一種能實現軸向力自平衡的單級離心泵的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種能實現軸向力自平衡的單級離屯、累。
【背景技術】
[0002] 離屯、累是生活中用途最廣泛的通用設備之一，其結構簡單，使用方便，效率較高。 但是，在運行過程中，由于葉輪前后蓋板的壓力不同造成了離屯、累軸向力的產生，軸向力的 方向指向葉輪進口。不平衡的軸向力會加重軸承的工作負荷，對軸承不利，軸向力使累轉子 向吸入口竄動，造成振動并可能使葉輪口環摩擦使累體損壞。同時軸向力使軸承向吸入口 竄動，造成葉輪與累殼口環磨損，軸向力使密封彈黃壓失調，降低密封使用壽命。甚至產生 強烈的振動，嚴重的情況下使累不能正常工作。
[0003] 用于平衡軸向力的方法：
[0004] 一是使用推力軸承，此方法只適用于軸向力較小的場合。
[0005] 二是在葉輪上設計一個或者多個平衡孔，但是運種方法會造成輸送介質的泄漏， 由此造成離屯、累效率的降低。另外，平衡孔的流體泄漏會對進入葉輪流體的流態造成破壞。 平衡孔的大小常常根據經驗選擇，平衡的效果不是很理想。
[0006] Ξ是采用雙吸葉輪，但是雙吸葉輪口環處更容易泄漏，效率也要低些。
[0007] 四是在葉輪后蓋板上添加背葉片，通過背葉片的旋轉使得后蓋板壓力降低。
[000引此外，離屯、累在工作時，因流體與累體之間存在摩擦損失，W及流體本身具有內摩 擦，而且由于葉輪是高速旋轉的，流動時產生縱滿與撞擊，此在葉輪前后蓋板與累體間的縫 隙處會出現縱滿并且造成一部分水力損失，該損失即為累的水力損失，它包括摩阻損失與 縱滿、撞擊損失兩部分。水力損失會使離屯、累的效率下降，會對能源造成浪費。
[0009] 目前在專利201210518253.9上，公開了一種能夠自平衡軸向力的多級分段式離屯、 累，是通過葉輪前后蓋板壓力相等來達到軸向力平衡的目的。但此方案只適用于多級累，即 在累軸上設置有至少兩級葉輪。而本方明的方案是應用于單級單吸式離屯、累上，而且采用 了截然不同的結構。
[0010] 同時，在離屯、累的進口處是整個累體內部壓力最低的區域，因此容易發生汽蝕現 象。當出現汽蝕現象后，離屯、累內部會出現振動和噪聲現象，嚴重時會造成離屯、累的損壞。 長期在汽蝕工況下運行，就會損壞葉輪，使葉輪金屬剝落，發生腐蝕等現象。運不利于累的 平穩運行。而防止汽蝕現象發生的關鍵就在于使累進口處的壓力大于液體的飽和蒸汽壓。
[0011] 綜述可知，采用必要的技術手段解決上述離屯、累存在的問題具有重要的理論意義 及工程應用價值。
【發明內容】
[0012] 為了解決單級離屯、累中所存在的軸向力過大的問題，二是解決葉輪前后蓋板與累 體之間的縫隙處所存在的水力損失和緩解汽蝕的問題，本發明提出了一種能實現軸向力自 平衡的單級離屯、累。
[0013] 本發明所述的一種能實現軸向力自平衡的單級離屯、累，包括累體、葉輪組件、累軸 W及軸套，所述的累軸的一端伸入所述的累體內部，所述的累軸通過軸套與所述的累體密 封連接，所述的累軸與所述的軸套間隙配合;所述的葉輪組件安裝在伸入累體內部的所述 的累軸的末端，所述的葉輪組件與所述的累體內部的葉輪安裝腔間隙配合;所述的葉輪組 件包括葉輪、葉輪前蓋板和葉輪后蓋板，所述的葉輪安裝在所述的葉輪前蓋板和所述的葉 輪后蓋板圍成的腔體內，并且所述的葉輪后蓋板的后部構成平衡室，所述的后蓋板的平衡 室與葉輪吸入口相聯，其特征在于:所述的葉輪后蓋板外表面設置一圈與葉輪同軸的后口 環;所述的葉輪后蓋板的后口環內直徑比所述的葉輪前蓋板的前口環外直徑大，并且所述 的后口環的外表面分布溝槽。
[0014] 葉輪安裝腔的內表面設有多塊周向排布的第一筋板和多塊周向排布的第二筋板， 其中所述的第一筋板表面與所述的葉輪前蓋板間隙配合，所述的第二筋板表面與所述的葉 輪后蓋板間隙配合。
[0015] 第一筋板、第二筋板的個數均為6塊，所述的第一筋板、第二筋板均勻的排布在所 述的葉輪安裝腔的表面。
[0016] 所述的溝槽為沿口環外表面軸向、周向或者斜向排布的仿生凹槽。
[0017] 所述的仿生凹槽為沿軸向左右交替排列的凹槽。
[0018] 所述的溝槽為沿后口環外表面周向排布環形仿生槽。
[0019] 所述的溝槽的橫截面為V型、U型或矩形。
[0020] 所述的后口環為波浪形圓環。
