專利名稱：軸向力平衡深井泵的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種深井泵，特別涉及到一種軸向力平衡深井泵。
深井泵是電機在井上，泵潛沒在井下水中，電機的扭矩通過一根很長的傳動軸傳遞給泵中葉輪的一種提水機具。由于傳動軸要從井上電機軸端一直延伸至井下泵中，因此該傳動軸不僅很長，而且要有一定的直徑以便有較高的強度與剛度，因此深井泵的轉子(包括傳動軸與葉輪)重量很重；此外，還有泵內液體作用于葉輪上的壓力差，特別在高揚程的深井泵中這種壓力差的合力是很大的。由于泵的轉子的重力方向和壓力差的方向都是沿軸向垂直向下的，因此這兩種力的疊加使作用在泵軸線方向的軸向力更大，軸向力大會使傳動軸變長，由于其伸長量不易掌握，給泵的安裝和調整帶來很多困難，如動靜部件間的軸向間隙小了，將產生機械摩擦與碰撞，這不僅消耗動力，而且會引起泵的劇烈振動，甚至使部件很快損壞；如動靜部件間的軸向間隙大了，則增大了葉輪進口的回流量，引起泵的流量與效率下降。其次較大的軸向力使得軸向推力軸承難以承受，直接影響泵的使用可靠性。除此之外，轉子的重量、泵內液體作用于葉輪上的壓力差、靜止部件(如輸水管、電機、導流殼等)的重量都通過泵座作用在井壁上，井壁要承受由引起的巨大作用力，使個別井壁難以承受出現變形、坍塌甚至報廢。
本實用新型的目的是在于克服上述現有技術的缺點，采用水力學的平衡原理對泵的結構進行改進，不采用任何平衡裝置，就能使泵內液體作用于葉輪上的壓力差、轉子的重力在軸向達到基本平衡，不僅能大大減輕或基本消除推力軸承所承受的軸向力，而且可控制或減小傳動軸的伸長；減小動靜部件間的機械磨擦、碰撞以及由此引起的磨損與振動，從而提高泵的效率，提高泵與井的使用可靠性及壽命。



圖1是現有深井泵的井上部分結構圖，圖2是現有深井泵的泵體部分結構圖。井上部分
圖1包括電動機1、電機支架2、泵座6、聯(lián)軸器3、軸承箱體4、傳動軸7等，起提供動力、承受軸向力、支承輸水管和泵體的重量作用。泵體部分圖2主要由葉輪12、導流殼13、泵軸11和吸水管10組成，起吸水與提水作用。連接井上部分
圖1與泵體部分圖2的是傳動軸7與輸水管9等，起傳遞動力和引導水流的作用。
電機1的扭矩通過傳動軸7傳給井下泵內葉輪12，旋轉的葉輪12進口處形成真空，經吸水管10把井水吸入泵內，再經葉輪12施加作用力，其壓力、速度同時增加，然后經導流殼13引入下一級葉輪進口，這樣逐級經過所有的葉輪12與導流殼13，水流的壓力也逐級增加，經輸水管9引到地面。
現有深井泵的主要特征是液流的流動方向是從泵最下端的吸水管10進入泵內，經所有的葉輪12、導流殼13由下至上逐級輸送至泵最上端的輸水管9。葉輪12的進口方向是沿軸線垂直向下的，與此相適應導流殼13的進口方向也是向下的。吸水管10出口是沿軸線垂直向上的。
圖3是軸向力平衡深井泵的泵體結構圖，其井上部分與現有深井泵的井上部分
圖1完全相同。其泵體部分如圖3所示分為兩部分，雙向進水節(jié)14上端的為上泵、下端的為下泵。上泵的葉輪12、導流殼13的進口方向是沿軸線垂直向下的；下泵的葉輪15、導流殼16的進口方向是沿軸線垂直向上。電機1的扭矩經聯(lián)軸器3、傳動軸7、泵軸11同時傳給上泵葉輪12和下泵葉輪15。上泵的結構、工作原理與現有泵的完全相同，液流從雙向進水節(jié)14進入上泵葉輪12，經葉輪12施加作用力后，送入上泵導流殼13，離開導流殼13的液流再進入其上方的下一級葉輪，這樣液流在上泵內由下至上逐級輸送，直至送入泵出水總管19。從雙向進水節(jié)14進入下泵的液流，經下泵旋轉葉輪15施加作用力，其壓力、速度增加。離開葉輪15的液流進入下泵導流殼16，導流殼16收集來自葉輪15的液體，并使其在內減速、擴壓，然后引入其下方的下一級葉輪進口。這樣液流在下泵內由上至下的逐級輸送，直至下泵末級導流殼17，在末級導流殼17內減速、擴壓后，送入出水分管18，出水分管18或將液流直接送入出水總管19，或送入雙向進水節(jié)14內的上泵進水口，經上泵再一次輸送，然后送入出水總管19。出水分管18位于與泵軸線相平行緊貼泵殼外表面上。
