CN1056557A - 差压活塞式轴向力平衡装置 - Google Patents

Abstract

一种适用于深井潜水泵的差压活塞式轴向力平 衡装置。其特征是平衡装置设在水泵的末级出口 处。由缸体、活塞和设在活塞内腔的若干组耐磨轴承 元件组成。活塞导向体与缸体中的分隔段将缸体分 成高压腔和低压腔。水泵工作时，利用活塞上下之间 的压力差，通过设在活塞内腔的耐磨轴承元件，使活 塞产生向上的平衡力，解决了深井潜水泵的平衡问 题。与同类装置相比，具有无泄漏、防泥沙、抗磨损、 寿命长，提高泵效率等优点。

Description

本发明属于水泵设计技术领域，具体涉及一种深井潜水泵的差压活塞式轴向力平衡装置。

在设计高扬程潜水泵时，泵轴向力的平衡一直是设计者难以解决的关键问题，传统的轴向力平衡装置有平衡盘、平衡鼓、平衡孔以及在电机上设置止推轴承等方法，这些方法存在着泄漏量大，影响泵的工作效率，当输送的介质中泥沙含量较大时，会加速平衡件的磨损，导致零件短期损坏，使泵无法工作等缺点。中国专利公布了一种申请号为CN86102781A的轴向力平衡装置，这种结构形式是将多个推力盘和多个止推轴承装在水泵和电机之间，但在多级泵轴向力作用下，使细长的水泵轴处于压杆状态，同轴度不能保证，导致叶轮口环和导壳密封环磨损严重，平衡孔将失去作用，轴向力将加大，缩短泵和潜水电机的寿命。另外，本发明人的中国专利CN87211882也属一种轴向力平衡装置，但只适用于高扬程矿用潜水泵。

本发明克服现有技术存在的不足之处而提供了一种密封性好，抗泥沙、无泄漏，适应性广的差压活塞式轴向力平衡装置。

本发明是这样实现的，差压活塞式轴向力平衡装置装在泵的出口处，由缸体、活塞、密封件和设在缸体内的若干组平衡部件组成，活塞装在缸体内腔的分隔段的下端，支承筋上开有一个连通分隔段上部的低压腔，与缸体外部相通的通孔，分隔段的上部安装螺塞。在缸体内腔设有分隔段，其作用是与活塞密封体将缸体分成低压腔和高压腔，当水泵工作时，活塞密封体上、下之间产生压力差，使活塞产生向上的平衡力，通过设在活塞内部的耐磨轴承元件使泵轴产生向上的拉力，从而达到了平衡轴向力的目的。

本发明所述的平衡装置的活塞由活塞密封体，活塞导向体、密封件，注水螺栓、轴封装置和装在泵轴上的若干组耐磨轴承元件及调心体等组成，活塞密封体的公称外径D与缸体分隔段为间隙配合，用密封件3密封，活塞密封体顶部设有注水螺孔，中部设有防转筋，并与缸体啮合，下部与活塞导向体连接，活塞导向体外圆周开有若干个轴向通槽，活塞导向体外径与缸体内腔为间隙配合，其下部装有轴封装置，该装置的活塞密封体与缸体分隔段的配合直径D（单位mm）是本发明的关键尺寸，当泵的额定扬程H（单位m）所需要的向上平衡力F（单位N）确定后，直径D可用下式求出：

$D=11.4\sqrt{F_1/H}\left(\mathrm{mm}\right)$

，活塞密封体中部的防转筋与缸体啮合，下部与活塞导向体连接，使差压密封处无旋转运动，具有良好的密封性、抗泥沙、无泄漏;活塞导向体外圆周开有若干个轴向通槽，使高压水从通槽进入活塞导向体的上部，以保证活塞导向体下部压力和上部的压力相等，活塞导向体的下部装有轴封装置，使活塞内液体保持洁净。

本发明装在泵轴上的每组耐磨轴承元件包括推力盘、耐磨轴承、耐磨轴承座调心体等，推力盘固定在泵轴9的末端，耐磨轴承固定在耐磨轴承座上，耐磨轴承座下部的凹形球面与调心体上部的凸起环形圆面啮合固定，这样可使耐磨轴承与推力盘磨合面充分接触。当水泵工作时，活塞密封体上下之间有压力差，使活塞产生向上的平衡力，在该力的作用下，活塞密封体和活塞导向体向上移动，带动调心体也移动，调心体推动耐磨轴承座向上，这时若干组耐磨轴承，将平衡力传递到固定在泵轴上的推力盘上，达到轴向力的平衡。

本发明装在泵轴上的若干组耐磨轴承元件，其中间的某个调心体的下部应装有一个下耐磨轴承，下耐磨轴承与其下方的推力盘留有0.5-1.0mm的间隙，其目的为避免水泵轴瞬时上窜时，推力盘上部与调心体下部直接摩擦。若干个调心体叠装在活塞导向体中，用活塞密封体下部的螺纹紧固。若干组耐磨轴承元件安装在泵轴上的组数n可根据F₁的大小及单个耐磨轴承的承载能力来确定。F₁大，则n越多，如F₁小则n越少。

