双壳体轴向剖分式超高压切焦水泵的制作方法

本发明涉及一种多级离心泵，具体是涉及一种其内壳体采用轴向剖分对称布置的双壳体多级离心切焦水泵。

背景技术：

目前常用的多级离心泵为双壳体径向剖分式(简称bb5)、单壳体径向剖分式(简称bb4)、单壳体轴向剖分式(简称bb3)三种结构。

双壳体式多级离心泵(bb5)采用的是径向剖分导叶式，其泵芯转子、叶轮采用单向串联布置的双筒体超高压多级离心泵。多个叶轮产生的单向轴向推力叠加值，必须设置一个轴向力平衡机构和止推轴承部件来平衡和承受，而这轴向力平衡机构的设计、加工、装配精度高，要求维修技术水平也比较高，检修麻烦；另外，由于运行工况的频繁启动和变更或由于操作等原因，轴向力平衡机构和止推轴承研磨现象常有发生，存在不安全隐患。

单壳体式多级离心泵(bb4)，与双壳体多级离心泵一样的存在以上不安全隐患问题外；还存在装拆泵零件时需要装拆吸入和吐出管路，使用维护更加麻烦。由于节段式离心泵装有节段式多级导叶、中段相配合的结构，各部件的制造精度高，加工困难；装配时，节段式多级导叶与中段多处配合间隙产生的动、静误差难以消除，影响了泵芯整体结构刚性和机组的可靠性；特别是泵的装拆、检修时，要将泵芯中叶轮、导叶、中段等逐级拆卸，才能进行检修。这样会失去原转子动平衡的精度，而且检修费用大，维修时间长，影响操作经济效益。

还有一种不多用的单壳体轴向剖分式多级离心泵(bb3)用于焦化系统，由于受国际标准使用条件限制和国内制造水平的制约，使用压力一般在处于次高压(10mpa左右)场合，远远满足不了超高压的使用要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述的技术不足，而提供一种检修简便、故障率低、高效节能的双壳体轴向剖分式超高压切焦水泵，以满足石油炼化和煤化工焦化系统的切焦需要。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：双壳体轴向剖分式超高压切焦水泵，包括泵端盖、泵筒体、内壳体、泵吸入室、转轴、首级叶轮、次级叶轮、末级叶轮、机械密封部件、轴承部件，所述内壳体为轴向剖分方式而由上壳体、下壳体构成，该内壳体内具有若干个间隔设置的吐出流道与叶轮吸入室，所述吐出流道为双蜗室的对称空间流道而直通叶轮吸入室；所述首级叶轮、次级叶轮构成的前叶轮组和末级叶轮、次级叶轮构成的后叶轮组之间呈相互反向的对称布置，在所述内壳体内、并在前叶轮组的最后一个次级叶轮和后叶轮组的侧边处设有中间过渡流道。

所述泵吸入室为单独设置方式而通过吸入室螺柱、吸入室螺母装在上壳体、下壳体的吸入端，该泵吸入室的前端装有定位销子而与吸入函体相连。所述泵端盖、内壳体、吐出端机械密封部件之间形成平衡腔，在所述泵端盖内设有与该平衡腔相通的平衡通道，且在该泵端盖上外接与平衡通道相连的平衡管，所述平衡管的另一端与泵筒体的吸入口相接。在所述首级叶轮、次级叶轮与内壳体之间均装有叶轮轮毂密封环，在该叶轮轮毂密封环的侧边处套有泵体密封环座。在所述泵体密封环座的内喉部两侧边处设有隔舌，该隔舌处于叶轮吸入室内。

本发明所采用的技术方案的有益效果是：

1、多级叶轮采用对称、并背靠背布置，各叶轮产生的轴向力自行平衡；不用设置轴向力平衡机构，没有了平衡泄漏，提高了泵的效率，也减小了此平衡机构有可能产生故障点。内壳体由于其上、下壳体形状的完全相同，径向力得以完全平衡。

2、泵吸入室采用单独设计制造而把合在上、下壳体(蜗壳状)的吸入端，这样就可以简化内壳体结构。由于上、下壳体达到同样的形状，便于上、下壳体的铸造；泵吸入室把合在内壳体端部也使上、下壳体结合度更高，其中开面的密封更有效。

3、内壳体(泵芯)为水平中开结构，泵检修时只需将内壳体的上壳体上几个壳体螺栓拆下，即可将整个转子部件拉出，进行检修。转子部件整体组装高速动平衡后，不需要拆卸转子部件上的零件，可以直接放入下壳体内，再装配上壳体，保证动平衡精度，省时又可靠。

4、由于蜗壳式内壳体结构是空间流道、无导叶使泵的高效区宽，具有显著的节能效果。蜗壳式泵叶轮吐出对蜗室中心的偏移敏感性减低，有利泵的稳定运行。蜗壳式泵允许有较大的分流角间隙，使泵运行在非设计流量时减低了压力脉动，运行稳定可靠。

