专利名称：一种装有推力轴承组件的多级离心泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于输送固液混合物的多级离心泵，具体来说涉及一种装有推力 轴承组件的多级离心泵。
背景技术：
一般类型的多级离心泵，泵内所有的叶轮安装在同一根轴上，泵内输送的液体经 过进水段进入首级叶轮的吸入室，经过各个叶轮后压力都会升高，最后从末级叶轮的压出 室流向出水段。每一级叶轮都有一个轴向推力作用到轴上，所有叶轮作用到轴上的轴向推力必须 以某种方式平衡掉，通常平衡轴向力的方法是把叶轮以一个特定的顺序和方向安装在轴 上，例如，第一组叶轮可以与轴的一端对齐，这组叶轮进口都朝向一个方向，第二组叶轮可 以与轴的另一端对齐，这组叶轮进口都朝向第一组叶轮进口的反方向。液体通过第一组最 后一个叶轮的出口流入第二组第一个叶轮的进口，这种方式可以平衡掉大部分轴向推力。上述平衡多级离心泵轴向推力的方法能够抑制轴向力的产生，但是它也有弊端， 在第一组末级叶轮出口和第二组首级叶轮的进口，由于压力差较大，会导致泵内输送的液 体以很高的速度流过这些叶轮之间的轴套，假如所输送的液体是固液混合物，在这种情况 下，高速液体会导致泵内零件的磨蚀，从而导致泵的损坏。当然也可以采取更合理的设计， 选用能够适合这种高压力差的轴套，但是，泵内零件磨蚀的现象还是不能够有效地解决，仍 然会降低泵的使用寿命。另一种平衡多级离心泵轴向推力的方法是给泵提供一个水力推力，这种方法是利 用一个平衡盘或平衡鼓在进水段产生的压力来抵消泵内的高压力差，但这种方法也会出现 上面所述的磨蚀现象。提供一种新的平衡泵内轴向推力的方法，同时避免出现上述所述的磨蚀现象，这 种泵将会很受客户的欢迎，现在的这个发明就满足这种需要。
发明内容本发明体现在在多级离心泵内安装了一个推力轴承组件来平衡叶轮产生的轴向 推力，该泵避免了采用轴套来调节高的压力差，该泵尤其适用于输送固液混合物。具体说明如下；本发明的多级离心泵所有叶轮都安装在一根轴上，每个叶轮通过 键和卡环紧密地联结在轴上，当液体从每一级叶轮进口流入并从出口流出时，液体的压力 都会增加，首级双吸叶轮的进口与外壳体的进水段相连，末级叶轮的出口和外壳体的出水 段相连，所有叶轮按照既定顺序排列在轴上，首级双吸叶轮的出口与第二级叶轮的进口相 连，而第二级叶轮的出口又与下一级叶轮的进口相连，依次连接，从而保证了液体顺利的流 经各个叶轮。叶轮的两边装有两种类型的口环，前口环和后口环，外壳体内还包括支撑轴的轴 承和轴承套，第一个机械密封安装在推力轴承组件和末级叶轮之间，第二个机械密封安装
3在外壳体和轴之间。在这个发明中，推力轴承组件安装在轴承体内，并且和轴连接，推力轴承组件包括 推力盘与轴瓦，轴承体与外壳体靠螺栓联接在一起，在它和末级叶轮之间安装第一个机械 密封，提供给通过推力轴承组件的润滑液和从末级叶轮流出的液体相匹配的压力，从而机 械密封处的压力差将会被降到一个很低的范围，因此，这个推力轴承组件能够消除所有叶 轮作用到轴上的轴向推力。本次发明的多级离心泵尤其适用于输送固液混合物，当输送的液体具有固体颗粒 时，由于流经推力轴承组件中的润滑液的压力大于泵内液体压力，确保了流经机械密封控 制通道的液体是润滑液，而不是所输送的混合液，同时低压差能够保证液体流速相对较低， 从而保证了密封件和末级叶轮的磨损达到最小值。润滑液通过一个高压泵来输送，推力轴 承组件内的润滑液通过一个热换器的循环系统来冷却。泵内第二个机械密封安装在电机端，它是唯一防止泵内所输送液体泄漏的机械密 封。本发明的其他特点和优点将出现在下面的叙述中，结合附图，以例子的方式，来阐 述发明的原理。
