專利名稱：一種多級(jí)礦潛泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種多級(jí)礦潛泵，尤其是在煤礦礦井中泵送含沙水的葉輪級(jí)數(shù)比較多、水泵揚(yáng)程比較高、葉輪軸向力比較大、一般采用平衡鼓平衡軸向力的多級(jí)礦潛泵，屬于通用機(jī)械產(chǎn)品制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前多級(jí)礦潛泵多數(shù)采用平衡鼓平衡軸向力，如圖I所示。雖然現(xiàn)有的軸向力平衡方法有很多種，但相比之下，平衡鼓平衡軸向力的方法最簡(jiǎn)單。先有的發(fā)明專利“一種高效高壓臥式多級(jí)離心泵”(ZL200710024398. 2)中采用的平衡鼓加平衡盤的軸向力平衡方式也比圖I所示的平衡鼓方式復(fù)雜得多。采用平衡鼓平衡軸向力的多級(jí)礦潛泵，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)最緊湊，生產(chǎn)成本最低而成為目前應(yīng)用最普遍的多級(jí)礦潛泵。但是目前多級(jí)礦潛泵的平衡鼓 都采用不能補(bǔ)償?shù)膹较蛎芊夥绞?，在礦井含沙水中工作時(shí)，很容易被沙粒磨損而造成大量泄漏，使多級(jí)礦潛泵的揚(yáng)程大大降低而報(bào)廢。為了克服徑向密封平衡鼓的不足，先有的發(fā)明專利“泵軸向力平衡裝置”(ZL87100241)發(fā)明了一種端面密封的、能夠自動(dòng)補(bǔ)償?shù)钠胶夤姆绞?，但這個(gè)發(fā)明在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)還存在嚴(yán)重的技術(shù)缺陷，如果不改進(jìn)是不能在多級(jí)礦潛泵中應(yīng)用的。圖I所示的多級(jí)礦潛泵還有一個(gè)技術(shù)缺陷是旋轉(zhuǎn)軸的底端沒有軸承扶持，這會(huì)使葉輪口環(huán)和葉輪輪轂很快在含沙液體的運(yùn)轉(zhuǎn)中磨損損壞，雖然在有些多級(jí)礦潛泵的旋轉(zhuǎn)軸底端加有軸承扶持，如ZL201020548965. I中的說明書附圖2所示，但因?yàn)榈锥溯S承的潤(rùn)滑液體含沙量比較大，所以軸承壽命相對(duì)較短，也是一個(gè)技術(shù)缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有多級(jí)礦潛泵的技術(shù)缺陷，提高多級(jí)礦潛泵的壽命，本發(fā)明提供一種創(chuàng)新設(shè)計(jì)的多級(jí)礦潛泵，其平衡軸向力的平衡鼓采用了能夠自動(dòng)補(bǔ)償?shù)亩嗣婷芊夥绞?，克服了徑向密封方式磨損失效的缺陷，其旋轉(zhuǎn)軸的底端增加了軸承扶持，并且就地取材，采用含沙比較少的礦井水潤(rùn)滑軸承，克服了滑動(dòng)軸承磨損失效的缺陷。本發(fā)明的技術(shù)方案是其基本結(jié)構(gòu)與煤礦礦井內(nèi)現(xiàn)有多級(jí)礦潛泵一樣，電動(dòng)機(jī)與水泵同軸，且電動(dòng)機(jī)能夠潛水工作，水泵是多級(jí)離心泵，且揚(yáng)程高于300米，其主要?jiǎng)?chuàng)新是I.