高壓泵轉(zhuǎn)子軸向力平衡裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于高壓泵設(shè)計制造領(lǐng)域，具體涉及一種高壓泵轉(zhuǎn)子軸向力平衡裝置，包括高壓泵轉(zhuǎn)子末端與高壓泵外殼的型腔之間形成的依次連通的第一徑向間隙、第一軸向間隙、第二徑向間隙、第二軸向間隙，所述第一徑向間隙的進(jìn)液口與高壓腔連通，所述高壓腔與末級葉輪水腔連通，所述第二軸向間隙與低壓腔連通，所述低壓腔與回液管相連；所述第一軸向間隙與第一徑向間隙交接設(shè)有中高壓腔，所述第二軸向間隙與第二徑向間隙交接處設(shè)有中低壓腔；采用平衡轂和平衡盤聯(lián)合機(jī)構(gòu)來平衡海水淡化高壓泵的軸向力，降低高壓泵平衡裝置的泄漏損失，提高平衡裝置的可靠性。
【專利說明】高壓泵轉(zhuǎn)子軸向力平衡裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高壓泵設(shè)計制造領(lǐng)域，具體涉及一種高壓泵轉(zhuǎn)子軸向力平衡裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓泵是反滲透海水淡化系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，萬噸級反滲透海水淡化用高壓泵一般采用節(jié)段式多級泵。泵在運轉(zhuǎn)過程中，沒有專業(yè)人員巡檢和維護(hù)，也沒有備用設(shè)備，這對高壓泵可靠性提出了更高的要求。在多級泵應(yīng)用過程中，軸向力平衡機(jī)構(gòu)工作的好壞是直接影響泵可靠運行的關(guān)鍵因素，因此軸向力的平衡至關(guān)重要，傳統(tǒng)的節(jié)段式多級泵軸向力平衡方法主要有平衡鼓、平衡盤及組合型軸向力平衡裝置，采用滾動軸承支撐型式，由于轉(zhuǎn)子軸向竄動需要克服滾動軸承外圈和軸承體之間的較大的摩擦力，平衡裝置有平衡剛度的要求，因此泄漏量大，效率無法滿足海水淡化高壓泵的要求，此外，海水淡化高壓泵常常變工況運行，傳統(tǒng)的方法易產(chǎn)生軸向力平衡效果不好，對泵的運轉(zhuǎn)存在很大的危險性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種能夠降低高壓泵平衡裝置的泄漏損失，提高平衡裝置的可靠性的高壓泵轉(zhuǎn)子軸向力平衡裝置。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案:一種高壓泵轉(zhuǎn)子軸向力平衡裝置，包括高壓泵轉(zhuǎn)子末端與高壓泵外殼的型腔之間形成的依次連通的第一徑向間隙、第一軸向間隙、第二徑向間隙、第二軸向間隙，所述第一徑向間隙的進(jìn)液口與高壓腔連通，所述高壓腔與末級葉輪水腔連通，所述第二軸向間隙與低壓腔連通，所述低壓腔與回液管相連，所述第一軸向間隙上與第一徑向間隙交接設(shè)有中高壓腔，所述第二軸向間隙上與第二徑向間隙交接處設(shè)有中低壓腔。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)效果在于:采用平衡轂和平衡盤聯(lián)合機(jī)構(gòu)來平衡海水淡化高壓泵的軸向力，降低高壓泵平衡裝置的泄漏損失，提高平衡裝置的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1是高壓泵上本發(fā)明所涉及部位即末級葉輪后端的局部剖視圖；
[0007]圖2是圖1的I局部放大視圖。
【具體實施方式】
[0008]如圖1、2所示，一種高壓泵轉(zhuǎn)子軸向力平衡裝置，包括高壓泵轉(zhuǎn)子末端與高壓泵外殼的型腔之間形成的依次連通的第一徑向間隙2、第一軸向間隙8、第二徑向間隙6、第二軸向間隙9，所述第一徑向間隙2的進(jìn)液口與高壓腔I連通，所述高壓腔I與末級葉輪水腔連通，所述第二軸向間隙9與低壓腔4連通，所述低壓腔4與回液管33相連，所述第一軸向間隙8上與第一徑向間隙2交接設(shè)有中高壓腔3，所述第二軸向間隙9上與第二徑向間隙6交接處設(shè)有中低壓腔7。