图1是本发明的装有推力轴承组件的多级离心泵剖视图。图中1.进水段，2.出水段，3.轴，4.外壳体，5.叶轮，6.导叶，7.进口边，8.出口 边，9.吸入室，10.压出室，11.前口环，12.后口环，13.推力轴承组件，14.轴承体，15.机械 密封，16.推力盘，17.轴瓦，18.高压泵，19.进口球阀，20.换热器，21.油管，22.换热器冷 却水进水口，23.换热器冷却出水口，24.机械密封，25.冷却套管，26.螺栓。
具体实施方式
参照附图，附图中所展示的多级离心泵用于输送固液混合物(固体颗粒直径 d彡1mm)。该泵包括一个外壳体0)，外壳体⑷中包括一个进水段⑴和一个出水段O)。 叶轮(5)并行的安装在轴(3)上，轴和叶轮由一个诸如电动机(图上未给出)的动力部件 驱动作旋转运动，所有的叶轮通过键和卡环(图上未给出)紧密地联结在轴上，外壳体内还 包括支撑轴的轴承和轴承套(图上未给出)。每一个叶轮( 都包括一个进口和一个出口，进口主要接收来自吸入室(9)内的 液体，出口主要是把从进口吸入的液体输送到压出室(10)，每一个叶轮在特定的环形室内 旋转，在它的外围是压出室，液体通过外壳体内的通道，从每一级叶轮的出口流入下一 级叶轮的吸入室(9)。第一个通道中，液体从第一个叶轮的压出室流到第二个叶轮的吸入 室，第二个通道中，液体从第二个叶轮压出室流到第三个叶轮的吸入室，依次类推，外壳体 内和叶轮紧挨的导叶(6)的作用是防止液体在进入进口时出现绕流。围绕着轴(3)的每一级叶轮的进口接收来自各个吸入室内的液体，每一级叶轮的 出口把液体以射流的形式输送到环形压出室(10)，在首级叶轮中，包括两个进口，这样的结 构有利于增加泵进水段(1)的吸入量。叶轮(5)的两边安装有两种类型的口环，前口环(11)把叶轮的吸入室(7)和压出室(10)分开，后口环(12)把前一级叶轮的压出室和后一级叶轮的吸入室分开，前后口环上 互补的迷宫式的凹槽(图上未给出)能够限制液体的速度在一定的范围内，从而防止液体 从口环处泄露。叶轮在运转时，必定要产生作用于轴(3)上的轴向力，这些轴向力的方向指向图 中的左侧并逐渐增加，这是因为液体作用到叶轮上后会使叶轮获得很高的压力，而叶轮的 左侧有一部分所受的压力较小，结果导致轴向力方向向左，朝向吸入室的方向。本发明的多级离心泵中，所有叶轮轴向力都以相同的方向作用到轴(3)上，所有 轴向力相加在一起朝向图中的左侧，这些轴向力全部被安装在叶轮轴上的推力轴承组件 (13)平衡掉，推力轴承组件(1 安装在轴承体(14)内，轴承体(14)与外壳体(4)靠螺栓 联接在一起，第一个机械密封(1 安装在推力轴承组件(1 和末级叶轮之间。推力轴承组件(13)包括一个推力盘(16)，两个轴瓦(17)，其中推力盘(16)介于 两个轴瓦(17)之间，润滑液也位于两个轴瓦(17)处，推力盘(16)固定在轴(3)上，并与轴 一起旋转，而两个轴瓦(17)则固定在轴承体(14)内，润滑液由一个高压泵(18)来输送。例 如，一个容积式泵，通过一个进口球阀(19)，把润滑油输送到两个轴瓦(17)之间，在两个轴 瓦(17)与推力盘(16)之间形成一层油膜，以此来限定与轴(3)固定在一起的推力盘(16) 或任何推力引起的轴向位移。推力轴承组件(1 内的润滑液依靠一个换热器00)形成循环冷却系统，当叶轮 产生的压力较高时，润滑液通过热换器00)内的油管循环流动。冷却水通过换热器 冷却水进水口 0 经过换热器(20)，从换热器冷却水出水口 流出，提供给润滑液必要 的冷却。高压泵(18)给润滑液提供一定压力，例如，0. 