一种泵用磁力式平衡盘

本发明涉及泵用磁力式平衡盘领域，具体来说，涉及一种泵用磁力式平衡盘。

背景技术：

长期以来国内广泛应用的磁力泵一般在22kw以下，22kw以上尤其是90kw以上的大功率磁力泵的应用是很少。其中最主要的原因是大多数研究机构不能解决大磁间隙下的磁路设计和大功率泵在运行中轴承的耐磨、耐冲击以及隔离套的设计和选材问题。

但是，目前大多数现有的泵用磁力式平衡盘结构复杂，不易于布置，以及由于工况的变化及理论设计与实际的差异等，泵转子部分可能会有较大的轴向移动，此时平衡盘会发生研磨，转子发生振动，甚至转子失稳，同时平衡盘是靠泄露产生压差工作的，没有泄露就没有平衡力，但平衡盘预设间隙过小容易碰摩，较大则泄漏量会增加，一般泄漏量为额定流量的2％～8％，会造成泵容易损失较大，效率损失较多。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种泵用磁力式平衡盘，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种泵用磁力式平衡盘包括平衡盘本体，所述平衡盘本体一侧套设有平衡衬套，所述平衡盘本体和所述平衡衬套之间设置有磁力辅助系统，所述磁力辅助系统包括动磁圈、静磁圈、第一衬套和第二衬套，所述动磁圈均嵌设在所述平衡盘本体一侧且呈环形布置，所述第一衬套均固定在所述动磁圈一侧，所述静磁圈均嵌设在所述平衡衬套一侧且呈环形布置，所述第二衬套均固定在所述静磁圈一侧，所述平衡盘本体和所述平衡衬套通过所述第一衬套和所述第二衬套的间隙变化调节流体支撑力，所述平衡衬套两侧通过平衡衬套基座设置在多级离心泵的泵盖一端。

进一步的，所述平衡衬套基座两侧开设有螺纹孔，所述平衡衬套基座通过螺栓设置在所述多级离心泵一端。

进一步的，所述第一衬套和所述第二衬套均通过焊接将所述静磁圈和所述动磁圈包封于平衡盘本体和平衡衬套内，避免输送介质直接接触磁圈，造成磁圈腐蚀或脱落，影响其使用寿命。

进一步的，所述第一衬套和所述第二衬套端部均涂抹有防腐油漆。

进一步的，所述第一衬套和所述第二衬套连接处设置有轴向间距，所述平衡盘本体和所述平衡衬套连接处设置有径向间距，其中轴向间距随着转子部件窜动而调整，与径向间距配合，可以对平衡盘处的泄漏量进行调节，该泄漏量引起配合间隙处存在流速和压差，为平衡盘本体和平衡衬套提供了流体支撑力，故平衡盘可以平衡或部分平衡转子系统轴向力。

进一步的，所述径向间距的流道通过开方槽、三角槽、齿槽中的任意一种形式调节该流道流阻，进而调节平衡盘泄漏量。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：能够实现结构简单，易于布置，且其结构仅需要在常规平衡盘上进行修改即可，不会增加额外尺寸，在泵不运行时，由于平衡盘的磁力辅助系统的磁斥力，不会导致转子部件贴合在静止部件上，以至于泵开机运转时动静部件摩擦；且在泵运行时，该发明能够达到具有传统平衡盘的特点的同时又引入磁力辅助系统，可有效防止平衡盘在工况急剧变化时产生较大的轴向位移，从而与平衡衬套磨损引起转子系统振动甚至失稳，甚至于摩擦粘牢，导致无法运转，系统轴功率急剧上升，以及提高了泵的扬程及效率，以及在泵不运行时，磁力辅助系统会使平衡盘和平衡衬套之间留有一定间隙，不会存在泵启动过程中，两者之间水膜还未完全建立就贴合磨损的情况，提高了使用寿命和安全可靠性，以及提高了承载能力，同时提高了磁能作用效率，以及当转子部件水力轴向力产生轴向位移时，具备磁力辅助系统的平衡盘相对于传统平衡盘仅需移动较少的距离即可以稳定在适宜的位置上，避免转子轴向位移过大影响水力性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的一种泵用磁力式平衡盘的结构示意图；

图2是图1中a出的放大图；

图3是根据本发明实施例的一种泵用磁力式平衡盘平衡盘本体和平衡衬套的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的一种泵用磁力式平衡盘中永磁体和空间的结构示意图。

附图标记：

1、平衡盘本体；2、平衡衬套；3、动磁圈；4、静磁圈；5、第一衬套；6、第二衬套；7、平衡衬套基座；8、多级离心泵；9、螺栓；10、轴向间距；11、径向间距；12、永磁体；13、空间。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对发明做出进一步的描述：