圖1所示的高壓泵中水的流向是自右向左，由于高壓泵各級葉輪的左側(cè)后蓋板受壓面積比右側(cè)前蓋板大，高壓泵運行時葉輪上會產(chǎn)生水力不平衡的軸向力，方向向右，假設(shè)各級葉輪產(chǎn)生的軸向力的合力為Fl，即整個轉(zhuǎn)子受到的向右的作用力為Fl，同時，高壓腔I中的液流經(jīng)第一徑向間隙2減壓后進(jìn)入中高壓腔3，中高壓腔3中的液流再經(jīng)第一軸向間隙8和第二徑向間隙6減壓進(jìn)入中低壓腔7，中低壓腔7中的液流再經(jīng)第二軸向間隙9減壓進(jìn)入低壓腔4，平衡裝置中平衡轂11高壓側(cè)及平衡盤12中高壓側(cè)的作用力之和大于平衡盤12中低壓側(cè)的作用力，整個平衡裝置產(chǎn)生一個較大的向左的平衡力，假設(shè)這個作用力為F2，高壓泵正常運行時，F(xiàn)2應(yīng)等于Fl，才能保證轉(zhuǎn)子軸向力平衡；由于高壓泵運行工況常發(fā)生變化，F(xiàn)2、F1均發(fā)生變化，此時，若F2大于Fl，轉(zhuǎn)子向左移動，在此過程中第二軸向間隙9逐漸減小，當(dāng)?shù)诙S向間隙9減小到一定程度甚至接近閉合時，中低壓腔7中的壓力上升，使之與中高壓腔3的壓差減小，F(xiàn)2也隨之減小；當(dāng)F2小于Fl時，轉(zhuǎn)子向右移動，此時第一軸向間隙8變小，流阻變大，使得泄漏量變小，第一徑向間隙2中的壓降變小，中高壓腔3中的壓力上升，第二軸向間隙9又被打開，中低壓腔7逐漸泄壓，與中高壓腔3的壓差變大，F(xiàn)2也隨之增大，如此往復(fù)形成一個動態(tài)平衡；在上述過程中，由于第二軸向間隙9控制了平衡裝置的泄漏，因此能夠大大減少高壓泵的泄漏量，現(xiàn)有技術(shù)中的一般高壓泵平衡裝置的泄漏量為泵額定流量的10%左右，而本發(fā)明采用了上述技術(shù)方案的高壓泵平衡裝置的泄漏量只有泵額定流量的3%以內(nèi)。
[0009]如圖1、2所示，高壓泵的轉(zhuǎn)軸10上同軸固定設(shè)置有平衡盤12，所述平衡盤12的兩個端面與高壓泵外殼的型腔內(nèi)壁構(gòu)成第一軸向間隙8和第二軸向間隙9，所述平衡盤12的外圓面與高壓泵外殼的內(nèi)壁之間形成第二徑向間隙6。
[0010]轉(zhuǎn)軸10上設(shè)有與轉(zhuǎn)軸10同軸固定連接的套管狀平衡轂11，高壓泵的出口段20的內(nèi)壁上設(shè)置了與轉(zhuǎn)子同軸心的圓筒狀平衡套21，所述平衡套21的內(nèi)壁與平衡轂11的外壁之間的間隙構(gòu)成第一徑向間隙2，所述中高壓腔3為平衡盤12盤面上同軸設(shè)置的環(huán)形槽與平衡套21端面上同軸設(shè)置的沉孔部共同組成的環(huán)狀腔體，所述平衡盤12的端面與平衡套21的端面之間構(gòu)成第一軸向間隙8，平衡盤12的外圓面與出口段20內(nèi)壁上設(shè)置的與轉(zhuǎn)子同軸的輔助平衡套22的內(nèi)壁之間構(gòu)成第二徑向間隙6，平衡盤12的另一端面與高壓泵端蓋30的內(nèi)壁之間構(gòu)成第二軸向間隙。
[0011]所述平衡盤12與高壓泵的端蓋30相對的盤面上靠近轉(zhuǎn)軸10位置處設(shè)有耐磨環(huán)13，所述高壓泵的端蓋30內(nèi)壁上與耐磨環(huán)13對應(yīng)位置處設(shè)有止推環(huán)31，所述止推環(huán)31與耐磨環(huán)13之間的間隙構(gòu)成第二軸向間隙9，所述中低壓腔7通過第二軸向間隙9以及端蓋30上的軸孔與轉(zhuǎn)軸10之間的間隙與環(huán)繞設(shè)置在轉(zhuǎn)軸10末端的低壓腔32連通，所述低壓腔32上設(shè)有回液管33。耐磨環(huán)13和止推環(huán)31起到輔助平衡的作用，可以防止平衡盤12與端蓋30直接接觸產(chǎn)生較大的摩擦。
[0012]如圖1、2所示，所述的中高壓腔3與中低壓腔7之間的第二泄壓通路上還設(shè)有中壓腔5，所述中壓腔5為設(shè)置在輔助平衡套22內(nèi)環(huán)面上的環(huán)狀槽。中高壓腔3中的液流先經(jīng)過一次泄壓進(jìn)入中壓腔5然后在經(jīng)過二次泄壓進(jìn)入中低壓腔7這樣可以進(jìn)一步增加中高壓腔3和中低壓腔7之間的壓差，同時也使壓差的調(diào)節(jié)更加靈敏。所述的中壓腔5包含至少兩個子腔體且各子腔體沿輔助平衡套22的軸向均勻分布。