7MPa的工作压力，比末级叶轮出口的 压力大，这一相对较小的压力差对于介于末级叶轮和推力轴承组件(1 之间的机械密封 来说有着重要的意义，润滑液压力高于泵内液体的压力，能够保证流经机械密封的液体是 润滑液而不是所输送的固液混合物。此外，相对较小的压力差能够保证在输送任任何固液 混合物时，润滑液都能充分的流到机械密封，确保了机械密封的磨蚀达到最小。第二个机械密封04)安装在轴(3)的电机端，与首级叶轮相邻，这个密封可以作 为密封从外部的加压源(图上未给出)提供的缓冲液的双向密封，允许缓冲液以一定的流 量通过机械密封的外部流到首级叶轮的进口和外壳体内，一个常规的冷却套管0 围绕 安装在机械密封04)上。从以上叙述中可以得出，本发明主要是一种改进的多级离心泵，尤其是在输送固 液混合物时能够有效地避免泵的过度磨损和侵蚀，该泵能够有效地消除泵内液体的高压 差，从而避免固液混合物在泵内流动时引起的高速流。
权利要求1.一种装有推力轴承组件的多级离心泵，尤其适用于输送固液混合物的多级离心泵， 最大固体颗粒直径Imm，其组成包括进水段(1)、出水段O)、轴(3)、外壳体、叶轮 (5)、进口边(7)、出口边(8)、吸入室(9)、压出室(10)、前口环(11)、后口环(12)、推力轴 承组件(13)、机械密封(15)、进口球阀(19)、换热器(20)、油管(21)、换热器冷却水进水口 (22)、换热器冷却出水口(23)、机械密封(M)、冷却套管(25)，其特征在于外壳体中包 括一个进水段(1)和一个出水段O)，所有叶轮( 并行的安装在轴C3)上，每个叶轮通过 键和卡环紧密地联结在轴上，首级双吸叶轮的进口与外壳体(4)的进水段(1)相连，末级叶 轮的出口与外壳体的出水段(2)相连，首级双吸叶轮的出口与第二级叶轮的进口相连，而 第二级叶轮的出口又与下一级叶轮的进口相连，依次连接，叶轮(5)的两边安装有两种类 型的口环，前口环(11)和后口环(12)，外壳体内还包括支撑轴的轴承和轴承套，推力轴承 组件(13)安装在轴承体(14)内，轴承体(14)与外壳体(4)靠螺栓联接在一起，第一个机 械密封(1 安装在推力轴承组件(1 和末级叶轮之间，第二个机械密封04)安装在外壳 体(4)和轴(3)之间，推力轴承组件(13)包括推力盘(16)与轴瓦(17)，其特征在于，推力 盘(16)固定在轴(3)上，并和叶轮(5) —起旋转，推力盘(16)位于两个轴瓦(17)之间，两 个轴瓦(17)则固定在轴承体(14)内。
2.如权利要求1所述的多级离心泵，其特征在于，推力轴承组件(13)包括一个可以使 润滑液形成循环冷却系统的换热器00)。
3.如权利要求1所述的多级离心泵，其特征在于，冷却水通过换热器冷却水进水口 (22)经过换热器(20)，从换热器冷却水出水口 流出，提供给润滑液必要的冷却。
4.如权利要求1所述的多级离心泵，其特征在于，第二个机械密封04)是轴(3)上唯 一防止所输送的液体泄漏的密封。
专利摘要装有推力轴承组件的多级离心泵是指在安装有一系列叶轮的多级离心泵的轴上安装高压密封的推力轴承组件，这种推力轴承组件能够有效的平衡掉由叶轮产生的轴向推力，这种泵特别适用于输送固液混合物(固体颗粒直径d≤2mm)，由于推力轴承组件中的润滑液(洁净的润滑液)的压力要大于泵内液体的压力，从而能够确保流经安装在叶轮和推力轴承组件之间的机械密封处的液体是润滑液，而不是输送的液体，同时这种高的压力差还可以避免液体通过密封件流入到泵内其它零件，避免了这些零件的磨损和腐蚀。
文档编号F04D29/041GK201818502SQ20102016445
公开日2011年5月4日 申请日期2010年4月19日 优先权日2010年4月19日
发明者朱荣生, 杨爱玲 申请人:江苏国泉泵业制造有限公司