CN109441835A - 轴向力水力自动平衡的屏蔽离心电泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轴向力水力自动平衡的屏蔽离心电泵，包括泵体、转子、定子及支架，支架托起定子，转子的轴一端安装有叶轮，叶轮位于泵体腔体内部，轴两端的轴承A和轴承B内侧分别设有推力盘，轴前端设有叶轮螺母，所述叶轮的前盖板、泵体内部腔体、叶轮的后密封环外部、前轴承座外部构成G腔体，叶轮的后密封环内部及前轴承座内部构成P腔体，所述叶轮的吸入口为A腔，叶轮的后盖板下部与前轴承座之间设有平衡孔，平衡孔与A腔相通。本发明可以满足转子部件轴向力为零，扩大了泵使用范围，保证了泵稳定可靠运行，不会产生局部摩擦热，减少了介质汽化可能性，有利于轴承的良好润滑，降低了泵整体震动值。

Description

轴向力水力自动平衡的屏蔽离心电泵

技术领域

本发明属于离心泵技术领域，具体地说涉及一种轴向力水力自动平衡的屏蔽离心电泵。

背景技术

常见的屏蔽离心电泵结构一般是由叶轮、轴、转子、推力盘及轴套等组成的转子部件，其径向力是靠前、后轴承来承担，且只能承受径向力，其轴向力是由推力盘来承受的。泵运转时，叶轮前、后盖板的外表面要承受高压液体的作用力，因力的方向相反，而这两个力的差值，就是残余轴向力。设计时，在泵运行工况点附近，要求残余轴向力越小越好，以保证推力盘以及轴承端面磨损量的降低。目前，现有屏蔽泵结构设计存在以下问题：

一是残余轴向力不能完全消除，只是在泵的最佳工况点附近较小些；二是当泵运行工况点偏离最佳工况点时，会立即变大，不能满足用户不同工况点使用要求，一旦泵运行偏离最佳工况点时，就会引起转子部件轴向力急剧加大。

对屏蔽泵结构设计，残余不平衡轴向力消除，一直是难以突破的重点，残余不平衡轴向力一直存在，是泵产生故障的主要原因，需要经常更换推力盘、轴承等易损件。此类故障占屏蔽泵总故障概率的85%以上。

发明内容

本发明提供了一种轴向力水力自动平衡的屏蔽离心电泵，解决了背景技术中的屏蔽离心电泵残余轴向力不能完全消除、泵易产生故障的缺点。

本发明的技术方案是这样实现的：轴向力水力自动平衡的屏蔽离心电泵，包括泵体、转子、定子及支架，支架托起定子，转子的轴一端安装有叶轮，叶轮位于泵体腔体内部，转子与定子之间设有转子屏蔽套和定子屏蔽套，轴两端分别通过安装在前轴承座和后轴承座上的轴承A和轴承B径向定位，轴两端的轴承A和轴承B内侧分别设有推力盘，轴前端设有叶轮螺母，所述叶轮的前盖板、泵体内部腔体、叶轮的后密封环外部、前轴承座外部构成G腔体，叶轮的后密封环内部及前轴承座内部构成P腔体，所述叶轮的吸入口为A腔，叶轮的后盖板下部与前轴承座之间设有平衡孔，平衡孔与A腔相通。

优选的，所述平衡孔与前轴承座的间隙值δ为0.1～3.1毫米；

优选的，所述平衡孔直径大小为n-Φ4～14毫米；

优选的，所述后密封环的直径D2大于前密封环的直径D1。

本发明的有益效果是：本发明采用了水力自动平衡轴向力的结构设计，泵运行时，在工况点附近较宽的流量点区域（70%~120%），也可以满足转子部件轴向力为零，一方面扩大了泵使用范围，另一方面，保证了泵稳定可靠运行，因推力盘不受力，没有了机械摩擦，所以，不会产生局部摩擦热，减少了介质汽化可能性，有利于轴承的良好润滑，同时，降低了泵整体震动值。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明局部放大示意图；

图3为本发明叶轮轴向力分布示意图。

零件说明：1、泵体，2、叶轮，3、前密封环，4、后密封环，5、前盖板，6、后盖板，7、后密封环外部，8、后密封环内部，9、平衡孔，14、后轴承套，15、轴承A/B，16、轴，17、轴套，18、推力盘，19、转子，20、定子，21、转子屏蔽套，22、定子屏蔽套，24、接线盒，32、前轴承座，41、支架，42、叶轮螺母；

δ：平衡孔与前轴承座的间隙值；

D1：前密封环的直径；

D2：后密封环的直径；

Q1：流量；

Q2：流量；

F1：轴向力；

F2：轴向力；

F3：轴向力。

具体实施方式

为了更好地理解与实施，下面结合附图1、2、3对本发明做进一步说明：轴向力水力自动平衡的屏蔽离心电泵，如图1所示，包括支架41，支架41托起定子20，转子19的轴16一端安装有叶轮2，叶轮2位于泵体1腔体内部，转子19与定子20之间设有转子屏蔽套21和定子屏蔽套22，轴16两端分别通过安装在前轴承座32和后轴承座14上的轴承15A和轴承15B径向定位，轴16两端的轴承15A和轴承15B内侧设有推力盘18，轴向定位，轴16前端设有叶轮螺母46，叶轮2前后盖板都带有密封环，且后密封环4的直径大于前密封环3的直径，ΦD₂＞ΦD₁。

