一种自冷却离心泵的制作方法

本发明涉及离心泵技术领域，尤其涉及一种自冷却离心泵。

背景技术：

现有离心泵中，无论是卧式安装结构还是立式安装结构，轴承的冷却方式都为两种型式：一种为风冷结构型式，另一种为水冷结构型式。风冷结构分为自然风冷和强制风冷两种，由于采用风冷型式时受到环境温度的影响，故此当轴承冷却效果不好时，则采用水冷结构型式。水冷结构型式分为外接冷却液和采用泵自身抽送介质冷却两种，两种冷却结构都需要在轴承箱上面设置冷却室。其中，外接冷却液方式时需另外增加自来水、工业用水或其它冷却液进行冷却，浪费资源且不环保；而采用泵自身抽送介质冷却方式时，需要在泵的出口即最高压力处将介质引流到轴承箱冷却室进行冷却，介质经冷却室后流回到泵的入口即最低压力处。这种方式会受到泵出口压力的影响，即当泵产生的额定压力高时，冷却室所承受的介质压力就高；当泵的运行工况压力变化时，冷却室承受的压力也变化；当泵运行在工况压力最高即泵关闭出口阀门时，冷却室承受的压力也就最高。故此采用泵自身抽送介质冷却的方式存在安全隐患，非常危险。

另外，现有离心泵中，水泵本体都没有设置脱气引水装置，泵启动时必须对其进行灌水；泵在运行过程中，当管路系统的装置汽蚀余量不够时，由于泵没有设置脱气装置，则会产生汽蚀，严重是泵不能工作，影响泵的应用场合和使用寿命。且泵现有离心泵中，都单独设置有进水段和轴承箱，水泵的转向尺寸大，体积大，质量大，故此泵的应用受到了极大的限制。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种自动脱气引水、使用安全的自冷却离心泵。

为了实现上述目的，本发明提供了一种自冷却离心泵，其包括泵体、泵盖、离心叶轮、一体式轴承箱、泵轴、泵体压盖、脱气装置和控制系统，所述一体式轴承箱、所述泵盖和所述泵体通过螺栓依次连接并压紧形成吸入室、脱气腔和泵腔，所述泵轴安装于所述一体式轴承箱内，所述离心叶轮安装在所述泵轴上并设置于所述泵腔内，所述泵体压盖安装在泵体上；所述一体式轴承箱上设置有脱气接口，所述脱气接口上安有脱气电磁阀，所述脱气电磁阀与所述脱气装置连接，所述控制系统设有控制电磁阀、进水检测探头、第一压力检测探头、第二压力检测探头、温度检测探头、振动检测探头和plc可编程控制器，所述控制电磁阀、所述进水检测探头、第一压力检测探头、第二压力检测探头、温度检测探头和振动检测探头和所述脱气装置与plc可编程控制器电连接，所述plc可编程控制器与外部驱动设备电连接。

作为上述技术方案的改进，所述自冷却离心泵还包括防砂装置，所述防砂装置包括机械密封、油液密封环和隔砂环，所述一体式轴承箱设有油液密封环安装位、机械密封静环安装位和隔砂环配合位；

所述油液密封环安装在所述油液密封环安装位内并与所述泵轴配合，所述机械密封的静环安装在所述机械密封静环安装位内、所述机械密封的动环安装在所述泵轴上以保证所述隔砂环与所述隔砂环配合位配合；

作为上述技术方案的改进，所述自冷却离心泵还包括漏水积液排泄装置，所述漏水积液排泄装置包括设置在泵轴外围的抛液槽、设置在所述一体式轴承箱内的环形凹槽、排液孔、排液接口，所述机械密封、抛液槽、环形凹槽和油液密封环组合形成积液腔，所述排液孔连通所述积液腔和排液接口。

作为上述技术方案的改进，所述离心叶轮上设置有背叶片，所述离心叶轮通过轴套固定在所述泵轴上，所述泵体内设置有滑动轴承、环形槽、轴承安装位和流道端面；所述背叶片的端面与所述流道端面有轴向间隙d，其中0.5mm≤d≤1.0mm，所述背叶片、轴套、流道端面、滑动轴承、环形槽相互组合后形成回流腔。

