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一种生命周期长的多级中开泵

文献发布时间:2024-04-18 19:58:30


一种生命周期长的多级中开泵

技术领域

本发明属于泵技术领域,具体涉及一种生命周期长的多级中开泵。

背景技术

多级中开泵是一种叶轮级数较多,泵扬程极高的特殊离心泵,泵的流量达到5000m3/h及以上,泵的扬程高达4000m及以上,泵的转速高达3000r/min~10000r/min之间,泵的配套功率高达20000Kw及以上;被应用于大工位海水淡化工程、大工位煤炭开采工程、大工位油田注水工程、大工位石油远距离输送工程、炼化厂高压管线输送流程、电厂锅炉高压给水工程、LNG低温高压液体输送工程、钢铁厂高压除磷系统等特殊重工位工业,是一般中开离心泵、多级离心泵所不能代替的,因此多级中开泵使用运行的稳定性、可靠性和安全性非常重要;因泵的应用领域特殊,故此多级中开泵的设计开发、生产制造、使用维护以及零部件互换能力也是非常重要,即泵的全生命周期长非常重要。

在螺旋蜗壳式压水室中,当压水室与叶轮的流量相互协调条件被破坏时,即泵的工况流量由于某种原因(管网系统工况压力变化、装置系统末端需求流量变化、电网系统频率变化、泵进口管路系统装置扬程变化、泵驱动机系统失速或超速等)小于或大于设计额定流量时,运行工况流量与设计额定流量两者出现了尖锐的矛盾,破坏了螺旋蜗壳压水室内的压力沿叶轮轴对称分布的条件,螺旋蜗壳式压水室内的高低压液体压力作用在叶轮的叶片和外圆上面,从而产生了径向力,径向力通过叶轮传递到泵轴上,使泵轴承受交变应力而产生定向扰度,该径向力通过泵轴传递给轴承后作用在轴承箱和泵体、泵盖上,造成泵的转子振动大、轴承振动大、泵本体振动大,从而损坏泵轴、轴承、机械密封、叶轮等零部件,缩短泵的整体使用寿命。现有技术中,中开泵的叶轮压水室是单流道螺旋蜗壳压水室或双流道螺旋蜗壳压水室结构,单流道螺旋蜗壳压水室不能消除泵转子的径向力,双流道螺旋蜗壳压水室能够消除大部分径向力但是不能完全消除径向力;由于多级中开泵的叶轮级数较多,故而产生的径向力很大,又由于叶轮级数较多,叶轮的级间压水室、级间吸入室数量也很多,加之泵体、泵盖在铸造时会有误差使压水室和吸入室的流道尺寸偏移设计形状值,故此形成作用在泵轴上的径向力出现多次交变,使泵轴承受多次弯曲应力和多种交变剪切应力,致使泵轴出现不规则混乱扰度与变形,这些力和变形会使泵的转动组件与非转动组件发生摩擦而损坏且引起泵的振动,这些摩擦振动会使泵在运行产生较大噪声,严重影响工作环境,同时摩擦振动会使泵组出现严重的振动抖动,使泵和泵组的各螺栓或连接松动而引起输送介质泄露或泵组严重破坏造成重大事故,因泵的转动部件与非转动部件发生摩擦会产生多重摩擦应力,这些力作用到泵轴上与泵转子的径向力再次叠加,使泵轴承受更大的多次弯曲应力和多种交变剪切应力,造成泵轴的损坏。此外,多级中开泵的级间叶轮压水室、级间叶轮吸入室、末级次级正叶轮压水室为单流道螺旋蜗壳式或双流道螺旋蜗壳式结构,且压水室和吸入室内都没有设置蜗室导叶,当叶轮在压水室和吸入室内高速旋转进行机械能向压力能转换进行水力作用时,由于螺旋蜗壳式流道内部断面积与形状不均衡且无蜗室导叶,蜗壳式流道内的压力会出现压力波动和压力旋涡,压力波动和压力旋涡因没有蜗室导叶对其消除和平衡,压力波动和压力旋涡会使叶轮出现波动激振和旋涡激振,这些振动通过主轴传递给水泵,使泵的运行噪声增大和振动增大,同时压力波动和压力旋涡会使压水室和吸入室内出现高低压力差,这些高低压力差会导致级间叶轮压水室、级间叶轮吸入室、末级次级正叶轮压水室会各叶轮内发生级间汽蚀,汽蚀会产生气泡堵塞泵的级间流道和叶轮流道,使叶轮不能充分有效的进行能量转换,导致泵的有效效率低,浪费能源,同时级间汽蚀产生的气泡会在介质流动中发生爆炸会加剧泵的运行噪声和振动,也会使叶轮出现径向偏移而产生径向力,使泵轴产生径向弯曲变形,造成水泵的过流部件急速汽蚀损坏,严重缩短了水泵的使用寿命和可靠性。

