一种能实现轴向力自平衡的单级离心泵的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种能实现轴向力自平衡的单级离屯、累。
【背景技术】
[0002] 离屯、累是生活中用途最广泛的通用设备之一，其结构简单，使用方便，效率较高。 但是，在运行过程中，由于叶轮前后盖板的压力不同造成了离屯、累轴向力的产生，轴向力的 方向指向叶轮进口。不平衡的轴向力会加重轴承的工作负荷，对轴承不利，轴向力使累转子 向吸入口窜动，造成振动并可能使叶轮口环摩擦使累体损坏。同时轴向力使轴承向吸入口 窜动，造成叶轮与累壳口环磨损，轴向力使密封弹黃压失调，降低密封使用寿命。甚至产生 强烈的振动，严重的情况下使累不能正常工作。
[0003] 用于平衡轴向力的方法：
[0004] 一是使用推力轴承，此方法只适用于轴向力较小的场合。
[0005] 二是在叶轮上设计一个或者多个平衡孔，但是运种方法会造成输送介质的泄漏， 由此造成离屯、累效率的降低。另外，平衡孔的流体泄漏会对进入叶轮流体的流态造成破坏。 平衡孔的大小常常根据经验选择，平衡的效果不是很理想。
[0006] Ξ是采用双吸叶轮，但是双吸叶轮口环处更容易泄漏，效率也要低些。
[0007] 四是在叶轮后盖板上添加背叶片，通过背叶片的旋转使得后盖板压力降低。
[000引此外，离屯、累在工作时，因流体与累体之间存在摩擦损失，W及流体本身具有内摩 擦，而且由于叶轮是高速旋转的，流动时产生縱满与撞击，此在叶轮前后盖板与累体间的缝 隙处会出现縱满并且造成一部分水力损失，该损失即为累的水力损失，它包括摩阻损失与 縱满、撞击损失两部分。水力损失会使离屯、累的效率下降，会对能源造成浪费。
[0009] 目前在专利201210518253.9上，公开了一种能够自平衡轴向力的多级分段式离屯、 累，是通过叶轮前后盖板压力相等来达到轴向力平衡的目的。但此方案只适用于多级累，即 在累轴上设置有至少两级叶轮。而本方明的方案是应用于单级单吸式离屯、累上，而且采用 了截然不同的结构。
[0010] 同时，在离屯、累的进口处是整个累体内部压力最低的区域，因此容易发生汽蚀现 象。当出现汽蚀现象后，离屯、累内部会出现振动和噪声现象，严重时会造成离屯、累的损坏。 长期在汽蚀工况下运行，就会损坏叶轮，使叶轮金属剥落，发生腐蚀等现象。运不利于累的 平稳运行。而防止汽蚀现象发生的关键就在于使累进口处的压力大于液体的饱和蒸汽压。
[0011] 综述可知，采用必要的技术手段解决上述离屯、累存在的问题具有重要的理论意义 及工程应用价值。
【发明内容】
[0012] 为了解决单级离屯、累中所存在的轴向力过大的问题，二是解决叶轮前后盖板与累 体之间的缝隙处所存在的水力损失和缓解汽蚀的问题，本发明提出了一种能实现轴向力自 平衡的单级离屯、累。
[0013] 本发明所述的一种能实现轴向力自平衡的单级离屯、累，包括累体、叶轮组件、累轴 W及轴套，所述的累轴的一端伸入所述的累体内部，所述的累轴通过轴套与所述的累体密 封连接，所述的累轴与所述的轴套间隙配合;所述的叶轮组件安装在伸入累体内部的所述 的累轴的末端，所述的叶轮组件与所述的累体内部的叶轮安装腔间隙配合;所述的叶轮组 件包括叶轮、叶轮前盖板和叶轮后盖板，所述的叶轮安装在所述的叶轮前盖板和所述的叶 轮后盖板围成的腔体内，并且所述的叶轮后盖板的后部构成平衡室，所述的后盖板的平衡 室与叶轮吸入口相联，其特征在于:所述的叶轮后盖板外表面设置一圈与叶轮同轴的后口 环;所述的叶轮后盖板的后口环内直径比所述的叶轮前盖板的前口环外直径大，并且所述 的后口环的外表面分布沟槽。
[0014] 叶轮安装腔的内表面设有多块周向排布的第一筋板和多块周向排布的第二筋板， 其中所述的第一筋板表面与所述的叶轮前盖板间隙配合，所述的第二筋板表面与所述的叶 轮后盖板间隙配合。
[0015] 第一筋板、第二筋板的个数均为6块，所述的第一筋板、第二筋板均匀的排布在所 述的叶轮安装腔的表面。
[0016] 所述的沟槽为沿口环外表面轴向、周向或者斜向排布的仿生凹槽。
[0017] 所述的仿生凹槽为沿轴向左右交替排列的凹槽。
[0018] 所述的沟槽为沿后口环外表面周向排布环形仿生槽。
[0019] 所述的沟槽的横截面为V型、U型或矩形。
[0020] 所述的后口环为波浪形圆环。
