CN220081729U - 一种带轴向力自平衡叶轮的屏蔽泵结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带轴向力自平衡叶轮的屏蔽泵结构，具体包括泵体、叶轮、转轴以及轴承座，泵体与机座通过螺栓连接，压紧轴承座，叶轮安装在转轴上面，滑动轴承与轴承座过盈配合，为转轴提供支撑，且所述轴承座上均匀设有呈圆周分布的循环过液孔，所述轴承座的内侧设有阶梯凸台、凸台一和凸台二，叶轮固定在靠近泵体侧的转轴的顶端。该带轴向力自平衡叶轮的屏蔽泵结构，通过径向节流动密封装置和轴向节流密封装置的设置，可以降低液体回流至叶轮进口的泄漏量，进而提高该屏蔽泵的容积效率；该结构能够自动调节叶轮前后盖板在轴向的压力，使叶轮能够保持轴向力平衡，降低泵转子工作过程中的磨损与冲击，延长泵的使用寿命。

Description

一种带轴向力自平衡叶轮的屏蔽泵结构

技术领域

本实用新型涉及离心泵技术领域，具体为一种带轴向力自平衡叶轮的屏蔽泵结构。

背景技术

离心泵作为能量输送的流体机械，其作用是将机械能转换为流体的能量，以便将流体输送到高处或有更高压力的空间或克服管路阻力将流体输送到远处。离心泵在国民经济的各部门和社会生活的各领域都得到了广泛应用。对于单级单吸式离心泵，尤其是悬臂式叶轮，其转子的轴向力是很大的，轴向力很大，且由叶轮轮毂侧指向叶轮进口侧，该轴向力如果不通过相应的措施加以平衡，会严重破坏水泵的稳定性，影响水泵寿命。

现有的是根据具体水泵的结构，结合叶轮的几何尺寸和特点，去理论计算轴向力的数值，再根据数值，进行后盖板结构设计，从而在理论上平衡轴向力。在实际工程应用中，轴向力的平衡方法主要有：

1)叶轮上开平衡孔，使叶轮后盖板背面靠近轮毂处的压力与叶轮叶片进口侧的压力相等，从而平衡轴向力。

2)采用带背叶片的平衡叶轮，即在叶轮后盖板靠近叶轮出口侧的位置设置径向筋板，叶轮在工作的过程中，筋板随着转轴旋转，叶轮后盖板背面高压侧的液体被径向筋板带动，从而使叶轮后盖板靠近轮毂侧的压力降低，达到平衡轴向力的效果。

3)使用推力轴承来平衡轴向力。

对于方案1)，虽然可以平衡轴向力，但是泄漏量也随之大幅增加，容积效率大幅降低，对于带有循环孔的屏蔽泵而言，其容积效率降幅更加明显，不利于整泵的水力性能提升；

对于方案2)，径向筋板的设计与数量目前没有精确地计算方法，因此，在工程实际中，该方案并不能完全平衡轴向力，只能使轴向力的绝对值减小，而且在该结构会增加叶轮的轴功率，从而增加电机功耗，降低整泵的水力效率；

对于方案3)，推力轴承虽然可以平衡轴向力，但是适用条件有限，在轴向力较大的泵上使用时，会对推力轴承冲击较大，磨损严重，严重影响使用寿命，因此只适合轴向力不大的小型泵。

基于此，本申请提出一种带轴向力自平衡叶轮的屏蔽泵结构。

实用新型内容

本实用新型提供了一种带轴向力自平衡叶轮的屏蔽泵结构，解决了上述背景技术中提出的现有平衡轴向力的方案导致的泵容积效率大幅降低、泵的水力效率降低及增加泵转子在工作运行中的磨损与冲击，降低使用寿命的问题。

本实用新型提供如下技术方案：一种带轴向力自平衡叶轮的屏蔽泵结构，包括泵体、叶轮、转轴和轴承座，所述泵体与屏蔽泵的机座通过螺栓连接，并压紧轴承座，所述叶轮安装在转轴上并与泵体间隙配合，所述转轴通过滑动轴承与轴承座连接，且所述滑动轴承与轴承座过盈配合，所述轴承座上均匀设有呈圆周分布的循环过液孔，所述轴承座的内侧设有阶梯凸台、凸台一和凸台二；

