专利名称：轴向力平衡深井泵的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种深井泵，特别涉及到一种轴向力平衡深井泵。
深井泵是电机在井上，泵潜没在井下水中，电机的扭矩通过一根很长的传动轴传递给泵中叶轮的一种提水机具。由于传动轴要从井上电机轴端一直延伸至井下泵中，因此该传动轴不仅很长，而且要有一定的直径以便有较高的强度与刚度，因此深井泵的转子(包括传动轴与叶轮)重量很重；此外，还有泵内液体作用于叶轮上的压力差，特别在高扬程的深井泵中这种压力差的合力是很大的。由于泵的转子的重力方向和压力差的方向都是沿轴向垂直向下的，因此这两种力的叠加使作用在泵轴线方向的轴向力更大，轴向力大会使传动轴变长，由于其伸长量不易掌握，给泵的安装和调整带来很多困难，如动静部件间的轴向间隙小了，将产生机械摩擦与碰撞，这不仅消耗动力，而且会引起泵的剧烈振动，甚至使部件很快损坏；如动静部件间的轴向间隙大了，则增大了叶轮进口的回流量，引起泵的流量与效率下降。其次较大的轴向力使得轴向推力轴承难以承受，直接影响泵的使用可靠性。除此之外，转子的重量、泵内液体作用于叶轮上的压力差、静止部件(如输水管、电机、导流壳等)的重量都通过泵座作用在井壁上，井壁要承受由引起的巨大作用力，使个别井壁难以承受出现变形、坍塌甚至报废。
本实用新型的目的是在于克服上述现有技术的缺点，采用水力学的平衡原理对泵的结构进行改进，不采用任何平衡装置，就能使泵内液体作用于叶轮上的压力差、转子的重力在轴向达到基本平衡，不仅能大大减轻或基本消除推力轴承所承受的轴向力，而且可控制或减小传动轴的伸长；减小动静部件间的机械磨擦、碰撞以及由此引起的磨损与振动，从而提高泵的效率，提高泵与井的使用可靠性及寿命。
图1是现有深井泵的井上部分结构图，图2是现有深井泵的泵体部分结构图。井上部分
图1包括电动机1、电机支架2、泵座6、联轴器3、轴承箱体4、传动轴7等，起提供动力、承受轴向力、支承输水管和泵体的重量作用。泵体部分图2主要由叶轮12、导流壳13、泵轴11和吸水管10组成，起吸水与提水作用。连接井上部分
图1与泵体部分图2的是传动轴7与输水管9等，起传递动力和引导水流的作用。
电机1的扭矩通过传动轴7传给井下泵内叶轮12，旋转的叶轮12进口处形成真空，经吸水管10把井水吸入泵内，再经叶轮12施加作用力，其压力、速度同时增加，然后经导流壳13引入下一级叶轮进口，这样逐级经过所有的叶轮12与导流壳13，水流的压力也逐级增加，经输水管9引到地面。
现有深井泵的主要特征是液流的流动方向是从泵最下端的吸水管10进入泵内，经所有的叶轮12、导流壳13由下至上逐级输送至泵最上端的输水管9。叶轮12的进口方向是沿轴线垂直向下的，与此相适应导流壳13的进口方向也是向下的。吸水管10出口是沿轴线垂直向上的。
图3是轴向力平衡深井泵的泵体结构图，其井上部分与现有深井泵的井上部分
图1完全相同。其泵体部分如图3所示分为两部分，双向进水节14上端的为上泵、下端的为下泵。上泵的叶轮12、导流壳13的进口方向是沿轴线垂直向下的；下泵的叶轮15、导流壳16的进口方向是沿轴线垂直向上。电机1的扭矩经联轴器3、传动轴7、泵轴11同时传给上泵叶轮12和下泵叶轮15。上泵的结构、工作原理与现有泵的完全相同，液流从双向进水节14进入上泵叶轮12，经叶轮12施加作用力后，送入上泵导流壳13，离开导流壳13的液流再进入其上方的下一级叶轮，这样液流在上泵内由下至上逐级输送，直至送入泵出水总管19。