CN104791253B - 一种多级离心泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多级离心泵，属于流体泵技术领域，所述离心泵包括泵体，泵体内转动安装有传动轴，泵体包括吸入段、中段和吐出段，中段设置于吸入段与吐出段之间，传动轴上固定安装有若干叶轮，中段上设有与叶轮相对应的导叶，吸入段与传动轴之间设有吸入密封机构，吐出段与传动轴之间设有吐出密封机构，吸入段与首级叶轮之间设有滤气板，滤气板固定安装于泵体上，滤气板上设有若干通透孔；吐出段固定连接一补偿壳体，传动轴穿出补偿壳体，补偿壳体与传动轴之间设有用于防止液体泄露的补偿密封机构。本发明解决了目前多级离心泵密封性能不好、易形成气缚、输出效率低的技术问题，广泛应用于流体连续输送中。

Description

一种多级离心泵

技术领域

本发明涉及一种泵，更特别地涉及一种多级离心泵，属于流体泵技术领域。

背景技术

离心泵是利用叶轮旋转而使水发生离心运动来工作的，其工作原理为：当液体进入泵壳后，由于蜗壳形泵壳中的流道逐渐扩大，液体流速逐渐降低，一部分动能转变为静压能，于是液体以较高的压强沿排出口流出。与此同时，叶轮中心处由于液体被甩出而形成一定的真空，而液面处的压强Pa比叶轮中心处要高。因此，吸入管路的液体在压差作用下进入泵内，叶轮不停旋转，液体也连续不断的被吸入和压出。

然而，现在大部分的离心泵存在一个弊端：如果离心泵在启动前壳内充满的是气体，则启动后叶轮中心气体被抛时不能在该处形成足够大的真空度，这样槽内液体便不能被吸上，这一现象称为气缚，在离心泵输送管道液体或者冲击而来的液体的时候，液体内也会有气泡，气泡同时也会被吸入蜗壳，如果气泡足够大，就会造成叶轮振动而产生噪音，同时也影响输送效率。因此，水泵在启动前，必须使泵壳和吸水管内充满水，然后启动电机，但这仍无法克服管道内气泡被吸入后造成的影响。

另外，为了满足工艺需要，提高离心泵的扬程，于是便设计出了多级离心泵。多级离心泵是在泵轴上有两个或两个以上的叶轮，这时泵的总扬程为多个叶轮产生的扬程之和。随着叶轮数量的增多，离心泵的制造精度和安装精度的要求也越来越严格，这也是众多多级离心泵噪音大、密封性能不好的一个重要原因。这些缺点进一步使得离心泵在运行过程中负压区产生气泡，不仅影响多级离心泵的扬程，还影响离心泵的工作效率。

因此，对于开发一种新的多级离心泵，改变传统的结构形式，不但具有迫切的研究价值，也具有良好的经济效益和工业应用潜力，这正是本发明得以完成的动力所在和基础所倚。

发明内容

为了克服上述所指出的现有多级离心泵的缺陷，本发明人对此进行了深入研究，在付出了大量创造性劳动后，从而完成了本发明。

具体而言，本发明所要解决的技术问题是：提供一种多级离心泵，以解决目前多级离心泵密封性能不好、易形成气缚、输出效率低的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供一种多级离心泵，所述多级离心泵包括泵体，所述泵体内转动安装有传动轴，所述泵体包括吸入段、中段和吐出段，所述中段设置于所述吸入段与吐出段之间，所述吸入段设有吸入口，所述吐出段设有吐出口，位于所述中段的所述传动轴上固定安装有若干叶轮，所述中段上设有与所述叶轮相对应的导叶，所述吸入段与传动轴之间设有吸入密封机构，所述吐出段与传动轴之间设有吐出密封机构，所述吸入段与首级叶轮之间设有滤气板，所述滤气板固定安装于所述泵体上，所述滤气板上设有若干通透孔；所述吐出段固定连接一补偿壳体，所述传动轴穿出所述补偿壳体，所述补偿壳体与传动轴之间设有用于防止液体泄露的补偿密封机构。

在本发明的所述多级离心泵中，作为一种改进，所述通透孔的截面积沿液体流动方向递减设置。

在本发明的所述多级离心泵中，作为进一步的改进，每个所述叶轮上均固定安装有叶轮密封环，所述叶轮密封环套装于靠近所述导叶的所述叶轮的外表面上，每个所述导叶上均固定安装有导叶密封环，所述导叶密封环的内表面与所述叶轮密封环的外表面相抵靠。

在本发明的所述多级离心泵中，作为进一步的改进，两相邻的叶轮之间设有隔套，所述隔套套装于所述传动轴上，所述导叶上固定安装有密封套，所述密封套的内表面与所述隔套的外表面相抵靠。