本實用新型的顯著特征是從雙向進水節(jié)14處把泵分為上泵和下泵兩部分，上泵的結構與現有深井泵的完全相同，下泵的葉輪15、導流殼16的進口方向與上泵的正好相反，液流在上泵內是從雙向進水節(jié)14開始逐級垂直向上輸送；液流在下泵內是從雙向進水節(jié)14開始逐級垂直向下輸送，在上下泵中液流的流動方向正好相反。上下泵有各自的進出水口，上下泵的進水口位于雙向進水節(jié)14內；上泵的出水口在泵頂端出水總管19下方，下泵的出水口位于末級導流殼17的出口處。離開下泵的液流經出水分管18或送入上泵進水口，或送入出水總管19，出水分管18是位于泵殼外側緊貼泵殼外表面的流道。本實用新型相當于使用一臺潛水電機驅動的兩臺泵串并聯(lián)使用。
由此可見，本實用新型具有以下特點1、平衡軸向力。因為上泵與下泵的葉輪設置方向正好相反，所以上下泵產生的軸向力(包括轉子的重力)可控制到基本平衡。
2、減輕井口壓力。由于軸向力可大大減小或消除，因此就減輕了井口所承受的巨大壓力。
3、不采用平衡裝置。由于軸向力能達到基本平衡，故沒有采用平衡裝置的必要。
4、減輕軸向推力軸承的負載。由于軸向力平衡，可大大減輕或消除軸向推力軸承所承受的軸向力。
5、安裝、調整方便。由于軸向力達到基本平衡，因此避免了由于軸向力引起的傳動軸變長，給泵的安裝、調整帶來了很大方便。
6、減小了振動、磨損、可提高泵效率。由于減小了傳動軸的伸長，可減輕動靜部件間的機械磨損、碰撞以及由此引起的振動，還可提高泵的效率。
下面結合
圖1與圖3對本實用新型進行實施例說明。
圖1所示的井上部分，主要起提供動力、承受軸向力、支承輸水管和泵體的重量作用。參照圖3，雙向進水節(jié)14把泵體分為兩部分，在雙向進水節(jié)14中部以上為上泵，以下為下泵。上泵與現有的深井泵相同，下泵的葉輪15、導流殼16進的口方向與上泵的正好相反。電機1的扭矩經傳動軸7、泵軸11同時作用于上下泵的葉輪12、15。電機軸與傳動軸7之間用聯(lián)軸器3連接，傳動軸之間，傳動軸7與泵軸11之間用聯(lián)軸節(jié)8連接，葉輪12、15與泵軸11用鍵或錐形套連接。從雙向進水節(jié)14進入上泵的液流經葉輪12、導流殼13逐級向上輸送，直至送入泵出水總管19。從雙向進水節(jié)14進入下泵的液體經葉輪15、導流殼16逐級向下輸送，直至末級導流殼17。從末級導流殼17排出的液流經泵外側的出水分管18或直接送入出水總管19，或送入上泵進水口，經上泵再一次輸送后排入出水總管19。導流殼之間、導流殼與雙向進水節(jié)14之間用螺釘、螺紋或卡子連接。
附圖主要標號說明1是電動機電動機為立式電動機，與臥式電動機結構相同；起提供動力的作用。
2是電機支架起支承電動機的作用；并起連接電動機、泵座與軸承箱體的作用，一般由鑄鐵制造。
3是聯(lián)軸器起著連接電動機軸與傳動軸的作用，圖3中使用的聯(lián)軸器為彈性聯(lián)軸器。
4是軸承箱體用來承受轉子的重量及泵工作中產生的軸向力和徑向力，軸承箱體內的軸承是由單列向心球軸承及單列向心推力球軸承組成，軸承箱體位于電機支架內。