叶轮由于吸入进口的原因使得叶轮前盖板径向面积要比叶轮后盖板径向面积要小,该面积刚好是叶轮的吸入进口径向面积,泵运行时叶轮吸入进口的压力比叶轮后盖板的压力小,故此泵在运行时就产生了轴向力;中开泵是采用多个叶轮串联后使叶轮扬程叠加来实现高扬程的。现有技术中,由于泵使用工况参数原因,泵的叶轮在泵轴上的安装布置存在着不对称分布的问题,造成泵在运行过程中叶轮产生轴向力,同时由于中开泵的特殊结构形式,末级正叶轮与末级反叶轮的叶轮腔会形成巨大的压力差,而这两个叶轮腔之间通过轮毂配合间隙直接连通,因轮毂配合间隙对压力差液体的阻流减压不完全,故使末级正叶轮与末级反叶轮产生巨大的轴向力,有时轴向力会到达几十吨甚至更高,该轴向力作用在末级正叶轮上,使泵转子发生轴向移动,这时必须采用滑动推力盘机构来承受轴向力,泵轴承受巨大的轴向拉应力,滑动推力盘长期承受重载高速旋转摩擦,及其容易发热磨损损坏,且滑动推力盘机构复杂成本高,检修维护过程复杂,当泵的工况压力由于某种原因(管网系统工况压力变化、装置系统末端需求流量变化、电网系统频率变化、泵进口管路系统装置扬程变化、泵驱动机系统失速或超速等)发生波动变化时,轴向力也会发生波动变化,使泵的转子发生轴向左右动态窜动导致滑动推力盘发生磨擦,会使转子出现盘状颠振而导致泵的振动严重增大,泵轴承受轴向拉应力和压应力,泵的轴承、轴套等磨擦损坏,磨擦严重时滑动推力盘会出现轴向烧结卡死而导致主轴断轴事故发生,泵转子的左右窜动会导致机械密封的密封压缩比发生变化,当压缩比小时机封会出现泄漏,当压缩比大时机封会因磨擦严重而烧死损坏;泵在运行过程中,轴向力和径向力连续交叉叠加作用在泵轴上,使泵轴承受很大的轴向拉应力、压应力和弯曲应力、交变剪切应力组合的多重交变应力,导致泵的转动部件与非转动部件发生轴向和径向摩擦,引起轴套、机械密封、轴承、叶轮、轴承箱和泵轴的损坏,引起泵的运行噪声增大、振动增大且出现多种凌乱杂项振动频谱,无法消除或调整以达到频谱平衡而消除振动,引起泵和泵组的各螺栓或连接松动和机械密封严重损坏而导致输送介质泄露或泵组严重破坏造成重大事故潜在风险加剧出现;轴向力和径向力连续交叉叠加作用在泵轴上,造成泵轴的损坏速度加剧,严重时泵轴会发生多重交变疲劳断裂致使泵组停止运转造成严重事故和不可挽回的巨大损失,严重降低泵的运行稳定、可靠性和安全性,缩短泵的运行及使用寿命,增加了泵组的运行、检修、维护成本。

中开泵的运行振动、噪声大和主轴断裂等缺陷,除轴向力和径向力引起以外,还与泵的转子组件的机械不平衡量和泵的运行水力作用不平衡量有关。现有技术中,泵的叶轮腔口环为整体式结构,不能独立安装在泵体和泵盖上而是套装在叶轮口环上与泵体、泵盖配合安装,在对泵转子组件做动平衡试验时,需要将叶轮安装在主轴上做完动平衡试验后,再将叶轮、键条、叶轮级间轴套等拆卸下后重新将其叶轮、键条、叶轮腔口环等安装在主轴上组成转子组件。由于组装、拆卸和再组装会造成转子出现组装不平衡量且会使零件出现二次损伤影响装配精度,导致转子组件不能做整体动平衡,从而不能确保转子的整体动平衡质量达到最优状态而存在平衡偏量缺陷,当转子高速旋转时,不平衡量会引起很大的转子偏量振动,偏量振动产生的力作用到主轴上使主轴产生弯曲变形,导致泵的运行噪声增大和振动增大;由于泵的叶轮腔口环不能独立安装在泵体和泵盖上,当需要对口环进行检修、维护时,需要将水泵转子组件上的轴承箱、轴承、机械密封、轴套、叶轮等拆卸下来进行处理,当检修、维护完成后再将这些零件安装在主轴上,造成转子再次出现组装不平衡量且会使零件出现多次损伤影响装配精度,使泵的运行噪声增大和振动增大,且增加了泵的维修时间和成本。