平衡轉(zhuǎn)子軸向力的平衡鼓采用能夠自動(dòng)補(bǔ)償?shù)亩嗣婷芊夥绞剑鳛槠胶夤闹黧w的靜環(huán)能夠軸向移動(dòng)，使不轉(zhuǎn)動(dòng)的靜環(huán)與隨旋轉(zhuǎn)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)環(huán)始終靠在一起，其端面密封由主密封面和副密封面共同組成，主密封面外徑大于平衡鼓直徑，主密封面內(nèi)徑小于平衡鼓直徑，主密封面的動(dòng)環(huán)密封面和靜環(huán)密封面是貼合在一起的，副密封面在主密封面的外側(cè)，副密封面的動(dòng)環(huán)密封面和靜環(huán)密封面之間有間隙，副密封面間隙在O. 2mm 2mm之間。所有離心泵葉輪都會(huì)產(chǎn)生軸向力，高揚(yáng)程的多級(jí)離心泵產(chǎn)生的軸向力很大?，F(xiàn)有的多級(jí)礦潛泵大多數(shù)采用平衡鼓平衡軸向力，對(duì)于揚(yáng)程高于300米的多級(jí)礦潛泵，其平衡鼓兩端的壓差高于3MPa，這對(duì)于徑向間隙比較大的平衡鼓來說，會(huì)有很大的泄漏量，并形成高速射流。因?yàn)槎嗉?jí)礦潛泵抽送的是含有泥沙的礦井水，很大的泄漏量會(huì)帶來質(zhì)地比較硬的沙粒。高速射流裹挾沙粒會(huì)使平衡鼓間隙很快磨損而加大，使泄漏量急劇增大，導(dǎo)致多級(jí)礦潛泵的揚(yáng)程很快降低而失效。端面密封平衡鼓與徑向密封平衡鼓相同的是都有一個(gè)圓柱體阻隔高壓區(qū)和低壓區(qū)，這個(gè)圓柱體的直徑都叫平衡鼓直徑，平衡鼓直徑的大小決定了軸向力平衡的多少。不同的是，徑向密封平衡鼓的主體是隨旋轉(zhuǎn)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)的，它與不轉(zhuǎn)動(dòng)的末級(jí)泵體之間依靠徑向間隙來實(shí)現(xiàn)動(dòng)靜過渡，這個(gè)間隙會(huì)磨損加大，因此泄漏量很大。而端面密封平衡鼓依靠動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的端面摩擦來實(shí)現(xiàn)動(dòng)靜過渡，靜環(huán)作為平衡鼓主體是不轉(zhuǎn)動(dòng)的，在它的平衡鼓直徑處有靜環(huán)O形圈保證此處不泄漏，平衡鼓的另一半作為動(dòng)環(huán)隨旋轉(zhuǎn)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)環(huán)與靜環(huán)的密封間隙幾乎等于零，因此其泄漏量很小。在密封面磨損后，靜環(huán)還能夠軸向移動(dòng)，使動(dòng)環(huán)與靜環(huán)的密封面繼續(xù)貼合在一起，這就是端面密封平衡鼓的自動(dòng)補(bǔ)償功能。端面密封平衡鼓的優(yōu)越性在上世紀(jì)80年代就被發(fā)現(xiàn)了，雖然至今沒有在多級(jí)礦 潛泵中使用，但已經(jīng)作為發(fā)明專利(ZL87100241)在井用潛水泵中試用過，先有的端面密封平衡鼓都只有主密封面而沒有本發(fā)明在主密封面外側(cè)增加的副密封面。沒有副密封面的端面密封平衡鼓是很難設(shè)計(jì)的，不是密封面的比壓太大把密封面損壞就是密封面的比壓太小而在運(yùn)行中密封面被高壓液體推開，而且一旦推開，就會(huì)造成大量泄漏而使平衡鼓完全失效，這個(gè)缺陷導(dǎo)致ZL87100241 —直未能推廣開來。增加了副密封面的本發(fā)明有效地克服了這個(gè)缺陷。由于端面密封平衡鼓在少量泄漏的情況下，也能平衡軸向力，所以與一般機(jī)械密封相比，其密封面的比壓應(yīng)該比較小，這可以大大延長(zhǎng)主密封面的壽命。