作为上述技术方案的改进，所述泵体内还设置有压盖安装位、回流孔和卸压孔，所述轴套、滑动轴承、回流孔、卸压孔、压盖安装位、泵体压盖相互组合后形成卸压腔。

作为上述技术方案的改进，所述控制系统包括排砂和残余轴向力平衡系统，所述一体式轴承箱上设置有卸压孔、储液腔和第一压力检测探头，所述第一压力检测探头安装于所述卸压孔上并与所述电磁阀通过回流管连通，所述回流管通过三通与所述回液孔连接后并与所述储液腔连通，由此，所述第一压力检测探头、电磁阀与plc可编程控制器电连接并与卸压腔组成排砂和残余轴向力平衡系统。

所述控制系统还包括自动脱气引水系统，所述一体式轴承箱上设置有进液口、储液腔和所述第二压力检测探头，所述脱气腔与所述脱气接口连通，所述储液腔和脱气腔之间设置有排气孔，所述储液腔与进液口连通，所述吸入室连通所述储液腔和所述泵腔，由此，所述第二压力检测探头、脱气装置与plc可编程控制器电连接组成自动脱气引水系统。

作为上述技术方案的改进，所述控制系统还包括油室进水检测系统，所述一体式轴承箱上设置有油室和与所述油室连通的所述进水检测孔，所述进水检测探头安装于所述进水检测孔上，由此，所述进水检测探头与所述plc可编程控制器电连接组成油室进水检测系统。

作为上述技术方案的改进，所述控制系统还包括温度检测系统，所述温度检测探头设为多个，多个所述温度检测探头分别安装于所述泵体上和所述一体式轴承箱内，由此，多个温度检测探头与plc可编程控制器电连接组成温度检测系统。

作为上述技术方案的改进，所述控制系统还包括振动检测系统，所述振动检测探头设为多个，多个所述振动检测探头分别安装于所述泵体上和所述一体式轴承箱内，多个振动检测探头与plc可编程控制器电连接组成振动检测系统。

本发明提供的一种自冷却离心泵，与现有技术相比较，具有如下有益效果：

1、本发明可使离心泵的轴承、机械密封在不需要外接冷却液的情况下就可以自动冷却，离心泵具有自动脱气引水功能、漏水积液排泄功能、油室进水检测功能、防砂排砂功能、残余轴向力平衡功能和温度、振动检测功能；由于本发明设计巧妙，缩短了离心泵的整体轴向长度，减小了泵的体积与重量，机械密封只承受吸入压力，降低了制造、安装和维修成本；本发明中设置了滑动轴承对泵轴的辅助支承，可使水泵的运行转速达到6000r/min；由于其特殊的设计，自冷却离心泵可以用来抽送清洁液体、含砂含渣液体、含纤维液体和气液混合体。

2、本发明所提供的自冷却离心泵所设置的水泵的控制系统可以清晰地显示出水泵运行情况，还可以直接诊断出水泵故障的具体位置，方便水泵的维修，可大大提高维修效率，降低维修成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1是本发明实施例提供的一种自冷却离心泵的结构示意图；

图2本发明实施例提供的泵体的结构示意图；

图3本发明实施例提供的一体式轴承箱的结构示意图；

图4本发明实施例提供的图1中的积液腔的放大图；

图5本发明实施例提供的泵盖的结构示意图。

其中，1-泵体；2-泵盖；3-一体式轴承箱；4-离心叶轮；5-泵轴；6-泵体压盖；7-轴套；8-机械密封；9-油液密封环；10-进液口；11-出液口；12-控制电磁阀；13-回流管；14-三通；15-第一压力检测探头；16-第二压力检测探头；17-温度检测探头；18-进水检测探头；19-振动检测探头；20-o型圈；21-背叶片；22-脱气腔；23-脱气接口；24-积液腔；25-排液接口；26-卸压腔；27-储液腔；28-油室；29-泵腔；30-吸入室；31-排气孔；32-回流腔；33-脱气电磁阀；34-环形槽；35-流道端面；36-回流孔；37-散热筋；38-第一流道弧形；39-第二流道弧形；40-卸压孔；41-隔砂环配合位；42-机械密封静环安装位；43-环形凹槽；44-油液密封环安装位；45-导流筋；46-隔砂环；47-抛液槽；d-轴向间隙。

