CN105697383A - 一种自平衡轴向力的深井泵 - Google Patents

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周岭
陆伟刚
王川
蒋小平
杨阳
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    • F04D1/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D1/06—Multi-stage pumps
    • F04D1/08—Multi-stage pumps the stages being situated concentrically
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    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/669—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for liquid pumps

Abstract

本发明属于流体机械领域，提供了一种自平衡轴向力的深井泵，叶轮前盖板密封处为阶梯式迷宫密封，实现了径向和端面的同时密封，能够减少容积损失，并防止固体颗粒进入密封处；叶轮后盖板为半开式，后盖板直径为前盖板直径的1/3～1/2，能够大幅度的减少叶轮后盖板面积，从而减小轴向力并在叶轮上下浮动过程中实现轴向力的自动平衡。

Description

一种自平衡轴向力的深井泵
技术领域
本发明属于流体机械领域，涉及一种自平衡轴向力的深井泵，具体为深井中使用的潜水或潜油多级离心泵。
背景技术
在泵类机械中，轴向力是泵设计、运行中必须考虑的重要因素，过大的轴向力直接影响泵的安全、可靠运行。在深井泵领域，叶轮直径受到井径的限制，导致其单级扬程较低，因此深井泵级数较多，轴向力问题尤为严重。同时，深井泵在地下工作，检修难度较大，因此可靠性是深井泵设计中的首要考虑因素。尤其是近年来深井泵向着高转速、高扬程的方向发展，如何有效地减少或平衡轴向力成为该领域的技术难点。
专利申请号CN200610038596.X《一种叶轮自身平衡轴向力的多级离心泵》提出了一种在端面密封处预留间隙，通过叶轮自身的浮动来平衡轴向力的多级离心泵。这种设计在泵转速较低时效果较好，但在高转速下轴向力过大，极易造成端面密封处的磨损，必须进一步考虑平衡轴向力并增加密封结构。
发明内容
为了减少轴向力，本发明提供了一种自平衡轴向力的深井泵。
一种自平衡轴向力的深井泵，由两级以上叶轮与导叶连同一个进水段和出水段串联而成，叶轮包括叶轮前盖板和叶轮后盖板，导叶进水一面为导叶下盖板，所述叶轮前盖板密封处为阶梯式迷宫密封，这种密封结构实现了径向和端面的同时密封，能够更为有效地减少密封处的泄漏带来的容积损失，同时能够有效避免砂砾等固体颗粒进入密封处。
所述叶轮后盖板为半开式，叶轮后盖板直径为叶轮前盖板直径的1/3～1/2；轴向力产生的主要原因是叶轮前盖处压力低，后盖板处压力高；半开式的设计能够大幅度的减少叶轮后盖板面积，从而减小轴向力；同时叶轮后盖板与导叶的下盖板之间设计为较小的间隙，这种半开式的设计不会过多的影响泵的水力性能。
所述在叶轮后盖板靠近轮毂处还设置了耐磨垫片。
当轴向力指向泵出口侧时，叶轮整体将向泵出口侧浮动，此时叶轮前盖板处的密封间隙增大，泄漏量增大，进而导致叶轮前盖板侧的压力减小，作用在叶轮上的轴向力减小，从而叶轮将向泵进口侧浮动。如此往复，便实现了轴向力的自动平衡。
本发明的有益效果是：
本发明结构简单，便于加工，密封效果好，能够实现轴向力的自动平衡，主要用于抽取地下水或石油，。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例1的结构示意图；
图2是本发明实施例1结构示意图的局部放大图；
图3是本发明自动平衡轴向力的深井泵的叶轮部分简图；
附图标记说明：1.进水段，2.叶轮，3.导叶，4.阶梯式迷宫密封，5.叶轮前盖板，6.叶轮后盖板，7.导叶下盖板，8.耐磨垫片，9.出水段。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
图1所示实施例是一台深井泵，也是一台立式多级离心泵，它由三级叶轮2和导叶3连同一个进水段1和一个出水段9串联而成，叶轮2具有叶轮前盖板5和叶轮后盖板6，导叶3进水一面为导叶下盖板7。图2所示是图1实施例的局部放大图，在叶轮前盖板处5设置了阶梯式迷宫密封4，该密封4由外向内呈阶梯状下降，实现了径向和端面的同时密封，能够更为有效地减少密封处的泄漏带来的容积损失，同时能够防止砂砾等固体颗粒进入密封处，提高泵的可靠性和使用寿命。
叶轮后盖板6为半开式，叶轮后盖板6直径为叶轮前盖板5直径的1/3～1/2，即D r=(1/3～1/2)D f。轴向力产生的主要原因是叶轮前盖板5侧压力低，叶轮后盖板6侧压力高。半开式的设计能够大幅度的减少叶轮后盖板6的面积，从而减小轴向力。同时叶轮后盖板6与导叶下盖板7之间设计为较小的间隙，因此这种半开式的设计不会过多的影响泵的水力性能。
在叶轮后盖板6靠近轮毂处设置了耐磨垫片8，当轴向力指向泵出口侧时，叶轮整体将向泵出口侧浮动，耐磨垫片8首先与导叶下盖板7接触，形成有效的动静摩擦副；此时由于叶轮整体上浮，叶轮前盖板5的密封间隙增大，泄漏量增大，进而导致叶轮前盖板5侧的压力减小，作用在叶轮上的轴向力减小，从而叶轮将向泵进口侧浮动。如此往复，便实现了轴向力的自动平衡。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (3)

1.一种自平衡轴向力的深井泵，由两级以上叶轮（2）与导叶（3）连同一个进水段（1）和出水段（9）串联而成，所述叶轮（2）包括叶轮前盖板（5）和叶轮后盖板（6），所述导叶（3）进水一面为导叶下盖板（7），其特征在于，所述叶轮前盖板（5）密封处为阶梯式迷宫密封（4）。
2.根据权利要求1所述的一种自平衡轴向力的深井泵，其特征在于，所述叶轮后盖板（6）为半开式，叶轮后盖板（6）直径为叶轮前盖板（5）直径的1/3～1/2。
3.根据权利要求1所述的一种自平衡轴向力的深井泵，其特征在于，所述在叶轮后盖板（6）靠近轮毂处还设置了耐磨垫片（8）。
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