反渗透海水淡化多级高压泵的制作方法与工艺

本发明涉及机械工程泵技术领域，具体地说是一种反渗透海水淡化多级高压泵。

背景技术：
众所周知，高压多级泵应用于反渗透海水淡化装置系统中，是向海水淡化装置反渗透RO膜系统提供高压海水的动力泵。海水淡化已成为新世纪解决淡水资源危机的战略选择，我国水资源相对短缺且分布不均，对海水淡化有着巨大的需求。反渗透技术具有工艺简单、操作方便、易于自动控制、无污染、运行成本低等优点，是当今先进、稳定、有效的海水淡化技术。海水淡化高压泵在反渗透装置系统中有着非常重要的作用，提高海水淡化高压泵运行可靠性保证海水淡化反渗透装置系统长期稳定工作无疑是非常必要的。目前，现有的大中型反渗透海水淡化装置所配用的多级海水淡化高压泵的轴系支承多采用两端外部轴承的支承结构，结构复杂，不但存在着轴承润滑剂对环境及介质污染，而且体积较大，成本较高，占用较多的工作空间，而对于采用平衡盘形式的多级高压泵，由于平衡盘是个动态平衡轴向力的部件，在平衡过程中，由于水介质在平衡盘接触面液膜较薄，易受破坏，故平衡盘磨损情况非常严重，故障率较高，直接影响了泵的正常运行。

技术实现要素：
本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种结构新颖、安全可靠、使用寿命长、节约空间，降低成本、减少磨损的反渗透海水淡化多级高压泵。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种反渗透海水淡化多级高压泵，主要包括泵体、泵轴、叶轮、导叶、前轴承、后轴承、平衡盘、集装式机械密封、密封箱体、叶轮螺母和定位块，泵体是由进水段、中段和出水段固定连接而成，其特征在于所述泵轴中心沿轴向设有轴中心高压孔，所述泵轴侧壁对应前轴承的安装面上径向设有前轴承高压水轴孔，所述泵轴侧壁对应后轴承的安装面上径向设有后轴承高压水轴孔，所述轴中心高压孔分别与后轴承高压水轴孔和前轴承高压水轴孔相连通，所述前轴承的内壁设有前轴承均压水槽，外壁设有前轴承液力高压槽，所述前轴承均压水槽经前轴承液力面高压水孔与前轴承液力高压槽相连通，所述前轴承均压水槽经前轴承高压水轴孔与轴中心高压孔相连通，所述后轴承内壁设有后轴承均压水槽，外壁设有后轴承液力高压槽，所述后轴承相对于多级叶轮的末级叶轮后端的端面上设有高压水集汇腔，所述泵轴上对应高压水集汇腔径向设有高压水引出轴孔，所述高压水引出轴孔一端与轴中心高压孔相连通，另一端与高压水集汇腔相连通，所述后轴承均压水槽经后轴承液力面高压水孔与后轴承液力高压槽相连通，所述后轴承均压水槽经后轴承高压水轴孔与轴中心高压孔相连通，以利于将叶轮高压腔内的高压液流通过高压水集汇腔、高压水引出轴孔、轴中心高压孔并分流，一路通过前轴承高压水轴孔、前轴承均压水槽、前轴承液力面高压水孔和前轴承液力高压槽引至前轴承液力膜面，在前轴承液力膜面和前轴承套间形成前轴承液力膜，另一路通过后轴承高压水轴孔、后轴承均压水槽和后轴承液力面高压水孔和后轴承液力高压槽引至后轴承液力膜面，在后轴承液力膜面和后轴承套间形成后轴承液力膜，通过前轴承液力膜和后轴承液力膜的保护，避免了前轴承外表面与前轴承套的直接接触和后轴承外表面与后轴承套的直接接触，保证了前轴承和后轴承在高压环境下运行时，利用流体动压效应形成承压液力面的承载能力，并产生由低压到高压侧的粘性剪切流来阻止由高压侧到低压侧的压差流，解决了介质液力直接承载、占用空间大、污染严重的实质性技术问题。