一种自平衡装置及增压输送用双螺杆泵的制作方法

本发明涉及泵领域，具体涉及一种自平衡装置及增压输送用双螺杆泵螺杆。

背景技术：

在油田地面建设过程中，需要用到撬装设备，而其中，泵撬设备由于其增压明显且压力可控使用较多，常用的泵如螺杆泵等，随着泵的应用和发展，主轴转速越来越高。然而泵主轴组零件在制造过程中，不可避免会因材质不均匀、形状不对称、加工装配误差而导致重心偏离旋转中心，使泵产生振动和振动力，引起泵噪声、轴承发热等。这种主轴不平衡，随着转速升高，引起泵设备的的剧烈振动。

目前，对旋转机械的不平衡而引起振动等问题，通常需要对旋转轴做动平衡测试试验，其成本较高且复杂，因此也采用加装自动平衡装置，如滚球式自动平衡装置、摆锤式自动平衡装置、充液式自动平衡装置，通过自由移动补偿质量的形式弥补质量不均衡而引起的振动。而其中充液式自动平衡装置因结构简单、成本低廉、通用性强而受到青睐。

充液式自动平衡装置是由内装部分液体的转子构成，由于惯性离心力作用，液体被抛向回转盘外沿，中部附近出现空洞，在过临界转速下运行时，偏心质量与轴线弯曲方向相反，从而使液体起到衰减振幅的作用。

现有技术中，传统的内装液体的转子仅有一个腔室或是离转子中心等距离设置多个腔室，在自平衡装置跟随泵轴转动的时候，随着转速的变化，由于腔室的外壁与转子中心的距离一定，自平衡装置无法适应不同转速下的使用需求，通用性较差。尤其针对转速在不同阶段有较大调整的设备，其减震效果更差。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种具有高通用性的自平衡装置及增压输送用双螺杆泵。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种自平衡装置，包括呈圆柱形的转子，所述转子中心为沿转子的轴向贯穿至转子两端面的安装孔，所述安装孔与螺杆泵的泵轴相配合。所述转子内部为空心结构且同轴设置多层环形隔板，所述环形隔板将转子内部由内至外依次分隔为多层环形的储液腔。所述转子上以安装孔为中心均匀设置多个进液口和多个出液口，所述出液口位于转子的周面上且与位于转子最外层的储液腔连通，所述进液口位于转子一端面上且与位于转子最内层的储液腔连通。每层环形隔板上以安装孔为中心均匀设置多个过液孔，所述过液孔沿转子径向延伸且连通环形隔板两侧的储液腔。相邻两层环形隔板上的过液孔相互交错。

所述转子外壁朝内的表面上和每个环形隔板朝内的表面上均设置多个封口组件，所述封口组件与过液孔一一对应，所述封口组件包括导向筒、螺旋弹簧和封孔塞，所述导向筒的一端固定设置在转子外壁朝内的表面或环形隔板朝内的表面上且开口朝向过液孔，所述封孔塞的一端位于导向筒内且端面与导向筒的底部之间设置螺旋弹簧，另一端伸入过液孔内构成密封。

优选的，所述转子内部由两层环形隔板分隔为三层储液腔。

优选的，所述封孔塞与过液孔相对的一端及过液孔均呈由外至内依次变小的锥形。

优选的，所述每层环形隔板上的过液孔的数量至少为3个。

优选的，利用所述自平衡装置的增压输送用双螺杆泵，包括并排设置的主动螺杆和从动螺杆，所述主动螺杆和从动螺杆的中部分别设置螺旋部，主动螺杆和从动螺杆上的螺旋部相互啮合，所述螺旋部外套设螺旋套。所述主动螺杆和从动螺杆上分别设置两个自平衡装置，所述自平衡装置通过安装孔套设在螺杆上且分别位于螺旋套的两端。所述自平衡装置的进液口位于转子远离螺旋套的端面上。

所述主动螺杆和从动螺杆的内部中心沿轴向设置输液孔，所述主动螺杆和从动螺杆上靠近进液口处对应进液口的数量均匀设置多个进液管，所述进液管的一端与输液孔连通，另一端与进液口连通。所述主动螺杆和从动螺杆的一端设置相互啮合的齿轮，另一端分别通过旋转接头及管路与储液箱连通。所述转子外套设集液箱，所述集液箱通过回流管道与储液箱连通，所述回流管道上设置回流泵。

