CN109681439B - 一种具有压力补偿功能的深水水泵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有压力补偿功能的深水水泵，包括泵体、液压马达、泵轴和安装于泵轴上的叶轮，液压马达安装于泵体上，泵轴安装于泵体内且通过液压马达驱动，泵体上设置有一带压力补偿的油腔，泵轴穿过油腔且与油腔密封枢接，该泵轴通过设置在油腔内的润滑轴承支撑旋转。本发明通过油压补偿装置不仅解决了水泵高速转动时轴承的润滑和密封问题，同时，通过油压补偿装置，能够使轴承的润滑油腔内外压力平衡，避免了深水高压对润滑油腔的破坏。

Description

一种具有压力补偿功能的深水水泵
技术领域
本发明属于深水泵送设备技术领域，具体为一种具有压力补偿功能的深水水泵。
背景技术
水泵作为一种流体输送装置，使用非常广泛。目前浅水中一般采用电动机作为驱动动力，其叶轮轴通过滚动轴承固定在水泵机体上，作业水深能达到几百米。但是，在深海作业工程设备中，水深达到几千米深，现有普通水泵很难适应深达数千米的深海环境，它需要克服海水的腐蚀以及深海高压环境等因素的影响，尤其是采用轴承时，其润滑和密封比较困难。同时，液压马达驱动水泵，其结构密封、润滑等问题(尤其输出轴位置漏油问题)都需解决，目前还未见较好的解决方案。
发明内容
本发明目的在于提供一种具有压力补偿功能的深水水泵，从而解决上述问题。
为实现上述目的，本发明公开了一种具有压力补偿功能的深水水泵，包括泵体、液压马达、泵轴和安装于泵轴上的叶轮，所述液压马达安装于泵体上，所述泵轴安装于所述泵体内且通过所述液压马达驱动，所述泵体上设置有一容腔结构，所述容腔结构连接有一压力补偿系统，所述泵轴穿过所述容腔结构且与所述容腔结构密封连接，该泵轴通过设置在所述容腔结构内的润滑轴承支撑旋转，所述压力补偿系统控制所述容腔结构内的压力大于容腔结构外的水压压力。
进一步的，所述容腔结构为一内设有润滑油的油腔，该油腔与所述压力补偿系统连接，所述压力补偿系统控制所述油腔内的油压压力大于油腔外的水压压力。
进一步的，所述压力补偿系统包括压力补偿油管和压力补偿装置，所述压力补偿油管的一端与所述油腔连通，另一端与所述压力补偿装置连通。
进一步的，所述油腔内的油压压力大于油腔外的水压压力的值为0.1bar-1.0bar。
进一步的，所述液压马达安装在所述油腔一端的端面上，且该液压马达带有输出轴的端部位于所述油腔内。
进一步的，所述润滑轴承包括相互套接的轴承套和轴瓦，所述轴瓦与所述油腔的内壁固接，所述轴承套与所述泵轴枢接，所述轴瓦上设置有连通其两侧油腔的通油孔。
进一步的，所述润滑轴承包括与所述泵轴套接的第一润滑轴承和第二润滑轴承，所述第一润滑轴承和第二润滑轴承并用设置以减少所述泵轴的轴向位移和径向位移。
进一步的，所述油腔的另一端设置有一个支撑法兰，所述支撑法兰设置在所述泵体的进水腔内，且该支撑法兰的一端向所述叶轮延伸且通过一端盖密封，另一端与所述进水腔的内壁固接，所述第一润滑轴承设置在所述支撑法兰内，所述泵轴伸出所述端盖的部分套接有机械密封。
进一步的，所述油腔的一端为包括泵体凸缘和转接套筒的分体结构，所述液压马达安装于所述转接套筒上，所述第二润滑轴承的轴承套通过一轴向锁止机构限位在泵轴的轴肩的一侧，所述第二润滑轴承的轴瓦的一端密封连接于所述泵体凸缘和转接套筒之间，另一端卡接在所述第二润滑轴承的轴承套的环形限位凹槽中。
进一步的，所述泵体位于所述水泵的出水口设置有导叶。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明通过油压补偿装置不仅解决了水泵高速转动时轴承的润滑和密封问题，同时，通过油压补偿装置，能够使轴承的润滑油腔内外压力平衡，避免了深水高压对润滑油腔的破坏。
2、本发明通过多个轴承并列设置，尤其减少了液压马达伸出轴的轴向和径向受力，使液压马达只承受扭矩，进而保护了液压马达，延长了液压马达的使用寿命。
3、本发明通过油压补偿装置使油腔内的压力略大于外部深水水压，从而避免带腐蚀作用的海水进入油腔，影响润滑油的润滑性能或者腐蚀泵轴。
