CN113757158B - 一种多级屏蔽泵用平衡鼓结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及屏蔽泵技术领域，公开了一种多级屏蔽泵用平衡鼓结构，包括：平衡鼓和平衡鼓套；所述平衡鼓套在阶梯轴上，与所述阶梯轴的细轴段相连接；并通过所述阶梯轴的细轴段与粗轴段相接处的轴肩轴向定位；所述平衡鼓与所述阶梯轴的粗轴段之间有间隔为设定距离的间隙空间；所述平衡鼓套套在所述平衡鼓的外部，并且固定在静止部件上，使得所述平衡鼓和平衡鼓套之间间隙配合；所述阶梯轴内设置有轴向通道，所述轴向通道一端贯通所述细轴段的端面，另一端位于所述粗轴段内，并通过设置在所述粗轴段内的径向通道与所述间隙相连通。该平衡鼓结构结构简单，便于调节轴向力，精简了多级屏蔽泵的内部结构，提高了泵运转的稳定性和可靠性。

Description

一种多级屏蔽泵用平衡鼓结构

技术领域

本发明涉及屏蔽泵技术领域，尤其涉及一种多级屏蔽泵用平衡鼓结构。

背景技术

在设计多级屏蔽泵时，一个难点就是解决多级叶轮和转子后轴头产生的巨大轴向力问题。

目前，在多级屏蔽泵产品中，针对这个难点有两种解决办法，一种是采用多级叶轮背靠背布置的方案，将叶轮对称安装在轴上，使得叶轮产生的轴向力相互抵消。这种方法有两个非常大的缺点：一是因叶轮对称布置，导致泵内结构复杂，部件众多，液体在泵内流动曲折，流动损失大；二是需要通过切割叶轮外径来调整轴向力，轴向力调整不便。切割叶轮不仅影响轴向力变化，还影响泵的扬程变化。因此，必须掌握轴向力和扬程的双重变化规律，才能既控制轴向力大小又能达到想要的泵送扬程，所以轴向力调整非常不便。

另外一种方法是采用平衡盘结构，通过控制平衡盘与静止部件之间的端面间隙，使得平衡盘两端面形成压差，从而平衡轴向力。这种方法的缺陷是平衡轴向力的能力有限，需要叶轮自身消除部分轴向力，剩余轴向力由平衡盘消除；或者平衡盘径向尺寸设计很大才能达到目的。由于这种结构是通过控制端面间隙来消除轴向力，其端面间隙很小；在屏蔽泵运转过程中，由于加工制造装配精度和轴承端面磨损等因素，极易造成平衡盘端面与静止部件的接触磨损，从而造成泵故障，所以这种结构应用在多级屏蔽泵上不是很稳定和可靠。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种结构简单，便于调整轴向力，使得泵运转稳定、可靠的多级屏蔽泵用平衡鼓结构。

(二)技术方案

为了解决上述问题，本发明提供了一种多级屏蔽泵用平衡鼓结构，包括：平衡鼓和平衡鼓套；所述平衡鼓套在阶梯轴上，与所述阶梯轴的细轴段相连接；并通过所述阶梯轴的细轴段与粗轴段相接处的轴肩轴向定位；所述平衡鼓与所述阶梯轴的粗轴段之间有间隔为设定距离的间隙空间；所述平衡鼓套套在所述平衡鼓的外部，并且固定在静止部件上，使得所述平衡鼓和平衡鼓套之间间隙配合；所述阶梯轴内设置有轴向通道，所述轴向通道一端贯通所述细轴段的端面，另一端位于所述粗轴段内，并通过设置在所述粗轴段内的径向通道与所述间隙相连通。

