CN217080805U - 一种利用外循环泵平衡轴向力的磁力离心泵 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种利用外循环泵平衡轴向力的磁力离心泵，包括泵腔机构、磁力传动机构、驱动机构、隔离套，以及外循环平衡机构；其中外循环平衡机构包括分别设于泵体与卡盘上并位于叶轮前后两侧的前压力表与后压力表、贯穿开设于进液口侧壁上的平衡进液口、贯穿开设于卡盘上并与轴平衡腔相连通的平衡出液口、分别与平衡进液口及平衡出液口相连通的外循环泵，以及贯穿开设于泵轴内并连通叶轮中心与轴平衡腔的平衡孔。与现有技术相比，本实用新型通过外接外循环泵，从而对隔离套内，即轴平衡腔内输送高压流体，提高隔离套内部液体流动产生的轴向力，进而解决高压工况下，叶轮进口轴向力过大而导致泵轴向力失衡的问题。
Description
技术领域
本实用新型属于磁力泵技术领域，涉及一种利用外循环泵平衡轴向力的磁力离心泵。
背景技术
轴向力平衡问题是关系到泵正常工作与泵使用寿命长短的重要问题，目前国内磁力驱动悬臂单极离心泵CQB系列、CQ系列等，其结构都是由叶轮背叶片平衡轴向力，背叶片使用有一定的局限性，背叶片直径不能太大，高度也不能太高。这是因为虽然背叶片直径越大、高度越高所产生的平衡轴向力越大，但同时也使得泵轴功率消耗显著增加，从而降低泵效率。因此为了保证泵效率，通常采用的方法是在泵轴或卡盘上套设平衡盘，通过其产生的反向推力以平衡泵轴向力。但由于平衡盘是面接触，当轴向力过大时，其接触面会产生很大的摩擦力，造成叶轮或泵轴磨损，尤其对于重载进口压力大的磁力泵，将严重影响泵使用寿命。
实用新型内容
本实用新型的目的就是提供一种利用外循环泵平衡轴向力的磁力离心泵，用于解决磁力理性泵泵轴向力难以平衡的问题。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种利用外循环泵平衡轴向力的磁力离心泵，包括
泵腔机构，包括泵体、开设于泵体上的进液口与出液口、与泵体合围并形成泵腔的卡盘，以及设于泵腔内的叶轮；
磁力传动机构，包括泵轴、嵌设于卡盘上的轴承组件，以及内转子；所述泵轴一端与叶轮传动连接，另一端穿过轴承组件并伸出，所述内转子设于该伸出端上；
驱动机构，包括驱动电机、设于驱动电机与卡盘之间的支架，以及与驱动电机传动连接并与内转子相对设置的外转子；
隔离套，外缘密封连接于卡盘外侧，并与卡盘合围形成轴平衡腔；所述内转子设于轴平衡腔内；
外循环平衡机构，包括分别设于泵体与卡盘上并位于叶轮前后两侧的前压力表与后压力表、贯穿开设于进液口侧壁上的平衡进液口、贯穿开设于卡盘上并与轴平衡腔相连通的平衡出液口、分别与平衡进液口及平衡出液口相连通的外循环泵，以及贯穿开设于泵轴内并连通叶轮中心与轴平衡腔的平衡孔。
进一步地，所述外循环泵为计量泵。
进一步地，所述平衡出液口与外循环泵之间还设有闸阀。
进一步地，所述卡盘上还设有连通轴平衡腔与叶轮外侧的循环通道。
进一步地，所述叶轮进液口外缘上设有叶轮密封环，所述泵体内壁上设有泵体密封环，所述叶轮密封环与叶轮密封环动密封连接。
进一步地，所述叶轮后侧设有叶轮背叶片。
进一步地，所述进液口截面积沿输送介质流动方向逐渐增加。
进一步地，所述轴承组件包括分别套设于泵轴上的前轴承与后轴承、固定设于卡盘内并与前轴承滑动接触的前轴承套、固定设于卡盘内并与后轴承滑动接触的后轴承套、两侧分别与叶轮后端及前轴承套前端相抵接的前座盘，以及两侧分别与后轴承套后端及内转子前端相抵接的后座盘。
进一步地，所述前轴承与后轴承均为碳化硅轴承，所述前轴承套与后轴承套均为碳化硅轴承套。