但主密封面的少量泄漏會(huì)增加主密封面上的推開力，當(dāng)水泵工況的不穩(wěn)定性導(dǎo)致泄漏量增加時(shí)，其密封面上的推開力就會(huì)增加，而推開力增加又會(huì)使泄漏量增加，推開力與泄漏量的惡性循環(huán)就會(huì)導(dǎo)致主密封面被高壓液體推開。但增加副密封面之后，就可以在主密封面泄漏增加的時(shí)候，使副密封面的壓緊力提高，合理的設(shè)計(jì)可以使泄漏量增加時(shí)，副密封面的壓緊力增加量大于主密封面推開力的增加量，從而阻止密封面被推開。副密封面間隙不能太大也不能太小，如果大于2mm，則其靈敏度太低，會(huì)失去副密封面的壓緊力調(diào)節(jié)作用，如果小于O. 2mm，則影響使用壽命，當(dāng)主密封面磨損后，就會(huì)比壓太大而使端面密封平衡鼓很快磨損失效。2.本發(fā)明的另一個(gè)創(chuàng)新是水泵下部有一個(gè)包括進(jìn)水導(dǎo)葉和液體儲(chǔ)存室的軸承座，扶持旋轉(zhuǎn)軸底端的滑動(dòng)軸承，滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑液體來源于軸承座下部的液體儲(chǔ)存室，液體儲(chǔ)存室的液體來源于進(jìn)水導(dǎo)葉上部含沙量比較小的液體，進(jìn)水導(dǎo)葉上部有一個(gè)導(dǎo)葉進(jìn)水窗與液體儲(chǔ)存室之間通過進(jìn)水導(dǎo)葉軸向通孔連通。多級(jí)礦潛泵的葉輪級(jí)數(shù)比較多、泵軸比較長(zhǎng)，一般都需要滑動(dòng)軸承來輔助扶持轉(zhuǎn)子，現(xiàn)有的多級(jí)礦潛泵多數(shù)依靠葉輪口環(huán)和葉輪輪轂作為滑動(dòng)軸承來扶持轉(zhuǎn)子，但這兩處的材料一般都不適宜作為軸承使用，而且這兩處的直徑比較大，線速度比較高，在礦井的含沙水中運(yùn)轉(zhuǎn)，很容易磨損損壞。ZL201020548965. I提出了在旋轉(zhuǎn)軸底端安裝硬質(zhì)合金三組合徑向滑動(dòng)軸承，但旋轉(zhuǎn)軸底端是含沙量最大的地方，即使是硬質(zhì)合金也容易磨損損壞。已經(jīng)公開的發(fā)明專利申請(qǐng)“礦潛泵的一種硬質(zhì)合金滑動(dòng)軸承引水冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)”(201010591094. 6)提出了在水池表層引水潤(rùn)滑旋轉(zhuǎn)軸底端的滑動(dòng)軸承，這雖然能夠解決問題，但實(shí)施起來太復(fù)雜了，包裝、運(yùn)輸和安裝都給用戶增加了麻煩。本發(fā)明巧妙地利用液體在導(dǎo)葉中流速比較低的地方，硬質(zhì)沙粒容易沉降在下部的情況，把導(dǎo)葉上部含沙量比較少的液體先引入液體儲(chǔ)存室，再把一部分泥沙沉淀在儲(chǔ)存室底部，從而使?jié)櫥锥溯S承的液體含沙量更少，保證了軸承的使用壽命大大提高。3.本發(fā)明的另一個(gè)創(chuàng)新是水泵下部的進(jìn)水導(dǎo)葉進(jìn)口安放角為90度，進(jìn)水導(dǎo)葉出口安放角為10度 20度。這是一個(gè)在多級(jí)礦潛泵的水泵下部有一個(gè)包括進(jìn)水導(dǎo)葉的軸承座的前提下的技術(shù)創(chuàng)新，進(jìn)水導(dǎo)葉進(jìn)口安放角為90度的情況下，導(dǎo)葉進(jìn)口的過流面積比較大，流速比較低，含沙水中的沙粒容易沉淀，而進(jìn)水導(dǎo)葉出口安放角為10度 20度，可以使葉輪進(jìn)口的液流 有圓周速度，這可以降低多級(jí)礦潛泵在大流量工況下的功率。