可选地，所述平衡鼓通过键与所述阶梯轴的细轴段相连接。

可选地，所述平衡鼓套的内壁上设置有沟槽。

可选地，所述平衡鼓与所述平衡鼓套的长度相同。

可选地，在所述阶梯轴的细轴段上设置有多个同向布置的叶轮。

(三)有益效果

本发明提供的多级屏蔽泵用平衡鼓结构，通过控制平衡鼓与平衡鼓套之间间隙的宽度和长度，以及设置在阶梯轴中的轴向通道，来控制平衡鼓前后端面间的压力差，从而实现调节轴向力的大小。该平衡鼓结构使得多级叶轮在泵体内可以采用同一方向布置，符合流动规律，泵体内部件少，结构简单，精简了多级屏蔽泵的内部结构。避免了多级叶轮对称布置所导致的泵内结构复杂，部件众多，液体在泵内流动曲折，损失大等弊端。该平衡鼓结构只需要调节平衡鼓与平衡鼓套之间间隙的宽度和长度即可调整轴向力，简单方便，效果好。避免了平衡盘结构由于加工制造装配精度和轴承端面磨损等因素所造成的平衡盘端面与静止部件的接触磨损导致泵故障，提高了泵运转的稳定性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中的多级屏蔽泵用平衡鼓结构的结构示意图；

图2为本发明实施例中的多级屏蔽泵用平衡鼓结构的平衡鼓的结构示意图。

附图中的附图标记依次为：

1、平衡鼓，2、平衡鼓套，21、沟槽，3、阶梯轴，31、细轴段，32、粗轴段，33、轴肩，34、轴向通道，35、径向通道，4、间隙，5、键，6、叶轮。

具体实施方式

下面结合实施例和附图，对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。在此，本发明的以下实施例用于说明本发明，但不用来限定本发明的范围。

如图1和图2所示，本发明的实施例提供一种多级屏蔽泵用平衡鼓结构。包括：平衡鼓1和平衡鼓套2。平衡鼓1套在阶梯轴3上，与阶梯轴3的细轴段31相连接，使得平衡鼓1在阶梯轴3的带动下与阶梯轴3一起转动。平衡鼓2可以通过键5与细轴段31相连接，键5可以为平键，本发明实施例该连接方式不做具体限定。平衡鼓1通过阶梯轴3的细轴段31与粗轴段32相接处的轴肩33轴向定位。阶梯轴3的细轴段31上设置有多个同向布置的叶轮6。平衡鼓1和平衡鼓套2设置在多个叶轮6构成的多级叶轮结构中最后一级叶轮的后面，如图1所示，在阶梯轴3的细轴段31上同向布置有四个叶轮6，构成四级叶轮的结构，而平衡鼓1和平衡鼓套2位于最右侧的末级叶轮的后部。

平衡鼓1与阶梯轴3的粗轴段32之间有间隔为设定距离的间隙空间4。平衡鼓套2套在平衡鼓1的外部，并且固定在静止部件上，使得平衡鼓1和平衡鼓套2之间间隙配合。阶梯轴3内设置有轴向通道34，其一端贯通细轴段31的端面，另一端位于粗轴段32内，并通过设置在粗轴段32内的径向通道35与间隙空间4相连通。平衡鼓1的长度可以与平衡鼓套2的长度相同。

在一个实施例中，平衡鼓套2的内壁上设置有沟槽21，起到增强节流效果的作用。可以根据需要设置沟槽21的横截面的形状、尺寸，以及沟槽21的数量和布置方式。

使用本发明实施例的多级屏蔽泵用平衡鼓结构时，当泵运行时，液体从泵左侧的入口流入，经过四级叶轮的增压后从末级叶轮流出，再通过泵的出口流出泵体。同时，少量的液体会流动通过平衡鼓1与平衡鼓套2之间的间隙，进入平衡鼓1与阶梯轴3的粗轴段32之间的间隙空间4，再通过径向通道35进入轴向通道34，最后从阶梯轴3的细轴段31的左端面流回到泵入口处。在这个流动的过程中，液体的压力下降。此外，在液体流动通过平衡鼓1与平衡鼓套2之间的间隙时，设置在平衡鼓套2内壁上的沟槽21也起到了节流、降压的效果。