进一步地，所述泵体外缘与卡盘前侧外缘之间、隔离套外缘与卡盘后侧外缘之间均设有聚四氟乙烯密封垫。
进一步地，所述隔离套外缘夹持固定于卡盘后侧外缘与支架之间。
与现有技术相比，本实用新型具有以下特点：
1)本实用新型通过外接外循环泵，从而对隔离套内，即轴平衡腔内输送高压流体，提高隔离套内部液体流动产生的轴向力，进而解决高压工况下，叶轮进口轴向力过大而导致泵轴向力失衡的问题；
2)本实用新型通过在叶轮前后两侧分别设置压力计，从而监测泵轴向力平衡情况，并通过选用计量泵作为外循环泵，以根据压力计读数，更加细致精确地控制泵入轴平衡腔内的流体压力，进而避免泵入压力过高或过低而导致泵轴向力平衡问题未得到有效解决的情况；
3)本实用新型通过在叶轮外缘处的泵腔与轴平衡腔之间构建循环通道，从而将离心泵工作时产生的高压流体直接输送至轴平衡腔内，进而辅助提高轴平衡效果；
4)本实用新型通过采用截面积逐渐增加的进液口结构，以减小叶轮进口处流体流速，降低泵汽蚀。
附图说明
图1为实施例中一种利用外循环泵平衡轴向力的磁力离心泵的结构示意图；
图中标记说明：
1-平衡出液口、2-平衡进液口、3-外循环泵、4-泵体、5-前压力表、6-泵体密封环、7-叶轮、8-叶轮背叶片、9-后压力表、10-闸阀、11-后座盘、12-内转子、13-外转子、14-驱动电机、15-叶轮密封环、16-聚四氟乙烯密封垫、17-前轴承、18-后轴承、19-平衡孔、20-隔离套、21-支架、22-前座盘、23-卡盘、24-泵轴、25-进液口、26-循环通道。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
实施例：
如图1所示的一种利用外循环泵平衡轴向力的磁力离心泵，包括泵腔机构、磁力传动机构、驱动机构、隔离套20，以及外循环平衡机构。
其中，泵腔机构包括泵体4、开设于泵体4上的进液口25与出液口、与泵体4合围并形成泵腔的卡盘23，以及设于泵腔内的叶轮7。叶轮7进液口外缘上设有叶轮密封环15，泵体4内壁上设有泵体密封环6，叶轮密封环15与叶轮密封环15动密封连接。
磁力传动机构包括泵轴24、嵌设于卡盘23上的轴承组件，以及内转子12；泵轴24一端与叶轮7传动连接，另一端穿过轴承组件并伸出，内转子12设于该伸出端上。其中，轴承组件包括分别套设于泵轴24上的前轴承17与后轴承18、固定设于卡盘23内并与前轴承17滑动接触的前轴承套、固定设于卡盘23内并与后轴承18滑动接触的后轴承套、两侧分别与叶轮7后端及前轴承套前端相抵接的前座盘22，以及两侧分别与后轴承套后端及内转子12前端相抵接的后座盘11。
驱动机构包括驱动电机14、设于驱动电机14与卡盘23之间的支架21，以及与驱动电机14传动连接并与内转子12相对设置的外转子13。隔离套20外缘密封连接于卡盘23外侧，并与卡盘23合围形成轴平衡腔；内转子12设于轴平衡腔内。
外循环平衡机构包括设于叶轮7后侧的叶轮背叶片8、分别设于泵体4与卡盘23上并位于叶轮前后两侧的前压力表5与后压力表9、贯穿开设于进液口25侧壁上的平衡进液口2、贯穿开设于卡盘23上并与轴平衡腔相连通的平衡出液口1、依次设于平衡进液口2与平衡出液口1之间的外循环泵3与闸阀10，以及贯穿开设于泵轴24内并连通叶轮7中心与轴平衡腔的平衡孔19。
单极磁力驱动离心泵轴向力通常由以下几种力合成：
1)叶轮前后盖板不对称产生的轴向力F1
由于叶轮前后盖板不对称，故流体对叶轮后盖板的作用力大于叶轮前盖板的作用力，合力指向泵进口，轴向力F1计算公式如下：
