CN104343747A - 一种离心闭式叶轮轴向力平衡结构 - Google Patents

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Abstract

一种离心闭式叶轮轴向力平衡结构，包括设置在叶轮轮盖与机壳之间靠近离心闭式叶轮出口处的密封环，设置在靠近离心闭式叶轮进口处的叶轮进口密封，设置在机壳上的机壳进口孔，所述叶轮轮盖、机壳、密封环和叶轮进口密封间形成空腔，高压介质通过机壳进口孔从外部引入所述空腔内，所述高压介质的压力大于离心闭式叶轮出口处的介质压力；从而平衡离心闭式叶轮已有的从叶轮轮盘指向轮盖的轴向力；由于此平衡结构对离心闭式叶轮内部介质流动没有影响，不会影响叶轮效率；也不会增加轴长；另外，所述高压介质的来源可以为离心闭式叶轮后的扩压器出口处的介质，也不存在介质泄漏风险；结构简单，易于实施。

Description

一种离心闭式叶轮轴向力平衡结构
技术领域
本发明涉及叶轮机械工程技术领域，具体涉及一种离心闭式叶轮轴向力平衡结构。
背景技术
对于离心式泵、风机和压缩机，由于叶轮的轮盘和轮盖外侧所受流体作用力不同，相互抵消后还剩下一部分轴向力，这部分轴向力作用在叶轮上，而由于叶轮布置在轴上，因此轴向力也作用在转子上，其作用方向从高压端指向低压端。必须设法平衡或消除转子上的轴向力，否则它将使转子窜动，甚至与固定零部件接触，造成零部件损坏。多数情况下，只靠推力轴承来承受是不够的，需要用水力/气动平衡的方法来平衡部分轴向力。
传统的平衡轴向力的方法包括：设置平衡孔、背叶片和平衡盘，这些方法在平衡轴向力的同时存在一些弊端，使用场合受限。例如设置平衡孔，其弊端是对叶轮进口流动有影响，降低叶轮效率，不适用于叶轮性能要求高的场合；设置背叶片的弊端是增加了轴长，对转子动力学有一定影响，且加工复杂，不适用于轴长的场合；设置平衡盘的弊端是：1)增加了轴长；2)对于介质具有危险性、且叶轮轮盘与轮盘后的隔板或机壳空间有限时，例如高温气冷堆主氦风机，平衡盘与叶轮将处于两种环境，则在从叶轮进口引入介质至平衡盘侧时会存在介质泄漏的危险。所以平衡盘的使用场合也是受限的。为此，提出了一种新的针对离心闭式叶轮的轴向力平衡结构，该结构能平衡轴向力，且能克服上述传统方法的各种弊端，适用于更多场合。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种离心闭式叶轮轴向力平衡结构，能够满足平衡轴向力的要求，且不影响叶轮效率，不增加轴长，不存在介质泄漏风险，并且易于实施。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种离心闭式叶轮轴向力平衡结构，包括设置在叶轮轮盖4与机壳6之间靠近离心闭式叶轮3出口处的密封环5，设置在靠近离心闭式叶轮3进口处的叶轮进口密封8，设置在机壳6上的机壳进口孔7，所述叶轮轮盖4、机壳6、密封环5和叶轮进口密封8间形成空腔，高压介质通过机壳进口孔7从外部引入所述空腔内，所述高压介质的压力大于离心闭式叶轮3出口处的介质压力；所述机壳6为对应叶轮轮盖4的机壳部分。
所述密封环5以转轴1轴向投影点为圆心所处半径小于等于离心闭式叶轮3出口以转轴1轴向投影点为圆心的半径。
所述机壳进口孔7沿机壳6周向均匀分布，其数量大于等于2。
所述高压介质的来源为离心闭式叶轮后的扩压器出口处的介质或高压容器供应的高压介质。
和现有技术相比较，本发明具备如下优点：
众所周知，如果不采取任何轴向力平衡结构，离心闭式叶轮3承受从轮盘2指向叶轮轮盖4的轴向力。本发明通过机壳进口孔7从外部引入高压介质，且高压介质的压力大于离心闭式叶轮出口处的介质压力，高压介质从机壳进口孔7进入叶轮轮盖4与机壳6之间的空间内，由于叶轮轮盖4与机壳6之间的空间两端设密封，靠近离心闭式叶轮3出口处设密封环5，靠近离心闭式叶轮3进口处设叶轮进口密封8，使得高压介质不会从叶轮轮盖4与机壳6之间的空间流出。由于高压介质的压力大于离心闭式叶轮3出口处的介质压力，所以对应从叶轮进口密封8至密封环5径向部分的离心闭式叶轮3的轴向投影面积处承受从叶轮轮盖4指向轮盘2的轴向力，与离心闭式叶轮3在不加任何轴向力平衡结构时承受从轮盘2指向叶轮轮盖4的轴向力方向相反，故能发挥轴向力平衡作用。由于此平衡结构对离心闭式叶轮内部介质流动没有影响，不会影响叶轮效率，不增加轴长；另外，所述高压介质的来源可以为离心闭式叶轮后的扩压器出口处的介质，也不存在介质泄漏风险；结构简单，易于实施。
附图说明
附图为本发明离心闭式叶轮轴向力平衡结构示意图。
其中：1、转轴；2、轮盘；3、离心闭式叶轮；4、叶轮轮盖；5、密封环；6、机壳；7、机壳进口孔；8、叶轮进口密封。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例，对本发明作进一步的详细描述。
本发明离心闭式叶轮轴向力平衡结构如附图所示，在常见离心闭式叶轮结构基础上，增加以下结构：在叶轮轮盖4与机壳6之间靠近离心闭式叶轮3出口处设密封环5，同时在机壳6上设机壳进口孔7。这儿机壳6为对应叶轮轮盖4的机壳部分。密封环5布置在离心闭式叶轮3的出口附近，对应半径值小于等于离心闭式叶轮3的出口半径，这样能保证从机壳进口孔7引入的外部高压介质作用于叶轮轮盖4，且不会影响离心闭式叶轮3的出口流动，同时便于密封环5的安装和固定。机壳进口孔7的作用为从外部引入高压介质至叶轮轮盖4与机壳6之间的空间内。机壳进口孔7沿圆周分布，其数量大于等于2，具体数量根据孔径、轴向力大小、外部高压介质压力等因素确定。
本发明提出的离心闭式叶轮轴向力平衡结构的实施原理如下：众所周知，如果不采取任何轴向力平衡结构，离心闭式叶轮3承受从轮盘2指向叶轮轮盖4的轴向力。本发明通过机壳进口孔7从外部引入高压介质，高压介质的来源可以为离心闭式叶轮3后的扩压器出口处的介质，或者采用高压容器供应的高压介质，或者是其它地方处的高压介质。总之，高压介质的压力应大于离心闭式叶轮3出口处的介质压力。高压介质从机壳进口孔7进入叶轮轮盖4与机壳6之间的空间内，由于叶轮轮盖4与机壳6之间的空间两端设密封，靠近离心闭式叶轮3出口处设密封环5，靠近离心闭式叶轮3进口处设叶轮进口密封8，使得高压介质不会从叶轮轮盖4与机壳6之间的空间流出。由于高压介质的压力大于离心闭式叶轮3出口处的介质压力，所以对应从叶轮进口密封8至密封环5径向部分的离心闭式叶轮3的轴向投影面积处承受从叶轮轮盖4指向轮盘2的轴向力，与离心闭式叶轮3在不加任何轴向力平衡结构时承受从轮盘2指向叶轮轮盖4的轴向力方向相反，故发挥轴向力平衡作用。
由于本发明提供的离心闭式叶轮轴向力平衡结构只需要在已有结构的基础上增加密封环5和机壳进口孔7，结构简单易行，且对离心闭式叶轮3的效率不会有影响，对已有轴长也没有改变。另外，由于可以从离心闭式叶轮3后的扩压器出口处引入高压介质，也不会出现危险介质泄漏等事故。所以该离心闭式叶轮轴向力平衡结构适用场合更广。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (4)