实施例一：

请参阅图1-3，根据本发明实施例的一种泵用磁力式平衡盘，包括平衡盘本体1，所述平衡盘本体1一侧套设有平衡衬套2，所述平衡盘本体1和所述平衡衬套2之间设置有磁力辅助系统，所述磁力辅助系统包括动磁圈3、静磁圈4、第一衬套5和第二衬套6，所述动磁圈3均嵌设在所述平衡盘本体1一侧且呈环形布置，所述第一衬套5均固定在所述动磁圈3一侧，所述静磁圈4均嵌设在所述平衡衬套2一侧且呈环形布置，所述第二衬套6均固定在所述静磁圈4一侧，所述平衡盘本体1和所述平衡衬套2通过所述第一衬套5和所述第二衬套6的间隙变化调节流体支撑力，所述平衡衬套2两侧通过平衡衬套基座7设置在多级离心泵8的泵盖一端。对平衡盘本体及平衡衬套进行改造，使其具有至少3圈的环形凹槽区域，用以布置静磁圈或动磁圈，且每个环形静磁圈和环形动磁圈分别由同一轴向充磁方向的多个扇形的永磁体12组装而成，从而构成磁力平衡盘的磁力辅助系统，同一磁圈内的每个永磁体12的径向厚度相同，永磁体12的材料可以是铷铁硼或钐钴等稀土材料；磁力辅助系统中的动磁圈和静磁圈分别设置于平衡盘本体和平衡衬套上，相应动静磁圈的径向布置尺寸应一致，同时为了减少磁能耗散，增强其防磨损及提高轴向平衡能力的效果，平衡盘及平衡衬套应尽可能选用导磁材料，且不同直径的磁圈之间留有形成磁路的合适间距的空间13，其总暴露面积应不超过磁圈总暴露面积的三分之一。

通过本发明的上述方案，平衡盘本体1在进行常规设计时，考虑到平衡轴向力的能力及保证一定的裕量，其盘面直径应与叶轮盖板直径接近，但磁力辅助系统可以提供额外的磁斥力以平衡叶轮轴向力，故平衡盘尺寸可以根据磁斥力的大小略有变化，在泵不运行时，由于平衡盘的磁力辅助系统的磁斥力，不会导致转子部件贴合在静止部件上，以至于泵开机运转时动静部件摩擦；且在泵运行时，该发明能够达到具有传统平衡盘的特点的同时又引入磁力辅助系统，可有效防止平衡盘在工况急剧变化时产生较大的轴向位移，从而与平衡衬套磨损引起转子系统振动甚至失稳，甚至于摩擦粘牢，导致无法运转，系统轴功率急剧上升，以及提高了泵的扬程及效率，以及在泵不运行时，磁力辅助系统会使平衡盘和平衡衬套之间留有一定间隙，不会存在泵启动过程中，两者之间水膜还未完全建立就贴合磨损的情况，提高了使用寿命和安全可靠性，以及提高了承载能力，同时提高了磁能作用效率，以及当转子部件水力轴向力产生轴向位移时，具备磁力辅助系统的平衡盘相对于传统平衡盘仅需移动较少的距离即可以稳定在适宜的位置上，避免转子轴向位移过大影响水力性能，以及实现了结构简单，易于布置，且其结构仅需要在常规平衡盘上进行修改即可，不会增加额外尺寸。

实施例二：

请参阅图1-2，对于螺纹孔和螺栓9来说，所述平衡衬套基座7两侧开设有螺纹孔，所述平衡衬套基座7通过螺栓9设置在所述多级离心泵8一端，对于第一衬套5和第二衬套6来说，所述第一衬套5和所述第二衬套6均通过焊接将所述静磁圈4和所述动磁圈3包封于平衡盘本体1和平衡衬套2内，避免输送介质直接接触磁圈，造成磁圈腐蚀或脱落，影响其使用寿命。

通过本发明的上述方案，通过设置螺纹孔、螺栓9、第一衬套5和第二衬套6，能够便于连接和固定平衡衬套基座7和多级离心泵8，以及能够便于便于固定动磁圈3和静磁圈4。

买施例三：

请参阅图1，对于对于第一衬套5和第二衬套6来说，所述第一衬套5和所述第二衬套6端部均涂抹有防腐油漆，对于轴向间距10和径向间距11来说，所述第一衬套5和所述第二衬套6连接处设置有轴向间距10，所述平衡盘本体1和所述平衡衬套2连接处设置有径向间距11，其中轴向间距10随着转子部件窜动而调整，与径向间距11配合，可以对平衡盘处的泄漏量进行调节，该泄漏量引起配合间隙处存在流速和压差，为平衡盘本体1和平衡衬套2提供了流体支撑力，故平衡盘可以平衡或部分平衡转子系统轴向力，对于径向间距10来说，所述径向间距11的流道通过开方槽、三角槽、齿槽中的任意一种形式调节该流道流阻，进而调节平衡盘泄漏量。