F1＝πρɡ(R2 m-R2 h){Hp-ω2/8ɡ(R2 2-(R2 m+R2 h)/2)}
式中，Rm为叶轮进口密封环半径，Rh为叶轮轮毂半径，ω为液体旋转角速度，Hp为泵势扬程，R2为叶轮外径；
2)叶轮进口轴向力F2
叶轮进口压力也会产生轴向力F2，方向指向图1中的驱动电机一端，计算公式如下：
F2＝P2S2
式中，P2为叶轮进口压力，S2为叶轮进口面积；
3)叶轮动反力F3
F3＝Qρ(Vm0-Vm3cosλ)
式中，Vm0为叶轮前液流轴面速度，Vm3为液流刚流出叶轮轴面速度，λ为Vm3速度方向与轴线夹角，Q为泵单位时间流体理论流量，ρ为流体密度；方向指向电机端，一般叶轮流入速度很小、流出速度方向与轴向垂直，故产生轴向力很小可忽略；
4)隔离套内部液体流动产生轴向力F4
F4＝P4S4
式中，P4为隔离套内部压力，S4为内转子轮毂处面积，方向指向泵进口。
由上式可以看出，当泵的工作条件一定时，叶轮前后盖板不对称产生的轴向力F1不会产生很大变化，因此影响轴向力平衡的因素主要为叶轮进口轴向力F2与隔离套内部液体流动产生轴向力F4。
对于介质输送系统压力较高，泵进口压力较大的工作条件，叶轮进口处轴向力F2会显著增加，泵轴向力不能被平衡，合力指向驱动电机一端。对外表现为前压力表5与后压力表9之间的压差明显增加。此时通过打开外循环泵3，将输送介质增压后，泵入隔离套内，即轴平衡腔内，使腔内压力P4增加，从而使隔离套内产生轴向力F4随之增大，并与轴向力F1相抵抗，从而在整体上平衡轴向力。
具体的，外循环泵3为计量泵，以便于根据前压力表5与后压力表9的度数，更细致地调控轴平衡腔内的压力。并且卡盘23上还设有连通轴平衡腔与泵腔的循环通道26，并且该循环通道26与叶轮7外侧高压区相连通，以进一步利用磁力离心泵自身产生的水压来提高轴平衡腔内的压力。
为保证轴承以及轴承套的耐磨性，前轴承17与后轴承18均为碳化硅轴承，前轴承套与后轴承套均为碳化硅轴承套。
为避免泵汽蚀现象的发生，本实施例的进液口25采用进口小出口大的设计，以减小进液口25出口，即叶轮7进口处的流体流速，从而降低汽蚀现象发生的概率。
为保证泵内密封效果，泵体4外缘与卡盘23前侧外缘之间、隔离套20外缘与卡盘23后侧外缘之间均设有聚四氟乙烯密封垫16，隔离套20外缘还通过螺栓夹持固定于卡盘23后侧外缘与支架21之间，以进一步提高对聚四氟乙烯密封垫16的压紧力，进而保证密封性。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种利用外循环泵平衡轴向力的磁力离心泵，其特征在于，该磁力离心泵包括
泵腔机构，包括泵体(4)、开设于泵体(4)上的进液口(25)与出液口、与泵体(4)合围并形成泵腔的卡盘(23)，以及设于泵腔内的叶轮(7)；
磁力传动机构，包括泵轴(24)、嵌设于卡盘(23)上的轴承组件，以及内转子(12)；所述泵轴(24)一端与叶轮(7)传动连接，另一端穿过轴承组件并伸出，所述内转子(12)设于该伸出端上；
驱动机构，包括驱动电机(14)、设于驱动电机(14)与卡盘(23)之间的支架(21)，以及与驱动电机(14)传动连接并与内转子(12)相对设置的外转子(13)；
隔离套(20)，外缘密封连接于卡盘(23)外侧，并与卡盘(23)合围形成轴平衡腔；所述内转子(12)设于轴平衡腔内；
外循环平衡机构，包括分别设于泵体(4)与卡盘(23)上并位于叶轮前后两侧的前压力表(5)与后压力表(9)、贯穿开设于进液口(25)侧壁上的平衡进液口(2)、贯穿开设于卡盘(23)上并与轴平衡腔相连通的平衡出液口(1)、分别与平衡进液口(2)及平衡出液口(1)相连通的外循环泵(3)，以及贯穿开设于泵轴(24)内并连通叶轮(7)中心与轴平衡腔的平衡孔(19)。