4、本发明通过将液压马达输出轴的端部设置到油腔内，同时还为液压马达输出轴端部轴向密封万一失效情况下提供了保障。
下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例公开的具有压力补偿功能的深水水泵的结构示意图；
图例说明：
1、泵体；2、液压马达；3、泵轴；4、叶轮；5、油腔；6、压力补偿油管；7、压力补偿装置；8、第一润滑轴承；9、第二润滑轴承；10、轴承套；11、轴瓦；12、支撑法兰；13、进水腔；14、端盖；15、机械密封；16、泵体凸缘；17、转接套筒；18、导叶；19、通油孔；20、0型密封圈；21、花键联轴器；22、轴向锁止机构；23、轴肩；24、环形限位凹槽。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1所示，本发明公开了发明公开了一种具有压力补偿功能的深水水泵，包括泵体1、液压马达2、泵轴3和安装于泵轴3上的叶轮4，液压马达2安装于泵体1上，泵轴3安装于泵体1内且通过液压马达2驱动，具体的，液压马达2的输出轴和泵轴3通过花键联轴器21连接，泵体1上设置有一带压力补偿系统的容腔结构。在本实施例中，容腔结构为一油腔5，泵轴3穿过油腔5，且与油腔5密封枢接从而防止油腔5外的深水进入，该泵轴3通过设置在油腔5内的润滑轴承支撑旋转。在本实施例中，油腔5的压力补偿是通过压力补偿系统的压力补偿油管6和压力补偿装置7来实现的，压力补偿油管6的一端与油腔5连通，另一端与压力补偿装置7连通。通过压力补偿装置7不仅解决了水泵高速转动时轴承的润滑和密封问题，同时，通过油压补偿装置，能够使轴承的润滑油腔5内外压力平衡，避免了深水高压对润滑油腔5的破坏，当水泵的油腔5体积较大时，可采用压力补偿器补偿压力，当泵的油腔5体积较小时，也可采用皮瓤结构。
在本实施例中，压力补偿装置7设置为保持油腔5内的油压压力大于油腔5外的水压压力，从而形成油腔5内的液压油向外流动的趋势，形成隔离外界海水的效果，进而避免带腐蚀作用的海水进入油腔5，影响润滑油的润滑性能或者腐蚀泵轴3，当然油腔5内的油压压力不能高于外界水压太多，否则会造成严重的液压油泄露，具体设置时，油腔5内的油压压力大于油腔5外的水压压力的值为0.1bar-1.0bar，既防止了外界海水等的进入，同时也避免了液压油过多泄露的问题。
同时，液压马达2输出轴端部轴向密封在使用一段时间后存在失效、液压油泄露，进而导致液压马达2损坏的情况，液压马达2安装在油腔5一端的端面上，且该液压马达2带有输出轴的端部位于油腔5内，当轴向密封失效时，液压马达2的液压油可与油腔5互通，由于油腔5的密封结构且带有压力补偿功能，可保证液压马达2和水泵均能正常工作。
在本实施例中，润滑轴承的数量至少为两个，包括第一润滑轴承8和第二润滑轴承9，第一润滑轴承8和第二润滑轴承9并用设置以减少泵轴3的轴向位移，从而减少了液压马达2伸出轴的轴向受力，使液压马达2尽可能只承受扭矩，进而保护了液压马达2，延长了液压马达2的使用寿命。具体的，第一润滑轴承8、第二润滑轴承9均包括相互套接的轴承套10和轴瓦11，轴承套10一般由不锈钢材料304或316L构成，轴瓦11一般由耐磨材料构成，如锡青铜等。轴瓦11与油腔5的内壁固接，轴承套10与泵轴3枢接，从而支撑泵轴3的旋转运动；在本实施例中，轴瓦11上设置有连通其两侧油腔5的通油孔19，从而轴瓦11两侧的润滑油能顺利通过，从而使润滑油能对第一润滑轴承8、第二润滑轴承9全面覆盖润滑。
在本实施例中，油腔5的另一端设置有一个支撑法兰12，支撑法兰12设置在泵体1的进水腔13内，该支撑法兰12的一端与进水腔13的内壁固接，且该支撑法兰12向叶轮4延伸，该第一润滑轴承8设置在支撑法兰12内，即靠近油腔5的另一端的端部。从而泵轴3与第一润滑轴承8的枢接位置更加靠近叶轮4，进而减少叶轮4在高速旋转时泵轴3的偏摆或者震动。且该油腔5的另一端通过一端盖14密封，泵轴3伸出端盖14的部分套接有机械密封15，而油腔5的一端为包括泵体凸缘16和转接套筒17的分体结构，液压马达2安装于转接套筒17上，通过0型密封圈20密封。