具体实施方式

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进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1-5所示，本发明提供了一种自冷却离心泵，其包括泵体1、泵盖2、离心叶轮4、一体式轴承箱3、泵轴5、泵体压盖6、脱气装置(图中未示出)和控制系统，所述一体式轴承箱3、所述泵盖2和所述泵体1通过螺栓依次连接并压紧形成吸入室30、脱气腔22和泵腔29，所述泵轴5安装于所述一体式轴承箱3内，所述离心叶轮4安装在所述泵轴5上并设置于所述泵腔29内，所述泵体压盖6安装在泵体1上；所述一体式轴承箱3上设置有脱气接口23，所述脱气接口23上安有脱气电磁阀33，所述脱气电磁阀33与所述脱气装置连接，所述控制系统设有控制电磁阀12、进水检测探头18、第一压力检测探头15、第二压力检测探头16、温度检测探头17、振动检测探头19和plc可编程控制器(图中未示出)，所述控制电磁阀12、所述进水检测探头18、第一压力检测探头15、第二压力检测探头16、温度检测探头17和振动检测探头19和所述脱气装置与plc可编程控制器电连接，所述plc可编程控制器与外部驱动设备电连接。

更佳地，在本实施例中，所述自冷却离心泵还包括防砂装置，所述防砂装置包括机械密封8、油液密封环9和隔砂环46，所述一体式轴承箱3设有油液密封环安装位44、机械密封静环安装位42和隔砂环配合位41；所述油液密封环9安装在所述油液密封环安装位44内并与所述泵轴5配合，所述机械密封8的静环安装在所述机械密封静环安装位42内、所述机械密封8的动环安装在所述泵轴5上以保证所述隔砂环46与所述隔砂环配合位41配合；通过隔砂环46和隔砂环配合位41的配合，使得该自冷却离心泵具有防砂功能，从而可以抽送含砂含渣、含纤维等液体。

更佳地，在本实施例中，所述自冷却离心泵还包括漏水积液排泄装置，所述漏水积液排泄装置包括设置在泵轴5外围的抛液槽47、设置在所述一体式轴承箱3内的环形凹槽43、排液孔、排液接口25，所述机械密封8、抛液槽47、环形凹槽43和油液密封环9组合形成积液腔24，所述排液孔连通所述积液腔24和排液接口25。积液腔24的设置使得该自冷却离心泵具有漏水积液排泄的功能，增长该自冷却离心泵的使用寿命。

更佳地，在本实施例中，所述离心叶轮4上设置有背叶片21，所述离心叶轮4通过轴套7固定在所述泵轴5上，所述泵体1内设置有滑动轴承、环形槽34、轴承安装位和流道端面35；所述背叶片21的端面与所述流道端面35有轴向间隙d，其中0.5mm≤d≤1.0mm，所述背叶片21、轴套7、流道端面35、滑动轴承、环形槽34相互组合后形成回流腔32。所述泵体1内还设置有压盖安装位、回流孔36和卸压孔40，所述轴套7、滑动轴承、回流孔36、卸压孔40、压盖安装位、泵体压盖6相互组合后形成卸压腔26。具体的，泵盖2穿过泵轴5后与一体式轴承箱3配合，将平键安装在泵轴5上面，离心叶轮4套入泵轴5后通过平安装在泵轴5上面，轴套7安装在泵轴5上面，两件圆螺母安装在泵轴5上面并将轴套7、离心叶轮4压紧固定在泵轴5上；滑动轴承安装在泵体1内设置的轴承安装位内，用紧定螺钉将滑动轴承和泵体1固定好，把o型圈20放在泵体1内设置的o型圈20安装位内；将泵体1通过圆螺母、轴套7、离心叶轮4、泵盖2后与一体式轴承箱3配合，调整好离心叶轮4上设置的背叶的端面与泵体1内设置的流道端面35之间的轴向间隙d，保证轴向间隙d的尺寸范围0.5mm～1.0mm，用螺栓将泵体1和一体式轴承箱3连接后并压紧泵盖2，盘动泵轴5至少旋转两圈；把o型圈20放在泵体1内设置的o型圈20安装位内，将泵体压盖6安装在泵体1内设置的压盖安装位内，用螺栓将泵体压盖6压紧并固定在泵体1上；一体式轴承箱3和泵盖2配合后形成吸入室30和脱气腔22，泵盖2和泵体1配合后形成泵腔29；背叶片21、流道端面35、轴套7、滑动轴承和泵体1内设置的环形槽34相互组合后形成回流腔32；泵体压盖6、轴套7、滑动轴承和泵体1内设置的回流孔36、卸压孔40、压盖安装位相互组合后形成卸压腔26。

更佳地，在本实施例中，所述控制系统包括排砂和残余轴向力平衡系统，所述一体式轴承箱3上设置有卸压孔40、储液腔27和第一压力检测探头15，所述第一压力检测探头15安装于所述卸压孔40上并与所述控制电磁阀12通过回流管13连通，所述回流管13通过三通14与所述回液孔连接后并与所述储液腔27连通，由此，所述第一压力检测探头15、电磁阀与plc可编程控制器电连接并与卸压腔26组成排砂和残余轴向力平衡系统。

