[發明專利]一種葉輪軸向力完全平衡的多級離心泵

無效

• 申請號: 201210109041.5
• 申請日: 2012-04-06
• 公開（公告）號: CN102678614A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 陸偉剛;張啟華;李偉;張德勝;周嶺;王川;徐燕;徐磊;李輝;裴冰
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: F04D29/22
• 分類號: F04D29/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明是一種用來提高液體壓力的流體機械，尤其是一種需要克服葉輪軸向力的多級離心泵。

背景技術

目前，公知的多級離心泵都存在嚴重的軸向力問題，因為在葉輪工作時，會在葉輪上產生軸向力，多級離心泵的葉輪多了，其軸向力問題也就嚴重了。一般單級離心泵在葉輪上采用徑向密封環加平衡孔或者背葉片這兩種方法來平衡部分軸向力，剩余軸向力由軸承承擔，而多級離心泵一般采用平衡鼓或者平衡盤裝置這兩種方法來平衡軸向力。這四種方法中，只有平衡盤裝置這種方法可以完全自動平衡軸向力，其他三種方法都有剩余軸向力，對多級離心泵來說，剩余軸向力有時會很大，因此仍有造成損壞的可能。而平衡盤裝置的設計和制造難度很大，由于多級離心泵需要平衡的軸向力在啟動瞬間變化很大，所以平衡盤裝置在設計和制造中稍有差錯，就會在泵的啟動過程中發生強力的轉子串動和平衡盤摩擦，也會造成多級離心泵的損壞。發明專利“一種葉輪自身平衡軸向力的多級離心泵”(ZL200610038596.X)提供了一種葉輪軸向力完全平衡的多級離心泵，但在這個發明的實施過程中發現，如果真要葉輪軸向力完全平衡，必須使葉輪后蓋板直徑比葉輪前蓋板直徑小得多，此時水泵效率會明顯下降。而要顧全多級離心泵的效率，則葉輪后蓋板直徑不能太小，此時葉輪軸向力沒有完全平衡，葉輪進口的端面密封就容易被磨損。

發明內容

為了克服現有多級離心泵的不足，本發明提供一種葉輪軸向力完全平衡的多級離心泵，不僅可以解決多級離心泵的軸向力問題，提高多級離心泵的使用可靠性，并且還可以提高多級離心泵的效率。

本發明的技術方案是：

在兩級以上葉輪和導流殼連同一個進水段和一個出水段串聯而成的多級離心泵中，采用具有前、后蓋板的閉式葉輪，葉輪軸孔與泵軸的配合是間隙配合，可以軸向滑動，其創新在于：葉輪前蓋板與葉輪進口之間采用端面密封，葉輪后蓋板采用徑向密封環加平衡孔，其徑向密封環的外徑大于葉輪前蓋板端面密封的外徑，而且葉輪后蓋板上的平衡孔入口與導流殼的端面間隙很小，使葉輪在導流殼內的軸向移動距離不超過1mm。

其平衡軸向力的原理是，當葉輪進口的端面密封副間隙極小時，葉輪進口的端面密封將起到很好的密封作用，此時葉輪前蓋板上單位面積的壓力(即壓強)約等于葉輪出口的壓力，前蓋板端面密封的壓力約等于葉輪出口的壓力和葉輪進口的壓力的平均值，而葉輪后蓋板上的壓力，在徑向密封環外側約等于葉輪出口的壓力，但在徑向密封環內側，由于平衡孔入口敞開，所以約等于葉輪進口的壓力。因此葉輪前蓋板上的總作用力大于葉輪后蓋板上的總作用力，葉輪就會沿泵軸朝葉輪后蓋板的方向移動，使葉輪進口端面密封副的間隙加大，使葉輪前蓋板處的液體流向葉輪進口，而使作用于葉輪前蓋板上的壓力減小。同時，葉輪后蓋板上的平衡孔入口與導流殼的端面間隙變小，幾乎堵住了平衡孔入口，導致葉輪后蓋板上的壓力增加，在平衡孔還未完全堵住的時候就使葉輪后蓋板上的總作用力大于葉輪前蓋板上的總作用力，葉輪就會沿泵軸朝葉輪前蓋板的方向移動，使葉輪進口端面密封副的間隙減小，葉輪后蓋板上的平衡孔入口與導流殼的端面間隙變大，直到葉輪上的軸向力完全平衡為止。

葉輪在導流殼內的軸向移動距離的大小，決定了葉輪上的軸向力完全平衡時，葉輪兩端的間隙大小。其實質是控制了泄漏量的大小，即水泵效率的高低。將葉輪在導流殼內的軸向移動距離控制在0.5mm左右，最大不超過1mm就可以使本發明的水泵效率比較高。

雖然說，葉輪前蓋板與葉輪進口之間采用端面密封的結構方案和葉輪后蓋板采用徑向密封環加平衡孔的結構方案都是現有技術，但將這兩種結構整合成一個方案，使葉輪軸向力完全平衡的技術還沒有見到過，所以本發明的創造性和新穎性都是具備的。

本發明的有益效果是本發明可以依靠葉輪自身完全平衡軸向力，徹底解決了多級離心泵的軸向力破壞問題，并且其水泵效率比較高。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明的一個實施例。

圖中：1.進水段，2.泵軸，3.葉輪軸孔，4.葉輪，5.平衡孔，6.導流殼上端面，7.葉輪后蓋板，8.徑向密封環，9.導流殼，10.葉輪前蓋板，11.葉輪進口，12.葉輪進口端面密封副的間隙，13.導流殼下端面，14.葉輪前蓋板端面密封，15.平衡孔入口與導流殼的端面間隙，16.出水段。

具體實施方式