專利名稱：一種能夠自平衡軸向力的多級(jí)分段式離心泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多級(jí)分段式離心泵，具體的說，是涉及一種能夠自平衡軸向力的多級(jí)分段式離心泵。
背景技術(shù)：
多級(jí)分段式離心泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、應(yīng)用廣泛，但在使用中由于其葉輪兩側(cè)液體壓力分布不均，即輪蓋側(cè)液體壓力較低，輪盤側(cè)液體壓力較高，因此會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與泵軸軸線平行的軸向力，其方向指向葉輪入口。目前多級(jí)離心泵軸向力平衡的方法主要有以下幾種①對(duì)稱布置葉輪法，但這種方法要求葉輪的數(shù)量必須是偶數(shù)，且離心泵流道復(fù)雜，泵體結(jié)構(gòu)復(fù)雜；②在末級(jí)葉輪輪盤側(cè)采用平衡鼓結(jié)構(gòu)，但平衡鼓兩側(cè)壓差較大，造成平衡鼓間隙處存在較大的液體泄漏，使得離心泵的容積效率較低；同時(shí)在各級(jí)葉輪軸向力的作用下，傳動(dòng)軸處于壓桿狀態(tài)下運(yùn)行，口環(huán)處磨損嚴(yán)重，使用壽命低。③在末級(jí)葉輪輪盤側(cè)采用自動(dòng)平衡盤結(jié)構(gòu)，但采用平衡盤結(jié)構(gòu)的離心泵軸系轉(zhuǎn)子必須存在一定的軸向竄動(dòng)量，軸系轉(zhuǎn)子的軸向竄動(dòng)不利于軸端密封，使得軸端密封易失效；同時(shí)軸系轉(zhuǎn)子的軸向竄動(dòng)容易造成轉(zhuǎn)子部件與靜子部件之間的磨損；另外軸系轉(zhuǎn)子的軸向竄動(dòng)使得離心泵在啟動(dòng)、停止或流量揚(yáng)程有變化的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生沖擊和碰撞，增加零件摩擦磨損，導(dǎo)致平衡盤容易損壞，需要經(jīng)常更換，降低離心泵的使用壽命，增加離心泵的維修費(fèi)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的是現(xiàn)有多級(jí)離心泵存在較大軸向力的技術(shù)問題，提供一種能夠自平衡軸向力的多級(jí)分段式離心泵，能夠大幅度減小整個(gè)離心泵泵軸軸系的軸向力，改善多級(jí)分段式離心泵泵軸的受力狀態(tài)，提高軸系泵軸的壽命。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過以下的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種能夠自平衡軸向力的多級(jí)分段式離心泵，包括泵軸，所述泵軸上設(shè)置有至少兩級(jí)葉輪，其特征在于，每一級(jí)所述葉輪的前輪轂半徑小于其后輪轂半徑，前一級(jí)所述葉輪的后輪轂半徑等于后一級(jí)所述葉輪的前輪轂半徑，末級(jí)所述葉輪的后輪轂半徑等于軸端密封處半徑。每一級(jí)所述葉輪的后輪轂半徑R4根據(jù)下述公式計(jì)算得出(Rj2-R22) P12+ (R22-R32) P3= (Rj2-R42) P14式中，R1為葉輪出口處半徑；R2為葉輪前輪轂口環(huán)處半徑；R3為葉輪前輪轂半徑；P3為葉輪入口處壓強(qiáng)，Pa ；p12為葉輪前蓋板上從葉輪出口到葉輪前輪轂口環(huán)處的平均壓強(qiáng)，Pa ；p14為葉輪后蓋板上從葉輪出口到葉輪后輪轂處的平均壓強(qiáng)，Pa ；其中，P12為O. 6至O. 8倍的P1 ；p14為O. 7至O. 9倍的Pl ；Pl為葉輪出口處壓強(qiáng)。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明多級(jí)分段式離心泵上的多級(jí)葉輪同方向布置，并且無需另外加設(shè)軸向力平衡裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，通過增加各級(jí)葉輪的后輪轂直徑，使得各級(jí)葉輪的后輪轂直徑大于其前輪轂直徑，減小葉輪輪盤側(cè)液體壓強(qiáng)的作用面積，進(jìn)而減小輪盤側(cè)液體的壓力，使得各級(jí)葉輪輪盤側(cè)和輪蓋側(cè)液體的作用壓力趨于相等，實(shí)現(xiàn)各級(jí)葉輪趨于無軸向力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多級(jí)分段式離心泵的整個(gè)泵軸軸系軸向力的大大減小。