[实用新型]叶轮自动平衡轴向力的离心泵

说明书

本实用新型涉及离心泵，尤其涉及多级高压离心泵和多级潜没离心泵。

目前，由叶轮、蜗壳或导流壳、扶正瓦、进口环、出口环、轴套、泵轴、平键、托架（泵盖）、等构成的单级离心泵或多级高压离心泵，其叶轮与由电机驱动的泵轴是成轴向固定联接的（参见图1）。在单级离心泵中，进入泵体的流体在高速旋转的叶轮的离心作用下被甩出，并经扬水管排出。在多级离心泵中，进入泵体的流体在第一级叶轮的离心作用下从叶轮出口甩出，经导流壳进入下一级叶轮入口，并在该级叶轮的离心作用下被进一步加压，进入更下一级叶轮，如此流体被逐级加压，最后从末级叶轮甩出并经扬水管排出。

这类离心泵，在泵轴沿竖垂方向安装时，主要有如下四个沿轴向作用的力：①由前、后盖板上压力差引起的力P₁；②因流体在叶轮中改变方向而引起的反推力P₂；③叶轮与轴的自身重力P₃；④轴头上流体的静压力P₄，轴向力是上述四力之合力。其中，力P₁、P₂、P₄之值随泵的工况而变化，在泵启动或处于最大流量（即扬程最小）时，P₂达最大值，而P₁、P₄达最小值；反之，当泵处于最小流量时，P₁、P₄达最大值，而P₂几乎为零。在常见的单级高扬程离心泵，尤其是多级高压离心泵中，这个轴向力很大，它通过泵轴传递到处于轴端的止推轴承或者滑动止推轴承上，故这类泵必需采用价格高昂的高承载止推轴承。由于叶轮与泵轴在轴向上是固定的，故多级高压离心泵的加工精度和安装精度要求极为苛刻，成本  相应提高。即使如此，在扬程为300米以上的离心泵中，由于巨大轴向力导致的快速磨损依然没有能被克服。

为降低轴向力，在专利CN87203854“自动平衡轴向力的离心泵叶轮”中曾采用过如下方案（参见图3）：①将离心泵叶轮以可沿轴向滑动的方式与泵轴联接；②确定后盖板出口密封环内径与前盖板密封环内径之比K大于1，一般为1.3；③在上、下盖板的止口端设计了上、下止推凸缘面（M、N），并在上止推凸缘面（M）上打若干平衡孔（K）；④把带有止推凸缘面（B）的扶正瓦（26）嵌装在导流壳与泵轴之间，平衡腔（A）与叶轮腔由扶正瓦（26）的止推面（B）与叶轮止推凸缘面（M）之间的间隙与平衡孔（K）沟通。通过上述技术措施后，把离心泵的轴向力降低了60～70％。但是，实践证明，按照专利CN    87203854设计的泵，存在洩漏量大、叶轮平衡稳定性欠佳的缺点，故在克服磨损上还未达理想效果，泵效率也不够理想。

本实用新型旨在采用“自动平衡轴向力的离心泵叶轮”的基础上，进一步改进离心泵的结构，克服洩漏量过大和叶轮平衡态不稳定的缺点，使叶轮在工作时始终处于液压悬浮状态，从根本上消除磨损，提高泵的使用寿命和泵的工作效率。

本实用新型是通过如下技术措施实现上述目的的：①如专利CN87203854文中所述，将叶轮与泵轴作滑动配合联接，使叶轮能沿轴滑动；②后盖板出口环内径与前盖板进口环内径之比值K，取实验最佳值K＝1.2～1.25；③以能承载叶轮重量为前提，尽可能减小与进口环相接触的叶轮前盖板凸缘止推面（N）的面积；④设置降低曳漏量和改善叶轮液压悬浮性能的机构（参见图4～图9）。其具体结构是；在采用8703854专利所述的前、后盖板上分别设计有凸缘止推面（N、M）、并在后盖板凸缘止推面（M）上打有若干个平衡孔（K），在导流壳（或泵盖）与泵轴之间嵌装有耐磨性好的有止推面（B）的扶正瓦，并将平衡腔（A）与叶轮腔由扶正瓦的止推面（B）与叶轮后盖板上的凸缘止推面（M）之间的间隙（）与平衡孔（K）沟通之外，再增加下列之一的设计：（a）以图5为例，在导流壳（或泵盖上），安装一个内径小于后出口环的密封环（O），使这用高弹性材料制作的密封环（O）与叶轮后口环成滑动接触，该环不仅可降低洩漏量，而且当叶轮向右（或向上）移动时，叶轮后凸缘止推面与扶正瓦止推面之间的间隙（）减小（甚至为零），减小甚至切断了平衡腔（A）与叶轮腔之通路，使平衡腔（A）形成封闭状态，内部