优选的，所述自平衡装置内充入的液体为水银。

本发明的有益效果集中体现在，在不同转速下均具有极好的自平衡效果，极大的提高自平衡装置的通用性。具体来说，本发明在使用过程中，自平衡装置通过安装孔安装在螺杆泵的泵轴上，转子内部可通过进液口补充液体或通过出液口排出液体，液体从进液口输送至储液腔中，由于液体的黏性作用，当转子旋转时，转子内液体的转速逐渐提高，最后达到与泵轴同步的转速。与此同时，液体受到离心力的作用被甩向储液腔外沿，在转子中心附近将出现空洞，形成液体的偏心质量，此时，储液腔内液体的偏心质量与泵轴轴线的弯曲方向相反，从而使液体起到衰减振幅的作用。由于泵轴在不同转速下需求的液体偏心质量不同，而本发明设置有多层储液腔，在泵轴低速旋转时，液体受到的离心力较小，封孔塞受到螺旋弹簧的弹力作用，并在导向筒的导向下封堵过液孔。此时液体在内层的储液腔内回转，即可满足偏心质量需求。伴随着泵轴转速的提高，为到达平衡所需求的偏心质量增大。此时，由于转子高速旋转，封孔塞受到液体的压力增大，克服螺旋弹簧的弹力将封孔塞顶开，液体经过液孔进入外层的储液腔中，在外层储液腔中回转，从而满足较大的偏心质量需求。因此，本发明能够满足不同转速下的自平衡需求，具有极强的通用性，尤其适合调速运转的增压螺杆泵。

附图说明

图1是自平衡装置的结构示意图；

图2是图1中I部放大图；

图3是图1中所示结构的A-A向视图；

图4是增压输送用双螺杆泵的结构示意图；

图5是螺旋部的结构示意图。

具体实施方式

结合图1-5所示的一种自平衡装置，包括呈圆柱形的转子1，所述转子1中心为沿转子1的轴向贯穿至转子1两端面的安装孔2，所述安装孔2与螺杆泵的泵轴相配合，转子1通过安装孔2与泵轴固接，通常转子1直接通过螺栓与泵轴固接，当然也可以利用挡圈压紧在泵轴外，由于固定的方式较多，此处不再赘述。所述转子1内部为空心结构且同轴设置多层环形隔板3，所述环形隔板3将转子1内部由内至外依次分隔为多层环形的储液腔4，如图1所示，所述环形隔板3的数量为两层，将转子1内部分隔为三层环形的储液腔4。当然，所述环形隔板3的数量也可以是3个或4个等，则对应的储液腔4的层数就为4层或5层。环形隔板3的数量越多，则通用性越强。

所述转子1上以安装孔2为中心均匀设置多个进液口5和多个出液口6，如图1所示，进液口5的数量为两个，出液口6的数量为四个，且以安装孔2为中心对称分布，当然，也可以设置更多个，只要以安装孔2为中心对称分布即可。所述出液口6位于转子1的周面上且与位于转子1最外层的储液腔4连通，所述进液口5位于转子1一端面上且与位于转子1最内层的储液腔4连通。液体可从进液口5处进入转子1内部，内部的液体又可从出液口6处排出。每层环形隔板3上以安装孔2为中心均匀设置多个过液孔7，所述过液孔7沿转子1径向延伸且连通环形隔板3两侧的储液腔4。如图1中所示，过液孔7的数量为四个，也可以是5个、6个等，通常最少设置有3个，以便于液体均匀的从内层储液腔4排入外层储液腔4中。所述转子1外壁朝内的表面上和每个环形隔板3朝内的表面上均设置多个封口组件，所述封口组件与过液孔7一一对应，如图1中所示，位于最外层的转子1的侧壁的内表面设置有封口组件，同时位于内层的环形隔板3的内表面也设置有封口组件，封口组件的位置与过液孔7的位置相对。封口组件用于控制过液孔7的启闭，为了便于封口组件的安装，相邻两层环形隔板3上的过液孔7相互交错。

所述封口组件包括导向筒8、螺旋弹簧9和封孔塞10，所述导向筒8的一端固定设置在转子1外壁朝内的表面或环形隔板3朝内的表面上且开口朝向过液孔7，封孔塞10的形状与导向筒8及过液孔7均一致，尺寸正好满足封孔塞10可在导向筒8内导向滑动，也可以向过液孔7移动实现对过液孔7的封堵。所述封孔塞10的一端位于导向筒8内且端面与导向筒8的底部之间设置螺旋弹簧9，另一端伸入过液孔7内构成密封。为了提高封孔塞10对过液孔7的封堵性能，更好的做法是所述封孔塞10与过液孔7相对的一端及过液孔7均呈由外至内依次变小的锥形。如图2所示，过液孔7的外段和封孔塞10的端部呈相匹配的锥台状。

