CN104295507A - 卧式高背压离心泵组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种卧式高背压离心泵组，它包括叶轮、泵体、泵盖、密封座、电机、底座、托架、弹性轴端顶和螺母。本发明中泵体流道为双层蜗壳结构，阀盖上设有阀控排泄结构，密封座两端分别设有机械密封和填料密封。在叶轮右端中部设有外凸轮毂与泵盖左端内孔间隙配合，因轮毂外壁上设有与叶轮旋向相反的螺纹，反向螺纹在泵盖内孔中旋转形成反螺旋卸压结构。为了抵消背压对叶轮向右的推力，在泵体吸入口至叶轮之间安装弹性轴端顶。本发明由于采用上述有针对性的结构设计，使卧式高背压离心泵组在深潜至5.0MPa环境下能够长期、正常运转。

Description

卧式高背压离心泵组
技术领域
本发明涉及一种水力机械，具体地讲，本发明涉及一种用电机驱动的卧式单级单吸离心泵，特别是卧式高背压离心泵组。
背景技术
随着国家海洋战略计划的推进，有关深海技术研究课题已陆续列入国家级科研项目计划。众所周知，海底蕴藏丰富的资源，人类若索取海底资源少不了作勘探性技术研究，海底作业必须借助载人深潜装置将研究人员送至目标水域。离心泵是载人深潜装置必备设备之一，当载入深潜装置下潜时，随着下潜深度增加离心泵各部承压也随之加大，最大压力值高达4.5MPa。市售离心泵是一种在常压条件下运行的设备，其结构仅按内部承压要求设计，不考虑外压作用。常压条件下，市售离心泵运行时依靠泵体内高速旋转叶轮产生的功能，使泵吸入口的压力低于大气压，被吸上的介质经叶轮增压而排出。由于市售离心泵缺少抗压结构设计，不可以用于载人深潜装置，其理由是在超高压环境下泵吸入口压力远大于大气压，叶轮在高背压条件下运行产生巨大的轴向推力，轴向推力除造成机械密封不平衡，也恶化支承电机轴旋转的轴承工作环境，由此易造成支承失效，使泵不能正常运转。
发明内容
本发明主要根据载人深潜装置所处的特殊工作环境，提出一种在泵体上合理安排强化结构，尽量平衡作用于叶轮和轴封上的轴向推力，使叶轮在高背压条件下能可靠运行的卧式高背压离心泵组。该泵组承压能力强，在超高压环境下做到高效运行，持续运行。
本发明通过下述技术方案实现技术目标。
卧式高背压离心泵组，它包括叶轮、泵体、泵盖、密封座、电机、底座、托架、弹性轴端顶和螺母。所述底座上同轴安装泵体和电机，卧姿的泵体内置流道中置放叶轮，在泵体右端面定位安装泵盖，泵盖左端面居中内孔与叶轮右端中部外凸轮毂间隙配合，泵盖右端面中部配装密封座轴封叶轮。其改进之处在于：所述泵体内置流道为双层蜗壳结构，流道的层间隔板构成肋状强化结构。所述泵盖左端面设有沟通密封座的冷却水道，安装在泵盖右端面的阀联通冷却水道构成阀控排泄结构。所述密封座与泵盖结合处的轴封为机械密封，密封座右端设有与机械密封同轴的填料密封。所述弹性轴端顶右端内置靠弹簧轴向胀紧的密封副，弹性轴端顶左轴段由泵体吸入口中部架孔支承并用螺母定位，弹性轴端顶右端面顶住叶轮且随之旋转，构成抵消背压对叶轮向右的推动。
作为进一步改进方案，所述叶轮右端中部外凸轮毂为圆柱形，其外壁上设有与叶轮旋向相反的螺纹，反向螺纹在泵盖内孔中旋转形成反螺旋卸压结构。
作为进一步改进方案，所述叶轮右端中部外凸轮毂外圆壁上的螺纹为三角形螺纹，其螺距2mm～3.5mm。
作为进一步改进方案，所述机械密封是一种高压交变压力型密封件。
作为进一步改进方案，电机内置轴座采用轴向双向限位结构，向左向右承压能力相等。
作为进一步改进方案，所述弹性轴端顶右端最大直径等于叶轮右端外凸轮毂直径。
本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：
1、泵体内置双层流道结构简单，层间肋板强化作用明显；
2、叶轮与泵盖相配合处设有反螺旋卸压结构，反旋转时产生的推力可抵消承压不平衡引发的轴向力，直接减轻叶轮和轴封的负载，改善泵的运行质态；
3、内置阀控排泄系统，便于在泵启动阶段排出机械密封处的内积气，有利于机械密封得到充足的水冷却；
4、机械密封和填料密封同轴设置，具有双保险作用，密封有保障，安全性好；
5、电机内置轴座采用双向限位结构，做到左右向都能承受等量推力，使得电机不易损坏，有利于配套泵可靠运行；
6、泵体吸入口内置的弹性轴端顶最大直径等于叶轮右端外凸轮毂直径，因两端轴向面积相等，可抵消泵体吸入口处的背压对叶轮产生的轴向推力，直接改善叶轮的工作质态。
附图说明
图1是本发明结构剖面示意图。
图2是本发明在叶轮与泵盖相配合处设有反螺旋卸压结构示意图。
图3是图1中序号8弹性轴端顶局部结构示意图。
具体实施方式
下面根据附图并结合实施例，对本发明作进一步说明。
图1所示的卧式高背压离心泵组，它包括叶轮1、泵体2、泵盖3、密封座4、电机5、底座6、托架7、弹性轴顶8和螺母9。所述底座6是一平板状基础件，在垫底的底座6上同轴安装泵体2和电机5。所用泵体2是一种卧式壳体，内置流道2.1为双层蜗壳结构，流道2.1的层间隔板构成肋状强化结构。该泵体2为后开窗结构，叶轮1从右侧装入泵体2内置流道中，泵盖3封挡泵体2右端面。泵盖3左端面居中设有内孔，叶轮1右端中部设有外凸轮毂1.1与泵盖3的内孔间隙配合，叶轮1的轮毂1.1外圆壁上设有与旋向相反的螺纹，如图2所示，此种反螺旋卸压结构产生反向轴向推力，可抵消部分轴向力。本实施例规格为Q=260m3/h，H=40m，工况承压5.0MPa。为了减轻之后安装的轴封压力，本发明在叶轮1的轮毂1.1外圆壁上设置三角形螺纹，本实施例中螺纹的螺距为2mm。泵盖3右端面中部配装密封座4，密封座4左侧配装机械密封4.2，为了达到在超高压环境下的轴密封要求，本发明选用高压交变压力型机械密封4.2。密封座4右侧设有与机械密封4.2同轴的填料密封4.1，双道密封结构可靠，安全性好。为了确保机械密封4.2得到充足的水冷却，本发明在泵盖3左端面设有沟通密封座4的冷却水道3.2，在泵盖3右端面安装阀3.1，阀3.1联通冷却水道3.2构成阀控排泄系统。在泵启动阶段打开阀3.1排出机械密封4.2处内积气，这样有利于机械密封4.2从泵体2中得到充足的水冷却。在深潜作业时，泵体2的吸入口压力远远大于大气压力，在这种高背压情况下叶轮1两侧承压不平衡。为减轻高背压的负作用，本发明在泵体2吸入口与叶轮1左端面之间设有如图2所示的弹性轴端顶8。所述弹性轴端顶8属于一种轴件，右端内置靠弹簧轴向胀紧的密封副，左端为轴段，轴端由泵体2吸入口中部架孔2.2支承并用螺母9锁紧定位，弹性轴端顶8右端面顶住叶轮1且随之旋转。为了抵消背压对叶轮1向右的推力，本实施例中弹性轴端顶8的最大直径等于叶轮1右端外凸轮毂1.1直径。电机5是泵的配套动力装置，加长的电机轴作为泵轴定位安装叶轮1、密封座4等，处在深潜工况中的电机轴同样受超高压强影响，偏载易造成支承电机轴旋转的轴座损坏，本发明中电机5内置轴座按双向限位结构设计，做到左右向都能承受等量推力，使得电机5的轴座不易损坏，有利于配套泵正常运行。
本发明由于采用了上述有针对性的结构设计，使卧式高背压离心泵组在深潜至工作5.0MPa环境下能够长期、正常运转。