多级中开泵的运行振动、噪声大和主轴断裂等缺陷,还与泵的转子部件与泵体、泵盖以及其他零部件的同心度有关。现有技术中,由于水泵各零件在机械加工时有公差带内尺寸误差,在对水泵零件装配时泵的转子部件出现装配下垂,造成叶轮与泵体和泵盖形成的泵腔不同心、叶轮与口环不同心、主轴与轴承和机械密封等不同心;又由于水泵在长期使用后,泵的轴承箱止口、泵体和泵盖止口会产生锈蚀而引起轴承箱、泵体和泵盖之间的配合尺寸超差,造成泵的转子部件出现运行下垂,当泵的转子部件下垂后不能将转子部件整体向上抬起,以消除转子与各零部件的不同心量,会使泵的转动部件与非转动部件发生摩擦而损坏且引起泵的振动增大和噪声增大,造成诱导轮口环损坏、叶轮腔口环损坏、叶轮口环损坏、轮毂口环等损坏,同时因泵的转子部件下垂后,叶轮偏离泵的级间叶轮压水室、级间叶轮吸入室和末级次级正叶轮压水室的中心,使叶轮与流道出现没有最佳匹配状态,叶轮在进行水力作用能量转换时,会出现压力波动和压力旋涡,引起波动激振、旋涡激振和级间汽蚀而造成泵的损坏;并且,泵的轴承箱一般为整体结构,且轴承箱只与泵体配合定位固定而没有与泵盖配合定位固定,当水泵在进行装配作业时,因轴承箱为整体结构,不能对泵转子部件上的轴承、泵轴等进行与泵体的装配水平度、左右位置度进行检测,保证不了泵转子部件的装配精度,使转子出现装配偏离超差发生摩擦而损坏且引起泵的振动增大和噪声增大;当水泵运行一段时间后进入检修期时,因轴承箱为整体结构,需要将轴承箱、轴承等零件完全拆卸后才能对轴承等零件的完好性进行检查维修,浪费检查时间和人力资源,且完全拆卸后回装会出现回装误差,存在引起泵的振动增大风险;当轴承箱只与泵体配合定位固定而没有与泵盖配合定位固定时,轴承箱没有同时与泵体和泵盖形成圆周环形配合,轴承箱不能与泵体和泵盖形成整体,在装配时难以保证转子的装配质量和装配精度,且轴承箱与泵体的刚性也难保证;同时泵在运行过程中,由于轴承箱的端部上表面径向悬空没有与泵盖配合,不能形成端面支撑受力,轴承箱容易发生翘变松动,泵的转子部件容易出现“U”型变形,使叶轮偏离泵的压水室和吸入室的中心,也将造成泵的运行噪声和振动增大。

此外,多级中开泵由于多个次级正叶轮叠加,故而在次级反叶轮一级吸入室处的压力会很高。现有技术中,由于次级反叶轮一级吸入室端的机械密封没有对进入机封室的高压液体进行泄压处理,故此机械密封需要承受高压力,泵腔内的高压波动液体直接对机械密封冲击造成损坏,同时为了能够承受高压波动压力,通常是选用高载荷机械密封,造成机封的选用成本和维护成本很高;同时,机械密封随泵轴运转的过程中,由于机械密封的旋转摩擦副端面容易引起摩擦升温,加快密封元件老化,并且泵腔里的介质内含有的杂质直接进入机械密封的旋转摩擦副端面,造成机械密封的损坏,使高压液体泄漏造成环境的污染和影响操作人员的安全,降低了泵组的运行稳定、可靠性和安全性,缩短泵的运行及使用寿命,增加了泵组的运行、检修和维护成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种生命周期长的多级中开泵,能够既能消除在运行过程中叶轮产生的轴向力,又能消除在运行过程中由叶轮腔内的高低压液体对叶轮产生的径向力,从而消除转子组件的轴向应力振动及径向应力振动,确保泵的运行稳定可靠,延长泵的运行及使用寿命。

