CN117685231B - 一种改进型轴向力自平衡离心化工泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及离心泵技术领域，具体为一种改进型轴向力自平衡离心化工泵，包括第一壳体，第一壳体的一端固定连接有第二壳体，所述第一壳体的内壁通过轴承转动安装有转轴，所述转轴的一端固定连接有叶轮，所述叶轮的背面与第一壳体之间设有空腔，且第一壳体的一端上开设有通孔，所述第二壳体的内部设置有平衡机构。该改进型轴向力自平衡离心化工泵，通过设置自适应装置，能够利用流体对叶轮正面的冲击力来推动滑动板进行轴向移动，进而改变第二壳体空腔中的气压，通过气压为叶轮背面提供一个轴向的支撑力，该支撑力能够随着叶轮正面受到的冲击力的大小而自动变化，使得叶轮与轴承受到的轴向载荷达到动态平衡。

Description

一种改进型轴向力自平衡离心化工泵

技术领域

本发明涉及离心泵技术领域，具体为一种改进型轴向力自平衡离心化工泵。

背景技术

化工泵是全国联合设计的节能泵，广泛用于工业、城市给水、排水、亦可用于农田、果园排灌，供输送清水或物理及化学性质类似清水的其他液体之用。化工离心泵是指运用在化工领域的离心泵，化工离心泵与其他种类的泵相比，它具有构造简单、不易磨损、运行平稳、噪音小、出水均匀、调节方便、效率高等优点，因此化工离心泵得到了广泛的应用。

离心泵在运转时，叶轮正面会直接与水流接触，进而受到轴向的冲击力，当叶轮正反面的轴向压差达到一定值时，叶轮会受到一定程度的变形，且轴承也会因轴向力过载而损坏，影响结构的正常运转与使用寿命。目前的化工离心泵结构较为单一，无法对轴向载荷进行动态平衡。鉴于此，我们提出一种改进型轴向力自平衡离心化工泵。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进型轴向力自平衡离心化工泵，该改进型轴向力自平衡离心化工泵，解决了背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种改进型轴向力自平衡离心化工泵，包括第一壳体，第一壳体的一端固定连接有第二壳体，所述第一壳体的内壁通过轴承转动安装有转轴，所述转轴的一端固定连接有叶轮，所述叶轮的背面与第一壳体之间设有空腔，且第一壳体的一端上开设有通孔，所述第二壳体的内部设置有平衡机构；

所述平衡机构包括滑动板，所述滑动板的外圆周与第二壳体的内壁贴合，且滑动板的内圆周与转轴的表面贴合，所述滑动板上分别设置有自适应装置和温度补偿装置。

优选的，所述平衡机构还包括固定杆，所述固定杆的一端固定连接在第一壳体的一端上，所述固定杆的另一端固定连接在第二壳体的内壁上，所述滑动板滑动连接在固定杆上，所述滑动板通过弹簧与第一壳体弹性连接。

优选的，所述第一壳体的内壁上固定连接有固定框，所述叶轮的背面固定连接有转动环，所述转动环的表面与固定框的内壁转动连接，且转动环远离叶轮的一端与固定框的内壁之间存在间隙。

优选的，所述自适应装置包括固定板，所述固定板固定连接在第二壳体的内壁上，所述固定板上固定连接有支撑板，所述支撑板上转动安装有转动杆，所述转动杆上固定连接有摆动板，所述摆动板的一端固定连接有滑杆，所述滑杆的表面滑动连接有导向框，所述导向框固定连接在所述滑动板上。

优选的，所述自适应装置还包括传动环，所述传动环套设在所述转轴上，所述传动环的外圆周上固定连接有多个环形齿，多个所述环形齿之间沿转轴的轴线方向一字等距离分布，所述环形齿的表面啮合有齿轮，所述齿轮固定连接在转动杆上。

优选的，所述传动环的内圆周上固定连接有内滑板，所述内滑板滑动连接在转轴的内壁上，所述内滑板的一端固定连接有传动杆，所述传动杆的一端固定连接有推动块，所述推动块的一端通过弹簧与转轴的内壁弹性连接，所述推动块的另一端贯穿转轴。

