[发明专利]一种单级单吸离心泵的轴向力自平衡装置及方法

说明书

本发明实施例提供一种单级单吸离心泵的轴向力自平衡装置及方法，涉及水泵设备领域，轴向力自平衡装置包括：泵体、设置于泵体内的叶轮、设置于泵体的一侧的泵后盖、设置于泵后盖的轴孔内的轴套和一端穿过轴套后与叶轮连接的泵轴；叶轮的前盖板与泵体之间围成前腔体，叶轮的前密封环与泵体之间设置有第一间隙，前腔体通过第一间隙与叶轮进口连通，叶轮的后盖板与泵后盖之间围成平衡室，叶轮的后密封环分别与泵体、泵后盖之间设置有第二间隙，后盖板上间隔设置有多个平衡孔，平衡孔向轴套延伸，并与轴套之间形成第三间隙。叶轮通过自我调节的方式实现轴向力自平衡，无需添加背叶片、平衡盘或平衡鼓等装置，结构简单，易于加工，有效降低成本。

技术领域

本发明涉及水泵设备领域，尤其涉及一种单级单吸离心泵的轴向力自平衡装置及方法。

背景技术

离心泵是生产、生活中使用最为广泛的通用设备之一，其中以单级单吸离心泵最为普遍。由于前盖板和后盖板存在压差，会产生轴向压力，并且随着叶片扭曲程度增大，该力呈现增大的趋势。因此，泵轴通常要承受多个力和力矩所引起的各种应力。如果没有适当地平衡，这些力将作用在轴上，导致轴偏转，并传递到轴承，从而导致过载。为了避免泵轴、轴承等部件故障，设计一种离心泵的轴向力自平衡方法具有重要意义。

现有技术中关于离心泵轴向力平衡的主要设计思路有以下几个方面：

(1)使用推力轴承，此方法主要应用于转速较低、轴向力较小的离心泵中。

(2)采用添加背叶片，此方法是在主叶轮的背面加一个与吸入方向相反的附加半开式叶轮，背叶片强迫液体旋转，降低后盖板的不平衡力。但是这种结构比较复杂，铸造要求较高。

(3)设计成双吸叶轮形式(多级叶轮则对称布置)，此方法显然不适用于单级单吸式离心泵。

(4)设计平衡鼓或平衡盘，会增加离心泵本身整体的重量，降低水力效率。

发明内容

本发明实施例提供一种单级单吸离心泵的轴向力自平衡装置及方法，用以解决现有技术中的离心泵轴向力自平衡设计方法及装置存在结构复杂，成本高和水力效率低的问题。

本发明实施例提供一种单级单吸离心泵的轴向力自平衡装置，所述轴向力自平衡装置包括：泵体、设置于所述泵体内的叶轮、设置于所述泵体的一侧的泵后盖、设置于所述泵后盖的轴孔内的轴套和一端穿过所述轴套后与所述叶轮连接的泵轴；所述叶轮的前盖板与所述泵体之间围成前腔体，所述叶轮的前密封环与所述泵体之间设置有第一间隙，所述前腔体通过所述第一间隙与叶轮进口连通，所述叶轮的后盖板与所述泵后盖之间围成平衡室，所述叶轮的后密封环分别与所述泵体、所述泵后盖之间设置有第二间隙，所述后盖板上间隔设置有多个平衡孔，所述平衡孔向所述轴套延伸，所述平衡孔的端口与所述轴套之间形成宽度可随轴向力变化而变化的第三间隙。

根据本发明一个实施例的单级单吸离心泵的轴向力自平衡装置，所述泵体靠近所述前密封环的内表面作为所述第一间隙的侧壁，并设置有多个第一梳齿；所述泵体靠近所述后密封环的内表面作为第二间隙的侧壁，并设置有多个第二梳齿；所述泵后盖靠近所述后密封环的侧面作为所述第二间隙的侧壁，并设置有多个第三梳齿。

根据本发明一个实施例的单级单吸离心泵的轴向力自平衡装置，所述第一梳齿、第二梳齿和第三梳齿的横截面均为梯形。

根据本发明一个实施例的单级单吸离心泵的轴向力自平衡装置，多个所述第一梳齿的长度相等，多个所述第二梳齿的长度相等，多个所述第三梳齿的长度相等。

根据本发明一个实施例的单级单吸离心泵的轴向力自平衡装置，所述第三间隙的最大宽度为所述第二间隙的宽度的10倍。

根据本发明一个实施例的单级单吸离心泵的轴向力自平衡装置，所述叶轮的叶片数量与所述平衡孔的数量相等，所述平衡孔位于相邻两个所述叶片之间。