更佳地，在本实施例中，所述控制系统还包括自动脱气引水系统，所述一体式轴承箱3上设置有储液腔27和进液口10，所述第二压力检测探头16安装于所述一体式轴承箱3上，所述脱气腔22与所述脱气接口23连通，所述储液腔27和脱气腔22之间设置有排气孔31，所述储液腔27与进液口10连通，所述吸入室30连通所述储液腔27和所述泵腔29，由此，所述第二压力检测探头16、脱气装置与plc可编程控制器电连接组成自动脱气引水系统。

更佳地，在本实施例中，所述控制系统还包括油室进水检测系统，所述一体式轴承箱3上设置有油室28和与所述油室28连通的所述进水检测孔，所述进水检测探头18安装于所述进水检测孔上，由此，所述进水检测探头18与所述plc可编程控制器电连接组成油室28进水检测系统。

更佳地，在本实施例中，所述控制系统还包括温度检测系统，所述温度检测探头17设为多个，多个所述温度检测探头17分别安装于所述泵体1上和所述一体式轴承箱3内，由此，多个温度检测探头17与plc可编程控制器电连接组成温度检测系统。

更佳地，在本实施例中，所述控制系统还包括振动检测系统，所述振动检测探头19设为多个，多个所述振动检测探头19分别安装于所述泵体1上和所述一体式轴承箱3内，多个振动检测探头19与plc可编程控制器电连接组成振动检测系统。

该自冷却离心泵的工作过程如下：自冷却离心泵在负压吸水工况场合应用时，plc可编程控制器发出指令，脱气电磁阀33打开，脱气装置运行，对该自冷却离心泵进行脱气引水。当第二压力检测探头16检测到储液腔27的液体压力为设定值时，脱气电磁阀33关闭，脱气装置停止运行，这时自冷却离心泵内的储液腔27、吸入室30、脱气腔22、泵腔29、回流腔32、卸压腔26内充满了液体，液体包围着一体式轴承箱3的油室28，泵的启动运行前自动引水过程完成。当自冷却离心泵在正压吸水工况场合应用时，则不需要此过程。启动自冷却离心泵，plc可编程控制器发出指令，控制电磁阀12打开，运行到设定打开时间，控制电磁阀12关闭，完成自冷却离心泵卸压腔26内的自动冲砂、排砂过程。此为自冷却离心泵进入正常工况运行时的启动过程；

自冷却离心泵工况运行，抽送介质依次由进液口10流入经过储液腔27、吸入室30、离心叶轮4和泵腔29后从泵体1上设有的出液口11流出。液体由泵腔29经背叶片21的外部高压区进入回流孔36后流入卸压腔26，再从卸压腔26经过滑动轴承、轴套7流进回流腔32，在背叶片21的离心力作用下，液体再由回流腔32经过背叶片21后流入回流孔36依次循环，对滑动轴承进行润滑、冲洗和对离心叶轮4的轴向力进行平衡；

当自冷却离心泵的运行工况发生变化，即泵在小流量工况下运行时，由于离心叶轮4产生的压力过高，这时泵的平衡装置不能完全平衡掉轴向力，即会产生残余轴向力。此残余轴向力过大时，会对水泵的推力轴承即双列角接触球轴承产生破坏。这时卸压腔26内的第一压力检测探头15检测到高压，plc可编程控制器发出指令，控制电磁阀12打开，卸压腔26内的高压液体经过回流管13、三通流回储液腔27的低压区，当运行到第一压力检测探头15检测到平衡压力时，控制电磁阀12关闭，自冷却离心泵正常运行。此为自冷却离心泵的残余轴向力自动平衡过程，此过程的同时也有对卸压腔26内的自动冲砂、排砂作用；

当自冷却离心泵的运行工况发生变化，即泵在大流量工况下运行时，或当管路系统的装置汽蚀余量不够时，水泵会产生汽蚀影响吸程，严重是泵不能工作，影响泵的应用场合和使用寿命。当自冷却离心泵发生汽蚀时，由于储液腔27和吸入室30内的液体流速过快或空化汽泡的产生，这时候第二压力检测探头16检测到储液腔27的液体压力设定值时，plc可编程控制器发出指令，脱气电磁阀33打开，脱气装置运行，对自冷却离心泵的储液腔27和吸入室30内进行水泵的工况或非工况运行脱气引水，消除自冷却离心泵的汽蚀和提高水泵的吸程。当第二压力检测探头16检测到储液腔27的液体压力为设定值时，脱气电磁阀33关闭，脱气装置停止运行。