从双向进水节14进入下泵的液流，经下泵旋转叶轮15施加作用力，其压力、速度增加。离开叶轮15的液流进入下泵导流壳16，导流壳16收集来自叶轮15的液体，并使其在内减速、扩压，然后引入其下方的下一级叶轮进口。这样液流在下泵内由上至下的逐级输送，直至下泵末级导流壳17，在末级导流壳17内减速、扩压后，送入出水分管18，出水分管18或将液流直接送入出水总管19，或送入双向进水节14内的上泵进水口，经上泵再一次输送，然后送入出水总管19。出水分管18位于与泵轴线相平行紧贴泵壳外表面上。
本实用新型的显著特征是从双向进水节14处把泵分为上泵和下泵两部分，上泵的结构与现有深井泵的完全相同，下泵的叶轮15、导流壳16的进口方向与上泵的正好相反，液流在上泵内是从双向进水节14开始逐级垂直向上输送；液流在下泵内是从双向进水节14开始逐级垂直向下输送，在上下泵中液流的流动方向正好相反。上下泵有各自的进出水口，上下泵的进水口位于双向进水节14内；上泵的出水口在泵顶端出水总管19下方，下泵的出水口位于末级导流壳17的出口处。离开下泵的液流经出水分管18或送入上泵进水口，或送入出水总管19，出水分管18是位于泵壳外侧紧贴泵壳外表面的流道。本实用新型相当于使用一台潜水电机驱动的两台泵串并联使用。
由此可见，本实用新型具有以下特点1、平衡轴向力。因为上泵与下泵的叶轮设置方向正好相反，所以上下泵产生的轴向力(包括转子的重力)可控制到基本平衡。
2、减轻井口压力。由于轴向力可大大减小或消除，因此就减轻了井口所承受的巨大压力。
3、不采用平衡装置。由于轴向力能达到基本平衡，故没有采用平衡装置的必要。
4、减轻轴向推力轴承的负载。由于轴向力平衡，可大大减轻或消除轴向推力轴承所承受的轴向力。
5、安装、调整方便。由于轴向力达到基本平衡，因此避免了由于轴向力引起的传动轴变长，给泵的安装、调整带来了很大方便。
6、减小了振动、磨损、可提高泵效率。由于减小了传动轴的伸长，可减轻动静部件间的机械磨损、碰撞以及由此引起的振动，还可提高泵的效率。
下面结合
图1与图3对本实用新型进行实施例说明。
图1所示的井上部分，主要起提供动力、承受轴向力、支承输水管和泵体的重量作用。参照图3，双向进水节14把泵体分为两部分，在双向进水节14中部以上为上泵，以下为下泵。上泵与现有的深井泵相同，下泵的叶轮15、导流壳16进的口方向与上泵的正好相反。电机1的扭矩经传动轴7、泵轴11同时作用于上下泵的叶轮12、15。电机轴与传动轴7之间用联轴器3连接，传动轴之间，传动轴7与泵轴11之间用联轴节8连接，叶轮12、15与泵轴11用键或锥形套连接。从双向进水节14进入上泵的液流经叶轮12、导流壳13逐级向上输送，直至送入泵出水总管19。从双向进水节14进入下泵的液体经叶轮15、导流壳16逐级向下输送，直至末级导流壳17。从末级导流壳17排出的液流经泵外侧的出水分管18或直接送入出水总管19，或送入上泵进水口，经上泵再一次输送后排入出水总管19。导流壳之间、导流壳与双向进水节14之间用螺钉、螺纹或卡子连接。
附图主要标号说明1是电动机电动机为立式电动机，与卧式电动机结构相同；起提供动力的作用。
2是电机支架起支承电动机的作用；并起连接电动机、泵座与轴承箱体的作用，一般由铸铁制造。
3是联轴器起着连接电动机轴与传动轴的作用，图3中使用的联轴器为弹性联轴器。
4是轴承箱体用来承受转子的重量及泵工作中产生的轴向力和径向力，轴承箱体内的轴承是由单列向心球轴承及单列向心推力球轴承组成，轴承箱体位于电机支架内。