所述叶轮的后盖板上有两个环形凸台，分别是外侧矩形凸台和内侧阶梯形凸台，所述后盖板通过环形凸台与轴承座间隙配合，且所述后盖板上开有若干平衡孔，所述平衡孔位于叶片与叶片之间的流道中，且平衡孔与叶轮的进口区域连通；

所述转轴上开有轴中孔和靠近前端的轴侧孔，所述轴侧孔及轴中孔形成的通道与叶轮的进口区域同样连通。

优选的，所述外侧矩形凸台位于凸台一和凸台二之间，所述外侧矩形凸台与凸台一和凸台二形成的空间间隙配合，所述内侧阶梯形凸台与阶梯凸台间隙配合。

优选的，所述凸台一和凸台二两者的高度相同。

优选的，所述凸台一和凸台二与外侧矩形凸台的径向配合间隙为b1，配合长度为L1，所述阶梯凸台与内侧阶梯形凸台的轴向配合间隙为b2和b3,径向配合间隙为b4，径向配合长度为L2；其中，L2＝2*L1，b1＝b2＝b3，b4＝2*b2。

优选的，所述转轴的外圈设有推力轴承组件，所述推力轴承组件位于滑动轴承远离叶轮的一侧。

与现有技术对比，本实用新型具备以下有益效果：

1、该带轴向力自平衡叶轮的屏蔽泵结构，可以自动实现叶轮在轴向的力的平衡，减小屏蔽泵转子在工作运行中的磨损与冲击，提高泵的容积效率，增加屏蔽水泵的可靠性，延长水泵的使用寿命。

2、该带轴向力自平衡叶轮的屏蔽泵结构，通过径向节流动密封装置和轴向节流密封装置的设置，可以降低液体回流至叶轮进口的泄漏量，进而提高该屏蔽泵的容积效率；该结构能够自动调节叶轮前后盖板在轴向的压力，使叶轮能够保持轴向力平衡，降低泵转子工作过程中的磨损与冲击，延长水泵的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型结构正视示意图；

图2为本实用新型结构泵体内部示意图；

图3为本实用新型结构叶轮与转轴及轴承座配合放大示意图；

图4为本实用新型结构后盖板与轴承座连接放大示意图；

图5为本实用新型结构后盖板与轴承座之间间隙及配合长度标注示意图。

图中：001、泵体；002、叶轮；003、后盖板；004、外侧矩形凸台；005、内侧阶梯形凸台；006、平衡孔；007、轴中孔；008、轴承座；009、循环过液孔；010、凸台一；011、凸台二；012、阶梯凸台；013、滑动轴承；014、推力轴承组件；015、轴侧孔；016、转轴；017、腔室一；018、腔室二；019、腔室三。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供了一种实施例：一种带轴向力自平衡叶轮的屏蔽泵结构，包括泵体001、叶轮002、转轴016和轴承座008，泵体001与屏蔽泵的机座通过螺栓连接，并压紧轴承座008，转轴016通过滑动轴承013与轴承座008连接，且滑动轴承013与轴承座008过盈配合，叶轮002固定在靠近泵体侧的转轴016的顶端，叶轮002与泵体001间隙配合。

叶轮002的后盖板003上设有两个环形凸台，两个环形凸台分别为外侧矩形凸台004和内侧阶梯形凸台005，轴承座008靠近后盖板003的一侧设有阶梯凸台012、凸台一010和凸台二011，阶梯凸台012与内侧阶梯形凸台005适配，凸台一010和凸台二011与外侧矩形凸台004适配，且外侧矩形凸台004位于凸台一010和凸台二011之间，外侧矩形凸台004与凸台一010和凸台二011形成的空间间隙配合，形成了径向节流动密封装置，将腔室一017与腔室二018分开，形成压降，内侧阶梯形凸台005与阶梯凸台012间隙配合，形成了轴向节流密封装置，该装置将腔室二018与腔室三019分开，使得两腔室内的压力再次不同，形成了压力差。

上述的凸台一010和凸台二011两者的高度相同。凸台一010和凸台二011与外侧矩形凸台004的径向配合间隙为b1，配合长度为L1，阶梯凸台012与内侧阶梯形凸台005的轴向配合间隙为b2和b3,径向配合间隙为b4，径向配合长度为L2；其中，L2＝2*L1，b1＝b2＝b3，b4＝2*b2，利用精准的计算，可以完全平衡轴向力。

轴承座008上均匀设有呈圆周分布的循环过液孔009，本实施例中，循环过液孔数量为4，直径为2mm。循环过液孔009位于最外侧，高度相等的凸台一010和凸台二011位于中间，阶梯凸台012则位于最内侧。