Claims (6)

1.一种卧式高背压离心泵组，它包括叶轮（1）、泵体（2）、泵盖（3）、密封座（4）、电机（5）、底座（6）、托架（7）、弹性轴端顶（8）和螺母（9）；所述底座（6）上同轴安装泵体（2）和电机（5），卧姿的泵体（2）内置流道中置放叶轮（1），在泵体（2）右端面定位安装泵盖（3），泵盖（3）左端面居中内孔与叶轮（1）右端中部外凸轮毂（1.1）间隙配合，泵盖（3）右端面中部配装密封座（4）轴封叶轮（1）；其特征在于：所述泵体（2）内置流道（2.1）为双层蜗壳结构，流道（2.1）的层间隔板构成肋状强化结构；所述泵盖（3）左端面设有沟通密封座（4）的冷却水道（3.2），安装在泵盖（3）右端面的阀（3.1）联通冷却水道（3.2）构成阀控排泄结构；所述密封座（4）与泵盖（3）结合处的轴封为机械密封（4.2），密封座（4）右端设有与机械密封（4.2）同轴的填料密封（4.1）；所述弹性轴端顶（8）右端内置靠弹簧轴向胀紧的密封副，弹性轴端顶（8）左轴段由泵体（2）吸入口中部架孔（2.2）支承并用螺母（9）定位，弹性轴端顶（8）右端面顶住叶轮（1）且随之旋转，构成抵消背压对叶轮（1）向右的推力。
2.根据权利要求1所述的卧式高背压离心泵组，其特征在于：所述叶轮（1）右端中部外凸轮毂（1.1）为圆柱形，其外壁上设有与叶轮（1）旋向相反的螺纹，反向螺纹在泵盖（3）内孔中旋转形成反螺旋卸压结构。
3.根据权利要求1或2所述的卧式高背压离心泵组，其特征在于：所述叶轮（1）右端中部外凸轮毂（1.1）外圆壁上的螺纹为三角形螺纹，其螺距2mm～3.5mm。
4.根据权利要求1所述的卧式高背压离心泵组，其特征在于：所述机械密封（4.2）是一种高压交变压力型密封件。
5.根据权利要求1所述的卧式高背压离心泵组，其特征在于：所述电机（5）内置轴座采用轴向双向限位结构，向左向右承压能力相等。
6.根据权利要求1所述的卧式高背压离心泵组，其特征在于：所述弹性轴端顶（8）右端最大直径等于叶轮（1）右端外凸轮毂（1.1）直径。
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