[发明专利]一种多级低温潜液泵轴向力平衡机构

说明书

技术领域

本发明涉及低温离心泵领域，尤其涉及一种多级低温潜液泵轴向力平衡机构。

背景技术

目前，在石油、化工、冶金、钢铁等行业，特别是低温深冷介质的输送、增压领域需要采用多级低温离心泵进行介质的输送。一般的离心泵在工作时会因为介质的惯性作用收到一个轴向力，该轴向力使转轴与其端部的轴承之间发生额外的相互作用，导致快速磨损和寿命的降低。

目前市场上的多级低温离心泵采用的轴向力平衡机构一般采用通过平衡装置间的间隙调节两个压力腔中的压力差进行，为保证平衡装置在较小的压力变动下也能工作平衡轴向力，一般通过较小（一般小于1mm）的间隙形成压力差，以通过小截面积的作用放大压力变化的效果。

如申请号为201210151866.3所述的一种改进的磁力泵，其通过平衡盘与叶轮后端之间形成的环形压力调节腔形成不同的压力区，通过介质在0.5-1mm的间隙中形成的高低压区的压差自流调节转子的压力平衡。以延长泵的寿命。但是这一技术方案中间隙只有0.5-1mm，即叶轮和平衡盘之间的运转间隙很小，在运转过程中容易因振动或瞬间增大的压力脉冲产生平衡盘偏磨的情况，影响机组运行的安全性和可靠性。

综上所述，如何生产一种采用不易偏磨、不损伤寿命的较大尺寸通流间隙即可灵敏有效的消除轴向力影响的多级离心泵轴向力平衡机构是本发明所要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用不易偏磨、不损伤寿命的较大尺寸通流间隙即可灵敏有效的消除轴向力影响的多级离心泵轴向力平衡机构。

为实现发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种多级低温潜液泵轴向力平衡机构，包括安装于主轴末端的叶轮与位于叶轮后侧与密封盖之间的平衡装置，其特征在于，所述平衡装置包括平衡鼓、所述平衡鼓内孔设置平衡鼓衬套，所述平衡鼓衬套通过过盈连接的平衡鼓轴套与主轴可移动连接，所述平衡鼓底面密封固接有平衡盘衬套，所述叶轮与平衡盘衬套间设置调隙轴套，所述调隙轴套与所述平衡盘衬套间存在间隙。

本发明通过所述平衡鼓和所述叶轮之间设置的所述平衡鼓衬套、平衡鼓轴套、平衡盘衬套、调隙轴套来分隔出不同的压力腔，以这些压力腔之间的压力差来调节平衡轴向力。通过将现有技术中的平衡鼓/盘分解为较小部件使得在调压过程中运动部件的重量减小，即各部件运动时的惯量减小，使得在压力变化较小时该较小的变化量也能驱动各部件随压力移动调压。使得所述间隙较大时也能灵敏有效的进行工作。所述平衡鼓衬套通过过盈连接的所述平衡鼓轴套，所述平衡鼓底面密封贴合有所述平衡盘衬套使得各部件之间紧密密封，不发生泄压导致机构失效等情况。所述主轴所代表的转子在工作状态改变时受轴向力浮动，所述间隙在主轴浮动的情况下增大或减小改变压力腔之间的通流截面积，调节压力平衡，起到平衡轴向力的作用。

作为优选，所述平衡鼓侧壁设有恒压孔，所述平衡鼓外侧为第一压力腔。所述平衡鼓内侧与所述平衡鼓轴套间形成第二压力腔，所述第一压力腔和第二压力腔通过所述恒压孔连通。

所述平衡鼓外侧的所述第一压力腔为所述离心泵外壳与转子之间的空间，其压力可视为恒定的常压，通过所述恒压孔连接的所述第二压力腔即也可视为恒定的常压。

作为优选，所述平衡鼓轴套与所述平衡盘衬套之间形成第三压力腔，所述平衡盘衬套与所述叶轮之间形成第四压力腔，所述第三压力腔与第四压力腔通过所述间隙连通。

所述第四压力腔种压力为转子中所述叶轮输送介质的压力，所述第三压力腔与第四压力腔通过所述间隙连通，所述第四压力腔产生一个压力降而形成第三压力腔中的压力。在静定情况下，所述第二压力腔与第三压力腔在所述平衡鼓轴套两侧形成稳定的压力状态。在运转时，因液态介质在所述平衡鼓两侧流动速度不同，所述第二压力腔与第三压力腔之间形成压差，该压差作用于所述叶轮与所述主轴形成轴向力。此时，所述主轴在该轴向力的作用下发生周向的浮动，浮动过程中所述平衡鼓与所述叶轮之间距离改变，即改变了所述叶轮与所述平衡盘衬套之间所述间隙的距离，即改变了所述第三、第四压力腔之间的通油截面积，所述第三压力腔中压力改变，与第二压力腔之间压差重新达到平衡状态，确保轴承在无轴向载荷的情况下运行。

作为优选，所述调隙轴套具有突出的端面，其端面与所述叶轮贴合，其内孔套装于所述主轴外侧。

所述端面可以增强所述调隙轴套和所述叶轮之间的密封性。同时所述第三压力腔对所述端面具有轴向的压力，使所述调隙轴套始终贴合于所述叶轮的表面随动。保证所述第三、第四压力腔之间始终通过所述间隙调压。

作为优选，所述间隙浮动距离为1.2-3mm。