优选的，所述温度补偿装置包括导温筒，所述导温筒固定连接在所述滑动板的内壁上，所述导温筒的一端设有开口，所述导温筒的内壁上固定连接有记忆弹簧，所述记忆弹簧的一端设置有调节板，所述调节板的外圆周与导温筒的内壁贴合。

优选的，所述记忆弹簧的一端固定连接有驱动板，所述驱动板的一端通过弹簧与调节板的内壁弹性连接，所述驱动板上固定连接有传动板，所述传动板上开设有折型槽，所述折型槽的内壁上滑动连接有控制杆，所述控制杆的一端固定连接有卡板，所述导温筒的内壁上开设有多个卡槽，所述卡板的一端贯穿调节板并插接在其中一个卡槽内。

优选的，所述卡板的表面固定连接有延伸板，所述延伸板滑动连接在调节板的内壁上，且延伸板通过弹簧与调节板弹性连接。

优选的，所述第一壳体上固定连接有挡板，所述挡板用于对所述轴承进行遮挡。

借由上述技术方案，本发明提供了一种改进型轴向力自平衡离心化工泵。至少具备以下有益效果：

（1）、该改进型轴向力自平衡离心化工泵，通过设置自适应装置，能够利用流体对叶轮正面的冲击力来推动滑动板进行轴向移动，进而改变第二壳体空腔中的气压，通过气压为叶轮背面提供一个轴向的支撑力，该支撑力能够随着叶轮正面受到的冲击力的大小而自动变化，使得叶轮与轴承受到的轴向载荷达到动态平衡。

（2）、该改进型轴向力自平衡离心化工泵，通过设置温度补偿装置，能够为空腔内的气体提供额外的收容空间，且该空间随温度变化而变化，进而使得离心泵因运转时间增加而温度上升后，空腔内的气体能够自动向温度补偿装置中转移，达到自动平衡气压的目的，避免因温度影响导致叶轮背面载荷过大。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分：

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中平衡机构第一视角示意图；

图3为本发明中平衡机构第二视角示意图；

图4为本发明中转轴与叶轮的示意图；

图5为本发明中固定板和支撑板的示意图；

图6为本发明中齿轮和环形齿的示意图；

图7为本发明中环形齿和转轴的示意图；

图8为本发明中转轴的剖视图；

图9为本发明中滑动板和导向框的示意图；

图10为本发明中导温筒的剖视图；

图11为本发明中调节板的剖视图；

图12为本发明中控制杆和传动板的示意图；

图13为本发明中挡板的示意图。

图中：1、第一壳体；11、通孔；12、空腔；2、第二壳体；3、转轴；4、平衡机构；41、滑动板；42、自适应装置；421、固定板；422、支撑板；423、转动杆；424、摆动板；425、滑杆；426、导向框；427、齿轮；428、传动环；429、环形齿；4210、内滑板；4211、传动杆；4212、推动块；43、温度补偿装置；431、导温筒；4311、卡槽；432、记忆弹簧；433、调节板；434、驱动板；435、传动板；4351、折型槽；436、卡板；437、控制杆；438、延伸板；44、固定杆；5、叶轮；6、固定框；7、转动环；8、轴承；9、挡板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图13，本发明提供的一种技术方案：

一种改进型轴向力自平衡离心化工泵，包括底板，底板上固定安装有电机和第一壳体1，第一壳体1的内壁上通过轴承8转动安装有转轴3，转轴3的一端固定连接有叶轮5，转轴3的另一端与电机的输出端固定连接。第一壳体1的一端设有吸入口，第一壳体1的表面上设有排出口，当电机运转时，能够通过转轴3带动叶轮5转动，进而将流体从吸入口吸入第一壳体1内，并通过排出口排出装置外。

本实施例中，叶轮5的背面与第一壳体1之间设有空腔12，避免叶轮5的端面与第一壳体1的内壁接触，从而避免叶轮5受轴向力作用过大而与第一壳体1之间产生过大压力，影响叶轮5的正常转动。第一壳体1的一端固定连接有第二壳体2，第一壳体1的一端上开设有通孔11，使得第二壳体2内的空气能够进入到第一壳体1内。第二壳体2的内部设置有平衡机构4，用于改变空腔12内的气体压强，从而通过压强向叶轮5背面提供一个支撑力，用于平衡流体的冲击力。

