一种可控泄露量式离心泵轴向力平衡结构的制作方法

1.本发明涉及离心泵技术领域，具体为一种可控泄露量式离心泵轴向力平衡结构。


背景技术：

2.离心泵在运转中，转子上作用着轴向力，该力将拉动转子轴向移动，如果不消除或者平衡轴向力，此力将拉动转子轴向窜动，与固定零件接触，造成零件损坏以至不能工作。因此必须设法消除或者平衡轴向力。目前最常见的平衡方式是采用后密封环、平衡鼓、平衡盘结构。其中后密封环平衡方式是通过后密封环的阻隔，以及开平衡孔让叶轮后密封环内侧与进口连通，降低作用在叶轮后盖板上指向叶轮进口方向的轴向力，对于多级泵而言末级叶轮利用后密封环产生与所有叶轮产生指向叶轮进口方向轴向力大小接近，方向相反的力用以平衡轴向力；平衡鼓和平衡盘均是在该平衡结构上产生一个与指向轴向力方向相反的力来平衡轴向力。这三种平衡方式的复杂程度递增。因为三种结构都属于转子部分，需要与轴共同旋转，所以与泵体间都有间隙，都会产生泄露。目前常见存在的问题是1.平衡结构与泵体之间间隙导致泄露量大于设计预期，影响泵性能。2.平衡结构外圈因为间隙间的泄露介质冲刷导致磨损过快，其结果是短期会因间隙变大，导致泄漏量增大影响泵性能，会引起平衡效果变差，造成泵损坏。
3.授权公告号cn209414183u，一种带有阶梯型平衡鼓的离心泵，提供了一种阶梯型平衡鼓，利用阶梯状间隙降低泄露，以此来降低泄露量与磨损速度，这种方法一定程度上解决了上述问题，但是阶梯状的平衡鼓以及平衡套增加了一定的加工难度，同时随着时间的推移该结构仍然会出现磨损，导致泵性能下降，这时候如果去更换平衡鼓或平衡套成本较高。
4.同样还有很多关于平衡鼓，后密封环等轴向力平衡结构的授权专利技术，其核心其实都是增加平衡结构与泵体之间间隙的复杂程度来降低泄露与磨损，以此增加泵的可靠性。但是这些技术都增加加工难度与成本，后期出现磨损后的更换成本更高。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明提供了一种可控泄露量式离心泵轴向力平衡结构，该结构可以实现减少泄露，进一步的可以实现泄露量可控，同时在出现平衡结构磨损，泄漏增加导致性能下降时，可以低成本更换某几个小配件的方式恢复使用效果。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
7.一种可控泄露量式离心泵轴向力平衡结构，，在末级叶轮上设计有叶轮后密封环，末级叶轮与连接座之间设置平衡机械密封，平衡机械密封与转子轴之间的间隙与连接座上方的平衡腔连通，平衡腔与进水连通。
8.本发明解决其技术问题所采用的技术方案还包括：末级叶轮的叶轮后密封环的外径尺寸根据首级叶轮的进口口环外径尺寸设计，一般等于或略大于该尺寸，具体根据离心泵的轴向力大小计算；同时该末级叶轮上不设置平衡孔，该后密封环后部腔体通过平衡机
械密封与转子轴之间的间隙与连接座上方的平衡腔连通，平衡腔与进水连通，对于多级泵而言这样设计，叶轮口密封环即能起到类似平衡鼓平衡轴向力的作用，而不是与平衡孔配合的叶轮后密封环仅能平衡单级叶轮轴向力。
9.本发明解决其技术问题所采用的技术方案还包括：末级叶轮的叶轮后密封环的外圈与连接座之间留有间隙，因为本发明不需要通过该间隙来控制减小泄漏量，所以该间隙径向尺寸参照0.15-0.3mm的平衡鼓常见泄露间隙尺寸范围的最大尺寸0.3mm设计，且可以略大于0.3mm，这样可以降低加工难度；同样该间隙轴向尺寸按照小于平衡鼓间隙轴向尺寸设计经验公式1.2倍密封环半径尺寸设计，以缩短离心泵轴向尺寸。
10.本发明解决其技术问题所采用的技术方案还包括：平衡机械密封的动环座通过动环座固定孔用螺钉固定在末级叶轮上叶轮后密封环内圈的腔体中；平衡机械密封的静环座通过静环座固定孔固定在连接座上。