为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案如下:

一种生命周期长的多级中开泵,其包括泵主体、泵轴、驱动侧轴承箱、高压侧轴承箱和泵座;所述泵主体由泵体和泵盖构成,所述泵轴可转动地穿设在所述泵主体上且其两端分别从所述泵主体的两端穿出;所述驱动侧轴承箱固定安装在所述泵主体的驱动端且与所述泵轴连接;所述高压侧轴承箱固定安装在所述泵主体的高压端且与所述泵轴连接;所述泵主体自其驱动端向高压端依次布置有驱动侧机封室、首级吸入室、用于容置诱导轮的诱导轮室、用于容置正叶轮的正叶轮室、叶轮泄压室、用于容置反叶轮的反叶轮室、次级吸入室、机封泄压室和高压侧机封室;所述泵主体的进口、所述首级吸入室和所述诱导轮室依次连通;所述正叶轮室包括依次连通的首级正叶轮室、若干个次级正叶轮室和末级正叶轮室;所述首级反叶轮室与所述次级吸入室连通,所述末级正叶轮室的上端通过泵盖过渡通道与所述次级吸入室的上端连通,所述末级正叶轮室的下端通过泵体过渡通道与所述次级吸入室的下端连通,所述泵盖过渡通道和所述泵体过渡通道以所述泵轴为中心呈上下对称布置;所述反叶轮室包括依次连通的首级反叶轮室、若干个次级反叶轮室和末级反叶轮室;所述首级反叶轮室与所述次级吸入室连通,所述末级反叶轮室与所述泵主体的出口连通;所述诱导轮、所述正叶轮和所述反叶轮均固定安装在所述泵轴上,所述正叶轮的数量和所述反叶轮的数量相等且以所述叶轮泄压室为中心呈左右对称布置;相邻的两个所述正叶轮室之间以及相邻的两个所述反叶轮室之间均形成有过流通道,所述过流通道的径向截面形状为标准圆形;所述叶轮泄压室通过第一泄压管道与最后一个次级正叶轮室连通;所述机封泄压室通过第二泄压管道与所述首级正叶轮室连通;所述诱导轮室内、所述诱导轮室与所述正叶轮室之间、相邻的两个所述正叶轮室之间、所述末级正叶轮室与所述叶轮泄压室之间、所述叶轮泄压室与所述末级正叶轮室之间、相邻的两个所述反叶轮室之间、所述反叶轮室与所述次级吸入室之间、所述次级吸入室与所述机封泄压室之间以及所述机封泄压室与所述高压侧机封室之间分别设有口环安装位;其中,所述诱导轮室对应的口环安装位上设有与所述诱导轮间隙配合的诱导轮口环;所述诱导轮室与所述正叶轮室之间对应的口环安装位上、相邻的两个所述正叶轮室之间对应的口环安装位上、所述末级正叶轮室与所述叶轮泄压室之间对应的口环安装位上、所述叶轮泄压室与所述末级正叶轮室之间对应的口环安装位上、相邻的两个所述反叶轮室之间对应的口环安装位上以及所述反叶轮室与所述次级吸入室之间对应的口环安装位上分别设有与叶轮两侧轮毂间隙配合的轮毂口环;所述次级吸入室与所述机封泄压室之间对应的口环安装位上设有与所述泵轴间隙配合的节流口环;所述机封泄压室与所述高压侧机封室之间对应的口环安装位上设有与所述泵轴间隙配合的阻流口环。

