CN202612199U - 一种叶轮轴向力完全平衡的多级离心泵 - Google Patents

一种叶轮轴向力完全平衡的多级离心泵 Download PDF

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张启华
李伟
张德胜
周岭
王川
徐燕
徐磊
李辉
裴冰
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Abstract

本实用新型是一种叶轮轴向力完全平衡的多级离心泵,由两级以上叶轮和导流壳连同一个进水段和一个出水段串联而成,采用具有前、后盖板的闭式叶轮,叶轮轴孔与泵轴的配合是间隙配合,可以轴向滑动,叶轮前盖板与叶轮进口之间采用端面密封,叶轮后盖板采用径向密封环加平衡孔,其径向密封环的外径大于叶轮前盖板端面密封的外径,而且叶轮后盖板上的平衡孔入口与导流壳的端面间隙很小,使叶轮在导流壳内的轴向移动距离不超过1mm。本实用新型的有益效果是依靠叶轮自身完全平衡轴向力,彻底解决了多级离心泵的轴向力破坏问题,并且其水泵效率比较高。

Description

一种叶轮轴向力完全平衡的多级离心泵
所属技术领域
本实用新型是一种用来提高液体压力的流体机械,尤其是一种需要克服叶轮轴向力的多级离心泵。
背景技术
目前,公知的多级离心泵都存在严重的轴向力问题,因为在叶轮工作时,会在叶轮上产生轴向力,多级离心泵的叶轮多了,其轴向力问题也就严重了。一般单级离心泵在叶轮上采用径向密封环加平衡孔或者背叶片这两种方法来平衡部分轴向力,剩余轴向力由轴承承担,而多级离心泵一般采用平衡鼓或者平衡盘装置这两种方法来平衡轴向力。这四种方法中,只有平衡盘装置这种方法可以完全自动平衡轴向力,其他三种方法都有剩余轴向力,对多级离心泵来说,剩余轴向力有时会很大,因此仍有造成损坏的可能。而平衡盘装置的设计和制造难度很大,由于多级离心泵需要平衡的轴向力在启动瞬间变化很大,所以平衡盘装置在设计和制造中稍有差错,就会在泵的启动过程中发生强力的转子串动和平衡盘摩擦,也会造成多级离心泵的损坏。发明专利“一种叶轮自身平衡轴向力的多级离心泵”(ZL200610038596.X)提供了一种叶轮轴向力完全平衡的多级离心泵,但在这个发明的实施过程中发现,如果真要叶轮轴向力完全平衡,必须使叶轮后盖板直径比叶轮前盖板直径小得多,此时水泵效率会明显下降。而要顾全多级离心泵的效率,则叶轮后盖板直径不能太小,此时叶轮轴向力没有完全平衡,叶轮进口的端面密封就容易被磨损。
发明内容
为了克服现有多级离心泵的不足,本实用新型提供一种叶轮轴向力完全平衡的多级离心泵,不仅可以解决多级离心泵的轴向力问题,提高多级离心泵的使用可靠性,并且还可以提高多级离心泵的效率。
本实用新型的技术方案是:
在两级以上叶轮和导流壳连同一个进水段和一个出水段串联而成的多级离心泵中,采用具有前、后盖板的闭式叶轮,叶轮轴孔与泵轴的配合是间隙配合,可以轴向滑动,其创新在于:叶轮前盖板与叶轮进口之间采用端面密封,叶轮后盖板采用径向密封环加平衡孔,其径向密封环的外径大于叶轮前盖板端面密封的外径,而且叶轮后盖板上的平衡孔入口与导流壳的端面间隙很小,使叶轮在导流壳内的轴向移动距离不超过1mm。
其平衡轴向力的原理是,当叶轮进口的端面密封副间隙极小时,叶轮进口的端面密封将起到很好的密封作用,此时叶轮前盖板上单位面积的压力(即压强)约等于叶轮出口的压力,前盖板端面密封的压力约等于叶轮出口的压力和叶轮进口的压力的平均值,而叶轮后盖板上的压力,在径向密封环外侧约等于叶轮出口的压力,但在径向密封环内侧,由于平衡孔入口敞开,所以约等于叶轮进口的压力。因此叶轮前盖板上的总作用力大于叶轮后盖板上的总作用力,叶轮就会沿泵轴朝叶轮后盖板的方向移动,使叶轮进口端面密封副的间隙加大,使叶轮前盖板处的液体流向叶轮进口,而使作用于叶轮前盖板上的压力减小。同时,叶轮后盖板上的平衡孔入口与导流壳的端面间隙变小,几乎堵住了平衡孔入口,导致叶轮后盖板上的压力增加,在平衡孔还未完全堵住的时候就使叶轮后盖板上的总作用力大于叶轮前盖板上的总作用力,叶轮就会沿泵轴朝叶轮前盖板的方向移动,使叶轮进口端面密封副的间隙减小,叶轮后盖板上的平衡孔入口与导流壳的端面间隙变大,直到叶轮上的轴向力完全平衡为止。
