[发明专利]一种轴向力自平衡的离心泵

说明书

本发明提供了一种轴向力自平衡的离心泵，包括泵壳、叶轮、导水锥和泵轴，所述叶轮位于泵壳内，所述叶轮通过导水锥安装在泵轴一端，所述导水锥和泵轴上设有将叶轮进口与后泵腔连通的通道，通过使后泵腔形成低压，用于降低叶轮前后盖板的压差。所述通道包括第一通孔和T型通孔，所述导水锥沿轴向设有第一通孔，所述泵轴的一端中心设有T型通孔，所述T型通孔包括轴向孔和径向孔，所述轴向孔一端与第一通孔连通，所述轴向孔另一端与若干径向孔连通，每个所述径向孔与后泵腔连通。本发明既可保证水力性能影响小，又能自动平衡叶轮的轴向力。

技术领域

本发明涉及泵或者离心泵技术领域，特别涉及一种轴向力自平衡的离心泵。

背景技术

泵，尤其是离心泵，其轴向力是伴随叶轮转动时产生的。其产生的根本原因是离心泵叶轮的前后盖板受流体作用力不平衡。

当离心泵运行时，叶轮带动液体转动，在这个过程中，流出叶轮的高压液体会泄露到叶轮前后盖板与泵体和泵盖分别形成的间隙空间。然而，离心泵叶轮的前后盖板受压面积不等，且叶轮吸入口对应的叶轮内后盖板区域是低压，而此区域对应后盖板的外部是高压。正是由于叶轮前后盖板受压力不同，且在叶轮吸入口所对应的叶轮内后盖板区域存在压差，使得叶轮前后盖板之间形成的压差无法自平衡，从而产生了一个指向叶轮吸入口方向的轴向力。

液体动量的轴向分量发生改变。通过液体从叶轮吸入口处流入，从叶轮出口处流出这个过程，在液体轴向力方向上的动量分量会发生变化，原因是作用在叶轮前后的液体，其速度的大小不仅发生改变，速度的方向也有很大变化。根据动量定理分析得出，液体经过叶轮的过程中，由于液体动量在轴向分量上的改变，在轴向方向产生一个冲力，也称动反力。

多年的实践表明，泵轴向力的平衡问题已成为泵能否普遍应用的关键所在。无论在泵的结构设计上，还是实际应用中，必须要尽可能的平衡轴向力，为泵的可靠运行提供保障。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种轴向力自平衡的离心泵，通过将离心泵叶轮进口处的流体从导水锥和轴的中心处引入叶轮与后泵壳之间的后泵腔空间内，并通过叶轮后盖板后部布置的副叶片旋转将流体排入蜗壳。这个过程中，叶轮进口处小部分的低压流体经过导水锥和轴的中心引入叶轮后盖板所在的后泵腔间隙空间，在间隙空间内泵轴附近形成的局部低压可以平衡叶轮进口对应后盖板区域的低压，从而能够自动平衡叶轮的轴向力，这对叶轮内叶片做功时主流的流态影响较小；同时，叶轮后盖板副叶片对引入的低压流体做功并排入蜗壳。这样，在离心泵运行过程中，既可保证水力性能影响小，又能自动平衡叶轮的轴向力。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种轴向力自平衡的离心泵，包括泵壳、叶轮、导水锥和泵轴，所述叶轮位于泵壳内，所述叶轮通过导水锥安装在泵轴一端，所述导水锥和泵轴上设有将叶轮进口与后泵腔连通的通道，通过使后泵腔形成低压，用于降低叶轮前后盖板的压差。

进一步，所述通道包括第一通孔和T型通孔，所述导水锥沿轴向设有第一通孔，所述泵轴的一端中心设有T型通孔，所述T型通孔包括轴向孔和径向孔，所述轴向孔一端与第一通孔连通，所述轴向孔另一端与若干径向孔连通，每个所述径向孔与后泵腔连通。

进一步，所述第一通孔的直径为(0.1～0.5)d，其中d为泵轴的直径。

进一步，所述叶轮包括副叶片；所述副叶片安装在叶轮的后盖板后部；

所述副叶片的进口边直径为(1.1～1.5)d，所述副叶片的出口边直径与叶轮出口直径相等；所述副叶片为圆柱形或扭曲形叶片，所述副叶片轴面截线形状程直角梯形或矩形，且所述副叶片出口边宽度L₂＝(0.5～0.9)δ，其中δ为叶轮后盖板出口边缘与泵壳之间的距离，而所述副叶片进口边宽度L₁＝(1～5)L₂；所述副叶片的右侧为开敞。