在本发明的所述多级离心泵中，作为进一步的改进，所述滤气板安装于所述中段靠近所述首级叶轮的端面上，安装于首级导叶上的所述导叶密封环的端面与所述滤气板的端面相抵靠。

在本发明的所述多级离心泵中，作为另一种改进，所述吐出密封机构包括固定安装于所述传动轴上的密封轴套，所述密封轴套与传动轴之间设有第一密封圈，所述吐出段上安装有固定环，所述固定环与所述吐出段之间设有第二密封圈，所述固定环套装于所述密封轴套的外周，所述补偿壳体密封安装于所述固定环的外周。

在本发明的所述多级离心泵中，作为进一步的改进，所述补偿密封机构包括设置于所述补偿壳体上的密封端盖，所述传动轴穿出所述密封端盖，所述传动轴与补充壳体之间形成补偿空腔，所述传动轴上位于所述补偿空腔内沿轴向依次设有动环、推环和静环，所述动环固定安装于所述传动轴上且远离所述密封端盖设置，所述静环设置于所述密封端盖与传动轴之间，所述静环与密封端盖之间设有第三密封圈，所述推环设置于所述静环与动环之间，所述推环通过传动销连接一弹簧座，所述弹簧座与动环之间设有压缩弹簧，所述补偿壳体上设有压力补偿通道，所述压力补偿通道与所述补偿空腔相连通，所述压力补偿通道内滑动安装有推力杆，所述压力补偿通道的端部螺纹连接调节螺钉，所述调节螺钉的端部与所述推力杆的端部相抵靠。

在本发明的所述多级离心泵中，作为进一步的改进，所述传动轴上固定安装有轴套，所述动环固定安装于所述轴套上且远离所述密封端盖设置，所述静环设置于所述密封端盖与轴套之间。

在本发明的所述多级离心泵中，作为进一步的改进，所述轴套上固定安装有一密封垫，所述密封垫远离所述密封端盖设置，所述动环顶靠于所述密封垫上。

在本发明的所述多级离心泵中，作为进一步的改进，沿液体输送方向，位于下游的所述叶轮的直径大于位于上游的所述叶轮的直径。

如上所述，本发明提供了一种多级离心泵，当采用了上述技术方案后，本发明的所述多级离心泵产生了诸多有益效果，例如：

(1)由于设置了滤气板，在工作过程中即使吸入大体积的气泡，也可以在滤气板的作用下将大气泡分割，减少了气傅现象的发生，提高了液体输送效率；同时，多道密封机构的设置，大大提高了密封效果，也减少了气体进入和液体渗漏，进一步提高了液体输送效率。

(2)由于通透孔的截面积沿液体流动方向递减设置，可以提高液体的通过效率，同时，相邻的通透孔之间的板体形成尖角，具有刀刃的作用，有利于分割气泡。

(3)由于设置了导叶密封环和叶轮密封环，导叶密封环与叶轮密封环之间的配合为间隙配合，配合间隙采用高精度配合，保证了传动轴转动时与泵体之间的同心度要求，减小了多级泵的噪音，也使得液体在多级泵的各级之间能够顺利依次吸入和排出，避免了轴向的串流，提高了液体输送效率。

(4)由于设置了压力补偿通道，可通过调整调节螺钉，改变推力杆在压力补偿通道内的位置，改变补偿空腔内的液压，以平衡密封垫两侧的压力，防止密封垫变形，保证密封垫的密封性能。

如上所述，本发明提供了一种多级离心泵，通过结构上的新颖设计，从而取得了诸多优异效果，可光放应用了泵技术领域，在工业上具有良好的应用潜力和工业化前景。

附图说明

图1是本发明实施例一中所述多级离心泵的结构示意图；

图2是图1中所述多级离心泵的A的局部放大图；

图3是图1中所述多级离心泵的B的局部放大图；

图4是图1中所述多级离心泵的C的局部放大图；

图5是图1中所述多级离心泵的D的局部放大图；

图6是本发明实施例二中所述多级离心泵的结构示意图；

其中，在图1、图2、图3、图4、图5和图6中，各个数字标号分别指代如下的具体含义、元件和/或部件。

图中：1、吸入段，101、吸入口，2、中段，3、吐出段，301、吐出口，4、补偿壳体，5、传动轴，6、叶轮，601、叶轮密封环，7、导叶，701、导叶密封环，702、密封套，8、密封端盖，9、调节螺钉，10、滤气板，1001、通透孔，11、隔套，12、密封轴套，13、固定环，14、第一密封圈，15、第二密封圈，16、轴套，17、补偿空腔，18、动环，19、压缩弹簧，20、推力杆，21、压力补偿通道，22、第三密封圈，23、静环，24、推环，25、弹簧座，26、密封垫，27、橡胶垫，28、管路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本发明的保护范围局限于此。