作为本发明的优选方案,相邻的两个所述正叶轮室之间形成有依次连通的正叶轮压水室、正叶轮环形室和正叶轮吸入室,所述正叶轮压水室、正叶轮环形室和正叶轮吸入室构成所述过流通道,所述正叶轮环形室围设在所述正叶轮压水室的径向外侧和所述正叶轮吸入室的径向外侧,所述正叶轮压水室和所述正叶轮吸入室由对应的口环安装位相隔,所述正叶轮压水室围设在上一个正叶轮室的外周且与该正叶轮室连通;所述正叶轮吸入室设置于下一个正叶轮室的轴向一侧且与该正叶轮室连通;所述末级正叶轮室的径向外侧围设有正叶轮压水蜗室,所述正叶轮压水蜗室的上端通过泵盖过渡通道与所述次级吸入室的上端连通,所述正叶轮压水蜗室的下端通过泵体过渡通道与所述次级吸入室的下端连通;相邻的两个所述反叶轮室之间形成有依次连通的反叶轮压水室、反叶轮环形室和反叶轮吸入室,所述反叶轮压水室、反叶轮环形室和反叶轮吸入室构成所述过流通道,所述反叶轮环形室围设在所述反叶轮压水室的径向外侧和所述反叶轮吸入室的径向外侧,所述反叶轮压水室和所述反叶轮吸入室由对应的口环安装位相隔,所述反叶轮压水室围设在上一个反叶轮室的外周且与该反叶轮室连通;所述反叶轮吸入室设置于下一个反叶轮室的轴向一侧且与该反叶轮室连通;所述末级反叶轮室的径向外侧围设有反叶轮压水蜗室,所述反叶轮压水蜗室与所述泵主体的出口连通;所述正叶轮压水室和所述反叶轮压水室内均形成有多个呈圆周均布的压水室导叶;所述正叶轮吸入室和所述反叶轮吸入室内均形成有多个呈圆周均布的吸入室导叶;所述正叶轮压水蜗室和反叶轮压水蜗室内均形成有多个呈圆周均布的压水蜗室导叶。

作为本发明的优选方案,所述诱导轮口环、轮毂口环、节流口环和阻流口环均由两个半口环构成,两个所述半口环对接后形成圆形口环;所述半口环靠近其开口端的两侧对称地形成有径向凸边,所述径向凸边的上表面与所述半口环的开口端的端面平齐,所述径向凸边的下表面为水平定位面;所述径向凸边远离所述半口环的一端端面为径向定位面;所述半口环靠近所述径向凸边的外周面为防转立面;位于所述半口环的两侧的所述防转立面相互平行;各个所述口环安装位上设有分别与所述水平定位面、所述径向定位面和所述防转立面贴合的安装基面;所述径向凸边设有贯穿其上下表面的沉孔,与所述水平定位面贴合的所述安装基面上设有与所述沉孔相对的螺纹孔,螺钉穿过所述沉孔与所述螺纹孔连接。

作为本发明的优选方案,所述首级吸入室内形成有可供所述泵轴穿过的首级吸入导流锥;所述首级吸入导流锥的外壁面与所述首级吸入室的内壁面圆滑过渡,所述首级吸入导流锥的外径自所述首级吸入室向所述诱导轮室逐渐减小;所述次级吸入室内形成有可供转子组件穿过的次级吸入导流锥;所述次级吸入导流锥的外壁面与所述次级吸入室的内壁面圆滑过渡,所述次级吸入导流锥的外径自所述次级吸入室向所述首级反叶轮室逐渐减小。

作为本发明的优选方案,所述驱动侧机封室和所述高压侧机封室分别连接有一个换热器,所述换热器设有第一换热介质通道和第二换热介质通道,所述第一换热介质通道与冷却水管路系统连接,所述第二换热介质通道与所述驱动侧机封室或所述高压侧机封室连接并形成循环回路。

作为本发明的优选方案,所述驱动侧机封室的径向外侧围设有与之近邻且不连通的驱动侧机封冷却室,所述驱动侧机封冷却室与冷却水管路系统连接;所述高压侧机封室的径向外侧围设有与之近邻且不连通的高压侧机封冷却室,所述高压侧机封冷却室与冷却水管路系统连接。

