CN104088796B - 长寿节能单级离心泵 - Google Patents

Abstract

一种长寿节能单级离心泵，在泵体（1）的下部是泵的吸入室（2），泵盖（4）盖在泵体上部构成泵的压出室（3），叶轮（5）在泵的压出室中作高速旋转；泵的压出室右侧连接泵的压出室出口（6），泵的吸入室左侧连接泵的吸入室入口（7），泵盖内孔下部有水膜轴承（8），水膜轴承的压力水来自泵的压出室,吸入的水液经过环形过滤网（9）过滤后，再经输送管（10）进入水膜轴承,通过4~12个节流孔（11）分配到水膜轴承的静压腔内,形成对泵轴（16）的刚性静压水膜,把高速旋转的泵轴与水膜轴承用0.03至0.05mm的静压水膜隔离开。本发明提高了单级离心泵的使用寿命。

Description

长寿节能单级离心泵

技术领域

本发明涉及单级离心泵的结构设计。

背景技术

悬臂式单级离心泵，本申请又称为常规泵,是国内外输水机械中使用最为广泛的泵种。在离心泵中,常规单级离心泵使用率超过80%。在当前国内、外泵市场上的常规泵,支承泵轴径向力的轴承,均为滚动轴承,滚动轴承必须用油脂润滑,所以必需离开泵叶轮，输水腔较远距离,悬臂较长,在同等径向力和动力臂的情况下, 悬臂越长对泵轴产生的弯曲应力越大。导致泵轴产生挠度是不可避免的,支点滚动轴承受力大,轴承使用寿命短、噪声大,致使叶轮与密封环产生磨损等缺陷,因此泵使用寿命短。国内所有生产厂家的保质期承诺最多一年。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提高单级离心泵的使用寿命是利国利民的大事,为此而设计提供一种长寿节能单级离心泵，以下亦称:长寿泵或长寿单极泵。

本发明采用如下技术方案予以实现：

一种长寿节能单级离心泵，包括泵体、泵的吸入室、泵的压出室、泵盖、叶轮、泵轴和电机座，其特征在于，在泵体的下部是泵的吸入室，泵盖盖在泵体上部构成泵的压出室，叶轮在泵的压出室中作高速旋转；泵的压出室右侧连接泵的压出室出口，泵的吸入室左侧连接泵的吸入室入口，泵盖内孔下部有水膜轴承，水膜轴承的压力水来自泵的压出室，吸入的水液经过环形过滤网过滤后，再经输送管进入水膜轴承，通过4~12个节流孔分配到水膜轴承的静压腔内,形成对泵轴的刚性静压水膜，把高速旋转的泵轴与水膜轴承用0.03至0.05mm的静压水膜隔离开。

所述环形过滤网设置在泵的压出室的内腔部位,此环形过滤网得到泵的压出室中自然旋转的压力水的冲刷，过滤精度达10~15µm。

所述水膜轴承的下部设置负压腔，负压腔通过平衡抽吸孔连通叶轮的吸入口。

所述水膜轴承的上部设置有填料函和调节填料抱紧力的填料压盖。

所述泵轴的上支承使用深沟球轴承。

所述泵体的上部有电机座，泵体与电机座之间固定有泵盖，泵体与泵盖的端面有密封胶，所述电机座的上部装电动机，中部设置泵轴的上支承,下部是泵盖与泵体。

所述泵轴的下端有用于紧固叶轮的叶轮螺母，上端依次连接有:水膜轴套、填料轴套、轴承挡套、深沟球轴承、轴承螺母和联轴套。

所述长寿节能单级离心泵的流量范围3~720m³/h,扬程范围8~120m，配用功率范围0.37~200KW。

本发明采用水膜轴承,使水膜轴承的磨损几乎减少至零,同时降低泵轴的径向力、压力水平衡回收,使长寿单级泵的耐用度超过三年以上而成为理想中的长寿节能单级离心泵。

长寿单级泵阻力臂端采用水膜轴承,轴承无磨损,无悬臂,泵轴无挠度,因此叶轮与密封环不会产生磨擦,所以无机械磨损。使用寿命更长。

长寿单级泵动力臂端使用球轴承,承受轴向力和轻微径向力。长寿泵的水膜轴承紧靠泵叶轮,阻力臂只有动力臂的八至十份之一，L1:L2=1:8~10，深沟球轴承的径向力减小了八至十倍,因此球轴承的使用寿命提高十倍以上。相当于常规泵能用一年的球轴承,在长寿单级泵中可用十年以上。

本发明的长寿泵与现有技术常规泵的对比说明：

1、常规泵

1.1、常规立式泵的泵轴和电机轴是同一根轴，电机轴的下轴承,既要承担径向力还要承担泵与电机转子部件重量的轴向力。由于悬阻力臂较长,下轴承的径向力往往过大，而同时轴向力迫使下轴承的滚珠沿着外深沟下沿和内深沟上沿滚动,其合力接近或超过下轴承的额定值,可以断定滚珠是沿着外深沟下沿和内深沟上沿形成的较窄的两个环线表面滚动，因此接触面积小,压强大而轴承快速损坏,进而导致常规泵损坏。