随着机械铸造行业制造水平和能力的提高，本发明从使用角度，内壳体为叶轮对称(背靠背)布置的水平剖分蜗室结构的双壳体多级超高压离心泵(简称bb5+)深受炼化、电力、冶金等行业客户的欢迎和推荐选用。更适应于焦化装置的切焦水泵、尿素生产装置的高压液氨泵和电力工业的大型高压锅炉给水泵、高压除磷等高压场合之用。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步的详细描述。

图1为本发明的结构示意图(叶轮以八级为例)。

图2为图1的a向视图。

图3为图1中的泵吸入室(单独设置)的结构示意图。

图4为图1中的泵体密封环座(设有隔舌)的结构示意图。

具体实施方式

参照图1至图3可知，本发明双壳体轴向剖分式超高压切焦水泵(pmax＝40mpa)，包括泵端盖1(及主密封垫2、密封缠绕垫3、主螺柱15、主螺母16、主垫圈17)、泵筒体4、内壳体5(即泵芯)、泵吸入室6、转轴7、首级叶轮8、次级叶轮9(若干级)、末级叶轮10、机械密封部件(包括吐出端机械密封部件13、吸入端机械密封部件18)、轴承部件(包括吐出端轴承部件14、吸入端轴承部件19)，以及中间衬套11、中间轴套23、节流衬套12、节流轴套26等组成，所述转轴7、首级叶轮8、次级叶轮9、末级叶轮10构成转子部件，所述内壳体5为轴向剖分(水平剖分)方式而由上壳体51、下壳体52构成(两者为中心对开，经过组合形成圆柱体状内壳体)，该内壳体5内具有若干个间隔设置的吐出流道54(吐出液体使用)与叶轮吸入室53，所述吐出流道54为双蜗室的对称空间流道而直通(下一个)叶轮吸入室53；所述首级叶轮、次级叶轮构成的前叶轮组(前四级叶轮)和末级叶轮、次级叶轮构成的后叶轮组(后四级叶轮)之间呈相互反向的对称布置(即背靠背方式、纵向)，在所述内壳体5内、并在前叶轮组的最后一个次级叶轮和后叶轮组的侧边处设有中间过渡流道55。所述泵吸入室6为单独设置方式而通过吸入室螺柱30、吸入室螺母31装在上壳体51、下壳体52的吸入端，该泵吸入室6的前端装有定位销子32而与吸入函体38相连。

本发明通过将平键22装在转轴7的槽内，把中间轴套23滑装在转轴7上，再将平键22和卡环24装在转轴7的槽内，再先后将首级叶轮8、若干个次级叶轮9、末级叶轮10加热装在转轴7上，与平键22配合紧定，将中间衬套11套在中间轴套23及中间两个次级叶轮(前叶轮组的最后一个次级叶轮和后叶轮组的第一个次级叶轮)的轮毂处，再在所述首级叶轮8、次级叶轮9与内壳体5之间均装有叶轮轮毂密封环45，在该叶轮轮毂密封环45的侧边处套有泵体密封环座25(处于叶轮吸入室之外)。用同样方法逐级装上次级叶轮及叶轮轮毂密封环，直至装上所有叶轮(除末级叶轮之外)及套上对应的叶轮轮毂密封环。各叶轮上的平键是把转轴上转动力矩传送给各叶轮，卡环24是防止各叶轮轴向串动。在所述内壳体的另一端与转轴之间装上节流轴套26再外套上节流衬套12。

由于各叶轮安装在转轴上是呈背靠背对称布置，使泵的轴向力得以自行平衡，在转子部件上无需再安装轴向力平衡机构，其不会因装有该平衡机构部件极小的端面间隙而可能造成的故障；同时也没有该平衡机构引起的平衡泄漏，从而提高了泵的容积效率。内壳体的上、下壳体为两个半壳体配合的平面是金属面对金属面接触，用壳体圆锥销29定位，并由壳体螺柱27和壳体螺母28把紧力和泵筒体4内环形室高压液体压力共同作用下达到内壳体的密封。