下面为流体的压力降的公式：

h＝(1.5+λL/2δ)*[q/(πDδ)]²/2g，

其中，δ为平衡鼓1与平衡鼓套2之间间隙的宽度；L为平衡鼓1与平衡鼓套2之间间隙的长度，即平衡鼓1与平衡鼓套2重合部分的长度；D为平衡鼓1的外径。

有上述的压力降的公式可知：间隙的宽度δ越小，压力降越大；间隙的长度L越大，压力降越大。因此，可以根据需要，通过调整平衡鼓1与平衡鼓套2之间间隙的宽度δ和长度L，来控制平衡鼓1前后端面之间的压力差，从而实现调节轴向力的大小。

在设计该平衡鼓结构时，可以将平衡鼓1和平衡鼓套2之间间隙的宽度δ和长度L的设计值的范围足够宽，以满足轴向力调节范围的需求。例如，间隙的宽度δ设置为最小值0.25mm时，间隙的长度L可以设置为最大值。实际应用中，可以根据模拟计算和实际测试的结果，确定平衡鼓1的外径D尺寸，以及平衡鼓1和平衡鼓套2之间间隙的宽度δ和长度L的尺寸。

本发明提供的多级屏蔽泵用平衡鼓结构，通过控制平衡鼓与平衡鼓套之间间隙的宽度和长度，以及设置在阶梯轴中的轴向通道，来控制平衡鼓前后端面间的压力差，从而实现调节轴向力的大小。该平衡鼓结构使得多级叶轮在泵体内可以采用同一方向布置，符合流动规律，泵体内部件少，结构简单，精简了多级屏蔽泵的内部结构。避免了多级叶轮对称布置所导致的泵内结构复杂，部件众多，液体在泵内流动曲折，损失大等弊端。该平衡鼓结构只需要调节平衡鼓与平衡鼓套之间间隙的宽度和长度即可调整轴向力，简单方便，效果好。避免了平衡盘结构由于加工制造装配精度和轴承端面磨损等因素所造成的平衡盘端面与静止部件的接触磨损导致泵故障，提高了泵运转的稳定性和可靠性。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种多级屏蔽泵用平衡鼓结构，所述多级屏蔽泵包括多个叶轮（6），所述多个叶轮（6）同向布置，其特征在于，所述多级屏蔽泵用平衡鼓结构包括：平衡鼓（1）、平衡鼓套（2）和阶梯轴（3）；

所述阶梯轴（3）包括细轴段（31）和粗轴段（32），所述细轴段（31）与所述粗轴段（32）相接处设置有轴肩（33），所述细轴段（31）的端面靠近所述多级屏蔽泵的入口，所述多个叶轮（6）设置于所述细轴段（31）；

所述平衡鼓（1）套在阶梯轴（3）上，并与所述阶梯轴（3）的细轴段（31）相连接，所述平衡鼓（1）通过所述轴肩（33）轴向定位在所述多个叶轮（6）的后面；所述平衡鼓（1）与所述阶梯轴（3）的粗轴段（32）之间有间隔为设定距离的间隙空间（4）；

所述平衡鼓套（2）套在所述平衡鼓（1）的外部，并且固定在静止部件上，使得所述平衡鼓（1）和平衡鼓套（2）之间间隙配合，所述平衡鼓（1）与所述平衡鼓套（2）的长度相同；

所述阶梯轴（3）内设置有轴向通道（34），所述轴向通道（34）一端贯通所述细轴段（31）的端面，另一端位于所述粗轴段（32）内，并通过设置在所述粗轴段（32）内的径向通道（35）与所述间隙空间（4）相连通；

所述多级屏蔽泵运行时，所述平衡鼓（1）靠近所述多个叶轮（6）那侧的压力大于所述平衡鼓远离所述多个叶轮（6）那侧的压力，所述平衡鼓（1）通过所述轴肩（33）对所述阶梯轴（3）施加远离所述多个叶轮（6）方向的轴向力。

2.根据权利要求1所述的平衡鼓结构，其特征在于，所述平衡鼓（1）通过键（5）与所述阶梯轴（3）的细轴段（31）相连接。

3.根据权利要求1所述的平衡鼓结构，其特征在于，所述平衡鼓套（2）的内壁上设置有沟槽（21）。