一種能實(shí)現(xiàn)軸向力自平衡的單級離心泵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種能實(shí)現(xiàn)軸向力自平衡的單級離屯、累。
【背景技術(shù)】
[0002] 離屯、累是生活中用途最廣泛的通用設(shè)備之一，其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，效率較高。 但是，在運(yùn)行過程中，由于葉輪前后蓋板的壓力不同造成了離屯、累軸向力的產(chǎn)生，軸向力的 方向指向葉輪進(jìn)口。不平衡的軸向力會加重軸承的工作負(fù)荷，對軸承不利，軸向力使累轉(zhuǎn)子 向吸入口竄動，造成振動并可能使葉輪口環(huán)摩擦使累體損壞。同時軸向力使軸承向吸入口 竄動，造成葉輪與累殼口環(huán)磨損，軸向力使密封彈黃壓失調(diào)，降低密封使用壽命。甚至產(chǎn)生 強(qiáng)烈的振動，嚴(yán)重的情況下使累不能正常工作。
[0003] 用于平衡軸向力的方法：
[0004] 一是使用推力軸承，此方法只適用于軸向力較小的場合。
[0005] 二是在葉輪上設(shè)計一個或者多個平衡孔，但是運(yùn)種方法會造成輸送介質(zhì)的泄漏， 由此造成離屯、累效率的降低。另外，平衡孔的流體泄漏會對進(jìn)入葉輪流體的流態(tài)造成破壞。 平衡孔的大小常常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇，平衡的效果不是很理想。
[0006] Ξ是采用雙吸葉輪，但是雙吸葉輪口環(huán)處更容易泄漏，效率也要低些。
[0007] 四是在葉輪后蓋板上添加背葉片，通過背葉片的旋轉(zhuǎn)使得后蓋板壓力降低。
[000引此外，離屯、累在工作時，因流體與累體之間存在摩擦損失，W及流體本身具有內(nèi)摩 擦，而且由于葉輪是高速旋轉(zhuǎn)的，流動時產(chǎn)生縱滿與撞擊，此在葉輪前后蓋板與累體間的縫 隙處會出現(xiàn)縱滿并且造成一部分水力損失，該損失即為累的水力損失，它包括摩阻損失與 縱滿、撞擊損失兩部分。水力損失會使離屯、累的效率下降，會對能源造成浪費(fèi)。
[0009] 目前在專利201210518253.9上，公開了一種能夠自平衡軸向力的多級分段式離屯、 累，是通過葉輪前后蓋板壓力相等來達(dá)到軸向力平衡的目的。但此方案只適用于多級累，即 在累軸上設(shè)置有至少兩級葉輪。而本方明的方案是應(yīng)用于單級單吸式離屯、累上，而且采用 了截然不同的結(jié)構(gòu)。
[0010] 同時，在離屯、累的進(jìn)口處是整個累體內(nèi)部壓力最低的區(qū)域，因此容易發(fā)生汽蝕現(xiàn) 象。當(dāng)出現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象后，離屯、累內(nèi)部會出現(xiàn)振動和噪聲現(xiàn)象，嚴(yán)重時會造成離屯、累的損壞。 長期在汽蝕工況下運(yùn)行，就會損壞葉輪，使葉輪金屬剝落，發(fā)生腐蝕等現(xiàn)象。運(yùn)不利于累的 平穩(wěn)運(yùn)行。而防止汽蝕現(xiàn)象發(fā)生的關(guān)鍵就在于使累進(jìn)口處的壓力大于液體的飽和蒸汽壓。
[0011] 綜述可知，采用必要的技術(shù)手段解決上述離屯、累存在的問題具有重要的理論意義 及工程應(yīng)用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 為了解決單級離屯、累中所存在的軸向力過大的問題，二是解決葉輪前后蓋板與累 體之間的縫隙處所存在的水力損失和緩解汽蝕的問題，本發(fā)明提出了一種能實(shí)現(xiàn)軸向力自 平衡的單級離屯、累。