通过本发明的上述方案，通过设置第一衬套5、第二衬套6、轴向间距10和径向间距11，能够防止第一衬套5、第二衬套6，将动磁圈3和静磁圈4包封于平衡盘本体1和平衡衬套2内，避免输送介质直接接触磁圈，造成磁圈腐蚀或脱落，影响其使用寿命。轴向间距10随着转子部件窜动而调整，与径向间距11配合，可以对平衡盘处的泄漏量进行调节，故由于配合间隙处流速的变化，平衡盘可以平衡(或部分平衡)转子系统轴向力；且通过对磁力辅助系统的动磁圈3和静磁圈4轴向充磁，且保证两者的磁圈极性相反，磁力相斥，在泵启动或运转时，平衡盘本体1随着转子系统一起旋转，当轴向力不平衡时，转子系统会在轴向产生窜动，当平衡盘本体1和平衡衬套2间隙较大时，磁力辅助系统磁斥力较小，此时平衡盘本体1更接近于常规平衡盘，通过径向间隙11和轴向间隙10对轴向力实现调节；但随着动静磁环气隙逐渐减小，磁力辅助系统的磁斥力逐渐增大，特别是当轴向间隙10极小时，磁斥力急剧增加，在动静部件碰摩前提供非线性增加的非接触式缓冲力，即保证了平衡盘本体1与平衡衬套2在很小的轴向间隙10时可以相对稳定的运行，又不会产生碰擦，特别是当轴系有一定挠度略微弯曲时，盘面上某处间隙较小的区域其磁斥力也会大幅增加，保护盘面不会碰擦。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下就本发明在实际过程中的工作原理或者操作方式进行详细说明。

在实际应用时，平衡盘本体1在进行常规设计时，考虑到平衡轴向力的能力及保证一定的裕量，其盘面直径应与叶轮盖板直径接近，但磁力辅助系统可以提供额外的磁斥力以平衡叶轮轴向力，故平衡盘尺寸可以根据磁斥力的大小略有变化，在泵不运行时，由于平衡盘的磁力辅助系统的磁斥力，不会导致转子部件贴合在静止部件上，以至于泵开机运转时动静部件摩擦；且在泵运行时，该发明能够达到具有传统平衡盘的特点的同时引入磁力辅助系统，可有效防止平衡盘在工况急剧变化时产生较大的轴向位移，从而与平衡衬套磨损引起转子系统振动甚至失稳，甚至于摩擦粘牢，导致无法运转，系统轴功率急剧上升，以及提高了泵的扬程及效率，以及在泵不运行时，磁力辅助系统会使平衡盘和平衡衬套之间留有一定间隙，不会存在泵启动过程中，两者之间水膜还未完全建立就贴合磨损的情况，提高了使用寿命和安全可靠性，以及提高了承载能力，同时提高了磁能作用效率，以及当转子部件水力轴向力产生轴向位移时，具备磁力辅助系统的平衡盘相对于传统平衡盘仅需移动较少的距离即可以稳定在适宜的位置上，避免转子轴向位移过大影响水力性能，以及实现了结构简单，易于布置，且其结构仅需要在常规平衡盘上进行修改即可，不会增加额外尺寸，通过设置螺纹孔、螺栓9、第一衬套5和第二衬套6，能够便于连接和固定平衡衬套基座7和多级离心泵8，以及能够便于便于固定动磁圈3和静磁圈4，通过设置第一衬套5、第二衬套6，将动磁圈3和静磁圈4包封于平衡盘本体1和平衡衬套2内，避免输送介质直接接触磁圈，造成磁圈腐蚀或脱落，影响其使用寿命。轴向间距10随着转子部件窜动而调整，与径向间距11配合，可以对平衡盘处的泄漏量进行调节，故由于配合间隙处流速的变化，平衡盘可以平衡(或部分平衡)转子系统轴向力；且通过对磁力辅助系统的动磁圈3和静磁圈4轴向充磁，且保证两者的磁圈极性相反，磁力相斥，在泵启动或运转时，平衡盘本体1随着转子系统一起旋转，当轴向力不平衡时，转子系统会在轴向产生窜动，当平衡盘本体1和平衡衬套2间隙较大时，磁力辅助系统磁斥力较小，此时平衡盘本体1更接近于常规平衡盘，通过径向间隙11和轴向间隙10对轴向力实现调节；但随着动静磁环气隙逐渐减小，磁力辅助系统的磁斥力逐渐增大，特别是当轴向间隙10极小时，磁斥力急剧增加，在动静部件碰摩前提供非线性增加的非接触式缓冲力，即保证了平衡盘本体1与平衡衬套2在很小的轴向间隙10时可以相对稳定的运行，又不会产生碰擦，特别是当轴系有一定挠度略微弯曲时，盘面上某处间隙较小的区域其磁斥力也会大幅增加，保护盘面不会碰擦。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。