1.2、常规单级离心泵的电动机是专用电机，泵和电机轴是一体式结构，泵或电机损其一便整体报废，维护非常不方便。

2、长寿泵

2.1、长寿单级泵：泵具有独立的两组轴承，上方是深沟球轴承，承担轴向力和轻微径向力,下方是水膜轴承，承担主径向力。

2.2、在常规单级泵中径向力是导致泵损坏的主要成因。在长寿泵中不但采用水膜轴承,承担径向力,还因为使用泵内液体进行自润滑所以能特别靠近叶轮---实现无悬臂。避免了损坏泵的主要成因而成为三年内免维修的理想的长寿单级泵，见图1。

2.3、水膜轴承:使用刚性静压水膜,隔离轴与轴承之间的磨擦。实践证明十年以上未磨损。

2.4、长寿单级泵的水膜轴承下方,设置平衡抽吸孔,使其轴承排水形成负压腔,保证水膜轴承有顺畅的排水系统。

2.5、长寿单级泵设置平衡抽吸孔,使其形成负压腔,平衡叶轮向下的轴向力。减轻了深沟球轴承的轴向力,更延长深沟球轴承的使用寿命。

2.6、负压腔减轻了泵轴的密封压力,因此可以减小密封填料对填料轴套的抱紧力,因此延长泵填料轴套和填料密封的使用寿命,且减少了轴封的泄漏量。

2.7、长寿单级泵配用国家标准JO2、JO3电动机，符合IEC标准,泵和电机都是独立的设备,维护与配套非常方便。

2.8、长寿单级泵采用了上述的7个优化设计,泵轴相对较短而刚度提高,使泵的振动和噪音降低到最低点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图中标记为：1-泵体, 2-泵的吸入室, 3-泵的压出室,4-泵盖,5-叶轮，6-压出室出口，7-吸入室入口, 8-水膜轴承,9-过滤网,10-输送管,11-节流孔,12-负压腔,13-平衡抽吸孔,14-填料函,15-填料压盖,16-泵轴,17-电机座,18-密封胶,19-叶轮螺母,20-水膜轴套,21-填料轴套, 22-轴承挡套，23-深沟球轴承，24-轴承螺母，25-联轴套，26-下轴承盖，27-上轴承盖。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例及附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以获得其他的附图。

如图1所示，一种长寿节能单级离心泵，包括泵体1、泵的吸入室2、泵的压出室3、泵盖4，在泵体1的下部是泵的吸入室2、上部是泵的压出室3和泵盖4、叶轮5，泵盖4盖在泵的压出室3上部，叶轮5在泵的压出室3中作高速旋转,使存在于叶轮5中的液体形成离心力,离心力在泵的压出室3中转化为压力。液体从压出室出口6中不断地压出,因此叶轮5的吸入口形成负压而不断地从泵的吸入室2吸入液体,并从泵吸入室入口7不断地补充液体而完成水或液体的输送。泵盖4下部有水膜轴承8，水膜轴承8的压力水来自泵的压出室3，经过环形过滤网9过滤后，再经输送管10，进入水膜轴承8，通过4~12个节流孔11、分配到水膜轴承8的静压腔内,形成对泵轴16的刚性静压水膜,此润滑方式使常规滑动轴承的滑动磨擦,改变成为刚性静压水膜的滑移，把高速旋转的泵轴与水膜轴承用0.03至0.05mm的静压水膜隔离开,使泵轴与水膜轴承不产生磨擦而成为不会磨损的水膜轴承,由于水膜轴承的压力水来自泵的压出室,因此泵工作期间压力水的供给不会间断而保持静压水膜的形成也不会间断,因此保证水膜轴承在工作过程中的连续性、有效性。

节能措施1:水膜轴承是无磨擦轴承，无磨擦即减少能耗，因而是节能轴承。

在泵盖4上泵的压出室3的内腔部位设置有环形过滤网9，此环形过滤网9因得到泵的压出室3中自然旋转的压力水的冲刷而保持不会被堵塞,因此过滤精度可达到10~15µm，人类头发直径约为60~80µm，因此保证了细微的泥沙不可能进入水膜轴承, 保证水膜轴承的运行使用安全。并在泵盖4内部直接铸造出连通输送管10，使本结构设计得以实现。

在水膜轴承8的下部是负压腔12，由于负压的作用,保证了水膜轴承的排水顺畅,从而保证了水膜轴承的自我调节能力。

负压腔12由平衡抽吸孔13连通叶轮5的吸入口形成负压。

节能措施2:由于水膜轴承的运行定位精度高,加之无悬臂,因此叶轮与密封环之间的密封间隙小于常规泵,密封间隙减小等于减小了泵的内部泄漏量,因此提高泵的容积效率，有效节能1~1.5%。

节能措施3:水膜轴承8的上部是填料函14、填料压盖15，用填料压盖15调节填料的抱紧力,实现泵轴16与外界的密封性能可调整。由于压力水流经节流孔时流量受到设定值的节流量限制,并且水膜轴承的下部是负压,泵轴与外界的泄漏压力低于常规泵,因此填料的抱紧力,可小于常规泵而少泄漏,减少抱紧力等于减少填料对泵轴磨擦力，进一步节能。

