发明所述叶轮采用轴向不固定安装，呈浮动式结构，使得叶轮高度加工误差不具备累计性、传导性，消除了由于叶轮高度加工误差的累计而造成的泵体卡死、不能运转的现象。适用于高扬程（500米以上）多级泵的安装使用，提高了高扬程水泵的安装工艺性，运转可靠性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的立体结构示意图；

图3是本发明中带微孔的花瓣形的叶轮摩擦片的结构示意图；

图4是本发明中带环形水槽的叶轮摩擦片的结构示意图；

图5是本发明中带条形水槽的叶轮摩擦片的结构示意图；

图6是本发明中环形的第一泵壳耐磨片、第二泵壳耐磨片和第三泵壳耐磨片结构示意图；

图7是本发明中的叶轮结构及叶轮摩擦片位置示意图；

图8是本发明中的泵壳结构及泵壳耐磨片位置示意图。

图中各部件说明：

1、泵壳；2叶轮；3键；4泵轴；5、第一叶轮摩擦片；6、第二叶轮摩擦片；7、第三叶轮摩擦片；8、第一泵壳耐磨片；9、第二泵壳耐磨片；10、第三泵壳耐磨片；11泵壳轴套；12泵壳出水口；13叶轮轴套；14叶轮进水口密封环；15、环形水槽；16、条形水槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

参见图1至图8。

一种自动浮动润滑型高扬程多级泵，它由多级泵构成，每一级泵又包括泵壳1、泵轴4、通过键3安装在泵轴上的叶轮2，所述叶轮2位于泵壳1内；

所述叶轮上设有第一叶轮摩擦片5、第二叶轮摩擦片6和第三叶轮摩擦片7，所述三个叶轮摩擦片形状为环部边缘为花瓣形，所述花瓣形的环部上设有若干微孔，所述第一叶轮摩擦片5沿泵轴4位于叶轮上盖板的下端部，第二叶轮摩擦片6位于叶轮下盖板的下端部，其内径为叶轮进水口密封环14的外径，外径为叶轮直径的2/5～3/5；所述第三叶轮摩擦片7位于叶轮上盖板的上端部，其内径为叶轮轴套13的外径，其外径为叶轮直径的2/5～3/5之间；

所述泵壳上设有第一泵壳耐磨片8、第二泵壳耐磨片9和第三泵壳耐磨片10，其形状都为环形，所述第一泵壳耐磨片8位于泵壳轴套11的上端部，其大小与泵壳轴套11上端面相等；所述第二泵壳耐磨片9位于泵壳上盖板的上端部，其内径等于泵壳出水口12的内径，外径为叶轮直径的2/5～3/5；所述第三泵壳耐磨片10套于泵壳下盖板的下端部，其内径等于泵壳轴套11的内径，外径约为泵壳直径的2/5～3/5；

所述第一叶轮摩擦片5与第一泵壳耐磨片8在同级泵壳内形成一组对磨副；所述第二叶轮摩擦片6与第二泵壳耐磨片9形成一组对磨副；所述上一级的第三叶轮摩擦片7与下一级的第三泵壳耐磨片10形成一组对磨副，形成三组对磨副，每组对磨副的内径相同和最大外径相同；

所述第一叶轮摩擦片5与第一泵壳耐磨片8的内径与叶轮轴套13的外径相同，外径与叶片的内径相同或小于叶片内径；所述第二叶轮摩擦片6与第二泵壳耐磨片9的内径相同于或大于叶轮进水口密封环14的外径，外径为叶轮外径的2/5～3/5；所述上一级的第三叶轮摩擦片7与下一级的第三泵壳耐磨片10的内径和叶轮轴套13的外径相同，外径是叶轮外径的2/5～3/5。

优选的，所述三个叶轮摩擦片形状为环形，且环形的接触面上设有2～5个同心轴的环形水槽15。

优选的，所述三个叶轮摩擦片形状为环形，且环形的接触面上设有若干沿径向分布的条形水槽16。

优选的，所述第一叶轮摩擦片5、第二叶轮摩擦片6和第三叶轮摩擦片7的材质为树脂，所述树脂为聚四氟乙烯。

优选的，所述第一泵壳耐磨片8、第二泵壳耐磨片9和第三泵壳耐磨片10的材质为硬质合金。

优选的，所述第一叶轮摩擦片5、第二叶轮摩擦片6和第三叶轮摩擦片7分别和叶轮固定为一体；所述第一泵壳耐磨片8、第二泵壳耐磨片9和第三泵壳耐磨片10和泵壳固定为一体。

本发明的工作原理与过程如下:

参见图1，本发明实施例以二级泵来说明。图1中两个泵壳1首尾相连安装，每个泵壳内各安装一个叶轮2，叶轮2通过键3安装于泵轴4上，当泵轴4转动时，叶轮2将随之向同一方向转动。