作为本发明的优选方案,所述驱动侧轴承箱包括第一箱体和第一箱盖,所述第一箱盖盖设在所述第一箱体的上方;所述第一箱盖与所述第一箱体合围形成有沿泵轴方向自外而内依次布置的第一外侧轴封安装位、第一滑动轴承润滑油室、第一滑动轴承安装位、第一回油室、第一内侧轴封安装位和第一敞开室,所述第一外侧轴封安装位上安装有第一外侧轴封组件,所述第一滑动轴承安装位上安装有第一滑动轴承组件,所述第一内侧轴封安装位上安装有第一内侧轴封组件,所述第一滑动轴承润滑油室与所述第一回油室之间通过第一回油通道连通;所述第一敞开室的侧壁设有与外界大气连通的第一敞开口;所述第一滑动轴承润滑油室的底部设有第一波纹换热板,所述第一波纹换热板上盖设有第一冷却盖,所述第一冷却盖与所述第一波纹换热板之间围合形成有第一润滑油冷却室,所述第一润滑油冷却室与冷却水管路系统连接;所述高压侧轴承箱包括第二箱体和第二箱盖,所述第二箱盖盖设在所述第二箱体的上方;所述第二箱盖与所述第二箱体合围形成有沿泵轴方向自外而内依次布置的外侧封盖安装位、滚动轴承润滑油室、滚动轴承安装位、第二滑动轴承润滑油室、第二滑动轴承安装位、第二回油室、第二内侧轴封安装位和第二敞开室,所述外侧封盖安装位上安装有密封盖,所述滚动轴承安装位上安装有滚动轴承组件,所述第二滑动轴承安装位上安装有第二滑动轴承组件,所述第二内侧轴封安装位上安装有第二内侧轴封组件,所述第二滑动轴承润滑油室与所述第二回油室之间通过第二回油通道连通,所述第二滑动轴承润滑油室与所述滚动轴承润滑油室之间通过第三回油通道连通;所述第二敞开室的侧壁设有与外界大气连通的第二敞开口;所述第二滑动轴承润滑油室的底部设有第二波纹换热板,所述第二波纹换热板上盖设有第二冷却盖,所述第二冷却盖与所述第二波纹换热板之间围合形成有第二润滑油冷却室,所述第二润滑油冷却室与冷却水管路系统连接;所述第一回油室和所述第二回油室的顶部均设有排气罩。

作为本发明的优选方案,所述第一滑动轴承组件包括第一轴承座和第一滑动轴承,所述第一轴承座通过螺钉固定在所述第一滑动轴承安装位上,所述第一滑动轴承安装在所述第一轴承座上;所述第一滑动轴承润滑油室内设有第一甩油环和第一挡板,所述第一甩油环套设在泵轴上且与泵轴摩擦转动;所述第一甩油环靠近所述第一滑动轴承,所述第一挡板通过螺钉固定在所述第一轴承座上且阻挡在所述第一甩油环远离所述第一滑动轴承的一侧;所述第二滑动轴承组件包括第二轴承座和第二滑动轴承,所述第二轴承座通过螺钉固定在所述第二滑动轴承安装位上,所述第二滑动轴承安装在所述第二轴承座上;所述第二滑动轴承润滑油室内设有第二甩油环和第二挡板,所述第二甩油环套设在泵轴上且与泵轴摩擦转动;所述第二甩油环靠近所述第二滑动轴承,所述第二挡板通过螺钉固定在所述第二轴承座上且阻挡在所述第二甩油环远离所述第二滑动轴承的一侧;所述滚动轴承组件包括滚动轴承和压紧件,所述滚动轴承安装位在靠近所述第二滑动轴承润滑油室的一侧形成有限位凸环,所述压紧件通过螺钉固定在所述滚动轴承安装位远离所述第二滑动轴承润滑油室的一侧,所述滚动轴承的外圈压紧在所述限位凸环和所述压紧件之间;所述滚动轴承沿泵轴方向叠合布置有两个;所述滚动轴承润滑油室内设有第三甩油环、油环座和压紧螺母,所述油环座套设在泵轴上,所述压紧螺母与泵轴末端螺纹连接并将所述油环座、所述滚动轴承的内圈压紧在泵轴轴肩上,所述第三甩油环套设在所述油环座上且与所述油环座摩擦转动,所述油环座的外周环设有与所述第三甩油环配合的限位槽。

作为本发明的优选方案,所述第一外侧轴封组件和所述第一内侧轴封组件均包括套设在泵轴上的第一挡油环、第一阻油环和第一防尘盖,所述第一挡油环通过螺钉固定在所述第一外侧轴封安装位或所述第一内侧轴封安装位上,所述第一挡油环在远离所述第一滑动轴承润滑油室或所述第一回油室的一侧设有可供所述第一阻油环嵌置的第一容置槽,所述第一防尘盖盖设在所述第一容置槽上且通过螺钉紧固在泵轴上;所述第二内侧轴封组件包括套设在泵轴上的第二挡油环、第二阻油环和第二防尘盖,所述第二挡油环通过螺钉固定在所述第二内侧轴封安装位上,所述第二挡油环在远离所述第二滑动轴承润滑油室的一侧设有可供所述第二阻油环嵌置的第二容置槽,所述第二防尘盖盖设在所述第二容置槽上且通过螺钉紧固在泵轴上。