本发明在使用过程中，自平衡装置通过安装孔2安装在螺杆泵的泵轴上，转子1内部可通过进液口5补充液体或通过出液口6排出液体，液体从进液口5输送至储液腔4中，由于液体的黏性作用，当转子1旋转时，转子1内液体的转速逐渐提高，最后达到与泵轴同步的转速。与此同时，液体受到离心力的作用被甩向储液腔4外沿，在转子1中心附近将出现空洞，形成液体的偏心质量，此时，储液腔4内液体的偏心质量与泵轴轴线的弯曲方向相反，从而使液体起到衰减振幅的作用。由于泵轴在不同转速下需求的液体偏心质量不同，而本发明设置有多层储液腔4，在泵轴低速旋转时，液体受到的离心力较小，封孔塞10受到螺旋弹簧9的弹力作用，并在导向筒8的导向下封堵过液孔7。此时液体在内层的储液腔4内回转，即可满足偏心质量需求。伴随着泵轴转速的提高，为到达平衡所需求的偏心质量增大。此时，由于转子1高速旋转，封孔塞10受到液体的压力增大，克服螺旋弹簧9的弹力将封孔塞10顶开，液体经过液孔7进入外层的储液腔4中，在外层储液腔4中回转，从而满足较大的偏心质量需求。因此，本发明能够满足不同转速下的自平衡需求，具有极强的通用性，尤其适合调速运转的增压螺杆泵。

本发明所述的自平衡装置不仅适用于单螺杆泵，也能广泛适用在双螺杆泵或三螺杆泵上，此处以双螺杆泵为例：结合图3-5所示，增压输送用双螺杆泵，包括并排设置的主动螺杆11和从动螺杆12，所述主动螺杆11和从动螺杆12的中部分别设置螺旋部，主动螺杆11和从动螺杆12上的螺旋部相互啮合，所述螺旋部外套设螺旋套13，此为常规技术手段，此处不再赘述。所述主动螺杆11和从动螺杆12上分别设置两个自平衡装置，所述自平衡装置通过安装孔2套设在螺杆上且分别位于螺旋套13的两端。为配合自平衡装置的使用，所述自平衡装置的进液口5位于转子1远离螺旋套13的端面上。如图4中所示，位于螺旋套13左侧的自平衡装置的进液口5位于转子1的左端面，位于螺旋套13右侧的自平衡装置的进液口5位于转子1的右端面。

所述主动螺杆11和从动螺杆12的内部中心沿轴向设置输液孔14，所述主动螺杆11和从动螺杆12上靠近进液口5处对应进液口5的数量均匀设置多个进液管15，如图3所示，每个转子1进液口5的数量为两个，则进液管15的数量也为两个。所述进液管15的一端与输液孔14连通，另一端与进液口5连通。所述主动螺杆11和从动螺杆12的左端设置相互啮合的齿轮21，主动螺杆11在通过原动机驱动后，通过齿轮21带动从动螺杆12同步旋转，右端分别通过旋转接头16及管路与储液箱17连通。所述转子1外套设集液箱18，所述的集液箱18为罩在转子1外的一个箱体，不跟随转子1转动，起到收集从转子1中排出的液体的作用，所述集液箱18通过回流管道19与储液箱17连通，所述回流管道19上设置回流泵20。在使用时，储液箱17内储存的液体依次经过管路、旋转接头16、输液孔14、进液管15、进液口5进入转子1内部，并根据转速进行自平衡调节。从转子1的出液口6排出后，又可通过集液箱18进行收集，经回流管道19返回至集液箱18中，实现循环利用。所述自平衡装置内充入的液体可以是水或其他液体，更好的做法是该液体为水银。由于水银的密度较高，能够提供较大的偏心质量。

为了进一步验证本发明的减振效果，主动螺杆11与最大转速为3000r/min的电机连接，驱动电机，对双螺杆泵设备在未加装自平衡装置和加装后的振动进行测试，在不同转速下，重复试验三次，得到主轴振动速度信息如下表1所示。

表1振动测试信息表

从表1可以看出，在不同转速下，加装自平衡装置后，较加装前主轴的振动速度均有明显的减弱，也就是说，加装自平衡装置后，设备振动减小，同时，在高转速下，自平衡装置的减振效果更好。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。