实施例一

如图1、图2、图3、图4和图5共同所示，本发明所提供了一种多级离心泵，包括泵体，泵体内转动安装有传动轴5，泵体包括吸入段1、中段2和吐出段3，中段2设置于吸入段1与吐出段3之间，吸入段1设有吸入口101，吐出段3设有吐出口301，位于中段2的传动轴5上固定安装有若干叶轮6，中段2上设有与叶轮6相对应的导叶7，吸入段1与传动轴5之间设有吸入密封机构，因为是负压吸入，所以吸入段1密封机构可以选择常用的迷宫密封、机械密封等手段，在此不再赘述，吐出段3与传动轴5之间设有吐出密封机构，因为吐出段3是高压，所以该密封需要优化选择，吸入段1与首级叶轮6之间设有滤气板10，滤气板10固定安装于泵体上，滤气板10上设有若干通透孔1001，一方面可以过滤液体中的大颗粒杂质，另一方面，可以将吸入的大气泡分割为危害程度较小的小气泡；吐出段3固定连接一补偿壳体4，传动轴5穿出补偿壳体4，补偿壳体4与传动轴5之间设有用于防止液体泄露的补偿密封机构。通透孔1001的截面积沿液体流动方向递减设置，可以提高液体的通过效率，并且，相邻的通透孔1001之间的板体形成尖角，具有刀刃的作用，有利于分割气泡，在工作过程中即使吸入大体积的气泡，也可以在滤气板10的作用下将大气泡分割，减少了气傅现象的发生，提高了液体输送效率；同时，多道密封机构的设置，大大提高了密封效果，也减少了气体进入和液体渗漏，进一步提高了液体输送效率。

每叶轮6上均固定安装有叶轮密封环601，叶轮密封环601套装于靠近导叶7的叶轮6的外表面上，每导叶7上均固定安装有导叶密封环701，导叶密封环701的内表面与叶轮密封环601的外表面相抵靠，导叶密封环701和叶轮密封环601均采用碳化硅烧结材质制成，保证了二者的强度和相对转动过程中的摩擦热变形小，导叶密封环701与叶轮密封环601之间的配合为间隙配合，配合间隙采用高精度配合，保证了传动轴5转动时与泵体之间的同心度要求，也使得液体在多级泵的各级之间能够顺利依次吸入和排出，避免了轴向的串流，提高了液体输送效率。

两相邻的叶轮6之间设有隔套11，隔套11套装于传动轴5上，叶轮6的轴向定位通过隔套11实现，修正事只需要修正隔套11的长度即可，便于安装和维护，导叶7上固定安装有密封套702，密封套702的内表面与隔套11的外表面相抵靠，进一步提高了导叶7与隔套11之间的密封性能，避免了液体的轴向串流。

滤气板10安装于中段2靠近首级叶轮6的端面上，安装于首级导叶7上的导叶密封环701的端面与滤气板10的端面相抵靠，使用这种压装的方式，可以节省安装空间，并且滤气板10周边固定，也大大提高了滤气板10的安装强度。

由于吐出段3的压力高，吐出密封机构包括固定安装于传动轴5上的密封轴套12，密封轴套12与传动轴5之间设有第一密封圈14，吐出段3上安装有固定环13，固定环13与吐出段3之间设有第二密封圈15，固定环13套装于密封轴套12的外周，固定环13和密封轴套12之间形成密封间隙，既能够保证二者之间的相对转动，又能够承受高压的液体密封，这种刚性密封方式较传统的密封方式使用寿命长，作为补偿壳体4前的一道密封平常，补偿壳体4密封安装于固定环13的外周。

补偿密封机构包括设置于补偿壳体4上的密封端盖8，传动轴5穿出密封端盖8，传动轴5与补充壳体之间形成补偿空腔17，传动轴5上位于补偿空腔17内沿轴向依次设有动环18、推环24和静环23，动环18固定安装于传动轴5上且远离密封端盖8设置，静环23设置于密封端盖8与传动轴5之间，具体的说，传动轴5上固定安装有轴套16，动环18固定安装于轴套16上且远离密封端盖8设置，静环23设置于密封端盖8与轴套16之间，静环23的端面顶靠在密封端盖8上，静环23与密封端盖8之间设有第三密封圈22，推环24设置于静环23与动环18之间，推环24通过传动销连接一弹簧座25，弹簧座25与动环18之间设有压缩弹簧19，推环24与静环23之间设置有橡胶垫27，以减轻冲击，轴套16上固定安装有一密封垫26，密封垫26远离密封端盖8设置，动环18顶靠于密封垫26上。在补偿空腔17内形成机械密封，补偿壳体4上设有压力补偿通道21，压力补偿通道21与补偿空腔17相连通，压力补偿通道21内滑动安装有推力杆20，压力补偿通道21的端部螺纹连接调节螺钉9，调节螺钉9的端部与推力杆20的端部相抵靠，可通过调整调节螺钉9，改变推力杆20在压力补偿通道21内的位置，改变补偿空腔17内的液压，以平衡密封垫26两侧的压力，当然为了更加直观，可以在密封垫26两侧分别设置压力表，便于调整。