本实施例中，第一壳体1的内壁上固定连接有固定框6，叶轮5的背面固定连接有转动环7，转动环7的表面与固定框6的内壁转动连接，且转动环7远离叶轮5的一端与固定框6的内壁之间存在间隙，从而避免因轴向力导致转动环7与固定框6之间的压力过大。通过固定框6与转动环7的配合，能够提高第一壳体1与叶轮5之间的密封性，防止空腔12内气体的泄露。

本实施例中，第一壳体1上固定连接有挡板9，挡板9用于对轴承8一侧进行遮挡，避免气压直接对轴承8内部结构进行冲击，影响轴承8的正常运转。

本实施例中，平衡机构4包括固定杆44，固定杆44的一端固定连接在第一壳体1的一端上，固定杆44的另一端固定连接在第二壳体2的内壁上，固定杆44上滑动连接有滑动板41，滑动板41的外圆周与第二壳体2的内壁贴合，且滑动板41的内圆周与转轴3的表面贴合，使得滑动板41与第二壳体2和转轴3之间处于相对密封的状态，进而使得滑动板41移动时，能够对空腔12内的气体进行压缩。滑动板41的一端通过弹簧与第一壳体1弹性连接，使其可以自动复位。滑动板41上分别设置有自适应装置42和温度补偿装置43。

本实施例中，自适应装置42包括固定板421，固定板421固定连接在第二壳体2的内壁上，固定板421上固定连接有支撑板422，支撑板422上转动安装有转动杆423，转动杆423上固定连接有摆动板424，摆动板424的一端固定连接有滑杆425，滑杆425的外部设置有导向框426，具体来说，导向框426的一侧固定连接在滑动板41上，且导向框426的内部开设有环形槽，滑杆425的表面与环形槽的内壁滑动连接。当转动杆423顺时针转动时，能够带动摆动板424顺时针进行摆动，进而使得滑杆425绕转动杆423做圆周运动，此时由于导向框426无法随着滑杆425进行圆周运动，因此在滑杆425做圆周运动的过程中，会通过导向框426将滑动板41向叶轮5的一侧推动，进而使得滑动板41与叶轮5之间的空气受到压缩。

进一步的，自适应装置42还包括传动环428，传动环428套设在转轴3的外表面上，传动环428的外圆周上固定连接有多个环形齿429，多个环形齿429之间沿转轴3的轴线方向一字等距离分布，环形齿429的表面啮合有齿轮427，齿轮427固定连接在转动杆423上，当环形齿429轴向移动时，其对齿轮427的作用相当于齿条，进而能够带动齿轮427进行转动。传动环428的内圆周上固定连接有内滑板4210，转轴3的内壁上开设有供内滑板4210滑动的滑槽，内滑板4210的表面与滑槽的内壁滑动连接，当转轴3转动时，能够通过滑槽和内滑板4210同步带动传动环428转动。由于环形齿429为环形，使其在转动时不会与齿轮427之间产生运动干涉，且在转动后能够始终与齿轮427啮合。

进一步的，内滑板4210的一端固定连接有传动杆4211，传动杆4211的表面与转轴3的内壁滑动连接，传动杆4211的一端固定连接有推动块4212，推动块4212的一端通过弹簧与转轴3的内壁弹性连接，推动块4212的另一端贯穿转轴3和叶轮5并暴露在流体中，当流体压力增加时，能够将推动块4212向右侧推动，当流体压力减小时，推动块4212会在弹簧的弹力下自动复位，从而使得自适应装置42能够根据流体压力变化自动运行。

本实施例中，温度补偿装置43包括导温筒431，导温筒431固定连接在滑动板41的内壁上，导温筒431的一端设有开口，使得流体可以进入到导温筒431内部，导温筒431的内壁上固定连接有记忆弹簧432，记忆弹簧432的一端设置有调节板433，调节板433的外圆周与导温筒431的内壁贴合，记忆弹簧432由记忆合金制成，其长度可随温度变化而变化。当温度增加到一定值时，记忆弹簧432会自动收缩，并带动调节板433向左侧移动，进而使得调节板433右侧的空间增大，可以容纳更多的气体，达到平衡外部气压的目的。