节能措施4:泵轴16上支承使用深沟球轴承23。由于叶轮5上、下方均为负压腔12,叶轮输水产生的轴向力基本上是平衡的,球轴承承担的轴向力约等于泵轴与叶轮的自重。同理泵轴基本无悬臂,对泵轴的径向力基本集中在静压轴承部位,因此该深沟球轴承,承担的轴向力和径向力均是轻微的。因此确保该轴承经久耐用磨擦力小，再节能。

泵体1的上部有电机座17，泵体1与电机座17之间固定有泵盖4，泵体1与泵盖4的端面有密封胶18、确保压出室的密封。

电机座17的上部装电动机,中部设泵轴的上支承，下部是泵盖与泵体，其三个支承点均在一个物体内部形成，即电机座的内部形成,确保了三个支承点的同轴性,因此确保泵运行的稳定性和低噪音,低振动,低发热量。

泵轴16的下端有叶轮螺母19、用于紧固叶轮5。叶轮之上依次连接:水膜轴套20、填料轴套21、轴承挡套22、深沟球轴承23、轴承螺母24、联轴套25。全轴均在各种套的保护下因此经久耐用。下轴承盖26与上轴承盖27均有密封装置可确保轴承无尘运行,经久耐用。

上述的是立式长寿泵的实施例,它是一台独立的输送液体设备,其结构和原理也可以适用于卧式长寿泵,它可以与任何动力设备相配套工作。

长寿泵的流量范围3~720m³/h，扬程范围8~120m，配用功率范围0.37~200KW。

综合上述的精致设计,各方面的节能方案都做到了极致,估算长寿节能单级离心泵与常规泵比较可提高效率2-3%，免维修运行时间可超越三至五年。

离心泵中单级离心泵使用率超过80%，而常规泵产生磨擦、磨损后的平均效率会下降5~12%,只要还能运行一般用户是不会换新泵的，这是普遍现象,这一无形浪费每年给我国造成310多亿KW/h电能的浪费。2012年我国总用电量为49591亿KW/h,其中各种泵用电量占我国总用电量中的25%,估算泵用电量为12398亿KW/h,在泵用电量中如果泵效率提高2.5~6.5%,则我国每年可节约用电310~806亿KW/h。按1吨煤发电量=3333度电估算: 我国每年可节约发电用煤93000~241800万吨, 这对保护我国环境和投资是个巨大的贡献。

Claims (5)

1.一种长寿节能单级离心泵，包括泵体（1）、泵的吸入室（2）、泵的压出室（3）、泵盖（4）、叶轮（5）、泵轴（16）和电机座（17），其特征在于，在泵体（1）的下部是泵的吸入室（2），泵盖（4）盖在泵体（1）上部构成泵的压出室（3），叶轮（5）在泵的压出室（3）中作高速旋转；泵的压出室（3）右侧连接泵的压出室出口（6），泵的吸入室（2）左侧连接泵的吸入室入口（7），泵盖（4）内孔下部有水膜轴承（8），水膜轴承（8）的压力水来自泵的压出室（3）,吸入的水液经过环形过滤网（9）过滤后，再经输送管（10）进入水膜轴承（8）,通过4~12个节流孔（11）分配到水膜轴承（8）的静压腔内,形成对泵轴（16）的刚性静压水膜，把高速旋转的泵轴（16）与水膜轴承（8）用0.03至0.05mm的静压水膜隔离开；

所述泵轴（16）的上支承使用深沟球轴承（23）；

所述泵体（1）的上部有电机座（17），泵体（1）与电机座（17）之间固定泵盖（4），泵体（1）与泵盖（4）的端面有密封胶（18），所述电机座（17）的上部装电动机，中部设置泵轴（16）的上支承，下部是泵盖（4）与泵体（1）；

所述泵轴（16）的下端有用于紧固叶轮（5）的叶轮螺母（19），上端依次连接有水膜轴套（20）、填料轴套（21）、轴承挡套（22）、深沟球轴承（23）、轴承螺母（24）和联轴套（25）。

2.根据权利要求1所述的长寿节能单级离心泵，其特征在于，所述环形过滤网（9）设置在泵的压出室（3）的内腔部位,此环形过滤网（9）得到泵的压出室（3）中自然旋转的压力水的冲刷，过滤精度达10-15µm。

3.根据权利要求1所述的长寿节能单级离心泵，其特征在于，所述水膜轴承（8）的下部设置负压腔（12），负压腔（12）通过平衡抽吸孔（13）连通叶轮（5）的吸入口。

4.根据权利要求1所述的长寿节能单级离心泵，其特征在于，所述水膜轴承（8）的上部设置有填料函（14）和调节填料抱紧力的填料压盖（15）。

5.根据权利要求1所述的长寿节能单级离心泵，其特征在于，所述长寿节能单级离心泵的流量范围3~720m³/h,扬程范围8~120m,配用功率范围0.37~200KW。