CN215927891U - 一种轴向力平衡机构及应用其的浸没式离心泵 - Google Patents

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曾学兵
唐浩倬
李小龙
唐佳杰
孙建章
吴桓
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本实用新型公开了一种轴向力平衡机构及应用其的浸没式离心泵,包括入液壳体和动力轴,与入液壳体固定连接的泵壳,动力轴位于入液壳体的一端固定连接的入液叶轮组,泵壳通过轴承组件与动力轴的两端转动密封连接,所述入液叶轮组通过平衡套与轴承组件接触,所述平衡套固定套设在动力轴上,平衡套与入液叶轮组相接触的一端外翻形成平衡套凸台,其另一端与轴承组件接触。通过在入液叶轮组和轴承组件之间设置平衡套,利用平衡套两端的压力差来抵消动力轴上的轴向力,进而达到平衡轴向力的效果,该方式无需对叶轮以及动力轴进行改动,使用成本低,工作稳定可靠,对离心泵的运行状态适应强,克服了现有技术中所存在的问题。

Description

一种轴向力平衡机构及应用其的浸没式离心泵
技术领域
本实用新型涉及浸没式离心泵技术领域,特别是一种轴向力平衡机构及应用其的浸没式离心泵。
背景技术
浸没式离心泵是利用叶轮旋转而是液体产生离心力来工作的,浸没式离心泵启动后,泵轴带动叶轮和液体做高速旋转运动,液体在离心力的作用下,被甩向叶轮外缘,经壳体流道流入管路中,叶轮中心处,由于液体在离心力的作用下被甩出后形成真空,管道内或储罐内的液体在大气压力的作用下被吸进泵壳内,叶轮通过不停地转动,使得液体在叶轮的作用下不断流入和流出,进而达到输送的目的。
对于两端叶轮对称式布置的浸没式离心泵来说,其在运行时,与出液壳体相对的第三级叶轮入口处存在液体压力P,在液体压力P的作用下,轴头上会产生竖直向下的轴向力,再加上转子部件自重所产生的轴向力(立式离心泵),最终轴向力将由轴承来承受,这导致轴承的使用寿命不及预期。
为了平衡动力轴上的轴向力,中国专利CN204610353U公开了一种多级潜液泵轴向力平衡及轴承润滑结构,其通过叶轮后盖板增加口环的方式来平衡轴向力,口环直径较大存在液体泄漏的可能性变大,由于密封效果差,所以加长了口环的长度(相比第一级叶轮高度增加)和密封槽来加强密封,若口环与壳体间隙过小,则可能发生摩擦。该专利技术结构较为复杂,并且需要重新设计叶轮,成本较高。中国专利CN204610306U公开了一种串联式潜液泵,其在第四级叶轮处设计有平衡毂,平衡鼓设置在动力轴的上方,其只能产生竖直向下的力来平衡轴向力,若转子受到的轴向力(自身重力和第三级叶轮入口腔室对轴端面的压力)向下,则该方式无法平衡轴向力。
实用新型内容
本实用新型的发明目的在于:针对上述存在的问题,提供一种轴向力平衡机构及得到的浸没式离心泵,通过在入液叶轮组和轴承组件之间设置平衡套,利用平衡套两端的压力差来抵消动力轴上的轴向力,进而达到平衡轴向力的效果,该方式无需对叶轮以及动力轴进行改动,使用成本低,工作稳定可靠,对离心泵的运行状态适应强,克服了现有技术中所存在的问题。
本实用新型采用的技术方案如下:一种浸没式离心泵轴向力平衡机构,包括入液壳体和动力轴,与入液壳体固定连接的泵壳,动力轴位于入液壳体的一端固定连接的入液叶轮组,泵壳通过轴承组件与动力轴的两端转动密封连接,其特征在于,所述入液叶轮组通过平衡套与轴承组件接触,所述平衡套固定套设在动力轴上,平衡套与入液叶轮组相接触的一端外翻形成平衡套凸台,其另一端与轴承组件接触。
由于上述结构的设置,平衡套两端分别构成上部腔室和下部腔室,下部腔室与泵出口接通,由于下部腔室的液体压力大于上部腔室的液体压力,进而在平衡套上产生向上的轴向推力,并作用在平衡套凸台上,该轴向推力与动力轴上的轴向力刚好方向相反,由此可以通过该轴向推力来平衡动力轴上的轴向力,不仅不需要对离心泵进行较大的改动,而且平衡套是用来平衡动力轴上产生的总轴向力,因此对离心泵的运行状态适应强,能够对轴承形成有效的保护,保证轴承的使用寿命。