1.一种离心闭式叶轮轴向力平衡结构，其特征在于：包括设置在叶轮轮盖(4)与机壳(6)之间靠近离心闭式叶轮(3)出口处的密封环(5)，设置在靠近离心闭式叶轮(3)进口处的叶轮进口密封(8)，设置在机壳(6)上的机壳进口孔(7)，所述叶轮轮盖(4)、机壳(6)、密封环(5)和叶轮进口密封(8)间形成空腔，高压介质通过机壳进口孔(7)从外部引入所述空腔内，所述高压介质的压力大于离心闭式叶轮(3)出口处的介质压力；所述机壳(6)为对应叶轮轮盖(4)的机壳部分。
2.根据权利要求1所述的离心闭式叶轮轴向力平衡结构，其特征在于：所述密封环(5)以转轴(1)的轴向投影点为圆心所处半径小于等于离心闭式叶轮(3)出口以转轴(1)的轴向投影点为圆心的半径。
3.根据权利要求1所述的离心闭式叶轮轴向力平衡结构，其特征在于：所述机壳进口孔(7)沿机壳(6)周向均匀分布，其数量大于等于2。
4.根据权利要求1所述的离心闭式叶轮轴向力平衡结构，其特征在于：所述高压介质的来源为离心闭式叶轮后的扩压器出口处的介质或高压容器供应的高压介质。
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