另外，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)與在末級(jí)葉輪輪盤側(cè)采用平衡鼓或自動(dòng)平衡盤的結(jié)構(gòu)相比較，葉輪軸系轉(zhuǎn)子無軸向竄動(dòng)，有利于軸端密封，并能夠減小摩擦磨損，提高離心泵的使用壽命；同時(shí)各級(jí)葉輪級(jí)間的液體泄漏小，可以提高離心泵的容積效率。


圖1是本發(fā)明所提供的多級(jí)分段式離心泵級(jí)間結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明所提供的多級(jí)分段式離心泵葉輪結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明所提供的多級(jí)分段式離心泵葉輪兩側(cè)液體壓力分布示意圖。圖中1_泵軸；2_吸入段殼體；3_首級(jí)葉輪；4_首級(jí)導(dǎo)葉；5_中間段殼體；6-末級(jí)葉輪；7_末級(jí)導(dǎo)葉；8_排出段殼體；9_軸端密封；10-輪蓋側(cè)；11-輪盤側(cè)。
具體實(shí)施例方式為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容、特點(diǎn)及效果，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下如圖1所示，本實(shí)施例公開了一種能夠自平衡軸向力的兩級(jí)分段式離心泵，由泵軸1、吸入段殼體2、首級(jí)葉輪3、首級(jí)導(dǎo)葉4、中間段殼體5、末級(jí)葉輪6、末級(jí)導(dǎo)葉7、排出段殼體8、軸端密封9組成。首級(jí)葉輪3安裝在泵軸I上，位于吸入段殼體2和首級(jí)導(dǎo)葉4之間；末級(jí)葉輪6安裝在泵軸I上，位于中間段殼體2和末級(jí)導(dǎo)葉7之間；軸端密封9位于末級(jí)葉輪7后，安裝在泵軸I上；液體由吸入段殼體2進(jìn)入首級(jí)葉輪3，經(jīng)增壓后，通過首級(jí)導(dǎo)葉4進(jìn)入末級(jí)葉輪6，再次經(jīng)增壓后，通過末級(jí)導(dǎo)葉7，由排出段殼體8排出泵外。本實(shí)施例的泵軸I為階梯軸，與末級(jí)葉輪6配合的泵軸I直徑大于與首級(jí)葉輪3配合泵軸I直徑。當(dāng)泵軸I上設(shè)置有兩級(jí)以上葉輪時(shí)，與后一級(jí)配合的泵軸I直徑大于與前一級(jí)葉輪配合的泵軸I直徑，與末級(jí)葉輪輪盤側(cè)11軸端密封配合的軸徑最大。首級(jí)葉輪3的前輪轂半徑小于其后輪轂半徑，末級(jí)葉輪6的前輪轂半徑也小于其后輪轂半徑，如圖2所示。首級(jí)葉輪3的后輪轂半徑等于末級(jí)葉輪6的前輪轂半徑，末級(jí)葉輪6的后輪轂半徑等于軸端密封9處半徑。同時(shí)，首級(jí)葉輪3的軸孔半徑、口環(huán)處半徑分別對(duì)應(yīng)地小于末級(jí)葉輪6相應(yīng)的軸孔半徑、口環(huán)處半徑。如圖3所示，不論對(duì)于首級(jí)葉輪3還是末級(jí)葉輪6，葉輪在輪蓋側(cè)10的液體壓強(qiáng)包括葉輪輪蓋側(cè)10的液體壓強(qiáng)和葉輪吸入口處的液體壓強(qiáng)；葉輪輪蓋側(cè)10的液體壓強(qiáng)最大值為葉輪外徑處壓強(qiáng)P1，最小值為葉輪口環(huán)處壓強(qiáng)P2,葉輪輪蓋側(cè)10所受的液體壓力由葉輪外徑處壓強(qiáng)P1逐漸減小至葉輪口環(huán)處壓強(qiáng)P2 ;葉輪入口處壓強(qiáng)為P3。葉輪在輪盤側(cè)11所受的液體壓強(qiáng)最大值為葉輪外徑處壓強(qiáng)P1，最小值為葉輪后輪轂半徑處壓強(qiáng)P4,葉輪輪盤側(cè)11所受的液體壓力由葉輪外徑處壓強(qiáng)P1逐漸減小至葉輪后輪轂半徑處壓強(qiáng)P4。