由于多級(jí)礦潛泵絕大多數(shù)是低比轉(zhuǎn)數(shù)離心泵，降低其大流量工況下的功率就是降低其極大功率，從而保證多級(jí)礦潛泵在全部揚(yáng)程工況下安全運(yùn)行。本發(fā)明的有益效果是克服了現(xiàn)有多級(jí)礦潛泵的缺陷，用很低的附加成本制造出軸向力平衡裝置可靠、底端軸承壽命長(zhǎng)和功率極值比較小的多級(jí)礦潛泵，從而使本發(fā)明的多級(jí)礦潛泵在市場(chǎng)上具有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖I是現(xiàn)有多級(jí)礦潛泵的簡(jiǎn)圖；圖2是實(shí)施本發(fā)明的多級(jí)礦潛泵簡(jiǎn)圖；圖3是圖2中端面密封平衡鼓放大的簡(jiǎn)圖；圖4是圖3中靜環(huán)的二視圖；圖5是現(xiàn)有端面密封平衡鼓(沒有副密封面的)靜環(huán)的二視圖；圖6是圖2中包括進(jìn)水導(dǎo)葉的軸承座的二視圖。圖中1.低壓室，2.末級(jí)泵體，3.靜環(huán)止轉(zhuǎn)銷，4.平衡鼓直徑，5.靜環(huán)彈簧，6.靜環(huán)O形圈，7.靜環(huán)泄壓槽，8.靜環(huán)，9.主密封面，10.動(dòng)環(huán)，11.末級(jí)葉輪，12.末級(jí)葉輪背葉片，13.液體儲(chǔ)存室，14.軸承座，15.進(jìn)水導(dǎo)葉軸向通孔，16.導(dǎo)葉進(jìn)水窗，17.進(jìn)水導(dǎo)葉，18.滑動(dòng)軸承，19.旋轉(zhuǎn)軸底端，20.旋轉(zhuǎn)軸，21.末級(jí)泵體泄壓孔，22.副密封面間隙，23.徑向間隙，24.主密封面內(nèi)徑，25.主密封面外徑，26.副密封面外徑，27.副密封面，28.向心推力球軸承，29.首級(jí)葉輪進(jìn)口，30.進(jìn)水導(dǎo)葉出口安放角，31.進(jìn)水導(dǎo)葉進(jìn)口安放角。
具體實(shí)施例方式圖2所示的本發(fā)明實(shí)施例是BQW10-300/5-37型多級(jí)礦潛泵，其基本結(jié)構(gòu)與煤礦礦井內(nèi)現(xiàn)有多級(jí)礦潛泵一樣，電動(dòng)機(jī)與水泵同軸，且電動(dòng)機(jī)能夠潛水工作，水泵是多級(jí)離心泵，有5級(jí)葉輪，揚(yáng)程能夠達(dá)到300米，它與現(xiàn)有多級(jí)礦潛泵不同的主要?jiǎng)?chuàng)新是平衡轉(zhuǎn)子軸向力的平衡鼓采用能夠自動(dòng)補(bǔ)償?shù)亩嗣婷芊夥绞健D3和圖4對(duì)本發(fā)明的端面密封方式做了更清楚的表達(dá)，作為平衡鼓主體的靜環(huán)8能夠軸向移動(dòng)，使不轉(zhuǎn)動(dòng)的靜環(huán)8與隨旋轉(zhuǎn)軸20同步轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)環(huán)10始終靠在一起，其端面密封由主密封面9和副密封面27共同組成，主密封面外徑25大于平衡鼓直徑4，主密封面內(nèi)徑24小于平衡鼓直徑4，主密封面9的動(dòng)環(huán)密封面和靜環(huán)密封面是貼合在一起的，副密封面27在主密封面9的外側(cè)，副密封面27的動(dòng)環(huán)密封面和靜環(huán)密封面之間有間隙，副密封面間隙22在O. 2mm 2mm之間。如果它采用圖I所示的徑向密封平衡鼓平衡軸向力，則在徑向間隙23處會(huì)有很大的泄漏量，更為嚴(yán)重的是泄漏液體會(huì)帶來泥沙，使徑向間隙23很快磨損，間隙越來越大，泄漏量也越來越大，會(huì)導(dǎo)致水泵揚(yáng)程達(dá)不到300米而不能勝任工作。