自冷却离心泵正常运行，抽送介质不断由储液腔27、吸入室30流入离心叶轮4后排出泵体1外，这时一体式轴承箱3内的润滑油、轴承和机械密封8不需要对其进行外接冷却水就可以自动降温，温度由抽送介质自动排出水泵外。由于自冷却离心泵的储液腔27和吸入室30内的液体为常压或负压，故此机械密封8不必要选择承受高压的机封。

自冷却离心泵运行或停机时，由于机械密封8的动环上设置有隔砂环46，所以抽送介质内的砂石不会进入机械密封8内。机械密封8使用到正常寿命后或密封失效时，当离心泵停机时，液体通过泵轴5流入积液腔24，离心泵运行时，液体通过泵轴5旋转流入泵轴5上设置的抛液槽47，再由抛液槽47抛入积液腔24，泄露的介质由积液腔24通过排液孔和排液接口25排出水泵外，使自冷却离心泵具有漏水积液排泄功能。

自冷却离心泵正常运行，当机械密封8完全失效，泄露的液体量大于排液孔的排泄量时，液体通过油液密封环9进入油室28内。由于液体的密度大于润滑油的密度，泄露的液体进入油室28后沉积于底部进入进水检测孔内，当进水检测探头18检测到进水信号时，plc可编程控制器发出指令，自冷却离心泵停止运行。

自冷却离心泵正常运行，当泵体1上和一体式轴承箱3内的温度检测探头17检测到可许运行温度时，系统报警。当检测到系统设定的最高温度值时，plc可编程控制器发出指令，自冷却离心泵停止运行。

自冷却离心泵正常运行，当泵体1上和一体式轴承箱3内的振动检测探头19检测到可许运行振动值时，系统报警。当检测到系统设定的最高振动值时，plc可编程控制器发出指令，自冷却离心泵停止运行。

还需要说明的是，所述泵体1内设置有第一流道弧形38；泵盖2上设置有第二流道弧形39、第一出口直径、第一进口直径、导流筋45；一体式轴承箱3内设置第二有出口直径；离心叶轮4内设置有第二进口直径；所述第一流道弧形38与第二流道弧形39为同一弧形且弧形半径相等；第一出口直径大于第二进口直径1.0mm～2.5mm；第一进口直径与第二出口直径的尺寸相等；导流筋45的数量为1～3片，且均为流线型。

还需要说明的是，该自冷却离心泵的泵体1上设置有散热筋37、吊环孔和出液口11，出液口11与泵腔29连通，出液口11与外部管路的连接方式可以为消防沟槽连接方式、螺纹连接方式或法兰连接方式，泵体1的压水室形式可以为环形、螺旋形、准螺旋形；一体式轴承箱3上设置有底座、水泵安装孔和进液口10，进液口10与外部管路的连接方式可以为消防沟槽连接方式、螺纹连接方式或法兰连接方式；离心叶轮4的形式可以为开式、半开式、闭式，叶片形式可以为扭曲叶片、圆柱叶片、直叶片或叶片出口部分折弯式叶片，一体式轴承箱3上设置的进液口10布置方向对应于泵轴5的轴向可以为45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°、360°旋转，泵1上设置的出液口11布置方向对应于泵轴5的轴向可以为45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°、360°旋转。

本发明提供的一种自冷却离心泵，与现有技术相比较，具有如下有益效果：

1、本发明可使离心泵的轴承、机械密封8在不需要外接冷却液的情况下就可以自动冷却，离心泵具有自动脱气引水功能、漏水积液排泄功能、油室28进水检测功能、防砂排砂功能、残余轴向力平衡功能和温度、振动检测功能；由于本发明设计巧妙，缩短了离心泵的整体轴向长度，减小了泵的体积与重量，机械密封8只承受吸入压力，降低了制造、安装和维修成本；本发明中设置了滑动轴承对泵轴5的辅助支承，可使水泵的运行转速达到6000r/min；由于其特殊的设计，自冷却离心泵可以用来抽送清洁液体、含砂含渣液体、含纤维液体和气液混合体。2、本发明所提供的自冷却离心泵所设置的水泵的控制系统可以清晰地显示出水泵运行情况，还可以直接诊断出水泵故障的具体位置，方便水泵的维修，可大大提高维修效率，降低维修成本。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。