根據(jù)每一級(jí)葉輪的葉輪前輪轂半徑R3、葉輪前輪轂口環(huán)半徑R2、葉輪出口處半徑R1的大小和葉輪兩側(cè)的液體壓強(qiáng)分布規(guī)律，可以確定出葉輪后輪轂半徑R4的大小，使得葉輪兩側(cè)的液體壓力趨于相等，實(shí)現(xiàn)各級(jí)葉輪趨于無軸向力，從而實(shí)現(xiàn)多級(jí)分段式離心泵整個(gè)軸系轉(zhuǎn)子軸向力大大減小。因此，不論對(duì)于首級(jí)葉輪3還是末級(jí)葉輪6，葉輪的后輪轂半徑R4可以根據(jù)下述公式計(jì)算得出(Rj2-R22) P12+ (R22-R32) P3= (R^-R42) P14式中，R1為葉輪出口處半徑；R2為葉輪前輪轂口環(huán)處半徑；R3為葉輪前輪轂半徑；P3為葉輪入口處壓強(qiáng)，Pa ；p12為葉輪前蓋板上從葉輪出口到葉輪前輪轂口環(huán)處的平均壓強(qiáng)，Pa ；p14為葉輪后蓋板上從葉輪出口到葉輪后輪轂處的平均壓強(qiáng)，Pa ；其中，P12為O. 6至O. 8倍的P1 ；p14為O. 7至O. 9倍的P1 ；Pl為葉輪出口處壓強(qiáng)。
本實(shí)施例的兩級(jí)分段式離心泵具有葉輪同向布置、無軸向力、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、葉輪軸系轉(zhuǎn)子無軸向竄動(dòng)、葉輪級(jí)間的液體泄漏小等優(yōu)點(diǎn)。盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式的具體變換，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種能夠自平衡軸向力的多級(jí)分段式離心泵，包括泵軸，所述泵軸上設(shè)置有至少兩級(jí)葉輪，其特征在于，每一級(jí)所述葉輪的前輪轂半徑小于其后輪轂半徑，前一級(jí)所述葉輪的后輪轂半徑等于后一級(jí)所述葉輪的前輪轂半徑，末級(jí)所述葉輪的后輪轂半徑等于軸端密封處半徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能夠自平衡軸向力的多級(jí)分段式離心泵，其特征在于， 每一級(jí)所述葉輪的后輪轂半徑R4根據(jù)下述公式計(jì)算得出(Rj-R22) p12+(R22-R32) P3= (Rj-R42) P14式中，R1為葉輪出口處半徑；R2為葉輪前輪轂口環(huán)處半徑；R3為葉輪前輪轂半徑；p3為葉輪入口處壓強(qiáng)，Pa ；p12為葉輪前蓋板上從葉輪出口到葉輪前輪轂口環(huán)處的平均壓強(qiáng)，Pa ； P14為葉輪后蓋板上從葉輪出口到葉輪后輪轂處的平均壓強(qiáng)，Pa ；其中，P12為O. 6至O. 8倍的P1 ；p14為O. 7至O. 9倍的Pl ；Pl為葉輪出口處壓強(qiáng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種能夠自平衡軸向力的多級(jí)分段式離心泵，泵軸上設(shè)置有至少兩級(jí)葉輪，每一級(jí)葉輪的前輪轂半徑小于其后輪轂半徑，前一級(jí)葉輪的后輪轂半徑等于后一級(jí)葉輪的前輪轂半徑，末級(jí)葉輪的后輪轂半徑等于軸端密封處半徑。根據(jù)每一級(jí)葉輪的葉輪前輪轂半徑、葉輪前輪轂口環(huán)半徑、葉輪出口半徑的大小和葉輪兩側(cè)的液體壓強(qiáng)分布規(guī)律，可以確定出葉輪后輪轂半徑的大小，使得葉輪兩側(cè)的液體壓力趨于相等，實(shí)現(xiàn)各級(jí)葉輪趨于無軸向力，從而實(shí)現(xiàn)多級(jí)分段式離心泵整個(gè)軸系轉(zhuǎn)子軸向力的大大減小，同時(shí)使得多級(jí)葉輪同方向布置，并且無需另外加設(shè)軸向力平衡裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，具有葉輪軸系轉(zhuǎn)子無軸向竄動(dòng)、葉輪級(jí)間的液體泄漏小等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F04D1/06GK102996503SQ20121051825
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月5日
發(fā)明者肖宇, 楊建坤, 劉全恩, 葉劍, 楊天郁, 薛強(qiáng), 張顓利, 王鄰睦, 胡學(xué)志 申請(qǐng)人:中國海洋石油總公司, 中海油能源發(fā)展股份有限公司