CN112524084A - 一种离心泵轴向力自平衡结构 - Google Patents

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张宁
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Abstract

本发明涉及一种离心泵轴向力自平衡结构，属于流体机械领域。本发明通过减小后盖板外径D，后盖板外径D为叶轮外径D2的70％～80％，使得在叶轮出口附近前盖板与后盖板不对称，作用在前盖板内侧上的轴向力未能被完全平衡，未平衡的轴向力指向后盖板方向，可抵消约80％～90％泵前口环以下前盖板与后盖板不对称产生的轴向力，以达到减小总轴向力的目的。现有的单级离心泵轴向力平衡方法需在后盖板上开设平衡孔，经平衡孔的泄漏流会与主液流相冲击，破坏正常的流动状态从而导致水力性能下降。区别于现有技术，本发明无需开设平衡孔，避免了因正常流动被破坏而引起的水力性能下降。

Description

一种离心泵轴向力自平衡结构
技术领域
本发明涉及一种离心泵轴向力自平衡结构，属于流体机械领域。
背景技术
离心泵在运转工作时，转子上作用着轴向力，该力将拉动转子轴向移动。因此必须设法消除或平衡此轴向力，才能使正常工作。当前离心泵轴向力产生因素已被广泛探究，轴向力组成包括盖板力、动反力、轴台或轴端引起的轴向力和转子重量引起的，其中盖板力是最主要的轴向力组成成分。盖板力产生原理为：在叶轮旋转时，液体会给前、后盖板内外两侧相同的压力，而在口环下部由于叶轮吸入口的存在，使得前、后盖板不对称，产生了一个指向吸入口方向的轴向力。
轴向力平衡装置是泵的重要组成部分，对泵运行的安全性、可靠性和寿命起着关键性的作用。传统的单级离心泵轴向力平衡方法是在后盖板上开平衡孔同时在叶轮后盖板上附设密封环。其平衡原理是液体流经密封环间隙产生阻力损失，密封环下部液体压力下降，从而减少作用在后盖板上的轴向力，但是这个过程中经平衡孔的泄漏流会与主液流相冲击，破坏了正常的流动状态，水力性能下降。“轴向力平衡的单级离心泵”(专利号：201110266578.8)则是通过增大后盖板口环直径，倾斜平衡孔的方法来平衡轴向力。“一种能够平衡离心泵轴向力的泵壳”(专利号：201910350802.8)则是通过采用特殊的泵壳以平衡轴向力。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种减少泄漏、对入口流态破坏小的轴向力自平衡结构，本发明是通过改变后盖板外径尺寸以减小盖板力的轴向力平衡结构。本发明具有实际意义。
本发明一种离心泵轴向力自平衡结构，该结构包括泵体、叶轮、中段和后泵盖，其中叶轮包括前盖板、叶片和后盖板。该结构的主要特征为叶轮出口附近前盖板与后盖板关于叶轮中间轴线不对称，后盖板外径D小于叶轮外径D2，后盖板外径D为叶轮外径D2的70％～80％。在叶轮后盖板上附设后口环，后口环所在直径与后盖板外径D相等，后口环长度L1与前口环长度L2相同。泵体与叶轮配合工作，泵体与后泵盖通过螺栓连接。中段通过后泵盖与泵体压紧。中段与叶片的轴向间隙C1的取值范围为0.5～1.5mm。中段与叶轮后口环的径向间隙C2的取值和泵体与叶轮前口环处间隙保持一致。该结构适用于比转速范围为30～150的离心泵。
本发明通过减小后盖板外径D，后盖板外径D为叶轮外径D2的70％～80％，使得在叶轮出口附近前盖板与后盖板不对称，作用在前盖板内侧上的轴向力未能被完全平衡，未平衡的轴向力指向后盖板方向，可抵消约80％～90％泵前口环以下前盖板与后盖板不对称产生的轴向力，以达到减小总轴向力的目的。现有的单级离心泵轴向力平衡方法需在后盖板上开设平衡孔，经平衡孔的泄漏流会与主液流相冲击，破坏正常的流动状态从而导致水力性能下降。区别于现有技术，本发明无需开设平衡孔，避免了因正常流动被破坏而引起的水力性能下降。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明的整体结构示意图
图2是本发明的叶轮示意图
具体实施方式
如图1所示，泵体1与叶轮2配合工作，泵体1与后泵盖4通过螺栓连接。中段3通过后泵盖4与泵体1压紧。中段3与叶轮2间留有间隙，本实施例中的中段3与叶片6的轴向间隙C1为1mm，中段3与后口环8的径向间隙C2和泵体1与叶轮前口环9处径向间隙保持一致，为0.1mm。叶轮2由前盖板5、叶片6和后盖板7组成，本次实施中的叶轮2如图2所示。叶轮2出口附近前盖板5与后盖板7关于叶轮中间轴线不对称，后盖板7外径D为叶轮2外径D2的75％。在叶轮后盖板7上附设后口环8，后口环8所在直径与后盖板7外径D相等。后口环8长度L1与前口环9长度L2相同。
本发明通过减小后盖板7外径D至叶轮2外径D2的70％～80％，使得在叶轮2出口附近前盖板5与后盖板7不对称。作用在前盖板5出口附近内侧上的轴向力因前盖板5与后盖板7不对称导致未能被完全平衡，未平衡的轴向力指向后盖板7方向，可抵消80％～90％泵前口环9以下前盖板5与后盖板7不对称产生的指向前盖板5方向的轴向力，以达到减小总轴向力的目的。

Claims (6)

1.一种离心泵轴向力自平衡结构，该结构包括泵体、叶轮、中段和后泵盖，其中叶轮包括前盖板、叶片和后盖板，其特征在于，通过减小后盖板外径D，使得在叶轮出口附近前盖板与后盖板不对称，作用在前盖板内侧上的轴向力未能被完全平衡，未平衡的轴向力指向后盖板方向，可抵消80％～90％泵前口环以下前盖板与后盖板不对称产生的轴向力，以达到减小总轴向力的目的。
2.如权利要求1所述的一种离心泵轴向力自平衡结构，其特征在于，后盖板外径D为叶轮外径D2的70％～80％。
3.如权利要求1所述的一种离心泵轴向力自平衡结构，其特征在于，叶轮后盖板上附设后口环，后口环所在直径与后盖板外径D相等，后口环长度L1与前口环长度L2相同。
4.如权利要求1所述的一种离心泵轴向力自平衡结构，其特征在于，泵体与叶轮配合工作，泵体与后泵盖通过螺栓连接，中段通过后泵盖与泵体压紧。
5.如权利要求1所述的一种离心泵轴向力自平衡结构，其特征在于，中段与叶片的轴向间隙C1的取值范围为0.5～1.5mm，中段与叶轮后口环的径向间隙C2的取值和泵体与叶轮前口环处间隙保持一致。
6.如权利要求1所述的一种离心泵轴向力自平衡结构，其特征在于，所述离心泵轴向力自平衡结构适用于比转速范围为30～150的离心泵。
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