值得说明的是，记忆弹簧432的一端固定连接有驱动板434，驱动板434远离记忆弹簧432的一端通过弹簧与调节板433的内壁弹性连接。驱动板434上固定连接有传动板435，传动板435上开设有折型槽4351，折型槽4351的内壁上滑动连接有控制杆437，当折型槽4351左右移动时，均可以通过斜面将控制杆437向下推动。控制杆437的一端贯穿传动板435并固定连接有卡板436，卡板436的表面与导温筒431的内壁滑动连接。导温筒431的内壁上开设有多个卡槽4311，多个卡槽4311之间沿导温筒431的长度方向呈一字等距离分布。卡板436的一端贯穿调节板433并插接在其中一个卡槽4311内，从而限制调节板433与导温筒431之间的相对运动，使得调节板433右侧气压变大时，不会对调节板433进行反向推动，而当记忆弹簧432长度变化时，首先会带动驱动板434水平，驱动板434通过传动板435带动控制杆437向调节板433内部收缩，进而带动卡板436脱离卡槽4311。当卡板436完全脱离卡槽4311后，驱动板434可通过传动板435带动控制杆437进行水平移动，从而使得驱动板434的运动只受温度变化的影响。

此外，卡板436的表面固定连接有延伸板438，延伸板438滑动连接在调节板433的内壁上，且延伸板438通过弹簧与调节板433弹性连接，使得卡板436可自动复位，并进入到卡槽4311中。

工作原理：电机启动时，通过转轴3带动叶轮5转动，使得离心泵开始运转，进而将流体从第一壳体1的一端吸入，并通过叶轮5的转动将流体从第一壳体1顶部的出口排出。流体在进入第一壳体1并与叶轮5接触的过程中，会对转轴3的端部进行冲击，当冲击力达到一定值时，会将推动块4212向转轴3内部推动。

推动块4212运动时会同步带动传动杆4211移动，传动杆4211通过内滑板4210带动传动环428移动，进而使得传动环428上的环形齿429进行水平移动。环形齿429通过啮合带动齿轮427顺时针转动，齿轮427通过转动杆423带动摆动板424顺时针进行摆动，进而使得滑杆425绕转动杆423做圆周运动，此时由于导向框426无法随着滑杆425进行圆周运动，因此在滑杆425做圆周运动的过程中，会通过导向框426将滑动板41向叶轮5的一侧推动，进而使得滑动板41与叶轮5之间的空气受到压缩。空气压缩后气压增高，进而为叶轮5背部提供支撑力，该支撑力受到叶轮5正面冲击力的影响，当冲击力越大时，滑动板41滑动的幅度越大，滑动板41与叶轮5之间空腔12的体积就越小，气压就越大，对叶轮5提供的支撑力也就越大。

随着离心泵运转时间的增加，泵体的温度会升高，使得滑动板41与叶轮5之间的气体活跃度增大，气压进一步增大，此时温度补偿装置43自动运行，以消除温度对气压的影响。具体方式为：导温筒431温度随离心泵温度的升高而升高，当温度达到一定值时，记忆弹簧432会自动收缩，并带动驱动板434向左侧移动。驱动板434同步带动其上的传动板435移动，传动板435通过折型槽4351带动控制杆437向调节板433内部收缩，进而带动卡板436脱离卡槽4311。当卡板436完全脱离卡槽4311后，驱动板434可通过传动板435带动控制杆437进行水平移动，控制杆437通过卡板436和延伸板438带动调节板433向左侧移动，使得调节板433右侧的空间增大，空间内部能够容纳的气体增多。此时，空腔12内的气体通过导温筒431一端的开口进入到其内部，使得空腔12内的气压减小，从而消除了温度对气压的影响。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种改进型轴向力自平衡离心化工泵，包括第一壳体（1），第一壳体（1）的一端固定连接有第二壳体（2），其特征在于，所述第一壳体（1）的内壁通过轴承（8）转动安装有转轴（3），所述转轴（3）的一端固定连接有叶轮（5），所述叶轮（5）的背面与第一壳体（1）之间设有空腔（12），且第一壳体（1）的一端上开设有通孔（11），所述第二壳体（2）的内部设置有平衡机构（4）；