组装后的转子部件作动平衡合格后，可不用再拆卸转子部件上已装好的有关零部件，可以直接放入准备好的下壳体，这样既保证了动平衡精度，又省时可靠。检查转子部件在内壳体5的上壳体上转动时轻松不憋劲后，再合上另一半上壳体，使两个半壳体中开平面结合，用壳体螺柱27和壳体螺母28将整体内壳体5把紧达到要求的紧固力，转动转子部件时轻松不憋劲后，钻上定位用圆锥孔打上壳体圆锥销29；将泵吸入室6装在上、下壳体(泵芯)的吸入端，用吸入螺柱30、吸入螺母31把紧，使其成为泵芯过流部件的整体；泵吸入室6单独设置是可以使上、下壳体结构简化，同时也可以起到加固上、下壳体把牢度，加固中开面密封性；因该泵吸入室6的前端装有定位销子32，在内壳体吸入端上装上缠绕垫33及壳体“o”形圈34，将组装的内壳体装入泵筒体4内，使各止口处精密配合，使泵吸入室的入水口对准泵筒体的吸入口，装好泵端盖1前端的主密封垫2与密封缠绕垫3，将装好转子部件的内壳体及泵吸入室一起装入泵筒体4内，使各止口处精密配合，使密封缠绕垫3与内壳体止口配合，同时泵端盖1上的主密封垫2与泵筒体4止口配合。主螺栓15、主螺母16、主垫圈17将泵端盖1与泵筒体4压紧达到要求的紧固力。使密封缠绕垫3、主密封垫2均能起密封作用，以防止泵体内高压液体的外漏。其中密封缠绕垫3在起到防止液体泄漏的同时，还起到内壳体因温差引起热胀冷缩的补偿功能。将吐出端机械密封部件13装在转轴7上并与泵端盖1配合，用吐出密封螺柱34、吐出密封螺母35紧固。将吐出端轴承部件14装在转轴7上与吐出端机械密封部件配合，用吐出轴承螺柱36、吐出轴承螺母37紧固。将吸入函体38装上吸入“o”形圈39，用吸入螺柱40、吸入螺母41紧固在泵筒体4，使定位销孔对准泵吸入室6与定位销子32内，使内壳体(泵芯)部件免受液体冲击及可能产生的机械部件引起的扭转力。吸入端机械密封部件18、吸入端轴承部件19起到支承全部转子部件重量并能灵活转动，吐出端、吸入端机械密封部件起到密封液体的作用，防止输送液体轴向外漏。所述泵端盖1、内壳体5、吐出端机械密封部件13之间形成平衡腔56，在所述泵端盖1内设有与该平衡腔56相通的平衡通道57，且在该泵端盖1上外接与平衡通道57相连的平衡管58，所述平衡管58的另一端与泵筒体4的吸入口相接。

转子部件的各叶轮位于水平剖分的内壳体内，其蜗室设计制作成双蜗式，又是相对、对称布置，这样泵内各叶轮产生的径向力得以自动平衡；此蜗壳式水泵设计制造有较大的分流角间隙，使泵运行在非设计流量工况时不稳定性及减低压力脉动得以改善。如图4所示，在所述泵体密封环座25的内喉部两侧边处设有隔舌44(对称布置)，该隔舌44处于叶轮吸入室53内，这样能减少高压液体的冲蚀，并减轻磨蚀损坏的影响。由于内壳体是空间流道、无导叶设置，使泵的高效区加宽，这具有显著的节能效果；此泵叶轮中心对蜗室流道断面中心的偏移敏感性较低，以利泵更平稳运行；所述中间衬套11与节流衬套12上均设有反螺旋槽，以减少级间泄漏，提高泵的容积效率。

在泵检修时，将吸入端轴承部件19及吸入端机械密封部件18、吸入函体28一起从泵筒体4中抽出，拆下泵吸入室6、吸入螺柱30、吸入螺母31；拆下把合上、下壳体的壳体螺柱27、壳体螺母28及取下圆锥销29，内壳体5就可以从中开面分开，对转子部件的各叶轮及叶轮轮毂密封环、泵体密封环座、中间衬套、节流衬套(即卸压衬套)及内壳体等进行检修，不必把各级叶轮逐级拆下，这样可不破坏原来转子动平衡的精度，检修后，转子部件装在内壳体5内，使各叶轮轮毂密封环、泵体密封环座及泵体衬套返回到原来位置上，再将上壳体与另一半蜗壳对齐，使各配合面接触，装上圆锥销29，用壳体螺柱27、壳体螺母28把紧达到紧固力；装上泵吸入室6，用吸入螺柱30、吸入螺母31把紧，将组装的内壳体5与泵端盖1一起装入泵筒体4内，使泵吸入室6的吸水口对准泵筒体吸入口，将吸入管对好。用主螺母16和主垫圈17，将泵端盖1与泵筒体4把紧达到紧固力，使主密封垫2、密封缠绕垫3均起到密封作用。将吸入端吸入函体38把紧在泵筒体4端面上，再装上吸入端机械密封部件18、吸入端轴承部件19，用轴承螺柱42、轴承螺母43把紧。转动转子部件时，到转子部件转动轻松、灵活为止。这样，检修可大大缩短时间，并不失原来的精度，方便了客户的使用。

本发明超高压切焦水泵的工作原理为：上、下壳体的水力部件是完全相同的，上、下壳体的铸件是完全相同的。被输送的液体以给定的压力进入泵筒体的吸入口、泵吸入室，由于旋转各叶轮(首级叶轮8、次级叶轮9、末级叶轮10)把能量传递给被输送的液体，使液体的动能和势能增加，到内壳体的螺旋式双流道蜗室中，部分动能又被转变成势能。在内壳体内，每一个吐出流道又把液体导向下一级叶轮的叶轮吸入室，期间经过中间过渡流道55，这样一级到下一级不断地重复这一过程，每一级液体增加相同的压头，即为单级压头(扬程)，流过内壳体的最后一级(末级)吐出流道液体进入内壳体5和泵筒体4之间的内环形室，液体经泵筒体的吐出口最后进入排出管路，提供超高压液流。