[发明专利]一种反向布置末级叶轮平衡轴向力的离心泵

说明书

技术领域

本发明涉及多级离心式水泵制造领域，具体涉及反向布置末级叶轮平衡轴向力的一种水泵结构，适用于3～5级的泵型。

背景技术

多级离心式水泵常用的轴向力平衡方法有平衡鼓、平衡盘两种，均有漏水回流耗费能源、造成水泵性能下降、占用轴向长度增加水泵长度、占用成本、外接泄压回水管的弊端，平衡效果较差，仍需安装止推轴承来承受残余轴向力。不常采用的正反向对称布置叶轮的方法，即是将两组叶轮的进水方向相反地装在轴上，其轴向推力相互抵消平衡轴向力，该方法平衡效果好、无漏水回流，但正反向叶轮必须对称布置，即正反向叶轮数量相同，增加扬程需成对增加叶轮，扬程跨度大、适用性较差，若通过切割叶轮直径的方法降低扬程，效率下降、成本高。正反向对称布置叶轮的方法还需将进水叶轮组的全部出水导入反向叶轮组的进水口，采用方法有泵体外接导流管，由于导水量大，导流管尺寸也大，造成了外形怪异、体形大、成本高。也有采用增大泵体，泵内分隔为双层流道(请见专利申请号为200710071499.5，专利名称为一种水泵回流体的发明专利)解决外形怪异，体形大、生产成本高的问题还是存在。泵轴机械密封占用轴向长度增加水泵长度与成本。泵轴长度的增加，会导致泵轴的运转绕动增加，运转绕动增大，轴承及叶轮进水口密封面磨损加快，即轴承损坏加快、水泵浪费回水加大、性能下降加快，水泵设计应尽可能缩短泵轴长度，延长使用寿命。

发明内容

本发明要解决背景技术中所述的缺点，实现多级离心泵的轴向力平衡，免除平衡装置、泵轴机械密封占用轴向长度，提供一种反向布置末级叶轮平衡轴向力的水泵结构。

为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案：一种反向布置末级叶轮平衡轴向力的离心泵，包括有水泵，从水泵进水口开始的泵轴上依次装有首级叶轮、中段叶轮、末级叶轮，以及与叶轮相匹配的首级导叶、中段导叶、末级导叶，所述末级叶轮进水方向与首级叶轮、中段叶轮进水方向相反，末级叶轮为反向布置叶轮，首级叶轮、中段叶轮称为正向布置叶轮(若将末级叶轮称为正向布置叶轮，首级叶轮、中段叶轮则称为反向布置叶轮，正向、方向仅是一个定义的方向，不作为限制要求，本发明特点之一是末级叶轮组成的正向或反向叶轮为一个，首级叶轮和中段叶轮组成的反向或正向叶轮为多个)，根据正向布置叶轮设计扬程的轴向力之和，结合参数设计末级叶轮进水口外径，末级叶轮进水口外径确定，其设计扬程的轴向力确定，正向布置叶轮与反向布置叶轮的进水方向相反，其轴向力也相反，正向布置叶轮与反向布置叶轮的轴向力相互抵消，实现轴向力平衡；水泵工况改变，水泵扬程增高，正向布置叶轮的轴向力之和增大，反向布置叶轮的轴向力也增大；水泵扬程降低，正向布置叶轮的轴向力之和减小，反向布置叶轮的轴向力也减小，从而实现动态轴向力平衡；

先计算正向布置叶轮的轴向力，再计算末级叶轮进水口外径，具体计算公式如下：

首级叶轮轴向力计算公式：

F₁＝(πD₁²÷4-πD₂²÷4)ρgH₁

单个中段叶轮轴向力计算公式：

F₂＝(πD₃²÷4-πD₂²÷4)ρgH₂

末级叶轮进水口外径计算公式：