一种用于海水淡化能量回收一体机的轴向力自平衡装置

本发明涉及反渗透海水淡化能量回收装置领域，具体涉及一种海水淡化能量回收一体机的轴向力平衡装置。

背景技术：

海水淡化能量回收一体机是反渗透海水淡化系统中的核心设备。一体机转子运行转速高达约20000r/min，若高压泵内压力过大，则会挤压转子朝着透平端轴向运动，使透平与推理盘产生挤压，进而产生一体机转子发热、卡死等问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一个海水淡化能量回收一体机的轴向力平衡装置，能够稳定的对海水淡化能量回收一体机的轴向力进行平衡，降低透平叶轮与推力盘的磨损概率，保证转子部件稳定工作，延长海水淡化能量回收一体机的使用寿命。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：一种用于海水淡化能量回收一体机轴向力的自平衡装置，包括壳体和位于所述壳体内的轴，所述壳体一端与透平端盖密封连接，另外一端与泵蜗壳密封连接，所述轴一端安装有透平叶轮，另外一端安装有泵叶轮，所述透平叶轮位于透平蜗室芯内，所述泵叶轮位于泵蜗室芯内，所述透平蜗室芯和所述泵蜗室芯之间通过引流管道连通，所述引流管道在所述透平蜗室芯内正对所述透平叶轮的前腔。

上述方案中，所述透平端盖与所述透平叶轮之间设置有推力盘，所述引流管道一次穿过所述推力盘、所述壳体、所述泵蜗壳将所述透平蜗室芯和所述泵蜗室芯之间连通。

上述方案中，所述引流管道上安装有闸阀或球阀，用来调节所述引流管道内高压水的流量。

上述方案中，所述轴安装在滑动轴承内。

上述方案中，所述推力盘、所述壳体、所述泵蜗壳内设置有通孔，所述引流管道分别安装在所述推力盘、所述壳体、所述泵蜗壳上的通孔内。

本发明的有益效果：(1)本发明的引流管道将泵中的压力水排出部分，压力水依次通过蜗壳腔中的孔、引流管道、透平端盖与推力盘的通孔，进入透平腔中，反向冲击透平叶轮，降低透平叶轮与推力盘的磨损概率，保证了水泵长期高效运行，显著延长其使用寿命；(2)外接管道上设有闸阀，当闸阀打开时，泵蜗壳中的高压水可通过外接管道依次通过一体机外壳、透平端盖、推力盘进入透平叶轮腔中，反向冲击透平叶轮，可以根据轴向力的大小，通过调节闸阀或球阀实现对引流管道内高压水流量的调节。

附图说明

图1为本发明轴向力平衡装置结构示意图。

图2为本发明叶轮受力图。

图3为本发明自平衡装置示意图。

图4为透平端管道进口结构图。

图中：1.透平端盖、2.推力盘、3.透平叶轮、4.透平蜗室芯、5.引流管道、6.泵叶轮、7.泵蜗壳、8.泵端盖、9.泵蜗室芯、10.轴、11.壳体、12.滑动轴承。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或者类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。同时，本说明书中若用引用如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施范畴。下面通过参考附图描述的实施例是示范性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图对本发明的轴向力平衡装置做进一步详细说明。

如图1、图3和图4所示，本发明中的用于海水淡化能量回收一体机的轴向力平衡装置，包括透平端盖1、推力盘2、透平叶轮3、透平蜗室芯4、引流管道5、泵叶轮6、泵蜗壳7、泵端盖8、泵蜗室芯9、轴10、壳体11、滑动轴承12。推力盘2固定在透平端盖中；透平叶轮3与泵叶轮6分别固定在轴10两端，且分别在透平蜗室芯4与泵蜗室芯9中；滑动轴承固定在轴10上；在一体机壳体11、透平端盖1和推力盘2以及泵蜗壳7上端打一通孔，通向透平蜗室芯4，两通孔用一引流管道5相连。