作为本发明的优选方案,所述第一箱体和所述第二箱体朝向所述泵体的端面上分别设有轴向凸出的第一止口半环;所述第一箱盖和所述第二箱盖朝向所述泵盖的端面上设有轴向凸出的第二止口半环;所述第一止口半环与所述第二止口半环配合形成止口圆环;所述泵体的两端端面上分别安装有与所述第一止口半环配合的抬量机构;所述泵盖的两端端面设有与所述第二止口半环配合的半环止口;所述抬量机构包括抬量锥环和调节螺钉,所述抬量锥环上设有半环连接部和半环止口部,所述半环止口部成型于所述半环连接部的上端,所述半环止口部与所述第一止口半环的底部配合相抵;所述半环止口部朝向所述泵体一侧设有半环凸起,所述半环凸起的外周面为第一锥形面;所述泵体的端面上设有可供所述抬量锥环安装的半环凹位,所述半环凹位的下侧面为与所述第一锥形面滑动配合的第二锥形面;所述半环连接部上均布有多个安装孔,所述泵体的端面上设有与所述安装孔一一对应的螺纹孔,所述调节螺钉穿过所述安装孔与所述螺纹孔连接;当所述调节螺钉旋进或旋出所述螺纹孔时,能够带动所述抬量锥环抬升或下降所述泵用轴承箱,改变泵用轴承箱和泵主体相对位置,从而调整泵轴的高度位置。

作为本发明的优选方案,所述驱动侧轴承箱上开设有第一X向振动探头接口、第一Y向振动探头接口、第一Z向振动探头接口和第一温度探头接口;所述第一X向振动探头接口上安装有用于检测所述驱动侧轴承箱X方向振动的第一X向振动探头;所述第一Y向振动探头接口上安装有用于检测所述驱动侧轴承箱Y方向振动的第一Y向振动探头;所述第一Z向振动探头接口上安装有用于检测所述驱动侧轴承箱Z方向振动的第一Z向振动探头;所述第一温度探头接口上安装有用于检测所述第一回油室内油温的第一温度探头;所述高压侧轴承箱上开设有第二X向振动探头接口、第二Y向振动探头接口、第二Z向振动探头接口和第二温度探头接口;所述第二X向振动探头接口上安装有用于检测所述驱动侧轴承箱X方向振动的第二X向振动探头;所述第二Y向振动探头接口上安装有用于检测所述驱动侧轴承箱Y方向振动的第二Y向振动探头;所述第二Z向振动探头接口上安装有用于检测所述驱动侧轴承箱Z方向振动的第二Z向振动探头;所述第二温度探头接口上安装有用于检测所述第二回油室内油温的第二温度探头。

作为本发明的优选方案,所述泵主体的两端分别设有轴封盖,所述轴封盖分别盖设在所述驱动侧机封室的外侧端口处和所述高压侧机封室的外侧端口处,所述轴封盖与所述泵主体之间设有至少两个O形密封圈;所述驱动侧机封室和所述高压侧机封室内均设有套接在所述泵轴上的机械密封,所述机械密封能在所述泵轴和所述轴封盖之间形成密封连接结构。

作为本发明的优选方案,所述泵轴与所述节流口环、机封泄压室、阻流口环、高压侧机封室、机械密封和轴封盖对应的位置上固定套接有节流轴套和阻流轴套,所述节流口环套接在所述节流轴套上且与所述节流轴套之间形成螺旋状节流通道,所述阻流口环套接在所述阻流轴套上且与所述阻流轴套之间形成螺旋状阻流通道。

作为本发明的优选方案,所述泵轴在所述阻流轴套远离所述节流轴套的一端还套接有压紧轴套、挡水螺母和锁紧螺母,所述挡水螺母和所述锁紧螺母分别与所述泵轴螺纹连接,所述挡水螺母和所述锁紧螺母均向所述压紧轴套一侧旋进时,所述挡水螺母将所述压紧轴套、所述阻流轴套和所述节流轴套依次压紧在所述泵轴的轴肩上,所述锁紧螺母压紧在所述挡水螺母上;所述阻流轴套穿过所述轴封盖,且所述阻流轴套与所述压紧轴套的对接处夹设有O形密封圈,所述O形密封圈的内圆环与所述泵轴的外圆周面紧密相抵。