圖2的實(shí)施例采用了端面密封平衡鼓，就克服了這個(gè)缺陷。端面密封平衡鼓與徑向密封平衡鼓相同的是都利用一個(gè)圓柱體兩個(gè)端面的壓力差來平衡軸向力，這個(gè)圓柱體的直徑都叫平衡鼓直徑4，平衡鼓直徑4的大小決定了軸向力平衡的多少，無論哪種平衡鼓都不能完全平衡軸向力，所以需要向心推力球軸承28來承擔(dān)剩余軸向力。高壓區(qū)的壓力是由水泵揚(yáng)程決定的，低壓區(qū)的壓力就是進(jìn)水池的大氣壓或水位壓力。端面密封平衡鼓下端的壓力和外側(cè)的壓力等于高壓區(qū)的壓力，端面密封平衡鼓上 端的壓力和內(nèi)側(cè)的壓力通過靜環(huán)泄壓槽7、低壓室I和末級(jí)泵體泄壓孔21與進(jìn)水池連通等于低壓區(qū)的壓力，這與徑向密封平衡鼓也基本相同。端面密封平衡鼓與徑向密封平衡鼓不同的是，徑向密封平衡鼓的主體是隨旋轉(zhuǎn)軸20同步轉(zhuǎn)動(dòng)的，它與不轉(zhuǎn)動(dòng)的末級(jí)泵體2之間依靠徑向間隙23來實(shí)現(xiàn)動(dòng)靜過渡，這個(gè)間隙會(huì)磨損加大，因此泄漏量很大。而端面密封平衡鼓依靠動(dòng)環(huán)10和靜環(huán)8的端面摩擦來實(shí)現(xiàn)動(dòng)靜過渡，靜環(huán)8作為端面密封平衡鼓主體是不轉(zhuǎn)動(dòng)的，在它的平衡鼓直徑4處有靜環(huán)O形圈6保證此處不泄漏，端面密封平衡鼓的另一半作為動(dòng)環(huán)10隨旋轉(zhuǎn)軸20同步轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)環(huán)10 與靜環(huán)8的密封間隙幾乎等于零，因此其泄漏量很小。在密封面磨損后，靜環(huán)8還能夠軸向移動(dòng)，使動(dòng)環(huán)10與靜環(huán)8的密封面繼續(xù)貼合在一起，這就是端面密封平衡鼓的自動(dòng)補(bǔ)償功能，阻止靜環(huán)8轉(zhuǎn)動(dòng)的靜環(huán)止轉(zhuǎn)銷3不會(huì)阻止靜環(huán)8的軸向移動(dòng)，而靜環(huán)彈簧5保證了沒有壓力差的情況下也能使動(dòng)環(huán)10與靜環(huán)8的密封面貼合在一起。端面密封平衡鼓的優(yōu)越性在上世紀(jì)80年代就被發(fā)現(xiàn)了，雖然至今沒有在多級(jí)礦潛泵中使用，但已經(jīng)作為發(fā)明專利(ZL87100241)在井用潛水泵中試用過，先有的端面密封平衡鼓都只有主密封面9而沒有本發(fā)明在主密封面外側(cè)增加的副密封面27。沒有副密封面27的端面密封平衡鼓如圖5所示，是很難設(shè)計(jì)的，不是密封面的比壓太大把密封面損壞就是密封面的比壓太小而在運(yùn)行中密封面被高壓液體推開，而且一旦推開，就會(huì)造成大量泄漏而使平衡鼓完全失效，這個(gè)缺陷導(dǎo)致ZL87100241 —直未能推廣開來。增加了副密封面27的本發(fā)明有效地克服了這個(gè)缺陷。由于端面密封平衡鼓在少量泄漏的情況下，也能平衡軸向力，所以與一般機(jī)械密封相比，其密封面的比壓應(yīng)該比較小，這可以大大延長(zhǎng)主密封面9的壽命。但主密封面9的少量泄漏會(huì)增加主密封面9上的推開力，當(dāng)水泵工況的不穩(wěn)定性導(dǎo)致泄漏量增加時(shí)，其密封面上的推開力還會(huì)增加，而推開力與泄漏量的惡性循環(huán)，主密封面9難免被高壓液體推開。