专利名称：节段对置涡壳式多级渣浆泵的制作方法
技术领域：
本实用新型属于节段式多级离心泵，特别是一种适用于运距离、高扬程输送固液两相流浆液的多级渣浆泵。
目前较运距离和较高扬程输送渣浆的泵，普遍采用单级渣浆泵多台串联使用，随着输送距离和扬程的增加所需串联的单级浆数量也增加，无论同地或异地，串联运行都会使工程投资增加，占地面积加大，操作复杂，管理、运行，维护费用增加，机组效率降低，密封注水系统复杂，水耗量增加等问题。为减少串联泵的数量需提高泵的单级扬程，无论是通过提高泵的转速或加大叶轮直径提高泵的扬程，都会使浆液流速增加，而磨损与流速近似成三次方的关系，致使过流零件磨蚀加快，泵寿命降低。因此单级泵串联运距离和高扬程输送浆液受到一定限制。
现有的另一种水平中开叶轮对置排列的涡壳式多级泵，其水力性能好，流道宽宜输送浓度高，颗粒大的渣浆，不足之处是水平中开面在泵压力高时密封困难，高扬程发展受到一定限制。
波兰的OWB型多级煤泥泵，其结构形式为节段式对称布置，即在泵中部出水口两侧设置背对背对称布置的两组数量相等的叶轮组。但由于右侧高压区与左侧低压区存在较大的压差(约为泵总扬程的一半)，高压浆液通过中间密封间隙作用于低压侧未级叶轮后盖板上，使得该叶轮前后盖板压力分布产生变化，如图2所示的左、右侧未级叶轮压力分布示意图，由图可看出两叶轮压力分布不相似，左侧未级叶轮压力分布比右侧未级叶轮压力分布产生的轴向力要大，总的轴向力指向左侧。在泵运行初期压力分布如图a、a’所示，总的轴向力较小，此轴向力由推力轴承全部承担。随着泵运行时间的增加，特别是泵运行后期，中间套密封间隙磨损增大，从右侧高压区泄漏到左侧低压区的浆液流量增加，压力增高，使得低压区未级叶轮后盖板受力增加，其压力分布如图b、b’所示，总的轴向力增加，轴承负荷加大，使轴承很快损坏。
为了克服OWB型泵运行中轴向力过大的问题，中国专利“非对称式叶轮组自身平衡的多级渣浆泵(91205453)”对其进行部分改进，把低压侧未级叶轮的后盖板部分保留(类似半开式叶轮)，但运行中轴向力仍较大，在泵运行初期总的轴向力指向泵的尾端，运行后期总的轴向力指向泵的前端，由泵未端的向心推力球轴承对承受轴向力及转子的径向力。
另外，OWB型产品的中段过流结构沿用了节段式清水多级泵如图4所示的传统的径向导叶结构，导叶结构适用于输送小颗粒，轻磨蚀，低浓度的浆液，适用范围较窄。
本实用新型的目的在于提供一种适合于运距离高扬程输送渣浆，轴向力、径向力水力平衡的节段对置涡壳式多级渣浆泵。
本实用新型节段对置涡壳式多级渣浆泵，包括定子和转子部分；定子由出水段(15)，依次固联于出水段(15)左侧的左中段组(18)、左进水段(19)、前轴承部件(21)，依次固联于出水段(15)右侧的右中段组(13)、右进水段(11)、后轴承部件(9)等组成；转子由轴(1)，与轴(1)相固联的左叶轮组(2)、右叶轮组(4)等组成；其特征在于所述的左中段组(18)和右中段组(13)均由若干个双涡壳中段组成，左、右叶轮组(2、4)的叶轮与左、右中段组(18、13)的中段相应配置。位于低压区的左叶轮组(2)的未级叶轮上可开有若干泄压孔，以消除泵运行时，浆液通过泵中部密封套间隙、由高压侧流入低压侧、作用于低压侧未级叶轮后盖板产生的轴向力。
根据需要，上述的左、右中段组(18、13)的双涡壳中段可呈对称配置或非对称配置，双涡壳中段为2～12个，构成多级泵。
本实用新型的
如下。