[0013] 本發(fā)明所述的一種能實(shí)現(xiàn)軸向力自平衡的單級離屯、累，包括累體、葉輪組件、累軸 W及軸套，所述的累軸的一端伸入所述的累體內(nèi)部，所述的累軸通過軸套與所述的累體密 封連接，所述的累軸與所述的軸套間隙配合;所述的葉輪組件安裝在伸入累體內(nèi)部的所述 的累軸的末端，所述的葉輪組件與所述的累體內(nèi)部的葉輪安裝腔間隙配合;所述的葉輪組 件包括葉輪、葉輪前蓋板和葉輪后蓋板，所述的葉輪安裝在所述的葉輪前蓋板和所述的葉 輪后蓋板圍成的腔體內(nèi)，并且所述的葉輪后蓋板的后部構(gòu)成平衡室，所述的后蓋板的平衡 室與葉輪吸入口相聯(lián)，其特征在于:所述的葉輪后蓋板外表面設(shè)置一圈與葉輪同軸的后口 環(huán);所述的葉輪后蓋板的后口環(huán)內(nèi)直徑比所述的葉輪前蓋板的前口環(huán)外直徑大，并且所述 的后口環(huán)的外表面分布溝槽。
[0014] 葉輪安裝腔的內(nèi)表面設(shè)有多塊周向排布的第一筋板和多塊周向排布的第二筋板， 其中所述的第一筋板表面與所述的葉輪前蓋板間隙配合，所述的第二筋板表面與所述的葉 輪后蓋板間隙配合。
[0015] 第一筋板、第二筋板的個數(shù)均為6塊，所述的第一筋板、第二筋板均勻的排布在所 述的葉輪安裝腔的表面。
[0016] 所述的溝槽為沿口環(huán)外表面軸向、周向或者斜向排布的仿生凹槽。
[0017] 所述的仿生凹槽為沿軸向左右交替排列的凹槽。
[0018] 所述的溝槽為沿后口環(huán)外表面周向排布環(huán)形仿生槽。
[0019] 所述的溝槽的橫截面為V型、U型或矩形。
[0020] 所述的后口環(huán)為波浪形圓環(huán)。
[0021] 所述的累軸與所述的軸套之間的間隙作為中空區(qū)，累體的擴(kuò)散段通過連通管與累 軸連通，其中連通管的一端與擴(kuò)散管固接、另一端與軸套固接;所述的累軸上設(shè)有徑向的連 通孔和位于累軸一端的軸向射流孔，其中所述的連通孔與連通管的出液端口對應(yīng)，所述的 累軸的射流孔位于葉輪的進(jìn)口位置并與葉輪安裝腔連通;所述的連通孔與所述的射流孔連 通;所述的連通管上配有控制閥。
[0022] 平衡原理是：葉輪前蓋板上的壓力與葉輪后蓋板上的壓力相等，使得離屯、累的軸 向力自動平衡。運(yùn)樣有助于緩解整個軸承與軸的受力狀態(tài)。此外，口環(huán)結(jié)構(gòu)的加入使得葉輪 處減少了平衡孔結(jié)構(gòu)，減小了由此帶來的流體的泄漏，消除了由于流體泄漏引起的入口處 的擾動作用，提高離屯、累的性能;為提高葉輪后蓋板處的口環(huán)處高壓區(qū)與低壓區(qū)的密封效 果，在口環(huán)上添加一系列的仿生溝槽結(jié)構(gòu)。此外，仿生溝槽結(jié)構(gòu)的加入能夠提高壓區(qū)域與低 壓區(qū)域的密封效果，提高軸向力平衡的效果；口環(huán)作用原理主要是破壞流體邊界層的擾動 作用，減少流體流動時造成的損失，改善口環(huán)處的密封效果。
[0023] 為解決葉輪前后蓋板與累體之間的縫隙處所存在的水力損失的問題，分別在累體 前后沿圓周均布六塊筋板。所述的筋板位于葉輪與累體之間空隙區(qū)域，固連在累體上。通過 在累體上加筋板能夠有效地減少由于葉輪與蝸室之間動靜干設(shè)造成的二次滿和二次流等 現(xiàn)象，從而提高效率。筋板的形狀設(shè)計成流線型，運(yùn)種設(shè)計更加符合流體動力學(xué)原理，有利 于降低流體與筋板碰撞時的能量損失，有效提高離屯、累效率。
