[發明專利]一種多級礦潛泵

無效

• 申請號: 201210073504.7
• 申請日: 2012-03-09
• 公開（公告）號: CN102705247A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 陸偉剛;李偉;胡博;李輝;曹衛東;張德勝;蔣小平;徐磊;周嶺;王川;裴冰;徐燕
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: F04D13/10
• 分類號: F04D13/10;F04D29/10;F04D29/42
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所屬技術領域

本發明是一種多級礦潛泵，尤其是在煤礦礦井中泵送含沙水的葉輪級數比較多、水泵揚程比較高、葉輪軸向力比較大、一般采用平衡鼓平衡軸向力的多級礦潛泵，屬于通用機械產品制造技術領域。

背景技術

目前多級礦潛泵多數采用平衡鼓平衡軸向力，如圖1所示。雖然現有的軸向力平衡方法有很多種，但相比之下，平衡鼓平衡軸向力的方法最簡單。先有的發明專利“一種高效高壓臥式多級離心泵”(ZL200710024398.2)中采用的平衡鼓加平衡盤的軸向力平衡方式也比圖1所示的平衡鼓方式復雜得多。采用平衡鼓平衡軸向力的多級礦潛泵，因為結構最緊湊，生產成本最低而成為目前應用最普遍的多級礦潛泵。但是目前多級礦潛泵的平衡鼓都采用不能補償的徑向密封方式，在礦井含沙水中工作時，很容易被沙粒磨損而造成大量泄漏，使多級礦潛泵的揚程大大降低而報廢。為了克服徑向密封平衡鼓的不足，先有的發明專利“泵軸向力平衡裝置”(ZL87100241)發明了一種端面密封的、能夠自動補償的平衡鼓方式，但這個發明在實踐中發現還存在嚴重的技術缺陷，如果不改進是不能在多級礦潛泵中應用的。

圖1所示的多級礦潛泵還有一個技術缺陷是旋轉軸的底端沒有軸承扶持，這會使葉輪口環和葉輪輪轂很快在含沙液體的運轉中磨損損壞，雖然在有些多級礦潛泵的旋轉軸底端加有軸承扶持，如ZL201020548965.1中的說明書附圖2所示，但因為底端軸承的潤滑液體含沙量比較大，所以軸承壽命相對較短，也是一個技術缺陷。

發明內容

為了克服現有多級礦潛泵的技術缺陷，提高多級礦潛泵的壽命，本發明提供一種創新設計的多級礦潛泵，其平衡軸向力的平衡鼓采用了能夠自動補償的端面密封方式，克服了徑向密封方式磨損失效的缺陷，其旋轉軸的底端增加了軸承扶持，并且就地取材，采用含沙比較少的礦井水潤滑軸承，克服了滑動軸承磨損失效的缺陷。

本發明的技術方案是：

其基本結構與煤礦礦井內現有多級礦潛泵一樣，電動機與水泵同軸，且電動機能夠潛水工作，水泵是多級離心泵，且揚程高于300米，其主要創新是：

1.平衡轉子軸向力的平衡鼓采用能夠自動補償的端面密封方式，作為平衡鼓主體的靜環能夠軸向移動，使不轉動的靜環與隨旋轉軸同步轉動的動環始終靠在一起，其端面密封由主密封面和副密封面共同組成，主密封面外徑大于平衡鼓直徑，主密封面內徑小于平衡鼓直徑，主密封面的動環密封面和靜環密封面是貼合在一起的，副密封面在主密封面的外側，副密封面的動環密封面和靜環密封面之間有間隙，副密封面間隙在0.2mm～2mm之間。

所有離心泵葉輪都會產生軸向力，高揚程的多級離心泵產生的軸向力很大。現有的多級礦潛泵大多數采用平衡鼓平衡軸向力，對于揚程高于300米的多級礦潛泵，其平衡鼓兩端的壓差高于3MPa，這對于徑向間隙比較大的平衡鼓來說，會有很大的泄漏量，并形成高速射流。因為多級礦潛泵抽送的是含有泥沙的礦井水，很大的泄漏量會帶來質地比較硬的沙粒。高速射流裹挾沙粒會使平衡鼓間隙很快磨損而加大，使泄漏量急劇增大，導致多級礦潛泵的揚程很快降低而失效。

端面密封平衡鼓與徑向密封平衡鼓相同的是都有一個圓柱體阻隔高壓區和低壓區，這個圓柱體的直徑都叫平衡鼓直徑，平衡鼓直徑的大小決定了軸向力平衡的多少。不同的是，徑向密封平衡鼓的主體是隨旋轉軸同步轉動的，它與不轉動的末級泵體之間依靠徑向間隙來實現動靜過渡，這個間隙會磨損加大，因此泄漏量很大。而端面密封平衡鼓依靠動環和靜環的端面摩擦來實現動靜過渡，靜環作為平衡鼓主體是不轉動的，在它的平衡鼓直徑處有靜環0形圈保證此處不泄漏，平衡鼓的另一半作為動環隨旋轉軸同步轉動，動環與靜環的密封間隙幾乎等于零，因此其泄漏量很小。在密封面磨損后，靜環還能夠軸向移動，使動環與靜環的密封面繼續貼合在一起，這就是端面密封平衡鼓的自動補償功能。

端面密封平衡鼓的優越性在上世紀80年代就被發現了，雖然至今沒有在多級礦潛泵中使用，但已經作為發明專利(ZL87100241)在井用潛水泵中試用過，先有的端面密封平衡鼓都只有主密封面而沒有本發明在主密封面外側增加的副密封面。沒有副密封面的端面密封平衡鼓是很難設計的，不是密封面的比壓太大把密封面損壞就是密封面的比壓太小而在運行中密封面被高壓液體推開，而且一旦推開，就會造成大量泄漏而使平衡鼓完全失效，這個缺陷導致ZL87100241一直未能推廣開來。