进一步,所述平衡套凸台与入液叶轮组盖板之间的间距空间与泵出口接通。
进一步,沿动力轴的轴线方向,所述入液叶轮组包括分别与动力轴固定连接的第一级叶轮和第二级叶轮,所述平衡套凸台的端面与第二级叶轮的轴孔接触。
进一步,所述轴承组件包括轴承座和装配在轴承座内的轴承,所述轴承座固定连接在泵壳上,所述轴承与所述平衡套凸台之间设置有轴承密封圈,所述轴承密封圈套设在平衡套上并内嵌于轴承座内,通过轴承座和轴承固定轴承密封圈,所述轴承密封圈用于在轴承和平衡套凸台之间构成密封面。
本实用新型还包括一种具有轴向平衡结构的浸没式离心泵,包括泵壳和动力轴,沿动力轴的轴线方向,动力轴的两端分别固定连接有入液叶轮组和出液叶轮组,动力轴的中间部分装配有电机,所述入液叶轮组处设置有上述轴向力平衡机构。
在本实用新型中,对于一些对称式布置的离心泵而言,动力轴两端的叶轮组除了叶片旋向不同以外,叶轮外形和尺寸均相同,因此,在生产装配时会存在叶轮错装的情况,为了避免此类情况的发生,所述动力轴与入液叶轮组和出液叶轮组连接的部分分别为入液连接段和出液连接段,所述入液连接段和出液连接段的轴径不相等。
进一步,所述入液连接段和出液连接段的轴径相差1-5mm。例如,出液连接段处的轴径为φ24mm时,入液连接段处的轴径可以为φ25mm。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本实用新型的有益效果是:通过在入液叶轮组和轴承组件之间设置平衡套,利用平衡套两端的压力差来抵消动力轴上的轴向力,进而达到平衡轴向力的效果,该方式无需对叶轮以及动力轴进行改动,使用成本低,工作稳定可靠,对离心泵的运行状态适应强,克服了现有技术中所存在的问题。
附图说明
图1是本实用新型的一种低温浸没式离心泵结构示意图;
图2是本实用新型的低温浸没式离心泵的轴向平衡结构示意图。
图中标记:1为泵壳,2为动力轴,201为入液连接段,202为出液连接段, 3为入液叶轮组,301为第一级叶轮,302为第二级叶轮,4为出液叶轮组,5为电机,6为电机动力室,7为入液壳体,8为出液壳体,9为液体导流管,10为轴承组件,1001为轴承座,1002为轴承,1003为轴承密封圈,11为泵出口, 12为平衡套,1201为平衡套凸台,13为上部腔室,14为下部腔室。
具体实施方式
下面结合附图,对本实用新型作详细的说明。
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
如图1所示,一种低温浸没式离心泵,包括泵壳1和动力轴2,沿动力轴2 的轴线方向,动力轴2的两端分别固定连接有入液叶轮组3和出液叶轮组4,动力轴2的中间部分装配有电机5,所述泵壳1的两端收口以隔离出动力轴2中间部分的电机动力室6,泵壳1的两端对外延伸以分别连接入液壳体7和出液壳体 8,泵壳1上设置有液体导流管9,动力轴2通过轴承组件10与泵壳1固定密封连接,液体导流管9用于接通入液叶轮组3和出液叶轮组4所在的两个腔室。
如图2所示,所述入液叶轮组3包括分别与动力轴2固定连接的第一级叶轮301和第二级叶轮302,第一级叶轮301靠近入液壳体7的入液口,第二级叶轮302靠近电机5,第一级叶轮301和第二级叶轮302所在的两个腔室是连通的,第二级叶轮302所在的腔室还通过泵出口11与液体导流管9接通。所述第二级叶轮302通过平衡套12与轴承组件10接触,所述平衡套12固定套设在动力轴 2上(可通过键配合的方式实现固定),平衡套12与第二级叶轮302相接触的一端外翻形成平衡套凸台1201,即平衡套凸台1201的端面与第二级叶轮302的轴孔接触,其另一端与轴承组件10接触。