本发明可在所述泵轴侧壁对应平衡盘的安装面上径向设有平衡盘高压水轴孔，所述平衡盘内壁设有平衡盘均压水腔，所述平衡盘内设有平衡盘径向高压水孔，所述平衡盘与后轴承套相对应的端面上设有平衡盘液力动压槽，所述平衡盘径向高压水孔一端经平衡盘液力面高压水孔与平衡盘液力动压槽相连通，另一端经平衡盘均压水腔与平衡盘高压水轴孔相连通，以利于将叶轮高压腔内的高压液流通过后轴承的高压水集汇腔、高压水引出轴孔、轴中心高压孔、平衡盘高压水轴孔、平衡盘均压水腔、平衡盘径向高压水孔、平衡盘液力面高压水孔和平衡盘液力动压槽引至平衡盘承压液力膜面，使高压水在平衡盘承压液力膜面形成承载液膜，并产生平衡盘的载力及冷却润滑，保证了平衡盘在高压环境下运行时，利用流体动压效应形成承压液力面的承载能力，并在其端面产生由低压到高压侧的粘性剪切流来阻止由高压侧到低压侧的压差流，达到显著的承载性能，进一步解决了介质液力直接承载和磨损严重的实质性技术问题。本发明可在密封箱体和泵体的进水段间设有平衡管路，所述平衡管路一端与密封箱体内腔相连通，另一端与泵体的进水段的进水腔相连通，以利于形成平衡盘液力面外围的低压环境，同时，还能起到清洗密封箱体内的机械密封的作用。本发明所述平衡盘端面上的平衡盘液力动压槽呈圆周阵列，且平衡盘液力动压槽以泵轴轴心为中心呈螺旋形排列，以利于液流从平衡盘液力动压槽进入平衡盘液力膜面，在其端面产生由低压到高压侧的粘性剪切流，能阻止由高压侧到低压侧的压差流，与高压液力一起达到优异的平衡盘的轴向承载性能，使平衡盘液力膜完全隔开了平衡盘实体可能的接触，解决了介质液力粘度小，承载能力较弱，易发生平衡盘过磨损的实质性技术问题。本发明可在所述前轴承液力膜面上设有前轴承液力动压槽，所述前轴承液力动压槽分别设在前轴承液力高压槽的相邻两个邻角处，并以径向方向为基准沿对角线方向分别镜像向后轴承两端延伸，以利于将前轴承液力高压槽内的液流通过前轴承液力动压槽流到前轴承液力膜面上，并在前轴承液力膜面上达到更高的径向承载性能。本发明还可在后轴承液力膜面上设有后轴承液力动压槽，所述后轴承液力动压槽分别设在后轴承液力高压槽的对角线上，并沿对角线方向分别向后轴承两端延伸，以利于将后轴承液力高压槽内的液流通过后轴承液力动压槽进入到后轴承液力膜面，并在后轴承液力膜面产生由低压到高压侧的粘性剪切流，来阻止高压侧到低压侧的压差流，并通过后轴承液力膜面表面形成的液力膜来达到更优异的后轴承径向承载性能。本发明由于采用上述结构，具有结构新颖、安全可靠、使用寿命长、节约空间，降低成本、减少磨损等优点。附图说明图1是本发明的结构示意图图2是本发明中图1A的平衡盘部位结构示意图。图3是本发明中平衡盘液力面展开示意图。图4是本发明中图1B的后轴承部位结构示意图。图5是本发明中后轴承前液力面展开示意图。图6是本发明中图1C的前轴承部位结构示意图。图7是本发明中前轴承前液力面展开示意图。附图标记：1、集装式机械密封2、密封箱体3、平衡盘4、出水段5、后轴承套6、后轴承7、平衡管路8、中段9、泵轴10、叶轮、11、轴中心高压孔12、导叶13、前轴承套14、前轴承15、叶轮螺母16、轴心孔封堵螺栓17、进水段18、平衡盘高压水轴孔19、平衡盘均压水腔20、定位块21、平衡盘径向高压水孔22、平衡盘液力面高压水孔23、平衡盘液力动压槽24、平衡盘平衡压水腔25、平衡盘26、平衡盘液力膜面27、后轴承高压水轴孔28、后轴承均压水槽29、后轴承液力面高压水孔30、后轴承液力高压槽31、高压水集汇腔32、高压水引出轴孔33、后轴承液力动压槽34、后轴承液力膜面35、前轴承高压水轴孔36、前轴承液力高压槽37、前轴承液力面高压水孔38、前轴承均压水槽39、前轴承液力动压槽40、前轴承液力膜面。