[0021] 所述的累轴与所述的轴套之间的间隙作为中空区，累体的扩散段通过连通管与累 轴连通，其中连通管的一端与扩散管固接、另一端与轴套固接;所述的累轴上设有径向的连 通孔和位于累轴一端的轴向射流孔，其中所述的连通孔与连通管的出液端口对应，所述的 累轴的射流孔位于叶轮的进口位置并与叶轮安装腔连通;所述的连通孔与所述的射流孔连 通;所述的连通管上配有控制阀。
[0022] 平衡原理是：叶轮前盖板上的压力与叶轮后盖板上的压力相等，使得离屯、累的轴 向力自动平衡。运样有助于缓解整个轴承与轴的受力状态。此外，口环结构的加入使得叶轮 处减少了平衡孔结构，减小了由此带来的流体的泄漏，消除了由于流体泄漏引起的入口处 的扰动作用，提高离屯、累的性能;为提高叶轮后盖板处的口环处高压区与低压区的密封效 果，在口环上添加一系列的仿生沟槽结构。此外，仿生沟槽结构的加入能够提高压区域与低 压区域的密封效果，提高轴向力平衡的效果；口环作用原理主要是破坏流体边界层的扰动 作用，减少流体流动时造成的损失，改善口环处的密封效果。
[0023] 为解决叶轮前后盖板与累体之间的缝隙处所存在的水力损失的问题，分别在累体 前后沿圆周均布六块筋板。所述的筋板位于叶轮与累体之间空隙区域，固连在累体上。通过 在累体上加筋板能够有效地减少由于叶轮与蜗室之间动静干设造成的二次满和二次流等 现象，从而提高效率。筋板的形状设计成流线型，运种设计更加符合流体动力学原理，有利 于降低流体与筋板碰撞时的能量损失，有效提高离屯、累效率。
[0024] 为缓解叶轮进口处的汽蚀现象，在累轴内部开一个射流孔，该射流孔位于累轴一 端。连通管一端连接扩散段，一端连接的是轴套;所述连通管上安装有阀口，其目的是为了 在累未发生汽蚀的情况下，高压处的流体不会流向叶轮内部，提高累的效率和可操作性;所 述的轴套不与累轴一起旋转，在轴套中间区域留有一定的空间用于流体的流通。运样无需 外接水源;所述的累轴在与轴套相连接的部分开有两个通孔，用于将流体流入累轴内中间 的射流孔内。累轴的射流孔位于叶轮的进口位置。利用射流处流体的高压提高进口处的压 力，抑制汽蚀现象，提高累的整体抗汽蚀性能。
[0025] 本发明具有如下优点：本发明所述的离屯、累轴向力自平衡方法，使轴承的寿命提 高，消除了平衡孔的泄漏，叶轮内部流动平稳，减小了离屯、累的振动，提高了离屯、累的可靠 性和效率。累体上的口环结构提高了密封效果，有效提高轴向力平衡的效果。累体上的筋板 减弱了縱满的强度，起到整流的作用，提高了离屯、累的整体效率。累轴处的射流孔能够抑制 汽蚀现象的产生。射流供给的水来自压水室，无需外界提供水源，节约成本，无污染。
【附图说明】
[0026] 图1为本发明叶轮的Ξ维视图。
[0027] 图2为本发明叶轮所受压力视图。
[0028] 图3为本发明叶轮与累体二维视图。
[0029] 图4为本发明的叶轮剖视图。
[0030] 图5为图3的A向视图。
[0031] 图6为图3的B-B视图。
[0032] 图7为叶轮口环的几种不同形式之一。
[0033] 图8为叶轮口环的几种不同形式之二。
[0034] 图9为叶轮口环的几种不同形式之Ξ。
[0035] 图10为叶轮口环的几种不同形式之四。
[0036] 图11为沟槽口环C-C剖视图之一。
[0037] 图12为沟槽口环C-C剖视图之二。
[003引图13为沟槽口环C-C剖视图之Ξ。
【具体实施方式】
[0039] 下面结合附图进一步说明本发明
[0040] 参照附图：
[0041 ]实施例1本发明所述的一种能实现轴向力自平衡的单级离屯、累，包括累体1、叶轮 组件2、累轴3W及轴套4,所述的累轴3的一端伸入所述的累体1内部，所述的累轴3通过轴套 4与所述的累体1密封连接，所述的累轴3与所述的轴套4间隙配合;所述的叶轮组件2安装在 伸入累体1内部的所述的累轴3的末端，所述的叶轮组件2与所述的累体1内部的叶轮安装腔 间隙配合;所述的叶轮组件2包括叶轮21、叶轮前盖板22和叶轮后盖板23,所述的叶轮21安 装在所述的叶轮前盖板22和所述的叶轮后盖板23围成的腔体内，并且所述的叶轮后盖板23 的后部构成平衡室，所述的叶轮后盖板23的平衡室与叶轮21吸入口相联，所述的叶轮后盖 板23外表面设置一圈与叶轮同轴的后口环231;所述的叶轮后盖板23的后口环231内直径比 所述的叶轮前盖板22的前口环221外直径大，并且所述的后口环231的外表面分布沟槽232。 [0042]叶轮安装腔的内表面设有多块周向排布的第一筋板11和多块周向排布的第二筋 板12,其中所述的第一筋板11表