[0021] 所述的累軸與所述的軸套之間的間隙作為中空區，累體的擴散段通過連通管與累 軸連通，其中連通管的一端與擴散管固接、另一端與軸套固接;所述的累軸上設有徑向的連 通孔和位于累軸一端的軸向射流孔，其中所述的連通孔與連通管的出液端口對應，所述的 累軸的射流孔位于葉輪的進口位置并與葉輪安裝腔連通;所述的連通孔與所述的射流孔連 通;所述的連通管上配有控制閥。
[0022] 平衡原理是：葉輪前蓋板上的壓力與葉輪后蓋板上的壓力相等，使得離屯、累的軸 向力自動平衡。運樣有助于緩解整個軸承與軸的受力狀態。此外，口環結構的加入使得葉輪 處減少了平衡孔結構，減小了由此帶來的流體的泄漏，消除了由于流體泄漏引起的入口處 的擾動作用，提高離屯、累的性能;為提高葉輪后蓋板處的口環處高壓區與低壓區的密封效 果，在口環上添加一系列的仿生溝槽結構。此外，仿生溝槽結構的加入能夠提高壓區域與低 壓區域的密封效果，提高軸向力平衡的效果；口環作用原理主要是破壞流體邊界層的擾動 作用，減少流體流動時造成的損失，改善口環處的密封效果。
[0023] 為解決葉輪前后蓋板與累體之間的縫隙處所存在的水力損失的問題，分別在累體 前后沿圓周均布六塊筋板。所述的筋板位于葉輪與累體之間空隙區域，固連在累體上。通過 在累體上加筋板能夠有效地減少由于葉輪與蝸室之間動靜干設造成的二次滿和二次流等 現象，從而提高效率。筋板的形狀設計成流線型，運種設計更加符合流體動力學原理，有利 于降低流體與筋板碰撞時的能量損失，有效提高離屯、累效率。
[0024] 為緩解葉輪進口處的汽蝕現象，在累軸內部開一個射流孔，該射流孔位于累軸一 端。連通管一端連接擴散段，一端連接的是軸套;所述連通管上安裝有閥口，其目的是為了 在累未發生汽蝕的情況下，高壓處的流體不會流向葉輪內部，提高累的效率和可操作性;所 述的軸套不與累軸一起旋轉，在軸套中間區域留有一定的空間用于流體的流通。運樣無需 外接水源;所述的累軸在與軸套相連接的部分開有兩個通孔，用于將流體流入累軸內中間 的射流孔內。累軸的射流孔位于葉輪的進口位置。利用射流處流體的高壓提高進口處的壓 力，抑制汽蝕現象，提高累的整體抗汽蝕性能。
[0025] 本發明具有如下優點：本發明所述的離屯、累軸向力自平衡方法，使軸承的壽命提 高，消除了平衡孔的泄漏，葉輪內部流動平穩，減小了離屯、累的振動，提高了離屯、累的可靠 性和效率。累體上的口環結構提高了密封效果，有效提高軸向力平衡的效果。累體上的筋板 減弱了縱滿的強度，起到整流的作用，提高了離屯、累的整體效率。累軸處的射流孔能夠抑制 汽蝕現象的產生。射流供給的水來自壓水室，無需外界提供水源，節約成本，無污染。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發明葉輪的Ξ維視圖。
[0027] 圖2為本發明葉輪所受壓力視圖。
[0028] 圖3為本發明葉輪與累體二維視圖。
[0029] 圖4為本發明的葉輪剖視圖。
[0030] 圖5為圖3的A向視圖。
[0031] 圖6為圖3的B-B視圖。
[0032] 圖7為葉輪口環的幾種不同形式之一。
[0033] 圖8為葉輪口環的幾種不同形式之二。
[0034] 圖9為葉輪口環的幾種不同形式之Ξ。
[0035] 圖10為葉輪口環的幾種不同形式之四。
[0036] 圖11為溝槽口環C-C剖視圖之一。
[0037] 圖12為溝槽口環C-C剖視圖之二。
[003引圖13為溝槽口環C-C剖視圖之Ξ。
【具體實施方式】
[0039] 下面結合附圖進一步說明本發明
[0040] 參照附圖：
[0041 ]實施例1本發明所述的一種能實現軸向力自平衡的單級離屯、累，包括累體1、葉輪 組件2、累軸3W及軸套4,所述的累軸3的一端伸入所述的累體1內部，所述的累軸3通過軸套 4與所述的累體1密封連接，所述的累軸3與所述的軸套4間隙配合;所述的葉輪組件2安裝在 伸入累體1內部的所述的累軸3的末端，所述的葉輪組件2與所述的累體1內部的葉輪安裝腔 間隙配合;所述的葉輪組件2包括葉輪21、葉輪前蓋板22和葉輪后蓋板23,所述的葉輪21安 裝在所述的葉輪前蓋板22和所述的葉輪后蓋板23圍成的腔體內，并且所述的葉輪后蓋板23 的后部構成平衡室，所述的葉輪后蓋板23的平衡室與葉輪21吸入口相聯，所述的葉輪后蓋 板23外表面設置一圈與葉輪同軸的后口環231;所述的葉輪后蓋板23的后口環231內直徑比 所述的葉輪前蓋板22的前口環221外直徑大，并且所述的后口環231的外表面分布溝槽232。 [0042]葉輪安裝腔的內表面設有多塊周向排布的第一筋板11和多塊周向排布的第二筋 板12,其中所述的第一筋板11表