一种温差变形补偿器和双筒体节段式多级泵的制作方法

本发明涉及一种多级泵的温差变形补偿器和采用该温差变形补偿器的双筒体节段式多级泵。

背景技术：

双筒体节段式多级泵在输运高温或低温介质时，芯包、外筒体以及高压端盖产生的温差变形不同步对泵的可靠性运行影响很大。

现有温差变形补偿器有以下三种：

第一种为一组(6或7个)缠绕垫，每个缠绕垫中间设置一个金属间隔环；此种结构的特点是比压较高，对缠绕垫要求高，目前大多为进口，缠绕垫在泵压试验及泵性能试验后需换掉，不能重复使用。

第二种为安装在内泵体与高压端盖之间的8组小蓄能弹簧；此种结构的特点是变形补偿作用良好，但安装定位较困难。

第三种为安装在内泵体与高压端盖之间的一个大的碟形弹簧；此种结构的特点是对材料热处理状态极为敏感，易失效，价格较高。

技术实现要素：

为解决现有温差变形补偿器的上述不足，本发明提供了一种温差变形补偿器，无需频繁更换，安装定位容易，可靠性高不易失效的特点。本发明同时提供了一种采用该温差变形补偿器的双筒体节段式多级泵。

本发明的技术方案是：

一种温差变形补偿器，其特殊之处在于：包括传力筒、弹性挡圈、活动杆和至少一组碟形弹簧组；弹性挡圈套设在传力筒外；活动杆包括底部和杆部；每组碟形弹簧组包括对合套设在所述活动杆杆部外的两个碟形弹簧；定义传力筒的开口端为顶部，封闭端为底部；传力筒与活动杆同轴设置，传力筒的底部与活动杆的底部相对且具有间隙；活动杆在传力筒的作用下沿轴向移动，压缩所述碟形弹簧组。

进一步地，为方便安装定位，上述传力筒与活动杆的配合面上，分别设置有相配合的凸起和凹面。

进一步地，上述传力筒为中空的长方体结构，一方面可增大与活动杆的接触面积，均匀有效地传递热变形；另一方面，在满足强度的前提下可节省材料。

进一步地，上述碟形弹簧组的数量i和总的预紧量l根据双筒体节段式多级泵的中段、外筒体和高压端盖的轴向变形量确定，满足公式l+δl＜if，其中，δl为轴向总膨胀量，δl＝δl2-δl1-δl3，单位为mm；f为单个碟形弹簧的变形量，单位为mm；δl1为中段轴向变形量，单位为mm；δl2为外筒体轴向变形量，单位为mm；δl3为高压端盖轴向变形量，单位为mm。

进一步地，上述传力筒与活动杆之间的最小间隙等于碟形弹簧组总的预紧量l与所述轴向总膨胀量δl之和。

进一步地，上述碟形弹簧采用a系列有支撑面碟形弹簧，碟形弹簧组共3组，碟形弹簧组的总预紧量l＜1.906mm。

本发明还提供了一种双筒体节段式多级泵，包括末级导叶和高压端盖；其特殊之处在于：还包括上述温差变形补偿器；所述温差变形补偿器的传力筒靠近所述末级导叶设置，传力筒与末级导叶的间隙应保证末级导叶和高压端盖热变形引起的动态轴向位移在安全范围内。

与现有温差补偿器相比，本发明的有益效果：

1、本发明通过传力筒、活动杆、碟形弹簧组合的相互作用，根据热变形对芯包、外筒体、高压端盖的配合间隙做动态调整，避免热冲击引起的温差变形不同步造成双筒体泵可靠性降低；结构简单，零件采购加工方便，成本低；可重复使用，无需频繁更换；传力筒和活动杆通过弹性挡圈和凹凸配合面定位，易于安装定位。

2、本发明根据实际工况，通过计算选择合适数量的碟形弹簧组和相应的总预紧量，以及确定传力筒与活动杆之间的最小间隙，能够避免产生不压缩碟形弹簧组的情况发生，或者产生压缩过度引起碟形弹簧失效的情况发生，有效保证了温差变形补偿的可靠性。