所述平衡机构（4）包括滑动板（41），所述滑动板（41）的外圆周与第二壳体（2）的内壁贴合，且滑动板（41）的内圆周与转轴（3）的表面贴合，所述滑动板（41）上分别设置有自适应装置（42）和温度补偿装置（43）；

所述自适应装置（42）包括固定板（421），所述固定板（421）固定连接在第二壳体（2）的内壁上，所述固定板（421）上固定连接有支撑板（422），所述支撑板（422）上转动安装有转动杆（423），所述转动杆（423）上固定连接有摆动板（424），所述摆动板（424）的一端固定连接有滑杆（425），所述滑杆（425）的表面滑动连接有导向框（426），所述导向框（426）固定连接在所述滑动板（41）上；

所述自适应装置（42）还包括传动环（428），所述传动环（428）套设在所述转轴（3）上，所述传动环（428）的外圆周上固定连接有多个环形齿（429），多个所述环形齿（429）之间沿转轴（3）的轴线方向一字等距离分布，所述环形齿（429）的表面啮合有齿轮（427），所述齿轮（427）固定连接在转动杆（423）上；

所述传动环（428）的内圆周上固定连接有内滑板（4210），所述内滑板（4210）滑动连接在转轴（3）的内壁上，所述内滑板（4210）的一端固定连接有传动杆（4211），所述传动杆（4211）的一端固定连接有推动块（4212），所述推动块（4212）的一端通过弹簧与转轴（3）的内壁弹性连接，所述推动块（4212）的另一端贯穿转轴（3）。

2.根据权利要求1所述的改进型轴向力自平衡离心化工泵，其特征在于，所述平衡机构（4）还包括固定杆（44），所述固定杆（44）的一端固定连接在第一壳体（1）的一端上，所述固定杆（44）的另一端固定连接在第二壳体（2）的内壁上，所述滑动板（41）滑动连接在固定杆（44）上，所述滑动板（41）通过弹簧与第一壳体（1）弹性连接。

3.根据权利要求1所述的改进型轴向力自平衡离心化工泵，其特征在于，所述第一壳体（1）的内壁上固定连接有固定框（6），所述叶轮（5）的背面固定连接有转动环（7），所述转动环（7）的表面与固定框（6）的内壁转动连接，且转动环（7）远离叶轮（5）的一端与固定框（6）的内壁之间存在间隙。

4.根据权利要求1所述的改进型轴向力自平衡离心化工泵，其特征在于，所述温度补偿装置（43）包括导温筒（431），所述导温筒（431）固定连接在所述滑动板（41）的内壁上，所述导温筒（431）的一端设有开口，所述导温筒（431）的内壁上固定连接有记忆弹簧（432），所述记忆弹簧（432）的一端设置有调节板（433），所述调节板（433）的外圆周与导温筒（431）的内壁贴合。

5.根据权利要求4所述的改进型轴向力自平衡离心化工泵，其特征在于，所述记忆弹簧（432）的一端固定连接有驱动板（434），所述驱动板（434）的一端通过弹簧与调节板（433）的内壁弹性连接，所述驱动板（434）上固定连接有传动板（435），所述传动板（435）上开设有折型槽（4351），所述折型槽（4351）的内壁上滑动连接有控制杆（437），所述控制杆（437）的一端固定连接有卡板（436），所述导温筒（431）的内壁上开设有多个卡槽（4311），所述卡板（436）的一端贯穿调节板（433）并插接在其中一个卡槽（4311）内。

6.根据权利要求5所述的改进型轴向力自平衡离心化工泵，其特征在于，所述卡板（436）的表面固定连接有延伸板（438），所述延伸板（438）滑动连接在调节板（433）的内壁上，且延伸板（438）通过弹簧与调节板（433）弹性连接。

7.根据权利要求1所述的改进型轴向力自平衡离心化工泵，其特征在于，所述第一壳体（1）上固定连接有挡板（9），所述挡板（9）用于对所述轴承（8）进行遮挡。