2.根据权利要求1所述一种利用外循环泵平衡轴向力的磁力离心泵，其特征在于，所述外循环泵(3)为计量泵，所述平衡出液口(1)与外循环泵(3)之间还设有闸阀(10)。
3.根据权利要求1所述一种利用外循环泵平衡轴向力的磁力离心泵，其特征在于，所述卡盘(23)上还设有连通轴平衡腔与叶轮(7)外侧的循环通道(26)。
4.根据权利要求1所述一种利用外循环泵平衡轴向力的磁力离心泵，其特征在于，所述叶轮(7)进液口外缘上设有叶轮密封环(15)，所述泵体(4)内壁上设有泵体密封环(6)，所述叶轮密封环(15)与叶轮密封环(15)动密封连接。
5.根据权利要求1所述一种利用外循环泵平衡轴向力的磁力离心泵，其特征在于，所述叶轮(7)后侧设有叶轮背叶片(8)。
6.根据权利要求1所述一种利用外循环泵平衡轴向力的磁力离心泵，其特征在于，所述进液口(25)截面积沿输送介质流动方向逐渐增加。
7.根据权利要求1所述一种利用外循环泵平衡轴向力的磁力离心泵，其特征在于，所述轴承组件包括分别套设于泵轴(24)上的前轴承(17)与后轴承(18)、固定设于卡盘(23)内并与前轴承(17)滑动接触的前轴承套、固定设于卡盘(23)内并与后轴承(18)滑动接触的后轴承套、两侧分别与叶轮(7)后端及前轴承套前端相抵接的前座盘(22)，以及两侧分别与后轴承套后端及内转子(12)前端相抵接的后座盘(11)。
8.根据权利要求7所述一种利用外循环泵平衡轴向力的磁力离心泵，其特征在于，所述前轴承(17)与后轴承(18)均为碳化硅轴承，所述前轴承套与后轴承套均为碳化硅轴承套。
9.根据权利要求1所述一种利用外循环泵平衡轴向力的磁力离心泵，其特征在于，所述泵体(4)外缘与卡盘(23)前侧外缘之间、隔离套(20)外缘与卡盘(23)后侧外缘之间均设有聚四氟乙烯密封垫(16)。
10.根据权利要求1所述一种利用外循环泵平衡轴向力的磁力离心泵，其特征在于，所述隔离套(20)外缘夹持固定于卡盘(23)后侧外缘与支架(21)之间。
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| CN202122072916.6U CN217080805U (zh) | 2021-08-31 | 2021-08-31 | 一种利用外循环泵平衡轴向力的磁力离心泵 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN116498593A (zh) * | 2023-05-11 | 2023-07-28 | 甘肃莱德尔流体节能科技开发有限公司 | 一种可空载可输送含颗粒和少量气体的三相流磁力泵 |
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2021
- 2021-08-31 CN CN202122072916.6U patent/CN217080805U/zh active Active
Cited By (2)
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| CN116498593B (zh) * | 2023-05-11 | 2024-05-24 | 甘肃莱德尔流体节能科技开发有限公司 | 一种可空载可输送含颗粒和少量气体的三相流磁力泵 |
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