[实用新型]泵轴向力平衡装置

说明书

本实用新型是一种泵轴向力平衡装置。该装置主要用于泵，特别是用于深井潜水泵、潜油泵和多级离心泵等各种节段式多级泵。

传统的泵轴向力平衡方法主要有平衡孔、平衡鼓和平衡盘三种。平衡孔和平衡鼓的结构都很简单，但是泄漏损失大，并且密封面容易磨损，而磨损后又不能自动补偿，所以漏损将越来越大，同时平衡轴向力的能力也越来越弱。平衡盘能自动地达到完全平衡轴向力的效果，而且不容易磨损损坏，但其泄漏损失是最大的。传统的三种方法都有很大的泄漏损失，从而使水泵效率降低2％—8％以上。

江苏工学院关醒凡等三人八七年发明的87100241号国家发明专利《泵轴向力平衡装置》提出了用机械密封的方法隔开高低压区域。这比传统方法的泄漏损失大大减小，从而提高了水泵效率。但在这个专利中的机械密封是采用常规方法设计制造的，当水泵尺寸比较大和转速比较高的情况下，一般材料都很容易磨损。若采用贵重材料，又使制造成本十分高昂

本实用新型在87100241号发明专利的基础上增加了一组与机械密封连成一体的滑动推力轴承，使该装置的机械密封可以用很便宜的材料也不容易磨损，从而既解决了传统方法中的泄漏损失问题，又解决了87100241号发明专利存在的制造成本高昂的问题。

本实用新型是采用以下方法实现的：

如图1所示，末级泵体8中装中末级叶轮1，在叶轮后盖板上部安装了一组由动环2、静环5、弹簧10和O型密封圈11组成的机械密封和由轴承3、4、6、7等(可以不用3、6或4、7)组成的滑动推力轴承并在泵体8中打了一个泄压孔9，(这是一种径向通道，也可以做成轴向通道与泵轴一起通到泵体外面)使叶轮后盖板上部的一部分与泵体外的低压区相通。

在实施本实用新型之前，叶轮后盖板上部是高压区，液体压力作用在叶轮上产生一个很大的向下轴向力，实施本实用新型之后，叶轮后盖板上部的一部分变成了低压区从而大大减小了轴向力。我们可以通过控制机械密封的大小来控制轴向力的大小。由轴承3、4、6、7等组成的滑动推力轴承是用来保护机械密封端面不要磨损太快的。当密封端面有些磨损之后，由于推力轴承的支承，密封间隙将保持一定的大小，使磨损速度减缓，泄漏损失保持在一个小数量上。

当泵的压力很高的时候，还可以把机械密封的密封端面做成两道密封或三道密封，以减少泄漏。

推力轴承的设计还可以根据结构需要将推力轴承的摩擦布置在与密封面的任意平面内。

下面再结合附图1详细介绍本实用新型在深井潜水泵中的实施方案。

附图1是深井潜水泵中的泵轴向力平衡装置示意图。

在末级叶轮1上加工或安装了一个密封动环2和轴承3和4(或者3和4只要其一)，在密封静环5上加工或安装了轴承6和7(或者6和7只要其一)，在末级泵体8上打了一个泄压孔9，使末级泵体中部的空腔与泵体外的低压区相同，在静环5与泵体8之间装了一个弹簧10和一个O型密封圈11。动环4、静环5、弹簧10和密封圈11组成一套机械密封，把末级泵体的中部，叶轮后盖板上部的空腔与泵体内的高压液体隔开，并通过泄压孔与低压区相通，使叶轮后盖板上部的一部分处在低压区。

在实施这个实用新型之前，叶轮1的后盖板上部完全处在末级泵体8的高压液体之中，叶轮后盖板上部所受的压力大于叶轮进口的压力，这个压力差与末级叶轮下边的所有叶轮上的压力差迭加起来，形成了泵轴上很大的向下的轴向力，并通过轴一直传递到安装在潜水电机内部的推力轴承上。如果电机内的推力轴承受不了这么大的轴向力就很容易损坏电机。

在实施这个实用新型之后，末级叶轮1的后盖板上部的一部分处在低压区内，这一部分的压力远远低于这个叶轮进口的压力，它们之间的压力差形成了一个向上的轴向力作用在泵轴上，这就与末级叶轮下边的所有叶轮作用在泵轴上的向下轴向力互相抵消了，从而保证了电机内的推力轴承不受损坏。

轴承3和6、4和7各自组成了一副滑动推力轴承，在实施这个实用新型之前，由动环4和静环5组成的密封端面由于尺寸大、转速高，所以很容易损坏，或者采用很昂贵的材料来制造。在实施这个实用新型之后，密封端面的磨损受到滑动推力轴承的限制，只要滑动推力轴承没有磨损下去，密封端面也就不会有更多的磨损。由于滑动推力轴承有非常好的润滑条件，并且受到的推力很小，因此有很长的使用寿命。

在实施这个实用新型之前，泵轴在轴向力的作用下处于立杆受压的工作状况，很容易弯曲，因而泵轴与叶轮口环的磨损较快。在实施这个实用新型之后，泵轴受到的压力大大减小，而且泵轴大部分受到的是拉力，这就使泵轴不容易弯曲，从而提高了泵的使用寿命。