[發明專利]具有軸向推力優化的多級泵

有效

• 申請號: 201980077920.4
• 申請日: 2019-09-26
• 公開（公告）號: CN113227583B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: G·薩卡爾;K·J·奧斯沃爾;S·L·達莫達蘭
• 申請（專利權）人: KSB股份有限公司
• 主分類號: F04D29/041
• 分類號: F04D29/041
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 佘鵬;王麗輝

公開了一種具有軸向推力優化的多級泵（100）。該多級泵（100）包括：泵排出嘴（101）；以及旁路系統（102），其耦接到該泵排出嘴（101）。該旁路系統（102）包括：節流閥（104），其操作性地耦接到該泵排出嘴（101）；以及旁路管線（106），其設置在該多級泵（100）內，該旁路管線（106）被耦接到該節流閥（104）和間隙（“Se”），其中，該間隙（“Se”）被構造成接收通過該旁路管線（106）的平衡流，以便增加該間隙（“Se”）中的壓力，以用于軸向推力優化。

技術領域

本文描述的當前主題涉及泵，并且更具體而言，涉及多級離心泵內的軸向推力補償。

背景技術

軸向推力是作用在泵轉子上的所有軸向力（F）的合力。在單級離心泵的情況下，作用在轉子上的軸向力包括：軸向葉輪力，其是排出側和吸入側葉輪罩上的軸向力之間的差；動量力，其不斷地作用在限定空間中包含的流體上；在相關的軸剖面上，由軸封上游和下游的靜壓力產生的合壓力；特殊軸向力，例如在啟動過程期間當發生葉輪和機殼之間的空隙（側間隙）中的渦流狀況的變化時產生的特殊軸向力；其他軸向力，例如轉子重量在非水平離心泵上的力，或者例如直聯泵（close-coupled?pump）中的電動馬達中的磁引力。

在具有擴散器的多級泵（例如，鍋爐給水泵）的情況下，軸向葉輪力很大程度上由葉輪相對于擴散器的軸向位置確定。在葉輪和機殼之間的排出側和吸入側空隙中處理的流體的旋轉對軸向壓力施加很強的影響。所處理的旋轉流體的平均角速度（參見旋轉速度）達到葉輪速度的大約一半。另外，由于科里奧利加速度，葉輪和機殼之間的吸入側（即，外部）空隙（側間隙）中的向內定向的間隙流進一步增加了側間隙湍流。在其葉輪沒有液壓平衡的多級泵的排出側（即，內部）側間隙中，由于向外定向的間隙流，該過程逆轉。渦流運動減速，從而導致軸向力增加，并且因此，導致軸向葉輪力增加。

軸向推力平衡的各種形式包括：機械式：其中，通過推力軸承（例如，可傾瓦軸承、滾動軸承）完全吸收軸向推力；基于設計：葉輪或級的背對背布置結構（參見背對背葉輪泵）；通過平衡孔來平衡或減小單個葉輪上的軸向推力；通過帶有自動平衡的平衡裝置（例如，平衡盤和平衡盤座）來平衡完整的旋轉組件，或者通過平衡鼓和雙鼓來部分平衡；通過后輪葉在單個葉輪處減小。

通常，多級泵配備有平衡活塞，以平衡由葉輪產生的軸向推力。剩余的推力由推力軸承承受。剩余的軸向推力在BEP流量下最小，并且在最小流量狀態下最大。這限制了將減摩軸承用于多級泵，因為在最小流量狀態下會產生過多的熱。因此，對于更高壓力和高速的應用，使用強制油潤滑的可傾瓦軸承。然而，當與具有油槽存油潤滑的減摩軸承相比時，可傾瓦軸承和相應的潤滑油設備的成本非常高。

發明目的：

本發明的主要目的在于提供一種旁路系統，以減少多級泵在部分負載狀態下的剩余軸向推力。

本主題的另一個目的在于允許將減摩軸承用于多級泵中的更高壓力的應用。

本主題的另一個目的在于減小可傾瓦推力軸承的尺寸以及用于具有強制油潤滑的軸承的泵的相應的潤滑油泵/設備的尺寸。

本主題的另一個目的在于提供一種不同于所有常規設計的用于多級泵的簡單、有成本效益且高效設計的旁路系統。

發明概述：

在一個實施例中，本發明涉及一種具有軸向推力優化的多級泵（100）。該多級泵（100）包括：泵排出嘴（101）；以及旁路系統（102），其耦接到該泵排出嘴（101）。該旁路系統（102）包括：節流閥（104），其操作性地耦接到該泵排出嘴（101）；以及旁路管線（106），其設置在該多級泵（100）內，該旁路管線（106）被耦接到該節流閥（104）和間隙（“Se”），其中，該間隙（“Se”）被構造成接收通過該旁路管線（106）的平衡流，以便增加該間隙（“Se”）中的壓力，以用于軸向推力優化。