CN109386473A - 一种轴向力平衡的多级排水泵 - Google Patents

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曹卫东
姜昕
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Abstract

本发明是一种轴向力平衡的多级排水泵，配套潜水电动机。其创新在于第二级叶轮和第四级叶轮共用一个导流结构，共用的导流结构外缘中间位置有个O型密封圈槽，该导流结构上下两侧均为正导叶结构，两侧的正导叶数均为2，两侧的正导叶在圆周方向间隔90度分布，且相互隔离密封。本发明的有益效果是：容易实现背对背对称布置的叶轮结构，容易实现转子轴向力的平衡，使这种多级潜水泵的整体结构紧凑，可靠性提高。

Description

一种轴向力平衡的多级排水泵
所属技术领域
本发明是一种轴向力平衡的多级排水泵，其配套电动机是潜水电机，采用对称布置的四级叶轮结构，第二级叶轮和第四级叶轮共用一个导流结构。属于通用机械产品制造技术领域。
背景技术
多级潜水电泵是将泵与电机紧密结合成一体共同潜水运行的立式机组，泵在整机下部吸入所输送的液体，经过首级叶轮加压后进入导叶体，降低速度，增加压能，并导入第二级或者更多级叶轮继续加压，最后经末级叶轮后从出水口涡室流出，冷却油室，并经过包围电机的环形流道，使液体冷却电机后再流出泵的出口。立式矿用多级内装式潜水泵通常流量小、扬程高，广泛应用于地表疏干和井下排水等。导流结构一般可采用径向导叶、流道式导叶、空间导叶三种。而离心泵通常选用前两种，本发明的多级潜水泵在未改进前选用的是传统径向式导叶体，这种导叶体由正导叶片，环形过渡流道，反导叶片三部分组成。正导叶起压水室的作用，反导叶除了有引流作用外，还有降低圆周速度，消除液体旋转分量，把液体引入下级叶轮的吸水室的作用。所以这种导叶体兼备吸水室和压水室双重作用的固定导流部件。由于多级潜水泵结构上的关系，转子的轴向推力总是难以平衡，且随着流量的变化，转子的轴向力更无法准确计算与平衡，轴承易损坏。在大型水泵中采用传统多级叶轮串联结构，工作时间稍长，原先设定的推力补偿将很快被破坏。
发明内容
为了解决多级潜水电泵的转子轴向受力难以平衡的技术难题，本发明提供了一种第二级叶轮和第四级叶轮共用一个导流结构，从而实现了四级叶轮背对背的对称结构，共用的导流结构最大外缘轴向中间位置有一个O型密封圈槽，对称的叶轮结构可以相互抵消叶轮表面压力引起的转子的轴向力，从而对轴承寿命的提高，整泵可靠性的提高具有的优化作用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
改变第二第四级叶轮的导流结构，使导流结构的两侧均为正导叶，两侧的正导叶各有两个叶片，相互间隔180度分布，两侧的正导叶又相互间隔90度分布，两侧正导叶的出水流道是不连通的。第二级叶轮的出水流体流向下侧的正导叶，通过下侧的正导叶出流流向第三级叶轮。第四级叶轮的流体流向该导叶体的上侧的正导叶，通过上侧正导叶流向环形过渡流道，通过环形过渡流道直接流向出水蜗室。导叶体外缘的中间位置具有O型密封圈，这样可以使第二级叶轮和第四级叶轮流出的具有压差的水流相互隔离。采用这种导流结构不仅方便实现四级叶轮背对背的安装，而且平衡了叶轮表面压差形成的轴向力，且减小传统结构末级叶轮较大的容积损失。
本发明的导流结构可以通过铸造并机械加工实现制造，两侧的导叶片和过渡流道都是一样的，圆周方向相互间隔90°，导叶外缘的中间位置放置O型密封圈的槽可在通过精车加工，整体的结构紧凑。因此，本发明的不但没有因为导叶的结构改变而增加成本，而且因为结构的紧凑而节约了成本，且实现了转子轴向力的平衡，减少了容积损失，提高了泵的使用寿命和效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
附图1是未采用本发明而使用传统结构导叶立式矿用多级内装式潜水泵的主剖视图；图中，1.泵座，2.第一级叶轮的进水口，3.第一级叶轮，4.第一级导叶体，5.第二级叶轮，6.第二级导叶体，7.第三级叶轮，8.第三级导叶体，9.第四级叶轮，10.第四级导叶体，11.出水蜗壳，12.角接触球轴承，13.深沟球轴承，14.轴，15.转子，16.泵的出水口。
多级泵的叶轮部分产生的轴向力，由于3、5、7、9的累积，而且立式多级泵由于自身的重力作用，会对多级泵的轴承形成较大的负担，轴承一旦损坏，对密封件产生的影响，密封件被破坏后，甚至会导致电机漏水，电机烧毁等故障。
附图2是未采用本发明的传统导叶体，有正导叶和反导叶和环形体三部分。
附图3，4是未采用本发明的传统导叶体的三维截图。
附图5是采用本发明一个实施例的主剖视图；图中1.泵座，2.第一级叶轮的进水口，3.第一级叶轮，4.第一级导叶，5.第二级叶轮，6.背对背的导流结构，7.第四级叶轮，8.第三级导叶，9.第三级叶轮，10.出水蜗壳，11.角接触球轴承，12.深沟球轴承，13.轴，14.转子，15.泵的出水口。采用本发明的导流结构6改变了叶轮的安装结构，使四级叶轮形成背对背的对称安装形式。
附图6是采用本发明的背对背的导流结构，两边各有一个正导叶片和一个环形过渡流道，两个过渡流道的出口相隔90°。
具体实施方式
按照图5所示依次将关键部件：1.泵座，2.第一级叶轮的进水口，3.第一级叶轮，4.第一级导叶体，5.第二级叶轮，6.第二级导叶体，7.第三级叶轮，8.第三级导叶体，9.第四级叶轮，10.第四级导叶体，11.出水蜗壳，12.角接触球轴承，13.深沟球轴承，14.轴，15.转子，16.泵的出水口装配起来。根据实际尺寸需要，选择适当规格的螺钉将各级导叶体连接起来，并在相应位置处加上密封。将第二级的出口和位于最顶端的第三级的进口相连。且第二级叶轮和第四级叶轮共用背对背的导流结构如附图6。该背对背的导流结构两侧都是正导叶的导流结构，该导流结构最大外缘的轴向中间位置有一个O型密封圈槽，导叶体的两侧导叶片均是正导叶，每一侧的正导叶数为2，没有反导叶片，两侧导叶片的出水流道在圆周方向间隔90度，两侧的导叶片出水流道相互隔绝。通过铸造并加工，很容易实现该导叶体的制造。