具体实施方式下面结合附图对本发明进一步说明：如附图1所示，一种反渗透海水淡化多级高压泵，主要包括泵体、泵轴9、叶轮10、导叶12、前轴承14、后轴承6、平衡盘3、集装式机械密封1、密封箱体2、叶轮螺母15和定位块20，泵体是由进水段17、中段8和出水段4固定连接而成，泵体、泵轴9、叶轮10、导叶12、前轴承14、后轴承6、平衡盘3、集装式机械密封1、密封箱体2、叶轮螺母15和定位块20的连接关系与现有技术相同，此不赘述，所述，其特征在于所述泵轴9中心沿轴向设有轴中心高压孔11，所述泵轴9侧壁对应前轴承的安装面上径向设有前轴承高压水轴孔35，所述泵轴9侧壁对应后轴承的安装面上径向设有后轴承高压水轴孔27，所述轴中心高压孔11分别与后轴承高压水轴孔27和前轴承高压水轴孔35相连通，所述前轴承的内壁设有前轴承均压水槽28，外壁设有前轴承液力高压槽36，所述前轴承均压水槽28经前轴承液力面高压水孔37与前轴承液力高压槽36相连通，所述前轴承均压水槽28经前轴承高压水轴孔35与轴中心高压孔11相连通，所述后轴承内壁设有后轴承均压水槽28，外壁设有后轴承液力高压槽30，所述后轴承相对于多级叶轮的末级叶轮后端的端面上设有高压水集汇腔31，所述泵轴9上对应高压水集汇腔31径向设有高压水引出轴孔32，所述高压水引出轴孔32一端与轴中心高压孔11相连通，另一端与高压水集汇腔31相连通，所述后轴承均压水槽28经后轴承液力面高压水孔37与后轴承液力高压槽30相连通，所述后轴承均压水槽经28后轴承高压水轴孔35与轴中心高压孔11相连通，以利于将叶轮高压腔内的高压液流通过高压水集汇腔31、高压水引出轴孔32、轴中心高压孔11并分流，一路通过前轴承高压水轴孔35、前轴承均压水槽28、前轴承液力面高压水孔37和前轴承液力高压槽36引至前轴承液力膜面40，在前轴承液力膜面和前轴承套间形成前轴承液力膜，另一路通过后轴承高压水轴孔27、后轴承均压水槽28和后轴承液力面高压水孔30和后轴承液力高压槽30引至后轴承液力膜面34，在后轴承液力膜面和后轴承套间形成后轴承液力膜，通过前轴承液力膜和后轴承液力膜的保护，避免了前轴承外表面与前轴承套的直接接触和后轴承外表面与后轴承套的直接接触，保证了前轴承和后轴承在高压环境下运行时，利用流体动压效应形成承压液力膜的承载能力，并产生由低压到高压侧的粘性剪切流来阻止由高压侧到低压侧的压差流，解决了介质液力直接承载、占用空间大、污染严重的实质性技术问题。本发明可在所述泵轴9侧壁对应平衡盘3的安装面上径向设有平衡盘高压水轴孔18，所述平衡盘3内壁设有平衡盘均压水腔19，所述平衡盘3内设有平衡盘径向高压水孔21，所述平衡盘3与后轴承套5相对应的端面上设有平衡盘液力动压槽23，所述平衡盘径向高压水孔21一端经平衡盘液力面高压水孔22与平衡盘液力动压槽23相连通，另一端经平衡盘均压水腔19与平衡盘高压水轴孔18相连通，以利于将叶轮高压腔内的高压液流通过后轴承6的高压水集汇腔31、高压水引出轴孔32、轴中心高压孔11、平衡盘高压水轴孔18、平衡盘均压水腔19、平衡盘径向高压水孔21、平衡盘液力面高压水孔22和平衡盘液力动压槽23引至平衡盘承压液力膜面26，使高压水在平衡盘承压液力膜面26形成承载液膜，并产生平衡盘3的载力及冷却润滑，保证了平衡盘3在高压环境下运行时，利用流体动压效应形成承压液力面的承载能力，并在其端面产生由低压到高压侧的粘性剪切流来阻止由高压侧到低压侧的压差流，达到显著的承载性能，进一步解决了介质液力直接承载和磨损严重的实质性技术问题。