叶轮在导流壳内的轴向移动距离的大小,决定了叶轮上的轴向力完全平衡时,叶轮两端的间隙大小。其实质是控制了泄漏量的大小,即水泵效率的高低。将叶轮在导流壳内的轴向移动距离控制在0.5mm左右,最大不超过1mm就可以使本实用新型的水泵效率比较高。
虽然说,叶轮前盖板与叶轮进口之间采用端面密封的结构方案和叶轮后盖板采用径向密封环加平衡孔的结构方案都是现有技术,但将这两种结构整合成一个方案,使叶轮轴向力完全平衡的技术还没有见到过,所以本实用新型的创造性和新颖性都是具备的。
本实用新型的有益效果是本实用新型可以依靠叶轮自身完全平衡轴向力,彻底解决了多级离心泵的轴向力破坏问题,并且其水泵效率比较高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的一个实施例。
图中:1.进水段,2.泵轴,3.叶轮轴孔,4.叶轮,5.平衡孔,6.导流壳上端面,7.叶轮后盖板,8.径向密封环,9.导流壳,10.叶轮前盖板,11.叶轮进口,12.叶轮进口端面密封副的间隙,13.导流壳下端面,14.叶轮前盖板端面密封,15.平衡孔入口与导流壳的端面间隙,16.出水段。
具体实施方式
图1所示实施例是一台深井离心泵,也是一台立式多级离心泵,它由三级叶轮4和导流壳9连同一个进水段1和一个出水段16串联而成,叶轮4具有叶轮前盖板10和叶轮后盖板7,是一个闭式叶轮,叶轮轴孔3与泵轴2的配合是间隙配合,可以轴向滑动,叶轮前盖板10与叶轮进口11之间有叶轮前盖板端面密封14,叶轮后盖板7的上面有径向密封环8和平衡孔5,其径向密封环8的外径大于叶轮前盖板端面密封14的外径,而且叶轮后盖板7上的平衡孔入口与导流壳的端面间隙15很小,叶轮4在导流壳下端面13和导流壳上端面6之间的轴向移动距离是叶轮进口端面密封副的间隙12与平衡孔入口与导流壳的端面间隙15之和,一般为0.5mm左右,最大不超过1mm。
在本实施例工作时,叶轮4在轴向力的作用下会沿轴向移动,当叶轮进口端面密封副的间隙15极小时,叶轮前盖板端面密封14将起到很好的密封作用,此时叶轮前盖板10上单位面积的压力(即压强)约等于叶轮出口的压力,叶轮前盖板端面密封14的压力约等于叶轮出口的压力和叶轮进口的压力的平均值,而叶轮后盖板7上的压力,在径向密封环8的外侧约等于叶轮出口的压力,但在径向密封环8的内侧,由于平衡孔5的入口敞开,所以约等于叶轮进口11的压力。因此叶轮前盖板上的总作用力大于叶轮后盖板上的总作用力,叶轮4就会沿泵轴2朝叶轮后盖板的方向移动,使叶轮进口端面密封副的间隙12加大,使叶轮前盖板处的液体流向叶轮进口11,而使作用于叶轮前盖板上的压力减小。同时,叶轮后盖板上的平衡孔入口与导流壳的端面间隙15变小,几乎堵住了平衡孔5的入口,导致叶轮后盖板上的压力增加,在平衡孔5还未完全堵住的时候就使叶轮后盖板上的总作用力大于叶轮前盖板上的总作用力,叶轮就会沿泵轴朝叶轮前盖板的方向移动,使叶轮进口端面密封副的间隙12减小,叶轮后盖板上的平衡孔入口与导流壳的端面间隙15变大,直到叶轮4上的轴向力完全平衡为止。
本实施例的叶轮后盖板上的径向密封环8的外径大于叶轮前盖板端面密封14的外径,保证了在叶轮进口端面密封副的间隙15极小时,叶轮后盖板上的作用力一定小于叶轮前盖板上的作用力,从而减小了叶轮前盖板端面密封14的磨损。

Claims (1)

1.一种叶轮轴向力完全平衡的多级离心泵,由两级以上叶轮和导流壳连同一个进水段和一个出水段串联而成,其叶轮是具有前、后盖板的闭式叶轮,叶轮轴孔与泵轴的配合是间隙配合,可以轴向滑动,其特征是:叶轮前盖板与叶轮进口之间采用端面密封,叶轮后盖板采用径向密封环加平衡孔,其径向密封环的外径大于叶轮前盖板端面密封的外径,而且叶轮后盖板上的平衡孔入口与导流壳的端面间隙很小,使叶轮在导流壳内的轴向移动距离不超过1mm。
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CN102678614A (zh) * 2012-04-06 2012-09-19 江苏大学 一种叶轮轴向力完全平衡的多级离心泵

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