Claims (5)

1.一种轴向力平衡的多级排水泵的结构设计：本多级排沙泵共分四级，其对称布置的结构从下向上如图5依次为：1.泵座，2.第一级叶轮的进水口，3.第一级叶轮，4.第一级导叶体，5.第二级叶轮，6.第二级导叶体，7.第三级叶轮，8.第三级导叶体，9.第四级叶轮，10.第四级导叶体，11.出水蜗壳，12.角接触球轴承，13.深沟球轴承，14.轴，15.转子，16.泵的出水口。
2.根据权利要求1所述的一种轴向力平衡的多级排水泵的结构设计，其显著特征是：将第二级的出口和位于最顶端的第三级的进口相连。液体从第一级导叶体流出后进入上方的第二级，随后直接由第二级直接进入位于最上方的第三级，再由第三级向下进入最后的第四级导叶体，最终从包围电机的环形流道流出。
3.根据权利要求2所述的一种轴向力平衡的多级排水泵的结构设计，其显著特征是：第二级叶轮和第四级叶轮共用该背对背的导流结构。
4.根据权利要求3所述的一种轴向力平衡的多级排水泵的结构设计，其显著特征是：第二级叶轮和第四级叶轮两侧叶片均是正导叶，每一侧的正导叶数为2，没有反导叶片，两侧导叶片的出水流道在圆周方向间隔90度，两侧的导叶片出水流道相互隔绝。
5.根据权利要求4所述的一种轴向力平衡的多级排水泵的结构设计，其显著特征是：第二级叶轮和第四级叶轮共用的背对背导流结构的最大外缘的轴向中间位置有一个O型密封圈槽。
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