后盖板003上开有若干平衡孔006，平衡孔位于叶片与叶片之间的流道中。本申请的一些实施例中，平衡孔数量为6。

转轴016上开有轴中孔007和靠近前端的轴侧孔015，孔径由水泵流量和循环量决定，本申请的一些实施例中，轴中孔直径为4mm，轴侧孔直径为2mm，数量均为1。

平衡孔006与叶轮002进口区域连通，轴侧孔015及轴中孔007形成的通道与叶轮002进口区域同样连通，使得腔室三019的压力与叶轮进口区域的压力几乎相同，压差很小，叶轮后盖板003上的外侧矩形凸台004与内侧阶梯形凸台005分别位于叶轮002进口边的两侧，其中，外侧矩形凸台004位于外侧，内侧阶梯形凸台005位于内侧。

综上所述，该结构的屏蔽泵，可以自动实现叶轮轴向力的平衡，减小屏蔽泵转子在工作运行中的磨损与冲击，提高水泵的容积效率，增加屏蔽水泵的可靠性，延长水泵的使用寿命。

转轴016远离叶轮002的一端的外侧设有推力轴承组件014，所述推力轴承组件014位于滑动轴承013远离叶轮002的一侧。

综上所述：该带轴向力自平衡叶轮的屏蔽泵结构使用时，在叶轮的后盖板上设置平衡孔，在转轴上开设轴中孔007和轴侧孔015，并设置径向节流动密封装置和轴向节流密封装置，使该屏蔽泵结构能够自动调节叶轮前后盖板在轴向的压力，使叶轮能够保持轴向力平衡，降低泵转子工作过程中的磨损与冲击，延长泵的使用寿命。

本实用新型使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，在此不再详述，本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术，尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种带轴向力自平衡叶轮的屏蔽泵结构，包括泵体(001)、叶轮(002)、转轴(016)和轴承座(008)，其特征在于：所述泵体(001)与屏蔽泵的机座通过螺栓连接，并压紧轴承座(008)，所述叶轮(002)安装在转轴(016)上并与泵体(001)间隙配合，所述转轴(016)通过滑动轴承(013)与轴承座(008)连接，且所述滑动轴承(013)与轴承座(008)过盈配合，所述轴承座(008)上均匀设有呈圆周分布的循环过液孔(009)，所述轴承座(008)的内侧设有阶梯凸台(012)、凸台一(010)和凸台二(011)；

所述叶轮(002)的后盖板(003)上有两个环形凸台，分别是外侧矩形凸台(004)和内侧阶梯形凸台(005)，所述后盖板(003)通过环形凸台与轴承座(008)间隙配合，且所述后盖板(003)上开有若干平衡孔(006)，所述平衡孔(006)位于叶片与叶片之间的流道中，且平衡孔(006)与叶轮(002)的进口区域连通；

所述转轴(016)上开有轴中孔(007)和靠近前端的轴侧孔(015)，所述轴侧孔(015)及轴中孔(007)形成的通道与叶轮(002)的进口区域同样连通。

2.根据权利要求1所述的一种带轴向力自平衡叶轮的屏蔽泵结构，其特征在于：所述外侧矩形凸台(004)位于凸台一(010)和凸台二(011)之间，所述外侧矩形凸台(004)与凸台一(010)和凸台二(011)形成的空间间隙配合，所述内侧阶梯形凸台(005)与阶梯凸台(012)间隙配合。

3.根据权利要求1所述的一种带轴向力自平衡叶轮的屏蔽泵结构，其特征在于：所述凸台一(010)和凸台二(011)两者的高度相同。

4.根据权利要求1所述的一种带轴向力自平衡叶轮的屏蔽泵结构，其特征在于：所述凸台一(010)和凸台二(011)与外侧矩形凸台(004)的径向配合间隙为b1，配合长度为L1，所述阶梯凸台(012)与内侧阶梯形凸台(005)的轴向配合间隙为b2和b3,径向配合间隙为b4，径向配合长度为L2；其中，L2＝2*L1，b1＝b2＝b3，b4＝2*b2。

5.根据权利要求1所述的一种带轴向力自平衡叶轮的屏蔽泵结构，其特征在于：所述转轴(016)的外圈设有推力轴承组件(014)，所述推力轴承组件(014)位于滑动轴承(013)远离叶轮(002)的一侧。