附图说明

图1是本发明补偿器的实施例结构图；

图2是本发明装配至高温高压双筒体节段式多级泵内的装配图；

附图标记说明：

1-传力筒，2-弹性挡圈，3-活动杆，4-碟形弹簧，5-末级导叶，6-温差变形补偿器，7-高压端盖，8-外筒体，9-挡圈槽。

具体实施方式

下面结合图1和图2对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明的温差变形补偿器，包括传力筒1、弹性挡圈2、活动杆3和至少一组碟形弹簧组；弹性挡圈2套设在传力筒1外；活动杆3包括底部和杆部；每组碟形弹簧组包括对合的两个碟形弹簧4，套设在活动杆3的杆部外；碟形弹簧4两两对合的好处是载荷与单片碟形弹簧相同，热变形量和自由高度均与碟形弹簧数量成正比，因此可控制的变形范围较大。传力筒1与活动杆3同轴设置，传力筒1的底部与活动杆3的底部相配合，传力筒1与活动杆3的配合面上，分别设置有相配合的凸起和凹面；活动杆3在传力筒1的作用下，活动杆3的底部可以压缩碟形弹簧组。传力筒1与活动杆3之间的间隙等于碟形弹簧组总的预紧量和轴向总膨胀量之和，以避免产生不压缩碟形弹簧组的情况发生，或者产生压缩过度引起碟形弹簧失效的情况发生。本实施例中传力筒1和活动杆3之间的间隙为2mm，具体计算方法如下面表1所示；传力筒1的形状优选中空长方体；碟形弹簧组共3组，碟形弹簧采用a系列有支撑面碟形弹簧。

本发明碟形弹簧组的数量和总的预紧量根据实际温度下的温差，泵的中段、外筒体8和高压端盖7的轴向热变形量确定，具体确定方法如表1所示：

当传力筒与活动杆之间的最小间隙a的计算值不是整数时，应将小数位向上进一位后取整，如上表所示。

如图2所示，本发明的温差变形补偿器6整体安装于末级导叶5(设置在芯包中)与高压端盖7之间，其中弹性挡圈2安装在高压端盖7内侧壁上的挡圈槽9中，传力筒1通过弹性挡圈2安装在高压端盖内，并靠近末级导叶5设置；远离活动杆3端部的碟形弹簧紧靠高压端盖7底部；传力筒1与末级导叶5之间的间隙应保证热变形引起的轴向位移(具体为中段、外筒体和高压端盖热变形引起的总的动态轴向位移)在安全范围内。

工作原理：温差变形使末级导叶5产生轴向位移，通过传力筒1传递到活动杆3上，活动杆3压缩碟形弹簧组实现动态调整，保证热变形引起的轴向位移在安全范围内。

本发明可调整末级导叶(安装在芯包中)与外筒体、外筒体与高压端盖间间隙，解决双筒体泵由于热冲击引起的芯包与外筒体变形不同步问题，确保高压密封在任何工况下的可靠性。

技术特征：

技术总结
为解决现有温差变形补偿器需频繁更换、安装定位困难和易失效的问题，本发明提供了一种温差变形补偿器和双筒体节段式多级泵。本发明温差变形补偿器包括传力筒、弹性挡圈、活动杆和至少一组碟形弹簧组；弹性挡圈套设在传力筒外；活动杆包括底部和杆部；每组碟形弹簧组包括对合套设在所述活动杆杆部外的两个碟形弹簧；传力筒与活动杆同轴设置，传力筒的底部与活动杆的底部相对且具有间隙；活动杆在传力筒的作用下沿轴向移动，压缩所述碟形弹簧组。本发明结构简单，零件采购加工方便，成本低，易于安装定位，可靠性高，可重复使用，无需频繁更换。

技术研发人员：蒋婷;李永乐;宋怀德;许文静;张伟;习宁刚;康渊博
受保护的技术使用者：西安航天泵业有限公司
技术研发日：2017.11.29
技术公布日：2018.05.18