附图说明：

图1为差压活塞式轴向力平衡装置安装结构剖面图。

标号说明：

1、螺塞  2、活塞密封体  3、密封圈  4、低压腔  5、缸体  6、缸体分隔段  7、锁紧螺母  8、锁紧垫片  9、密封圈  10、活塞导向体  11、推力盘  12、轴套  13、调心体  14、下耐磨轴承  15、键  16、耐磨轴承  17、耐磨轴承座  18、轴封装置  19、泵轴  20、轴向通槽  21、支承筋  22、防转筋  23、通孔  24、密封垫  25、注水螺栓  26、防转螺栓

结合附图对实施例做进一步的详述，差压活塞式轴向力平衡装置，由缸体5、缸体分隔段6、活塞导向体10、活塞密封体2、调心体13、泵轴19、推力盘11、耐磨轴承与耐磨轴承座16、17等组成，装在泵的末级出口处，活塞装在缸体5内腔的缸体分隔段6的下部，活塞由活塞密封体2、活塞导向体10、密封件3、9、24、注水螺栓25、轴封装置18和装在泵轴19上的若干组耐磨轴承元件及调心体组成，缸体5的支承筋21上开有一个连通分隔段6上部的低压腔4和与缸体5外部相通的通孔23，分隔段6的上部还装有螺塞1，若干个推力盘11用键15、轴套12、锁紧螺母7和销紧垫片8固定在泵轴19上。推力盘11分别座落在若干个耐磨轴承16上，耐磨轴承16用螺钉紧固在耐磨轴承座17上，并一同座落在调心体13上，固定在耐磨轴承座17上的防转螺栓26放在调心体13的孔中，防止耐磨轴承座转动。在装配若干组耐磨轴承元件时，其中间的某个调心体13的下部应装一个下耐磨轴承14，与其下方的推力盘留有0.5-1.0毫米的间隙。调心体13被固定在由活塞密封体2和活塞导向体10之间，活塞导体向10的外圆周开有若干个轴向通槽20，并与缸体5内腔为间隙配合，下端装有轴封装置18，上端的活塞密封体2顶部设有注水螺栓25，中部设有防转筋22，并与缸体5啮合，活塞密封体2的上部为低压腔4;下部为高压腔，缸体分隔段6与活塞密封体2的D为间隙配合，两者间装有密封件3，当水泵工作时，活塞密封体2上、下之间产生压力差，使活塞产生向上的平衡力，通过设在活塞内部的耐磨轴承元件使泵轴19产生向上的拉力，从而平衡泵转子产生的轴向力。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、在深井潜水泵上采用差压活塞式平衡装置，根据受力分析，得知所需的平衡力后，可以通过确定活塞密封件顶部的面积而获得。

2、泵轴处于受拉状态，能够保证泵的同轴度。

3、耐磨轴承元件安装在密闭的活塞腔中，腔中液体不流动，使耐磨轴承元件工作状态良好。

4、差压密封处无旋转运动，只在泵开始和停止工作时有微量的上、下窜动，密封性能好、抗泥沙、无泄漏，便于推广使用。

Claims (4)

1、一种差压活塞式轴向力平衡装置，包括缸体、活塞、密封件和设在缸体内的平衡部件，其特征是差压活塞式轴向力平衡装置装在水泵的末级出口处，活塞装在缸体5内腔的分隔段6的下部，缸体5的支承筋21上开有一个连通分隔段6上部的低压腔4和与缸体5外部相通的通孔23，分隔段6的上部还装有螺塞1。

2、根据权利要求1所述的平衡装置，其特征在于平衡装置的活塞由活塞密封体2、活塞导向体10、密封件3、9、24、注水螺栓25、轴封装置18，和装在泵轴19上的若干组耐磨轴承元件组成活塞密封体2的公称外径D与缸体分隔段6为间隙配合，并装有密封件3，活塞密封体2顶部设有注水螺孔25，中部设有防转筋22，并与缸体5啮合，下部与活塞导向体10相联，活塞导向体10外圆周开有若干个轴向通槽20，并与缸体5内腔为间隙配合，其下部装有轴封装置18。

3、根据权利要求1、2所述的平衡装置，其特征在于每组耐磨轴承元件包括推力盘11、耐磨轴承16、耐磨轴承座17、调心体13等，推力盘11固定在泵轴19的末端，耐磨轴承16固定在耐磨轴承座17上，耐磨轴承座17下部的凹形球面与调心体13上部的凸起环形圆面啮合固定。

4、根据权利要求3所述的平衡装置，其特征在于装在泵轴19上的若干组耐磨轴承元件，其中间的某个调心体13的下部应装一个下耐磨轴承14，下耐磨轴承14与其下方的推力盘留有0.5-1.0mm的间隙，若干个调心体13叠装在活塞导向体10中，用活塞密封体2下部的螺纹紧固。