一种用于海水淡化能量回收一体机的轴向力平衡装置的设计方法，其特点在于：所述设计方法如下：

启动时，透平出口压力形成前，透平出口处于一种憋压状态，或者是转子刚开始转动，转速低；此时叶轮进出口压差未形成，假设p1＝p2＝0；且此时工质质量流量g，工质流速g0为0，在计算中可忽略不计；启动时，叶轮轴向力可由下式计算：

faxial_staryup＝pexpblade-pcavshroud

其中压强pcavshroud，pexpblade可由下式计算得出：

其中d1为轴承套环外直径mm，d2为叶轮出口直径mm，d3为叶轮入口直径mm。

下面介绍本发明平衡装置抵消轴向力的具体工作原理。装置启动时，泵蜗室芯内形成高压水，使一体机轴承受到图2向左的推力。此时，高压水在蜗壳中通过引流管道通入透平蜗室芯中，反向冲击透平叶轮，使一体机轴承受到向右的推力，还可以使泵蜗室芯中降压，进而平衡轴向力。

以上所述，仅为本发明的具体实施，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉技术领域的技术人员都在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权力要求的保护范围为准。

在同等使用环境调节下，该产品与国际先进水平的数据对比为：

经过对比，该产品的各项性能达到国际先进水平。

技术特征：

1.一种用于海水淡化能量回收一体机轴向力的自平衡装置，包括壳体（11）和位于所述壳体（11）内的轴（10），其特征在于，所述壳体（11）一端与透平端盖（1）密封连接，另外一端与泵蜗壳（7）密封连接，所述轴（10）一端安装有透平叶轮（3），另外一端安装有泵叶轮（6），所述透平叶轮（3）位于透平蜗室芯（4）内，所述泵叶轮（6）位于泵蜗室芯（9）内，所述透平蜗室芯（4）和所述泵蜗室芯（9）之间通过引流管道（5）连通，所述引流管道（5）在所述透平蜗室芯（4）内正对所述透平叶轮（3）的前腔。

2.根据权利要求1所述的一种用于海水淡化能量回收一体机轴向力的自平衡装置，其特征在于，所述所述透平端盖（1）与所述透平叶轮（3）之间设置有推力盘（2），所述引流管道（5）一次穿过所述推力盘（2）、所述壳体（11）、所述泵蜗壳（7）将所述透平蜗室芯（4）和所述泵蜗室芯（9）之间连通。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于海水淡化能量回收一体机轴向力的自平衡装置，其特征在于，所述引流管道（5）上安装有闸阀或球阀，用来调节所述引流管道（5）内高压水的流量。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于海水淡化能量回收一体机轴向力的自平衡装置，其特征在于，所述轴（10）安装在滑动轴承（12）内。

5.根据权利要求2所述的一种用于海水淡化能量回收一体机轴向力的自平衡装置，其特征在于，所述推力盘（2）、所述壳体（11）、所述泵蜗壳（7）内设置有通孔，所述引流管道（5）分别安装在所述推力盘（2）、所述壳体（11）、所述泵蜗壳（7）上的通孔内。

技术总结
本发明涉及一种用于海水淡化能量回收一体机轴向力的自平衡装置，包括壳体（11）和位于所述壳体（11）内的轴（10），所述壳体（11）一端与透平端盖（1）密封连接，另外一端与泵蜗壳（7）密封连接，所述轴（10）一端安装有透平叶轮（3），另外一端安装有泵叶轮（6），所述透平叶轮（3）位于透平蜗室芯（4）内，所述泵叶轮（6）位于泵蜗室芯（9）内，所述透平蜗室芯（4）和所述泵蜗室芯（9）之间通过引流管道（5）连通，所述引流管道（5）在所述透平蜗室芯（4）内正对所述透平叶轮（3）的前腔。本发明解决了海水淡化能量回收一体机转子易卡死的问题，可有效保证一体机长期安全稳定运行。

技术研发人员：丁竞飞;张德胜;祁炳;赵睿杰;沈熙
受保护的技术使用者：江苏大学
技术研发日：2021.04.14
技术公布日：2021.07.23