沿液体输送方向，位于下游的叶轮6的直径大于位于上游的叶轮6的直径，相对应的，导叶7的直径也逐级增大，可以逐级提高输出压力，提高了离心泵的扬程。

本发明在液体输送过程中，通过多中形式的密封方式相结合，大大降低了液体在各级之间的内部轴向串流，通过补偿密封机构也降低了液体高压泄露的缺陷，使得液体在各级之间依次顺利吸入和吐出，降低了使用噪音，提高了该离心泵的使用性能。

实施例二

如图6所示，并参考图2至图5，本发明所提供了一种多级离心泵，其结构与实施例一基本相同，其区别在于，压力补偿通道21内不设置推力杆20，而是压力补偿通道21通过管路28直接连通吐出口301，通过吐出口301的液体压力自然平衡密封垫26两侧的压力，随着吐出口301压力变化自动调整，比使用推力杆20调整更加方便而准确。

应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本发明而非意欲限制本发明的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本发明的技术内容之后，本领域技术人员可以对本发明做各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多级离心泵，所述多级离心泵包括泵体，所述泵体内转动安装有传动轴，所述泵体包括吸入段、中段和吐出段，所述中段设置于所述吸入段与吐出段之间，所述吸入段设有吸入口，所述吐出段设有吐出口，位于所述中段的所述传动轴上固定安装有若干叶轮，所述中段上设有与所述叶轮相对应的导叶，所述吸入段与传动轴之间设有吸入密封机构，所述吐出段与传动轴之间设有吐出密封机构，所述吸入段与首级叶轮之间设有滤气板，所述滤气板固定安装于所述泵体上，所述滤气板上设有若干通透孔；所述吐出段固定连接一补偿壳体，所述传动轴穿出所述补偿壳体，所述补偿壳体与传动轴之间设有用于防止液体泄露的补偿密封机构；

所述吐出密封机构包括固定安装于所述传动轴上的密封轴套，所述密封轴套与传动轴之间设有第一密封圈，所述吐出段上安装有固定环，所述固定环与所述吐出段之间设有第二密封圈，所述固定环套装于所述密封轴套的外周，所述补偿壳体密封安装于所述固定环的外周；

所述补偿密封机构包括设置于所述补偿壳体上的密封端盖，所述传动轴穿出所述密封端盖，所述传动轴与补充壳体之间形成补偿空腔，所述传动轴上位于所述补偿空腔内沿轴向依次设有动环、推环和静环，所述动环固定安装于所述传动轴上且远离所述密封端盖设置，所述静环设置于所述密封端盖与传动轴之间，所述静环与密封端盖之间设有第三密封圈，所述推环设置于所述静环与动环之间，所述推环通过传动销连接一弹簧座，所述弹簧座与动环之间设有压缩弹簧，所述补偿壳体上设有压力补偿通道，所述压力补偿通道与所述补偿空腔相连通，所述压力补偿通道内滑动安装有推力杆，所述压力补偿通道的端部螺纹连接调节螺钉，所述调节螺钉的端部与所述推力杆的端部相抵靠。

2.如权利要求1所述的多级离心泵，其特征在于：所述通透孔的截面积沿液体流动方向递减设置。

3.如权利要求1所述的多级离心泵，其特征在于：每个所述叶轮上均固定安装有叶轮密封环，所述叶轮密封环套装于靠近所述导叶的所述叶轮的外表面上，每个所述导叶上均固定安装有导叶密封环，所述导叶密封环的内表面与所述叶轮密封环的外表面相抵靠。

4.如权利要求1所述的多级离心泵，其特征在于：两相邻的叶轮之间设有隔套，所述隔套套装于所述传动轴上，所述导叶上固定安装有密封套，所述密封套的内表面与所述隔套的外表面相抵靠。

5.如权利要求3所述的多级离心泵，其特征在于：所述滤气板安装于所述中段靠近所述首级叶轮的端面上，安装于首级导叶上的所述导叶密封环的端面与所述滤气板的端面相抵靠。

6.如权利要求1所述的多级离心泵，其特征在于：所述传动轴上固定安装有轴套，所述动环固定安装于所述轴套上且远离所述密封端盖设置，所述静环设置于所述密封端盖与轴套之间。

7.如权利要求6所述的多级离心泵，其特征在于：所述轴套上固定安装有一密封垫，所述密封垫远离所述密封端盖设置，所述动环顶靠于所述密封垫上。

8.如权利要求1-7任一项所述的多级离心泵，其特征在于：沿液体输送方向，位于下游的所述叶轮的直径大于位于上游的所述叶轮的直径。