如图2所示，由叶轮2前盖板5、泵体01内部腔体、叶轮02后密封环外部7及前轴承座32外部构成的腔体为G腔，是一个高压区域；由叶轮2后密封环内部8及前轴承座32内部构成的腔体为P腔，是一个中等压力区域；叶轮2吸入口为A腔，是低压区域，后盖板6的平衡孔9直接与其相通。 前轴承座32与叶轮2平衡孔9处，为精加工配合面，其间隙值δ为1.5毫米。

如图3所示，当泵在某个工况点稳定运行时，叶轮前盖板5外表面（位于G腔）在高压液体作用下，产生一个大小固定，方向向右的轴向力→F₁；叶轮后盖板6密封环外部7表面，同样在高压液体（G腔）的作用下，产生一个大小固定，方向向左的轴向力←F₂；叶轮后盖板6密封环内部8的P腔，会产生一个大小可变，方向向左的轴向力←F₃。该腔液体是由G腔高压液体，经过后盖板密封环4后，小量液体泄漏（流量Q₁）而来，再经平衡孔9（n-Φd，流量Q₂）减压后，回到叶轮吸入口的A腔，所以，P腔的压力要低于G腔的压力，其压力值取决于流过平衡孔的液体泄漏量Q₂，Q₂值越大，P腔压力越低，反之，P腔压力会升高。泄漏量Q₂值是由平衡孔的数量、直径及其与前轴承座（32）之间的距离δ决定的。

只有当叶轮2的前、后盖板所承受的轴向力大小相同，即：F₁=F₂+F₃时，转子部件才能达到轴向力平衡。通过调整平衡孔直径大小及平衡孔开启位置，可改变Q₂值，从而改变了P腔压力大小，达到：F₃= F₁- F₂。平衡孔直径大小为n-Φ9毫米；而平衡孔开启大小，就是转子部件（叶轮的平衡孔）与前轴承座（32）相对距离δ值的大小，δ值大小为1.5毫米。

当转子部件向泵吸入口方向（向左）移动时，平衡孔开启距离δ加大，通过平衡孔的液体泄漏量Q₂加大，P腔液体压力降低，使F₃变小，当满足F₃= F₁- F₂时，转子部件将停止轴向移动；相反，当转子部件向泵吸入口反方向（向右）移动时，平衡孔开启距离减少，通过平衡孔的液体泄漏量Q₂减少， P腔液体压力升高，使F₃变大，同样，当满足F₃= F₁- F₂时，转子部件将停止轴向移动。这一过程是转子部件在运转过程中自动完成的，可以自动平衡掉叶轮旋转时产生的残余轴向力，达到推力盘18完全不受力状态。

屏蔽泵输送的介质一般为易燃易爆，或者剧毒等液体，且本身结构较为复杂，维修过程中，经常会出现意想不到的人身伤害，本发明目的，就是提高泵稳定无故障运行使用周期。

针对屏蔽电泵的转子部件，在运行时产生的残余不平衡轴向力，引起的泵故障，进行的结构新型发明设计。此项设计，是在不改变泵性能，特别是不降低泵效率的情况下，从根本上消除了残余不平衡轴向力。

本发明所列举的构思内容，保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也涉及于本领域技术人员根据本发明构思所能想到的等同技术手段。

Claims (4)

1.轴向力水力自动平衡的屏蔽离心电泵，包括泵体（1）、转子（19）、定子（20）及支架（41），支架（41）托起定子（20），转子（19）的轴（16）一端安装有叶轮（2），叶轮（2）位于泵体（1）腔体内部，转子（19）与定子（20）之间设有转子屏蔽套（21）和定子屏蔽套（22），轴（16）两端分别通过安装在前轴承座（32）和后轴承座（14）上的轴承（15A）和轴承（15B）径向定位，轴（16）两端的轴承（15A）和轴承（15B）内侧分别设有推力盘（18），轴向定位，轴（16）前端设有叶轮螺母（46），其特征在于所述叶轮的前盖板（5）、泵体（1）内部腔体、叶轮的后密封环外部（7）、前轴承座（32）外部构成G腔体，叶轮（2）的后密封环（4）内部及前轴承座（32）内部构成P腔体，所述叶轮（2）的吸入口为A腔，叶轮（2）的后盖板（6）下部与前轴承座（32）之间设有平衡孔（9），平衡孔（9）与A腔相通。

2.如权利要求1所述的轴向力水力自动平衡的屏蔽离心电泵，其特征于所述平衡孔（9）与前轴承座（32）的间隙值δ为0.1～3.1毫米。

3.如权利要求1或2所述的轴向力水力自动平衡的屏蔽离心电泵，其特征于所述平衡孔（9）直径大小为n-Φ4～14毫米。

4.如权利要求1所述的轴向力水力自动平衡的屏蔽离心电泵，其特征于所述后密封环（4）的直径D2大于前密封环（3）的直径D1。