在图1中，下方的一级泵壳上的第一泵壳耐磨片8与一级叶轮上的第一叶轮摩擦片5形成第一对对磨副，一级泵壳上的第二泵壳耐磨片9与一级叶轮上的第二叶轮摩擦片6形成第二对对磨副，上方的二级泵壳上的第三泵壳耐磨片10与二级叶轮上的第三叶轮摩擦片7形成第三对对磨副。二级泵壳上的第一泵壳耐磨片8与二级叶轮上的第一叶轮摩擦片5形成第四对对磨副，二级泵壳上的第二泵壳耐磨片9与二级叶轮上的第二叶轮摩擦片6形成第五对对磨副，二级以上的多级泵如此类推，形成多对对磨副。

当泵轴获得动力而转动，叶轮随之旋转、水泵开始工作时，这时液体的作用力使叶轮前、后盖板之间产生压力差，后盖板处压力大于前盖板处，借助压力差的作用，使叶轮沿泵轴窜动，达到压力差平衡，能够平衡水泵工作时向上提升液体时产生的向下的反作用力即轴向力，实现轴向力自动平衡。叶轮沿泵轴窜动时，如果和泵壳产生接触则叶轮摩擦片和泵壳耐磨片形成的对磨副开始工作，依据流体力学原理，这些组对磨副在水泵工作时可产生局部微循环泵的效果，将液体带进对磨副中间并形成水膜产生自润滑效果进而保护对磨副，这样既可以减少摩擦系数又可以大大提高对磨副的使用寿命，进而避免了叶轮与泵壳因摩擦产生的破损，提高了水泵使用寿命。

Claims (6)

1.一种自动浮动润滑型高扬程多级泵，其特征是，它由多级泵构成，每一级泵又包括泵壳(1)、泵轴(4)、通过键(3)安装在泵轴上的叶轮(2)，所述叶轮(2)位于泵壳(1)内；

所述叶轮上设有第一叶轮摩擦片(5)、第二叶轮摩擦片(6)和第三叶轮摩擦片(7)，所述三个叶轮摩擦片形状为环部边缘为花瓣形，所述花瓣形的环部上设有若干微孔，所述第一叶轮摩擦片(5)沿泵轴(4)位于叶轮上盖板的下端部，第二叶轮摩擦片(6)位于叶轮下盖板的下端部，其内径为叶轮进水口密封环(14)的外径，外径为叶轮直径的2/5～3/5；所述第三叶轮摩擦片(7)位于叶轮上盖板的上端部，其内径为叶轮轴套(13)的外径，其外径为叶轮直径的2/5～3/5之间；

所述泵壳上设有第一泵壳耐磨片(8)、第二泵壳耐磨片(9)和第三泵壳耐磨片(10)，其形状都为环形，所述第一泵壳耐磨片(8)位于泵壳轴套(11)的上端部，其大小与泵壳轴套(11)上端面相等；所述第二泵壳耐磨片(9)位于泵壳上盖板的上端部，其内径等于泵壳出水口(12)的内径，外径为叶轮直径的2/5～3/5；所述第三泵壳耐磨片(10)套于泵壳下盖板的下端部，其内径等于泵壳轴套(11)的内径，外径约为泵壳直径的2/5～3/5；

所述第一叶轮摩擦片(5)与第一泵壳耐磨片(8)在同级泵壳内形成一组对磨副；所述第二叶轮摩擦片(6)与第二泵壳耐磨片(9)形成一组对磨副；所述第三叶轮摩擦片(7)与下一级的第三泵壳耐磨片(10)形成一组对磨副，形成三组对磨副，每组对磨副的内径相同和最大外径相同；

所述第一叶轮摩擦片(5)与第一泵壳耐磨片(8)的内径与叶轮轴套(13)的外径相同，外径与叶片的内径相同或小于叶片内径；所述第二叶轮摩擦片(6)与第二泵壳耐磨片(9)的内径相同于或大于叶轮进水口密封环(14)的外径，外径为叶轮外径的2/5～3/5；所述第三叶轮摩擦片(7)与下一级的第三泵壳耐磨片(10)的内径和叶轮轴套(13)的外径相同，外径是叶轮外径的2/5～3/5。

2.如权利要求1所述的一种自动浮动润滑型高扬程多级泵，其特征是，所述三个叶轮摩擦片形状为环形，且环形的接触面上设有2～5个同心轴的环形水槽(15)。

3.如权利要求1所述的一种自动浮动润滑型高扬程多级泵，其特征是，所述三个叶轮摩擦片形状为环形，且环形的接触面上设有若干沿径向分布的条形水槽(16)。

4.如权利要求1所述的一种自动浮动润滑型高扬程多级泵，其特征是，所述第一叶轮摩擦片(5)、第二叶轮摩擦片(6)和第三叶轮摩擦片(7)的材质为树脂，所述树脂为聚四氟乙烯。

5.如权利要求1所述的一种自动浮动润滑型高扬程多级泵，其特征是，所述第一泵壳耐磨片(8)、第二泵壳耐磨片(9)和第三泵壳耐磨片(10)的材质为硬质合金。

6.如权利要求1所述的一种自动浮动润滑型高扬程多级泵，其特征是，所述第一叶轮摩擦片(5)、第二叶轮摩擦片(6)和第三叶轮摩擦片(7)分别和叶轮固定为一体；所述第一泵壳耐磨片(8)、第二泵壳耐磨片(9)和第三泵壳耐磨片(10)分别和泵壳固定为一体。