設(shè)置多個子腔體的目的也是為了進(jìn)一步提高調(diào)壓的靈敏度以及增大壓差的變化范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種高壓泵轉(zhuǎn)子軸向力平衡裝置，其特征在于:包括高壓泵轉(zhuǎn)子末端與高壓泵外殼的型腔之間形成的依次連通的第一徑向間隙(2)、第一軸向間隙(8)、第二徑向間隙(6)、第二軸向間隙(9 )，所述第一徑向間隙(2 )的進(jìn)液口與高壓腔(I)連通，所述高壓腔(I)與末級葉輪水腔連通，所述第二軸向間隙(9)與低壓腔(4)連通，所述低壓腔(4)與回液管(33)相連，所述第一軸向間隙(8)上與第一徑向間隙(2)交接處設(shè)有中高壓腔(3)，所述第二軸向間隙(9)上與第二徑向間隙(6)交接處設(shè)有中低壓腔(J)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓泵轉(zhuǎn)子軸向力平衡裝置，其特征在于:高壓泵的轉(zhuǎn)軸(10)上同軸固定設(shè)置有平衡盤(12)，所述平衡盤(12)的兩個端面與高壓泵外殼構(gòu)成第一軸向間隙(8)和第二軸向間隙(9)，所述平衡盤(12)的外圓面與高壓泵外殼的內(nèi)壁之間形成第二徑向間隙(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓泵轉(zhuǎn)子軸向力平衡裝置，其特征在于:所述轉(zhuǎn)軸(10)上設(shè)有與轉(zhuǎn)軸(10)同軸固定連接的套管狀平衡轂(11)，高壓泵的出口段(20)的內(nèi)壁上設(shè)置了與轉(zhuǎn)子同軸心的圓筒狀平衡套(21)，所述平衡套(21)的內(nèi)壁與平衡轂(11)的外壁之間的間隙構(gòu)成第一徑向間隙(2)，所述中高壓腔(3)為平衡盤(12)盤面上同軸設(shè)置的環(huán)形槽與平衡套(21)端面上同軸設(shè)置的沉孔部共同組成的環(huán)狀腔體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓泵轉(zhuǎn)子軸向力平衡裝置，其特征在于:所述平衡盤(12)的端面與平衡套(21)的端面之間構(gòu)成第一軸向間隙(8)，平衡盤(12)的外圓面與出口段(20)內(nèi)壁上設(shè)置的與轉(zhuǎn)子同軸心的輔助平衡套(22)的內(nèi)壁之間構(gòu)成第二徑向間隙(6)，平衡盤(12)的另一端面與高壓泵端蓋(30)的內(nèi)壁之間構(gòu)成第二軸向間隙(9)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓泵轉(zhuǎn)子軸向力平衡裝置，其特征在于:所述平衡盤(12)與高壓泵的端蓋(30)相對的盤面上靠近轉(zhuǎn)軸(10)位置處設(shè)有耐磨環(huán)(13)，所述高壓泵的端蓋(30)內(nèi)壁上與耐磨環(huán)(13)對應(yīng)位置處設(shè)有止推環(huán)(31)，所述止推環(huán)(31)與耐磨環(huán)(13)之間的間隙構(gòu)成第二軸向間隙(9)，所述端蓋(30)上的軸孔與轉(zhuǎn)軸(10)之間設(shè)有間隙，所述中低壓腔(7)通過該間隙以及第二軸向間隙(9)與環(huán)繞設(shè)置在轉(zhuǎn)軸(10)末端的低壓腔(4 )連通，所述低壓腔(4 )上設(shè)有回液管(33 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓泵轉(zhuǎn)子軸向力平衡裝置，其特征在于:所述的中高壓腔(3)與中低壓腔(7)之間的第二泄壓通路上還設(shè)有中壓腔(5)，所述中壓腔(5)為設(shè)置在輔助平衡套(22)內(nèi)環(huán)面上的環(huán)狀槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高壓泵轉(zhuǎn)子軸向力平衡裝置，其特征在于:所述的中壓腔(5)包含至少兩個子腔體且各子腔體沿輔助平衡套(22)的軸向均勻分布。
【文檔編號】F04D29/66GK103696991SQ201310673976
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】胡敬寧, 葉曉琰, 張德勝, 施衛(wèi)東 申請人:江蘇大學(xué)