11.本发明解决其技术问题所采用的技术方案还包括：平衡机械密封的静环的密封面上均布大小、形状相同的泄露槽，这样通过末级叶轮的叶轮后密封环与连接座之间的间隙泄露的介质通过平衡机械密封于该密封之间的泄露槽与后方的平衡腔连通，而平衡腔又与进水连通；泄漏量可以通过控制泄露槽的数量进行控制。
12.本发明中，对于轴向力的平衡是通过末级叶轮的叶轮后密封环、平衡机械密封配合完成的，这两个部件的结合，取消了常规平衡鼓结构，由于泄漏量不需要通过传统的平衡鼓与泵体之间的间隙控制，叶轮后密封环又可以直接采用与叶轮相同材质直接铸造而成，所以大大降低了生产加工难度；泄漏量通过平衡机械密封实现可控，提高了离心泵的水力效率，同时提升可靠性；最后即使出现了因为冲刷磨损导致的平衡机械密封的泄漏量增大，降低泵效率，我们也可以单独对平衡机械密封的静环，动环进行更换，降低了售后维护的操作难度与成本。
附图说明
13.图1为本发明结构在离心泵中泵部分的装配示意图；
14.图2为本发明的平衡机械密封示意图；
15.图3为本发明平衡机械密封静环密封环示意图；
16.图4为本发明末级叶轮示意图。
17.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
18.图1中：1.底座；2.下支撑座；3.盖板；4.首级导叶；5.首级叶轮；6.二级导叶；7.二级叶轮；8.三级导叶；9.三级叶轮；10.四级导叶；11.四级叶轮；12.五级导叶；13五级叶轮；14.末级叶轮；15.连接座；16.平衡机械密封；17.油室；18.机械密封；19.转子轴。
19.图2中：20.弹簧；21.推环组件；22.静环座；23.静环；24.动环；25.静环座固定孔；26.动环座固定孔；27.动环座。
20.图3中：28：叶轮后密封环。
具体实施方式
21.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做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。
22.图1-4表示出的是一种可控泄露量式离心泵平衡结构的装配结构以及主要部件图，其中平衡机械密封16的动环座27通过螺钉固定在末级叶轮14的叶轮后密封环28的内圈中，静环座22通过动环座固定孔26用螺栓固定在连接座15上；油室17、机械密封18、连接座15、末级叶轮14、五级叶轮13、五级导叶12、四级叶轮11、四级导叶10、三级叶轮9、三级导叶8、二级叶轮7、二级导叶6、首级叶轮5、首级导叶4，盖板3，下支撑座2按照顺序穿过转子轴19安装；底座1与连接座15用螺栓固定在一起。
23.末级叶轮14安装时叶轮后密封环28的外圈与连接座15的内腔壁存在间隙，不接触，该间隙产生的泄露会被平衡机械密封16控制，所以该间隙的尺寸在设计时可以适当加大降低加工难度。
24.平衡机械密封16上主要包含弹簧20、推环组件21、静环座22、静环23、动环24、静环座固定孔25、动环座固定孔26、动环座27；静环23与动环24装配完成后密封面相对，静环23的密封面上开有泄露槽；末级叶轮14的叶轮密封环28上方的腔体通过静环23与动环24之间的密封间隙、平衡机械密封16与转子轴19之间的间隙与连接座15上方的平衡腔连通。从末级叶轮中泄露出的介质量同过泄露槽的数量进行控制，可以通过增减平衡机械密封16的静环23上的泄露槽数量进行控制，同时如果后期泄露增大，可以单独对静环23和动环24进行更换。
25.该实施例工作时，叶轮后密封环28上方的腔体由于与连接座15上方的平衡腔连通的，而平衡腔又是与水源连通的，所以该腔体内的压力远小于作用在末级叶轮14前盖板上的力，这样产生一个向上的推力，该推力方向与离心泵运转时产生的指向叶轮进口的轴向力方向相反，对轴向力进行平衡。
26.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。