但增加副密封面27之后，就可以在主密封面9泄漏增加的時(shí)候，使兩個(gè)密封面的壓緊力提高量大于推開力的提高量，從而阻止密封面被推開。本實(shí)施例的平衡鼓直徑4為80mm，主密封面外徑25為88mm，主密封面內(nèi)徑24為72mm，副密封面外徑26為110mm，以揚(yáng)程300米作用在平衡鼓上的壓力計(jì)算，假設(shè)彈簧壓力為10kg，主密封面9完全不泄漏，動(dòng)反系數(shù)為O. 5，則主密封面9上的作用力為25kg，比壓為1.25kg/cm2，顯然比壓很小，主密封面9不容易損壞。再假設(shè)彈簧壓力為10kg，主密封面9有少量泄漏，動(dòng)反系數(shù)達(dá)到O. 54，則主密封面9上的作用力為O. 95kg，比壓為0.05kg/cm2，顯然主密封面9還有可能維持貼合。再假設(shè)彈簧壓力為10kg，主密封面9有比較大的泄漏，動(dòng)反系數(shù)大于O. 55，則主密封面9上的作用力為負(fù)值，即推開力大于壓緊力，主密封面9就會(huì)被推開，這就是ZL87100241的缺陷。但有了本發(fā)明的副密封面27，這個(gè)問題就解決了，當(dāng)主密封面9有泄漏的時(shí)候，副密封面27上的壓力就會(huì)降低，其壓緊力就會(huì)增加，假設(shè)主密封面9有少量泄漏，動(dòng)反系數(shù)達(dá)到O. 6，此時(shí)副密封面27上的動(dòng)反系數(shù)會(huì)小于I但大于主密封面9的動(dòng)反系數(shù)O. 6，假設(shè)密封面上綜合動(dòng)反系數(shù)為O. 7，則密封面上的作用力有212kg，比壓為3. 9kg/cm2，這可以保證密封面不被進(jìn)一步推開，同時(shí)因?yàn)榇藭r(shí)密封面的作用力是作用在泄漏液體上的，所以只要泄漏液體內(nèi)含沙量小，密封面的壽命還是會(huì)比較長(zhǎng)的。由于端面密封的泄漏間隙遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于徑向密封的徑向間隙23，以及端面密封平衡鼓的自動(dòng)補(bǔ)償能力，其泄漏量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于徑向密封平衡鼓，所以沙粒從低處通過末級(jí)葉輪背葉片12到高處的密封面是很難的。
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當(dāng)主密封面9無泄漏的時(shí)候，由于副密封面間隙22內(nèi)的液體只和高壓區(qū)相通而與低壓區(qū)完全不通，所以副密封面27上的壓力等于作用在平衡鼓上的壓力，即動(dòng)反系數(shù)等于1，所以作用在主密封面9上的比壓仍為I. 25kg/cm2。圖2所示本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)創(chuàng)新是水泵下部有一個(gè)包括進(jìn)水導(dǎo)葉17和液體儲(chǔ)存室13的軸承座14，扶持旋轉(zhuǎn)軸底端19的滑動(dòng)軸承18，滑動(dòng)軸承18的潤(rùn)滑液體來源于軸承座14下部的液體儲(chǔ)存室13，液體儲(chǔ)存室13的液體來源于進(jìn)水導(dǎo)葉17上部含沙量比較小的液體，即進(jìn)水導(dǎo)葉17上部有一個(gè)導(dǎo)葉進(jìn)水窗16與液體儲(chǔ)存室13之間通過進(jìn)水導(dǎo)葉軸向通孔15連通。