[发明专利]一种离心闭式叶轮轴向力平衡结构

说明书

技术领域

本发明涉及叶轮机械工程技术领域，具体涉及一种离心闭式叶轮轴向力平衡结构。

背景技术

对于离心式泵、风机和压缩机，由于叶轮的轮盘和轮盖外侧所受流体作用力不同，相互抵消后还剩下一部分轴向力，这部分轴向力作用在叶轮上，而由于叶轮布置在轴上，因此轴向力也作用在转子上，其作用方向从高压端指向低压端。必须设法平衡或消除转子上的轴向力，否则它将使转子窜动，甚至与固定零部件接触，造成零部件损坏。多数情况下，只靠推力轴承来承受是不够的，需要用水力/气动平衡的方法来平衡部分轴向力。

传统的平衡轴向力的方法包括：设置平衡孔、背叶片和平衡盘，这些方法在平衡轴向力的同时存在一些弊端，使用场合受限。例如设置平衡孔，其弊端是对叶轮进口流动有影响，降低叶轮效率，不适用于叶轮性能要求高的场合；设置背叶片的弊端是增加了轴长，对转子动力学有一定影响，且加工复杂，不适用于轴长的场合；设置平衡盘的弊端是：1)增加了轴长；2)对于介质具有危险性、且叶轮轮盘与轮盘后的隔板或机壳空间有限时，例如高温气冷堆主氦风机，平衡盘与叶轮将处于两种环境，则在从叶轮进口引入介质至平衡盘侧时会存在介质泄漏的危险。所以平衡盘的使用场合也是受限的。为此，提出了一种新的针对离心闭式叶轮的轴向力平衡结构，该结构能平衡轴向力，且能克服上述传统方法的各种弊端，适用于更多场合。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种离心闭式叶轮轴向力平衡结构，能够满足平衡轴向力的要求，且不影响叶轮效率，不增加轴长，不存在介质泄漏风险，并且易于实施。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种离心闭式叶轮轴向力平衡结构，包括设置在叶轮轮盖4与机壳6之间靠近离心闭式叶轮3出口处的密封环5，设置在靠近离心闭式叶轮3进口处的叶轮进口密封8，设置在机壳6上的机壳进口孔7，所述叶轮轮盖4、机壳6、密封环5和叶轮进口密封8间形成空腔，高压介质通过机壳进口孔7从外部引入所述空腔内，所述高压介质的压力大于离心闭式叶轮3出口处的介质压力；所述机壳6为对应叶轮轮盖4的机壳部分。

所述密封环5以转轴1轴向投影点为圆心所处半径小于等于离心闭式叶轮3出口以转轴1轴向投影点为圆心的半径。

所述机壳进口孔7沿机壳6周向均匀分布，其数量大于等于2。

所述高压介质的来源为离心闭式叶轮后的扩压器出口处的介质或高压容器供应的高压介质。

和现有技术相比较，本发明具备如下优点：

众所周知，如果不采取任何轴向力平衡结构，离心闭式叶轮3承受从轮盘2指向叶轮轮盖4的轴向力。本发明通过机壳进口孔7从外部引入高压介质，且高压介质的压力大于离心闭式叶轮出口处的介质压力，高压介质从机壳进口孔7进入叶轮轮盖4与机壳6之间的空间内，由于叶轮轮盖4与机壳6之间的空间两端设密封，靠近离心闭式叶轮3出口处设密封环5，靠近离心闭式叶轮3进口处设叶轮进口密封8，使得高压介质不会从叶轮轮盖4与机壳6之间的空间流出。由于高压介质的压力大于离心闭式叶轮3出口处的介质压力，所以对应从叶轮进口密封8至密封环5径向部分的离心闭式叶轮3的轴向投影面积处承受从叶轮轮盖4指向轮盘2的轴向力，与离心闭式叶轮3在不加任何轴向力平衡结构时承受从轮盘2指向叶轮轮盖4的轴向力方向相反，故能发挥轴向力平衡作用。由于此平衡结构对离心闭式叶轮内部介质流动没有影响，不会影响叶轮效率，不增加轴长；另外，所述高压介质的来源可以为离心闭式叶轮后的扩压器出口处的介质，也不存在介质泄漏风险；结构简单，易于实施。

附图说明

附图为本发明离心闭式叶轮轴向力平衡结构示意图。

其中：1、转轴；2、轮盘；3、离心闭式叶轮；4、叶轮轮盖；5、密封环；6、机壳；7、机壳进口孔；8、叶轮进口密封。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例，对本发明作进一步的详细描述。