5是出水管起导水作用，在井上把液流引出输水管。
6是泵座起支承全部井下部分重量的作用。一般由铸铁制造，泵座用地角螺栓固定在井口基础上。
7是传动轴起传递动力的作用，用冷轧中碳钢制造。由若干等长的分段组成，传动轴之间用联轴节连接。
9是输水管是输送液体的通道，起支承和连接泵体的作用，由若干等长的分段钢管连接而成，连接方式有螺纹与法兰连接两种。
11是泵轴起把扭矩传给叶轮的作用，与叶轮之间用键或锥形套连接，用不锈钢制造或采用中碳钢加工后镀铬。
12是上泵叶轮其作用是把动力机的机械能转变成液体的动能与压能，由金属或塑料制成。
13是上泵导流壳作用是收集来自叶轮的液体，并使其在内减速、扩压，转向并引入其下一级叶轮进口。导流壳之间用螺钉、螺纹或卡子连接，用金属或塑料制成。
14是双向进水节其内有隔板与导叶，其作用是把液流分别引入上下泵，用金属或塑料制造，与导流壳之间用螺钉、螺纹或卡子连接。
15是下泵叶轮与上泵叶轮相同，在泵中与上泵叶轮12的进口方向相反。
16是下泵导流壳与上泵导流壳相同，在泵中与上泵导流壳13进口方向相反。
17是末级导流壳其作用是收集来自末级叶轮的液流，然后送入出水分管18，末级导流壳是后端面封闭的腔体，侧面与出水分管18相通。
18是出水分管其作用是把离开末级导流壳17的液体或引入出水总管19，或引入双向进水节14内的上泵进水口，一端与末级导流壳17相连，另一端或与出水总管，或与上泵进水口相接。
19是出水总管其作用是汇集上下泵的液流并送入输水管。
权利要求1.轴向力平衡深井泵包括一进水节与位于进水节上下两端的泵体，泵体上配置有可与传动轴(7)相连接的泵轴(11)、以及出水管，本实用新型的特征是，所说的进水节为一双向进水节(14)，与双向进水节(14)的两出口分别配置有若干叶轮(12)、(15)，叶轮(12)上面均配置了导流壳(13)，叶轮(15)下面均配置了导流壳(16)，导流壳(13)的末级出口与出水总管(19)相通，末级导流壳(17)出口通过泵壳外侧的出水分管(18)或与上泵进水口相通，或与出水总管(19)相通。
2.根据权利要求1所述的深井泵，其特征在于，所说的叶轮(12)、导流壳(13)的进口方向与叶轮(15)、导流壳(16)、(17)的进口方向相反。
3.根据权利要求1所述的深井泵，其特征在于，所说的双向进水节(14)为轴向出口且出口方向相反的流道，其间配置有隔板、导叶。
4.根据权利要求1、3所述的深井泵，其特征在于，双向进水节(14)位于进口方向相反且相邻的两导流壳(13)、(16)之间。
5.根据权利要求1、2所述的深井泵，其特征在于，一端连接泵最下端末级导流壳(17)出口的出水分管(18)位于泵壳外侧，另一端或与出水总管(19)，或与上泵进水口相连接。
6.根据权利要求1、2所述的深井泵，其特征在于，处于泵最下端的末级导流壳(17)是后端面封闭的腔体，侧面与出水分管(18)相通。
专利摘要本实用新型包括一双向进水节、双向进水节上下两端的泵体，与传动轴相连接的泵轴、水管，液流可经双向进水节分别进入上下泵体，上下泵之间可并联或串联使用，其优点是能使转子的自重与轴向力达到基本平衡，能减轻推力轴承负载，减小传动轴的伸长，方便泵的安装、调整，可提高泵与井的使用寿命。
文档编号F04D13/06GK2168104SQ9224055
公开日1994年6月8日 申请日期1992年12月25日 优先权日1992年12月25日
发明者郭自杰 申请人:西安交通大学