[发明专利]多级泵差压活塞式轴向力平衡装置

说明书

本发明涉及一种多级泵轴向力平衡装置，具体涉及一种深井潜水泵的差压活塞式轴向力平衡装置。

在设计高扬程潜水泵时，泵轴向力的平衡一直是设计者难以解决的关键问题，传统的轴向力平衡装置有平衡盘、平衡鼓、平衡孔等方法，这些方法存在着泄漏量大，泵效率低，当输送的介质中泥沙含量较大时，会加速平衡件的磨损，导致零件在短期内损坏，使泵无法工作。另外，中国专利CN87211882也属一种轴向力平衡装置，但存在以下不足：

1、该装置的推力轴承是油润滑止推轴承，用汞杯密封机构将润滑油和输送介质隔离，由于汞是剧毒物质，易造成污染，因此该装置不适用于人畜用水的深井潜水泵中。

2、该装置的推力轴承与缸体之间装有活塞，活塞面积（承压面积）与所需要的平衡力成正比例关系，而其活塞面积又决定于轴承外径。因较小直径的轴承不能承受较大的轴向力，采用较大直径的轴承会导致承压面积以及缸体外径过大。不能根据轴承的额定负荷选取活塞承压面积，只能用于外径不受严格限制的矿用潜水泵中。

本发明克服现有技术存在的不足之处，而提供一种能够根据轴承的额定负荷即所需的平衡力而灵活地选取活塞承压面积的多级泵差压活塞式泵轴向力平衡装置。

本发明是这样实现的，多级泵差压活塞式泵轴向力平衡装置安装在水泵的末级出口处，装有活塞的缸体内腔的一侧与泵的末级排出流体相通，而另一侧通过缸体支承筋上开有的通气孔与外界相通，泵轴伸入活塞内，由安装在活塞内的若干组耐磨轴承元件支承，活塞体与缸体之间设有啮合装置，以防止活塞转动，活塞体与泵轴之间设有油封，其特征是活塞由活塞密封体和活塞导向体用螺纹联接构成，装在缸体分隔段的下部，活塞密封体的公称外径与缸体分隔段为间隙配合，并用密封件密封，活塞密封体顶部设有注水螺孔，中部设有防转筋，并与缸体啮合，下部与活塞导向体连接，活塞导向体外圆周开有若干个轴向通槽，使高压水从通槽进入活塞导向体的上部，以保证分隔段下部压力为泵末级出口压力，活塞导向体外径与缸体内腔为间隙配合，使缸体内腔分成低压腔和高压腔，当水泵工作时，活塞密封体上、下之间产生压力差，使活塞产生向上的平衡力，通过设在活塞内部的耐磨轴承元件使泵轴产生向上的拉力，从而达到了平衡轴向力的目的。当泵的额定扬程H（单位m）所需要的向上平衡力F（单位N）确定后，直径D可用下式求出：D＝11.4F/H(mm)]]>。活塞导体的下部装有轴封装置，能使活塞内液体保持洁净。

本发明装在泵轴上的每组耐磨轴承元件包括推力盘、耐磨轴承、耐磨轴承座、调心体等，推力盘固定在泵轴的末端，耐磨轴承固定在耐磨轴承座上，耐磨轴承座下部的凹形球面与调心体上部的凸起环形圆面啮合固定，这样可使耐磨轴承与推力盘磨合面充分接触。当水泵工作时，活塞密封体上下之间有压力差，使活塞产生向上的平衡力，在该力的作用下，活塞密封体和活塞导向体向上移动，带动调心体也移动，调心体推动耐磨轴承座向上，这时若干组耐磨轴承，将平衡力传递到固定在泵轴上的推力盘上，达到轴向力的平衡。

本发明装在泵轴上的若干组耐磨轴承元件，其中间的某个调心体的下部应装有一个下耐磨轴承，下耐磨轴承与其下方的推力盘留有间隙，其目的为避免水泵轴瞬时上窜时，推力盘上部与调心体下部直接摩擦。若干个调心体叠装在活塞导向体中，用活塞密封体下部的螺纹紧固。若干组耐磨轴承元件安装在泵轴上的组数n可根据F的大小及单个耐磨轴承的承载能力来确定。F大，则n越多，如F小，则n越少。

附图说明：

图1为多级泵差压活塞式轴向力平衡装置安装结构剖面图。