[发明专利]消除屏蔽泵叶轮轴向力的方法和结构

说明书

所属技术领域

本发明涉及水泵技术领域，特别是屏蔽泵的轴向力平衡技术。

背景技术

现有技术中，屏蔽泵无轴封装置，电机和泵同轴，利用屏蔽套将定子、转子与输送介质隔开，电机冷却和轴承润滑采用自身输送介质，轴支撑采用滑动轴承。屏蔽泵在运转中，当叶轮前盖板、后盖板所受压力不平衡时就会产生轴向力，该轴向力通过转子组件作用在推力轴承上。现有的泵轴向力平衡技术有平衡孔方式和背叶片方式。但现有技术不能完全平衡轴向力，残余的轴向力造成较大的向后轴向推力。因此现有的屏蔽泵均不能有效地避免推力盘与推力轴承的推力面之间的接触，这会导致推力轴承的磨损。同时，在实际使用过程中，输送介质的比重、粘度均对轴向力的大小和方向产生影响，流量的改变也会导致轴向力发生变化，因此现有技术不能自动适应波动的轴向力。为了解决上述问题，专利申请号为：200410084383.1，公开号为：CN1779275A的发明公开了一种轴向力平衡的方法，该方法的结构由泵体、泵轴、叶轮和轴承座构成，所述的轴承座设置在所述的泵体内，所述的轴承设置在所述的轴承座中，所述的叶轮套设在所述的泵轴上并位于所述的轴承座的前方，其中，所述的叶轮的前盖板上设置有一个圆柱状凸台，所述的圆柱状凸台的轴心线与所述的泵轴的轴心线重合，所述的叶轮前侧的泵体内侧设置有一个第一圆柱状腔体，所述的第一圆柱状腔体的轴心线与所述的圆柱状凸台的轴心线重合，所述的圆柱状凸台设置在所述的第一圆柱状腔体内，所述的圆柱状凸台的外圆周面与所述的第一圆柱状腔体的内壁周围面之间设置有第一间隙，所述的叶轮的后盖板上设置有一个凸起的圆柱状凸环，所述的圆柱状凸环的轴心线与所述的泵轴的轴心线重合，所述的叶轮后侧的泵体内侧设置有一个第二圆柱状腔体，所述的第二圆柱状腔体的轴心线与所述的圆柱状凸环的轴心线重合，所述的圆柱状凸环设置在第二圆柱状腔体内，所述的圆柱状凸环的外周围面与所述的第二圆柱状腔体的内壁周围面之间设置有第二间隙，所述的轴承座上向所述的叶轮的后盖板的端面方向设置有一个凸出部，所述的凸出部的端面与所述的叶轮的后盖板的端面之间设置有一个第三间隙。这个发明的工作原理是：当向前轴向力增大时，叶轮往前移动，轴向设置的第三间隙增大，泄漏量增大，叶轮后盖板的压力下降，在叶轮前盖板压力的作用下，叶轮则向后移动，轴向设置的第三间隙减小，泄漏量减小，叶轮后盖板的压力增加，在叶轮后盖板压力的作用下，叶轮则向前移动，以上过程使叶轮达到动态平衡。

以上的工作原理中，根据实验表明，“当向前轴向力增大时，叶轮往前移动，轴向设置的第三间隙增大，泄漏量增大，叶轮后盖板的压力下降，在叶轮前盖板压力的作用下，叶轮则向后移动”，叶轮向后移动的原因并不是因为“第三间隙增大，泄漏量增大”，因为当第三间隙增大，泄漏量增大时，第三间隙已经失去了作用，这时叶轮向后移动的作用因素是：叶轮的前盖板上圆柱状凸台和叶轮前侧的泵体内侧第一圆柱状腔体之间的某个间隙(这个间隙在其结构和原理中没有特定指出)，是这个间隙减小，泄漏量减小，第一圆柱状腔体内的低压通过平衡孔向第二圆柱状腔体转移，使第二圆柱状腔体处于低压状态，在叶轮前后压力差的作用下，使得叶轮向后移动；“叶轮则向后移动，轴向设置的第三间隙减小，泄漏量减小，叶轮后盖板的压力增加，在叶轮后盖板压力的作用下，叶轮则向前移动”的论述也缺乏条件，虽然这时的第三间隙是起关键作用，但原理则是：叶轮向后移动，轴向设置的第三间隙减小，泄漏量减小，第二圆柱状腔体内的低压通过平衡孔向第一圆柱状腔体转移，在叶轮前后压力差的作用下，叶轮则向前移动。

在其原理中，没有提到第一圆柱状腔体和第二圆柱状腔体之间的叶轮平衡孔的存在，更没有解释平衡孔在其中的作用，如果其结构是没有平衡孔的，那么叶轮的动态平衡在这个结构中根本就无法实现。

在其结构中，所述的第一间隙和第二间隙的存在对输送介质的比重黏度和流量大小的变化没有实际意义，因为决定输送介质通过的，应该是第三间隙、叶轮的前盖板上圆柱状凸台和叶轮前侧的泵体内侧第一圆柱状腔体之间的某个间隙，是这两个间隙的动态过程中出现的极限间隙决定了输送介质的通过能力。

以上的工作原理并没有发现叶轮能达到动态平衡的原理本质，以上结构(假设在叶轮有平衡孔的前提下)也只是使叶轮达到动态平衡一个特例，并且在这个特例中结构复杂、动态间隙的设置模糊而且不合理。这样造成的结果是：不能根据正确的本质原理去制造各种有用科学合理的结构，使叶轮能在不同工况下随心所欲地达到动态平衡。也使泵的效率下降。

发明内容