第二润滑轴承9的轴承套10通过一轴向锁止机构22限位在泵轴3的轴肩23的一侧，第二润滑轴承9的轴瓦11的一端通过连接螺栓紧固在泵体凸缘16和转接套筒17之间，另一端卡接在第二润滑轴承9的轴承套10的环形限位凹槽24中，其中，轴向锁止机构22可选为带螺纹的轴向锁紧螺母，也可以选用其他起到限制第二润滑轴承9的轴承套10发生轴向位移的机构或零件。为了便于第二润滑轴承9的轴瓦11装配卡接到环形限位凹槽24中，具体设置时，第二润滑轴承9的轴瓦11一分为二，分别从第二润滑轴承9的轴承套10两侧卡入到环形限位凹槽24中，若泵轴3左右滑动，则第二润滑轴承9的轴瓦11还能够起到轴向限位的作用，从而减少了液压马达2伸出轴的轴向受力，使液压马达2尽可能只承受扭矩，进而保护了液压马达2，延长了液压马达2的使用寿命。
为了提高水泵的工作效率，同时可提供一个泵轴3的轴承支撑点、提高泵轴3高速转动下的稳定性，在本实施例中，泵轴3位于泵体1的出水口位置设置有导叶18，正常工作时，液压马达2转动带动泵轴3转动，泵轴3在多个滑动轴承的支撑下，转动的稳定性好。进一步，泵轴3的转动带动叶轮4的转动，将水从进水腔13通过导叶18输送出去。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种具有压力补偿功能的深水水泵，包括泵体（1）、液压马达（2）、泵轴（3）和安装于泵轴（3）上的叶轮（4），所述液压马达（2）安装于泵体（1）上，所述泵轴（3）安装于所述泵体（1）内且通过所述液压马达（2）驱动，其特征在于，所述泵体（1）上设置有一容腔结构，所述容腔结构连接有一压力补偿系统，所述泵轴（3）穿过所述容腔结构且与所述容腔结构密封连接，该泵轴（3）通过设置在所述容腔结构内的润滑轴承支撑旋转，所述压力补偿系统控制所述容腔结构内的压力大于容腔结构外的水压压力；所述容腔结构为一内设有润滑油的油腔（5），该油腔（5）与所述压力补偿系统连接，所述压力补偿系统控制所述油腔（5）内的油压压力大于油腔（5）外的水压压力；所述压力补偿系统包括压力补偿油管（6）和压力补偿装置（7），所述压力补偿油管（6）的一端与所述油腔（5）连通，另一端与所述压力补偿装置（7）连通；所述润滑轴承包括相互套接的轴承套（10）和轴瓦（11），所述轴瓦（11）与所述油腔（5）的内壁固接，所述轴承套（10）与所述泵轴（3）枢接，所述轴瓦（11）上设置有连通其两侧油腔（5）的通油孔（19）；所述润滑轴承包括第一润滑轴承（8）和第二润滑轴承（9），所述第一润滑轴承（8）和第二润滑轴承（9）与所述泵轴（3）套接；所述油腔（5）的另一端设置有一个支撑法兰（12），所述支撑法兰（12）设置在所述泵体（1）的进水腔（13）内，且该支撑法兰（12）的一端向所述叶轮（4）延伸且通过一端盖（14）密封，另一端与所述进水腔（13）的内壁固接，所述第一润滑轴承（8）设置在所述支撑法兰（12）内，所述泵轴（3）伸出所述端盖（14）的部分套接有机械密封（15）；所述油腔（5）的一端为包括泵体凸缘（16）和转接套筒（17）的分体结构，所述液压马达（2）安装于所述转接套筒（17）上，所述第二润滑轴承（9）的轴承套（10）通过一轴向锁止机构（22）限位在泵轴（3）的轴肩（23）的一侧，所述第二润滑轴承（9）的轴瓦（11）的一端密封连接于所述泵体凸缘（16）和转接套筒（17）之间，另一端卡接在所述第二润滑轴承（9）的轴承套（10）的环形限位凹槽（24）中。
2.根据权利要求1所述的具有压力补偿功能的深水水泵，其特征在于，所述油腔（5）内的油压压力大于油腔（5）外的水压压力的值为0.1 bar -1.0bar。
3.根据权利要求1或2所述的具有压力补偿功能的深水水泵，其特征在于，所述液压马达（2）安装在所述油腔（5）一端的端面上，且该液压马达（2）带有输出轴的端部位于所述油腔（5）内。
4.根据权利要求1所述的具有压力补偿功能的深水水泵，其特征在于，所述泵体（1）位于所述水泵的出水口设置有导叶（18）。
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