所述轴承组件10包括轴承座1001和装配在轴承座1001内的轴承1002,所述轴承座1001固定连接在泵壳1上,平衡套12的两端分别构成上部腔室13和下部腔室14,下部腔室14与泵出口11接通,下部腔室14由平衡套凸台1201与第二叶轮302的盖板之间的间距空间构成,由于下部腔室14的液体压力大于上部腔室13的液体压力,进而在平衡套 12上产生向上的轴向推力,并作用在平衡套凸台1201上,该轴向推力与动力轴 2上的轴向力刚好方向相反,由此可以通过该轴向推力来平衡动力轴2上的轴向力,其不仅不需要对离心泵进行较大的改动,而且平衡套是用来平衡动力轴上产生的总轴向力,因此对离心泵的运行状态适应强,能够对轴承形成有效的保护,保证轴承的使用寿命。
在本实用新型中,为了保证平衡套2处的密封性,所述轴承1002与所述平衡套凸台1201之间设置有轴承密封圈1003,所述轴承密封圈1003套设在平衡套12上并内嵌于轴承座1001内,通过轴承座1001和轴承1002固定轴承密封圈1003,所述轴承密封圈1003用于在轴承1002和平衡套凸台1201之间构成密封面。
在本实用新型中,对于一些对称式布置的离心泵而言,如图1所示的浸没式离心泵,其入液叶轮组3和出液叶轮组4为对称设置,动力轴2两端的叶轮组除了叶片旋向不同以外,叶轮外形和尺寸均相同,因此,在生产装配时会存在叶轮错装的情况,为了避免此类情况的发生,所述动力轴2与入液叶轮组3 和出液叶轮组4连接的部分分别为入液连接段201和出液连接段202,所述入液连接段201和出液连接段201的轴径不相等,通过轴径不相等的方式来避免错装问题的发生。进一步地,所述入液连接段201和出液连接段202的轴径相差1-5mm,例如,出液连接段202处的轴径为φ24mm时,入液连接段201处的轴径可以为φ25mm。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种浸没式离心泵轴向力平衡机构,包括入液壳体和动力轴,与入液壳体固定连接的泵壳,动力轴位于入液壳体的一端固定连接的入液叶轮组,泵壳通过轴承组件与动力轴的两端转动密封连接,其特征在于,所述入液叶轮组通过平衡套与轴承组件接触,所述平衡套固定套设在动力轴上,平衡套与入液叶轮组相接触的一端外翻形成平衡套凸台,其另一端与轴承组件接触。
2.如权利要求1所述的浸没式离心泵轴向力平衡机构,其特征在于,所述平衡套凸台与入液叶轮组盖板之间的间距空间与泵出口接通。
3.如权利要求2所述的浸没式离心泵轴向力平衡机构,其特征在于,沿动力轴的轴线方向,所述入液叶轮组包括分别与动力轴固定连接的第一级叶轮和第二级叶轮,所述平衡套凸台的端面与第二级叶轮的轴孔接触。
4.如权利要求3所述的浸没式离心泵轴向力平衡机构,其特征在于,所述轴承组件包括轴承座和装配在轴承座内的轴承,所述轴承座固定连接在泵壳上,所述轴承与所述平衡套凸台之间设置有轴承密封圈,所述轴承密封圈套设在平衡套上并内嵌于轴承座内,通过轴承座和轴承固定轴承密封圈,所述轴承密封圈用于在轴承和平衡套凸台之间构成密封面。
5.一种具有轴向平衡结构的浸没式离心泵,包括泵壳和动力轴,沿动力轴的轴线方向,动力轴的两端分别固定连接有入液叶轮组和出液叶轮组,动力轴的中间部分装配有电机,其特征在于,所述入液叶轮组处设置有上述权利要求1-4任一所述的轴向力平衡机构。
6.如权利要求5所述的具有轴向平衡结构的浸没式离心泵,其特征在于,所述动力轴与入液叶轮组和出液叶轮组连接的部分分别为入液连接段和出液连接段,所述入液连接段和出液连接段的轴径不相等。
7.如权利要求6所述的具有轴向平衡结构的浸没式离心泵,其特征在于,所述入液连接段和出液连接段的轴径相差1-5mm。
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