图1为其剖视图；图2为波兰OWB型多级煤泥泵左、右侧未级叶轮压力分布示意图；图3为本实用新型左、右侧未级叶轮压力分布示意图图4为节段式多级清水泵传统的径向导叶结构图；图5为单级渣浆泵典型的单涡壳结构图；图6为本实用新型双涡壳结构示意图；图7为本实用新型轴向力平衡左未级叶轮结构图；图8为本实用新型的并联式渣浆泵结构图图1所示的节段对置双涡壳式多级渣浆泵，由定子和转子两大部分组成。定子部分由左进水段(吸入段)(19)，左中段组(18)，连通管(14)，右进水段(11)，右中段组(13)，出水段(15)，紧固在左进水段上的前轴承体部件(21)，紧固在右进水段上的后轴承体部件(9)，轴封密封部分(20)，密封环(17)，中间密封套(16)等件组成，各段之间止口定位由穿杠(10)紧固。
所述的中段采用如图6所示的双涡壳结构。在水力性能方面与单涡壳相同；在结构方面双涡壳为双流道对称布置，液流呈轴对称流动，泵在任何工况运行径向力都水力平衡；在运行寿命方面，双涡壳流道同单涡壳一样型线较合理，液体流动性好，此外同单涡壳一样外形加工面少，无断续车削易采用高硬度抗磨材质削造，泵运行寿命比导叶结构长。当泵输送强磨蚀浆液时，采用高硬度脆性抗磨材料制造双涡壳中段，中段外壳为双层壳体结构，外层壳体采用韧性好的材质制造。当泵输送轻磨蚀料浆时，采用单屈双涡壳中段，泵体外面可加钢板保护罩(12)，以保证泵可靠安全运行。中段为涡壳式双层壳体结构使多级渣浆泵采用节段式结构，远距离和高杨程输送大颗粒、高浓度、强磨蚀渣浆成为现实。
转子部分由轴1，及固联在轴上的左叶轮组(2)、中间密封套(3)、叶轮挡套(4)、右叶轮组(5)、轴套(6)、锁紧螺母(7)、轴承(8)等件组成。在图7所示的左未级叶轮后盖板上靠近轮毂处设置若干个泄压孔，孔的总面积是未级叶轮后密封环间隙面积和中间密封套间隙面积之和的3～5倍。保证高压侧通过中间密封套间隙流入低压侧的高压浆液顺利进入左未级叶轮流道内部，而不直接作用于后盖板上。
图3所示为左、右未级叶轮压力分布示意图，图示c、c’为泵运行初期压力分布示意图，d，d’为泵运行后期中间套密封间隙严重磨损，未级叶轮压力分布示意图。由图可看出在左，右未级叶轮压力分布相似，即泵无论运行前期或后期都基本保证了泵总的轴向力水力平衡，左未级叶轮设置小直径的后密封环主要目的是(1)水力平衡轴向力，消除由于首级叶轮的密封环直径比次级叶轮密封环直径大，造成泵总的轴向力不平衡(2)加密封环后通过间隙密封减少泵的容积损失。
泵的级数可为偶数也可为奇数，级数为2～12级。当泵的级数为奇数时，右侧叶轮组多一级叶轮，此叶轮设置直径相等的双密封环和平衡孔。使得此叶轮前后盖板压力分布相同，产生的轴向力自身水力平衡。此叶轮安装在右侧叶轮组末级时可降低高低压两侧一级压差，减少了高压侧向低压侧的泄漏量，提高泵的容积效率。
泵的轴承设置由于泵的径向力、轴向力都得到较好的水力平衡，因此前，后轴承各设置一盘承载能力较大的双列向心短园柱滚子轴承(8)，承受转子的径向负荷。采用一盘双向推力球轴承，担负转子的轴向定位及承受较小的残余轴向力，轴承采用烯油润滑，水冷却，工作可靠寿命长。
泵的轴封装置泵的左、右进水段上分别设置间隙密封(或螺旋密封)加软填料的复合轴封装置，见图1，密封水通过填料环(20)注入密封套(20)间隙，阻止浆液进入密封间隙同时润滑冷却填料，以提高密封套及填料寿命。左轴封密封水为常压，右轴封水压力略高于泵出口压力的一半，与同样条件采用单级泵串联相比，轴封水的注水部位要少的多，并且密封水最高压力是单级泵串联末级泵轴封水压力的一半，较大地降低了水耗量。
泵运行时，浆液从左水段进入低压区中段组，经叶轮组逐级增压，通过连通管进入右进水段，至高压区中段组，再经高压区叶轮组逐级增压，由出水段排出。由于泵运行中轴向力水力平衡，因此其尾部的推力轴承仅承受较小的残余轴向力，延长了轴承的寿命。