5是出水管起導水作用，在井上把液流引出輸水管。
6是泵座起支承全部井下部分重量的作用。一般由鑄鐵制造，泵座用地角螺栓固定在井口基礎上。
7是傳動軸起傳遞動力的作用，用冷軋中碳鋼制造。由若干等長的分段組成，傳動軸之間用聯(lián)軸節(jié)連接。
9是輸水管是輸送液體的通道，起支承和連接泵體的作用，由若干等長的分段鋼管連接而成，連接方式有螺紋與法蘭連接兩種。
11是泵軸起把扭矩傳給葉輪的作用，與葉輪之間用鍵或錐形套連接，用不銹鋼制造或采用中碳鋼加工后鍍鉻。
12是上泵葉輪其作用是把動力機的機械能轉變成液體的動能與壓能，由金屬或塑料制成。
13是上泵導流殼作用是收集來自葉輪的液體，并使其在內減速、擴壓，轉向并引入其下一級葉輪進口。導流殼之間用螺釘、螺紋或卡子連接，用金屬或塑料制成。
14是雙向進水節(jié)其內有隔板與導葉，其作用是把液流分別引入上下泵，用金屬或塑料制造，與導流殼之間用螺釘、螺紋或卡子連接。
15是下泵葉輪與上泵葉輪相同，在泵中與上泵葉輪12的進口方向相反。
16是下泵導流殼與上泵導流殼相同，在泵中與上泵導流殼13進口方向相反。
17是末級導流殼其作用是收集來自末級葉輪的液流，然后送入出水分管18，末級導流殼是后端面封閉的腔體，側面與出水分管18相通。
18是出水分管其作用是把離開末級導流殼17的液體或引入出水總管19，或引入雙向進水節(jié)14內的上泵進水口，一端與末級導流殼17相連，另一端或與出水總管，或與上泵進水口相接。
19是出水總管其作用是匯集上下泵的液流并送入輸水管。
權利要求1.軸向力平衡深井泵包括一進水節(jié)與位于進水節(jié)上下兩端的泵體，泵體上配置有可與傳動軸(7)相連接的泵軸(11)、以及出水管，本實用新型的特征是，所說的進水節(jié)為一雙向進水節(jié)(14)，與雙向進水節(jié)(14)的兩出口分別配置有若干葉輪(12)、(15)，葉輪(12)上面均配置了導流殼(13)，葉輪(15)下面均配置了導流殼(16)，導流殼(13)的末級出口與出水總管(19)相通，末級導流殼(17)出口通過泵殼外側的出水分管(18)或與上泵進水口相通，或與出水總管(19)相通。
2.根據權利要求1所述的深井泵，其特征在于，所說的葉輪(12)、導流殼(13)的進口方向與葉輪(15)、導流殼(16)、(17)的進口方向相反。
3.根據權利要求1所述的深井泵，其特征在于，所說的雙向進水節(jié)(14)為軸向出口且出口方向相反的流道，其間配置有隔板、導葉。
4.根據權利要求1、3所述的深井泵，其特征在于，雙向進水節(jié)(14)位于進口方向相反且相鄰的兩導流殼(13)、(16)之間。
5.根據權利要求1、2所述的深井泵，其特征在于，一端連接泵最下端末級導流殼(17)出口的出水分管(18)位于泵殼外側，另一端或與出水總管(19)，或與上泵進水口相連接。
6.根據權利要求1、2所述的深井泵，其特征在于，處于泵最下端的末級導流殼(17)是后端面封閉的腔體，側面與出水分管(18)相通。
專利摘要本實用新型包括一雙向進水節(jié)、雙向進水節(jié)上下兩端的泵體，與傳動軸相連接的泵軸、水管，液流可經雙向進水節(jié)分別進入上下泵體，上下泵之間可并聯(lián)或串聯(lián)使用，其優(yōu)點是能使轉子的自重與軸向力達到基本平衡，能減輕推力軸承負載，減小傳動軸的伸長，方便泵的安裝、調整，可提高泵與井的使用壽命。
文檔編號F04D13/06GK2168104SQ9224055
公開日1994年6月8日 申請日期1992年12月25日 優(yōu)先權日1992年12月25日
發(fā)明者郭自杰 申請人:西安交通大學