[0024] 為緩解葉輪進(jìn)口處的汽蝕現(xiàn)象，在累軸內(nèi)部開一個射流孔，該射流孔位于累軸一 端。連通管一端連接擴(kuò)散段，一端連接的是軸套;所述連通管上安裝有閥口，其目的是為了 在累未發(fā)生汽蝕的情況下，高壓處的流體不會流向葉輪內(nèi)部，提高累的效率和可操作性;所 述的軸套不與累軸一起旋轉(zhuǎn)，在軸套中間區(qū)域留有一定的空間用于流體的流通。運(yùn)樣無需 外接水源;所述的累軸在與軸套相連接的部分開有兩個通孔，用于將流體流入累軸內(nèi)中間 的射流孔內(nèi)。累軸的射流孔位于葉輪的進(jìn)口位置。利用射流處流體的高壓提高進(jìn)口處的壓 力，抑制汽蝕現(xiàn)象，提高累的整體抗汽蝕性能。
[0025] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明所述的離屯、累軸向力自平衡方法，使軸承的壽命提 高，消除了平衡孔的泄漏，葉輪內(nèi)部流動平穩(wěn)，減小了離屯、累的振動，提高了離屯、累的可靠 性和效率。累體上的口環(huán)結(jié)構(gòu)提高了密封效果，有效提高軸向力平衡的效果。累體上的筋板 減弱了縱滿的強(qiáng)度，起到整流的作用，提高了離屯、累的整體效率。累軸處的射流孔能夠抑制 汽蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生。射流供給的水來自壓水室，無需外界提供水源，節(jié)約成本，無污染。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發(fā)明葉輪的Ξ維視圖。
[0027] 圖2為本發(fā)明葉輪所受壓力視圖。
[0028] 圖3為本發(fā)明葉輪與累體二維視圖。
[0029] 圖4為本發(fā)明的葉輪剖視圖。
[0030] 圖5為圖3的A向視圖。
[0031] 圖6為圖3的B-B視圖。
[0032] 圖7為葉輪口環(huán)的幾種不同形式之一。
[0033] 圖8為葉輪口環(huán)的幾種不同形式之二。
[0034] 圖9為葉輪口環(huán)的幾種不同形式之Ξ。
[0035] 圖10為葉輪口環(huán)的幾種不同形式之四。
[0036] 圖11為溝槽口環(huán)C-C剖視圖之一。
[0037] 圖12為溝槽口環(huán)C-C剖視圖之二。
[003引圖13為溝槽口環(huán)C-C剖視圖之Ξ。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明
[0040] 參照附圖：
[0041 ]實(shí)施例1本發(fā)明所述的一種能實(shí)現(xiàn)軸向力自平衡的單級離屯、累，包括累體1、葉輪 組件2、累軸3W及軸套4,所述的累軸3的一端伸入所述的累體1內(nèi)部，所述的累軸3通過軸套 4與所述的累體1密封連接，所述的累軸3與所述的軸套4間隙配合;所述的葉輪組件2安裝在 伸入累體1內(nèi)部的所述的累軸3的末端，所述的葉輪組件2與所述的累體1內(nèi)部的葉輪安裝腔 間隙配合;所述的葉輪組件2包括葉輪21、葉輪前蓋板22和葉輪后蓋板23,所述的葉輪21安 裝在所述的葉輪前蓋板22和所述的葉輪后蓋板23圍成的腔體內(nèi)，并且所述的葉輪后蓋板23 的后部構(gòu)成平衡室，所述的葉輪后蓋板23的平衡室與葉輪21吸入口相聯(lián)，所述的葉輪后蓋 板23外表面設(shè)置一圈與葉輪同軸的后口環(huán)231;所述的葉輪后蓋板23的后口環(huán)231內(nèi)直徑比 所述的葉輪前蓋板22的前口環(huán)221外直徑大，并且所述的后口環(huán)231的外表面分布溝槽232。 [0042]葉輪安裝腔的內(nèi)表面設(shè)有多塊周向排布的第一筋板11和多塊周向排布的第二筋 板12,其中所述的第一筋板11表