[發明專利]一種自動平衡徑向力的單流道離心泵

有效

• 申請號: 201410236004.X
• 申請日: 2014-05-29
• 公開（公告）號: CN104061189B
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發明（設計）人: 劉厚林;丁劍;吳賢芳;董亮;王勇;戴菡葳;王文博
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: F04D29/66
• 分類號: F04D29/66;F04D1/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所32207
• 代理人: 胡玲

技術領域

本發明屬于離心泵制造技術領域，特別涉及一種自動平衡徑向力的單流道離心泵。

背景技術

單流道葉輪從進口至出口是一個空間扭曲的流道，公知單流道泵作為污水泵的一種，具有效率高、高效區寬、揚程曲線較陡、無堵塞性好等特點，適于輸送含有顆粒或長纖維等雜物的液體，具有其它污水泵無法比擬的優越性。但該類結構葉輪存在以下不足：一是單流道葉輪是偏心結構，其質量分布不均勻，葉輪重心不在軸心線上，產生質量不平衡力；二是單流道離心泵工作時，由于其結構的不對稱性，使得作用于單流道葉輪上的流體作用力也不平衡，產生流體不平衡力，這兩種不平衡力合成為徑向力，導致單流道離心泵存在明顯的振動問題，而振動會導致許多泵故障現象，如轉子碰磨、轉子裂紋、密封磨損過快、軸承損壞、基礎振動和噪聲等問題。目前可以通過現代的動平衡機對單流道葉輪進行空轉動平衡，將質量不平衡力降到最小，但無法消除。此外，葉輪偏心結構導致的流體不平衡力卻是不可避免的，尤其在小流量工況下流體不平衡力遠遠大于質量不平衡力，其帶來的振動等諸多故障問題嚴重影響了泵的運行效率、安全運行和使用壽命。

經檢索，與本發明相關的專利申請有：Impeller for centrifugal pump and balance adjusting method of impeller for centrifugal pump(公開號：JP 2007-255324A)，發明了一種自動平衡徑向力的單流道葉輪，特點是葉輪后蓋板上添加配重單元，通過配重單元產生的離心力平衡單流道葉輪產生的不平衡徑向力，但是該發明結構不能自動調節配重位置，一旦遇到不平衡徑向力導致振動的情況，需要拆卸葉輪以便于重新調整配重位置，不利于工業量產。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，單流道離心泵由于不平衡徑向力導致振動大、安全可靠性差的缺陷，提出一種能夠自動平衡徑向力的單流道離心泵。

一種自動平衡徑向力的單流道離心泵，包括泵殼、葉輪、泵軸、軸承箱，所述葉輪安裝在泵殼中，并通過葉輪螺母與泵軸緊固連接，葉輪只有一個葉片，形成單一流道；泵的其他部件和結構與普通單流道泵一樣，在此不再累述；所述泵軸通過軸承、軸承座安裝在軸承箱中，泵軸上固定一個平衡環，該平衡環呈C型，是由環形內壁、環形外壁、前蓋板、后蓋板組成的缺口圓環狀結構體，所述平衡環為密封中空結構，其內部設置可自由滑動的配重單元。

單流道葉輪由于其結構和水力的不對稱導致葉輪的徑向力較大，這是引起泵振動的主要原因。本專利通過在泵軸上安裝平衡環，使泵軸轉動時，帶動平衡環同步轉動，平衡環內的配重單元受不平衡徑向力的影響自動滑移到與徑向力相反的位置，起到平衡徑向力的作用。

平衡環通過銷釘固定在泵軸上，該平衡環由環形內壁、環形外壁、前蓋板、后蓋板組成封閉的內腔，該內腔的外徑d_o為泵軸直徑d_w的1.8～2倍，內腔的內徑d_i為泵軸直徑的1.2～1.35倍，內腔的寬度為8～15mm；組成平衡環的環形內壁、環形外壁、前蓋板、后蓋板的厚度為4～6mm。

平衡環與單流道葉輪的相對位置對平衡徑向力起到很重要的作用，軸向方向上要離葉輪較近，太遠則平衡環的作用較小且軸承箱的空間有限，因此本發明平衡環的前蓋板在軸向方向上距離葉輪中心截面的距離為3.5d_w～4.5d_w；由于本發明設計的平衡環為C型缺口圓環結構，該缺口避免了平衡環內的配重單元由于轉動慣性導致其位置可控性差，因此圓周方向上該缺口位置與葉片出口端存在一定的相對角度，該角度為沿葉輪旋轉方向轉動120°～160°。

平衡環內腔內放置金屬滑塊作為配重單元，該金屬滑塊的大小和質量是平衡徑向力的關鍵，金屬滑塊太大容易卡在平衡環中，而太小導致金屬滑塊在平衡環中出現晃動，可能引起轉子的不穩定，其大小要剛好適合平衡環內腔，做到自由滑動阻力小。因此設計該金屬滑塊呈扇形，該扇形的外徑r₁為平衡環內腔外徑的0.8～0.95倍，扇形的內徑r₂為平衡環內腔內徑的1.0～1.1倍。