图8为本实用新型另一实施例。在上述结构的基础上，将所述的中部出水段的两出水口并联，两端的左、右进水段的进水口并联，左、右中段组的双壳中段对称设置，相应的叶轮组背对背对称排列，构成并联式渣浆泵。这种结构的泵，两进水段并联进水，出水段的两出水口并联出水，在不改变原转速情况下，泵的流量将增加一倍，此时两进水段轴封水压力均为常压。
对于上述各实施例，改变其过流件的材质，能作为各种专用料浆泵使用。采用不锈钢过流件时，其是一个化工料浆泵。
本实用新型与现有技术比较优点如下其左，右中段组采用了双涡壳结构中段，且在低压区的未级叶轮上开设泄压孔，轴向力、径向力靠水力平衡，比导叶结构的多级泵水力性能好，高效区宽，涡壳结构为开式泵腔比闭式泵的导叶结构效率提高2～3％；涡壳结构流道宽，易于通过较大粒径的渣质，远距离、高扬程输送高浓度的浆液，泵效率的保持性较好，高效运行周期较长。
其制造工艺较传统简化。易采用高硬度抗磨材料制造，以提高泵的使用寿命，改变其过流件的材质，能作为各种专用泵使用。组合灵活，可方便组合成对称式或不对称式渣浆泵；将出水段两出水口并联，两端的进水段进水口并联，中段对称设置，能构成并联式渣浆泵，在不改变原转速情况下，泵的流量增加一倍。
权利要求1.一种节段对置涡壳式多级渣浆泵，包括定子和转子部分，定子由出水段(15)，依次固联于出水段(15 )左侧的左中段组(18)、左进水段(19)、前轴承部件(21)，依次固联于出水段(15)右侧的右中段组(13)、右进水段(11)、后轴承部件(9)等组成；转子由轴(1)，与轴(1)相固联的左叶轮组(2)、右叶轮组(4)等组成；其特征在于所述的左中段组(18)和右中段组(13)均由若干个双涡壳中段组成，左，右叶轮组(2、4)的叶轮与左、右中段组(18、13)的中段相应配置。
2.根据权利要求1所述的渣浆泵，其特征在于所述的左、右中段组(18、(3)的双涡壳中段呈对称或非对称设置，双涡壳中段为2～12个。
3.根据权利要求1或2所述的渣浆泵，其特征在于当所述的双涡壳中段呈非对称配置时，相应的右侧高压区比左侧低压区多一级未级叶轮，且设置双密封环和平衡孔。
4.根据权利要求1所述的渣浆泵，其特征在于所述的位于低压区的左叶轮组(2)的末级叶轮上开有若干泄压孔。
5.根据权利要求1或4所述的渣浆泵，其特征在于所述的左叶轮组(2)的未级叶轮后盖板上靠近轮毂处设置若干泄压孔。
6.根据权利要求1或4或5所述的渣浆泵，其特征在于所述的未级叶轮上的若干泄压孔的总面积，是未级叶轮后密封环间隔面积与中间密封套间隙面积之和的3～5倍。
7.根据权利要求1所述的渣浆泵，其特征在于作为重型多级渣浆使用时，所述的双涡壳中段采用高硬度抗磨材料制造，中段的外壳为双层壳体结构，作为轻型渣浆泵使用时，在泵体外面加保护罩。
8.根据权利要求1所述的渣浆泵，其特征在于所述的中部出水段的两出水口并联，两端的左，右进水段的进水口并联，左、右中段组的双涡壳中段对称设置，相应的叶轮背对背对称排列，构成并联式渣浆泵。
9.根据权利要求1或8所述的渣浆泵，其特征在于当其用于输送化工料浆时，采用不锈钢过流件。
专利摘要一种节段对置涡壳式多级渣浆泵,包括定子和转子部分,定子由出水段及对置于出水段左右两侧的中段组、进水段、轴承部件组成,转子由轴与固联于轴上的叶轮组组成,其特征在于:所述的中段组含若干个双涡壳中段,叶轮与双涡壳中段相应配置,位于低压区的末级叶轮上开有若干泄压孔,在运行初期或后期,径向力、轴向力都能水力平衡,结构设计合理,运行安全可靠,寿命长,适用于远距离、高扬程输送多种渣浆。
文档编号F04D1/00GK2276572SQ9621701
公开日1998年3月18日 申请日期1996年7月6日 优先权日1996年7月6日
发明者荆锁祥, 孟繁华, 吕幕禹, 雷明, 梁海珠, 王恩召 申请人:阳泉市水泵厂