多級(jí)礦潛泵的葉輪級(jí)數(shù)比較多、泵軸比較長(zhǎng)，一般都需要滑動(dòng)軸承來輔助扶持轉(zhuǎn)子，像圖I那樣的多級(jí)礦潛泵依靠葉輪口環(huán)和葉輪輪轂作為滑動(dòng)軸承來扶持轉(zhuǎn)子是很容易磨損損壞的。ZL201020548965. I提出了在旋轉(zhuǎn)軸底端安裝硬質(zhì)合金三組合徑向滑動(dòng)軸承，但旋轉(zhuǎn)軸底端19是含沙量最大的地方，即使是硬質(zhì)合金也容易磨損損壞。已經(jīng)公開的發(fā)明專利申請(qǐng)“礦潛泵的一種硬質(zhì)合金滑動(dòng)軸承引水冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)”(201010591094. 6)提出了在水池表層引水潤(rùn)滑旋轉(zhuǎn)軸底端的滑動(dòng)軸承，這雖然能夠解決問題，但實(shí)施起來太復(fù)雜了，包裝、運(yùn)輸和安裝都給用戶增加了麻煩。本發(fā)明巧妙地利用液體在導(dǎo)葉中流速比較低的地方，硬質(zhì)沙粒容易沉降在下部的情況，把導(dǎo)葉上部含沙量比較少的液體先引入液體儲(chǔ)存室13，再把一部分泥沙沉淀在儲(chǔ)存室底部，從而使?jié)櫥锥溯S承的液體含沙量更少，保證了軸承的使用壽命大大延長(zhǎng)。從圖6可以更清楚的看到這個(gè)情況，在導(dǎo)葉進(jìn)水窗16處的過流面積比導(dǎo)葉出口和葉輪進(jìn)口的面積大得多，大約是O. 025m2，在額定流量10m3/h的平均流速只有O. lm/s,實(shí)際導(dǎo)葉進(jìn)水窗16處的流速還低于這個(gè)數(shù)，因此質(zhì)量較大的沙粒是很難進(jìn)入導(dǎo)葉進(jìn)水窗16的，只有煤粉等輕質(zhì)顆粒會(huì)隨液體進(jìn)入導(dǎo)葉進(jìn)水窗16，再通過進(jìn)水導(dǎo)葉軸向通孔15進(jìn)入液體儲(chǔ)存室13，由于液體儲(chǔ)存室13內(nèi)的流速更低，又會(huì)有一些沙粒沉淀，因此潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承18的液體對(duì)滑動(dòng)軸承18的磨損就很輕微了。由于首級(jí)葉輪進(jìn)口 29的壓力最低，所以液體儲(chǔ)存室13內(nèi)的液體會(huì)通過滑動(dòng)軸承18流進(jìn)首級(jí)葉輪進(jìn)口 29，對(duì)滑動(dòng)軸承18起到了良好的潤(rùn)滑和冷卻作用。
圖2所示本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)創(chuàng)新是水泵下部的進(jìn)水導(dǎo)葉進(jìn)口安放角31為90度，進(jìn)水導(dǎo)葉出口安放角30為10度 20度。這從圖6可以看得更清楚。這是一個(gè)在多級(jí)礦潛泵的水泵下部有一個(gè)包括進(jìn)水導(dǎo)葉17的軸承座14的前提下的技術(shù)創(chuàng)新，進(jìn)水導(dǎo)葉進(jìn)口安放角為90度的情況下，導(dǎo)葉進(jìn)口的過流面積比較大，流速比較低，含沙水中的沙粒容易沉淀，而進(jìn)水導(dǎo)葉出口安放角為10 度 20度，可以使葉輪進(jìn)口的液流有圓周速度，這可以降低多級(jí)礦潛泵在大流量工況下的功率。由于多級(jí)礦潛泵絕大多數(shù)是低比轉(zhuǎn)數(shù)離心泵，降低其大流量工況下的功率就是降低其極大功率，從而保證多級(jí)礦潛泵在全部揚(yáng)程工況下安全運(yùn)行。