本发明可在密封箱体2和泵体的进水段17间设有平衡管路7，所述平衡管路7一端与密封箱体2内腔相连通，另一端与泵体的进水段17的进水腔相连通，以利于形成平衡盘液力面外围的低压环境，同时，还能起到清洗密封箱体内的机械密封的作用。本发明所述平衡盘3端面上的平衡盘液力动压槽23呈圆周阵列，且平衡盘液力动压槽23以泵轴9轴心为中心呈螺旋形排列，以利于液流从平衡盘液力动压槽23进入平衡盘液力膜面26，在其端面产生由低压到高压侧的粘性剪切流，能阻止由高压侧到低压侧的压差流，与高压液力一起达到优异的平衡盘3的轴向承载性能，承载液膜完全隔开了平衡盘3实体可能的接触，解决了介质液力粘度小，承载能力较弱，易发生平衡盘3过磨损的实质性技术问题。本发明可在所述前轴承液力膜面40上设有前轴承液力动压槽39，所述前轴承液力动压槽39分别设在前轴承液力高压槽36的相邻两个邻角处，并以邻角为起点分别向前轴承14两端镜像延伸，以利于将前轴承液力高压槽36内的液流通过前轴承液力动压槽39流到前轴承液力膜面40上，并在前轴承液力膜面40上产生更高的径向承载性能。本发明还可在后轴承液力膜面34上设有后轴承液力动压槽33，所述后轴承液力动压槽33分别设在后轴承液力高压槽30的对角线上，并以径向方向为基准沿对角线方向分别镜像向后轴承两端延伸，以利于将后轴承液力高压槽30内的液流通过后轴承液力动压槽33进入到后轴承液力膜面34，并在后轴承液力膜面34产生由低压到高压侧的粘性剪切流，来阻止高压侧到低压侧的压差流，并与高压液力一起达到更优异的后轴承径向承载性能。本发明在运行时，如附图6所示，泵轴高速旋转，带动中段内的多级叶轮旋转，多级叶轮将进入进水段的液体逐级导出，最后通过出水段泵出，泵轴在高速旋转过程中，多级叶轮10的末级后端的高压液流所形成的液压承载力一路通过高压水集汇腔31、高压水引出轴孔32、轴中心高压孔11、前轴承高压水轴孔35、前轴承均压水槽38、前轴承液力面高压水孔37引流至前轴承液力高压槽36，再通过前轴承液力高压槽36两侧的前轴承液力动压槽39流到前轴承外表面形成前轴承液力膜面40，如附图7所示，在其前轴承外表面产生由低压到高压侧的粘性剪切流，能阻止由高压侧到低压侧的压差流，与高压液力一起达到优异的前轴承14径向承载性能，解决了介质液力直接径向承载的实质性技术问题；一路通过高压水集汇腔31、高压水引出轴孔32、轴中心高压孔11、后轴承高压水轴孔27、后轴承均压水槽28、后轴承液力面高压水孔29引流至后轴承液力高压槽30，再通过后轴承液力高压槽30两侧的后轴承液力动压槽33流到后轴承外表面形成后轴承液力膜面34，如附图5所示，在其后轴承外表面产生由低压到高压侧的粘性剪切流，阻止了由高压侧到低压侧的压差流，并与高压液力一起达到优异的后轴承6径向承载性能，解决了介质液力直接径向承载的实质性技术问题；另一路通过高压水集汇腔31、高压水引出轴孔32、轴中心高压孔11、平衡盘高压水轴孔18、平衡盘均压水腔19、平衡盘径向高压水孔21、平衡盘液力面高压水孔22流至平衡盘液力动压槽23，再通过螺旋形排列的平衡盘液力动压槽23进入到平衡盘外表面，在平衡盘外表面形成平衡盘液力膜面26，并在平衡盘外表面面产生由低压到高压侧的粘性剪切流，能阻止由高压侧到低压侧的压差流，与高压液力一起达到优异的平衡盘3的轴向承载性能，是平衡盘液力膜面完全隔开平衡盘3的实体可能的接触，解决了介质液力粘度小，承载能力较弱，易发生平衡盘3过磨损的实质性技术问题。水泵的稳定性好，摩擦因数小，机械效率高，寿命长。本发明由于采用上述结构，具有结构新颖、安全可靠、使用寿命长、节约空间，降低成本、减少磨损等优点。