權(quán)利要求
1.一種多級(jí)礦潛泵，其電動(dòng)機(jī)與水泵同軸，且電動(dòng)機(jī)能夠潛水工作，其水泵是多級(jí)離心泵，且揚(yáng)程高于300米，其特征是平衡轉(zhuǎn)子軸向力的平衡鼓采用能夠自動(dòng)補(bǔ)償?shù)亩嗣婷芊夥绞?，作為平衡鼓主體的靜環(huán)能夠軸向移動(dòng)，使不轉(zhuǎn)動(dòng)的靜環(huán)與隨旋轉(zhuǎn)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)環(huán)始終靠在一起，其端面密封由主密封面和副密封面共同組成，主密封面外徑大于平衡鼓直徑，主密封面內(nèi)徑小于平衡鼓直徑，主密封面的動(dòng)環(huán)密封面和靜環(huán)密封面是貼合在一起的，副密封面在主密封面的外側(cè)，副密封面的動(dòng)環(huán)密封面和靜環(huán)密封面之間有間隙，副密封面間隙在O. 2mm 2mm之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多級(jí)礦潛泵，其特征是水泵下部有一個(gè)包括進(jìn)水導(dǎo)葉和液體儲(chǔ)存室的軸承座，扶持旋轉(zhuǎn)軸底端的滑動(dòng)軸承，滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑液體來源于軸承座下部的液體儲(chǔ)存室，液體儲(chǔ)存室的液體來源于進(jìn)水導(dǎo)葉上部含沙量比較小的液體，進(jìn)水導(dǎo)葉上部有一個(gè)導(dǎo)葉進(jìn)水窗與液體儲(chǔ)存室之間通過進(jìn)水導(dǎo)葉軸向通孔連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求I和權(quán)利要求2所述的一種多級(jí)礦潛泵，其特征是水泵下部的進(jìn)水導(dǎo)葉進(jìn)口安放角為90度，進(jìn)水導(dǎo)葉出口安放角為10度 20度。
全文摘要
一種創(chuàng)新設(shè)計(jì)的多級(jí)礦潛泵，其基本結(jié)構(gòu)與煤礦礦井內(nèi)現(xiàn)有多級(jí)礦潛泵一樣，電動(dòng)機(jī)與水泵同軸，且電動(dòng)機(jī)能夠潛水工作，水泵是多級(jí)離心泵，且揚(yáng)程高于300米，其主要?jiǎng)?chuàng)新是平衡軸向力的平衡鼓采用了能夠自動(dòng)補(bǔ)償?shù)亩嗣婷芊夥绞?，克服了徑向密封方式磨損失效的缺陷，其旋轉(zhuǎn)軸的底端增加了軸承扶持，并且就地取材，采用含沙比較少的礦井水潤(rùn)滑軸承，克服了滑動(dòng)軸承磨損失效的缺陷。其有益效果是克服了現(xiàn)有多級(jí)礦潛泵的缺陷，用很低的附加成本制造出軸向力平衡裝置可靠、底端軸承壽命長(zhǎng)和功率極值比較小的多級(jí)礦潛泵，從而使本發(fā)明的多級(jí)礦潛泵在市場(chǎng)上具有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
文檔編號(hào)F04D13/10GK102705247SQ20121007350
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者周嶺, 張德勝, 徐燕, 徐磊, 曹衛(wèi)東, 李偉, 李輝, 王川, 胡博, 蔣小平, 裴冰, 陸偉剛 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)