作为本发明的优选方案,所述泵座上设有用于固定支撑所述泵主体的支撑脚,所述支撑脚内设有支撑脚冷却室,所述支撑脚冷却室与冷却水管路系统连接。

实施本发明提供的一种生命周期长的多级中开泵,与现有技术相比,其有益效果在于:

(1)本发明采用多个正叶轮和多个反叶轮形成的背靠背双吸对称结构,使得泵的转子部件在运行过程中叶轮产生的轴向力相互抵消;同时,通过在末级正叶轮室和末级反叶轮室之间设置叶轮泄压室,且叶轮泄压室通过第一泄压管道与最后一个次级正叶轮室连通,当末级反叶轮室内的高压液体通过叶轮轮毂配合间隙进入叶轮泄压室后,末级反叶轮室内的高压液体通过泄压管道流入最后一个次级正叶轮室所对应的正叶轮环形室内进行泄压,并流入该次级正叶轮室内,经次级正叶轮再次加压,此时叶轮泄压室内的高压液体通过泄压后,叶轮泄压室内的液体压力与末级正叶轮室内的液体压力达到完全平衡,故而使末级正叶轮的后盖板不受液体压力作用而不产生轴向力,使泵的转子部件在运行过程中消除轴向力,进而使轴承不承受泵的轴向力、泵轴不承受轴向拉应力和压应力,消除转子部件的轴向应力振动,同时还防止了介质旋涡产生,提高水力效率,阻止汽蚀发生,确保泵的运行稳定可靠,延长泵的运行及使用寿命。

(2)本发明通过上下对称布置的泵盖过渡通道和泵体过渡通道,且在相邻的两个正叶轮室之间以及相邻的两个所述正叶轮室之间形成径向截面形状为标准圆形的过流通道,使得泵主体内的径向水力冲击相互抵消,以达到径向平衡,故而使叶轮在运行过程中不受叶轮腔的高低压液体影响而不产生径向力,使泵的转子部件在运行过程中消除径向力,进而使泵轴不承受弯曲应力和交变剪切应力,消除转子部件的径向应力振动,确保泵的运行稳定可靠,延长泵的运行及使用寿命;并且,该径向截面形状为标准圆形的过流通道相较于螺旋蜗壳式流道,结构简单、体积空间小,有利于缩短泵主体的轴向尺寸,还能够使用轴向叠加延伸的模块化形式来完成流道设计,有利于增多或减少叶轮级数,模具结构简单、成本低;此外,泵盖过渡通道成型于泵盖内,泵体过渡通道成型于泵体内,结构紧凑且强度高。

(3)本发明通过在次级吸入室和高压侧机封室之间设置机封泄压室,且机封泄压室通过第二泄压管道与首级正叶轮室连通,当次级吸入室内的高压液体通过节流口环与泵轴之间所形成的间隙通道进行第一次阻流减压后进入机封泄压室内,机封泄压室内的有压液体通过第二泄压管道流入首级正叶轮室内进行泄压,并经首级正叶轮再次加压,此时机封泄压室内的有压液体通过泄压后,机封泄压室内的液体压力与首级正叶轮室内的液体压力达到完全平衡;机封泄压室内的有压液体通过阻流口环与泵轴之间所形成的间隙通道进行第二次阻流减压,最后使得高压侧机封室内得到很低的压力液体,有效阻止高压液体冲击高压侧机封室内的机械密封,同时能够有效隔离有压液体中的杂质进入高压侧机封室而损坏机械密封,从而确保泵主体高压侧的密封性,有效防止泵输送介质沿泵轴泄漏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1是本发明实施例提供的生命周期长的多级中开泵的结构示意图;

图2是泵主体的结构示意图;

图3是于图2所示结构中A-A剖面视向下的结构示意图(也即泵体的结构示意图);

图4是于图2所示结构中B-B剖面视向下的结构示意图;

图5是泵主体高压端的局部放大图;

图6是驱动侧轴承箱的结构示意图;

图7是驱动侧轴承箱的箱体与箱盖配合时的剖视图;

图8是驱动侧轴承箱的箱体与箱盖配合时的侧视图;

图9是高压侧轴承箱的结构示意图;

图10是高压侧轴承箱的箱体与箱盖配合时的结构示意图;

图11是高压侧轴承箱的箱体与箱盖配合时的侧视图;

图12是抬量机构的结构示意图;

图13是抬量锥环的主视图;

图14是抬量锥环的剖视图;

图15是口环的结构示意图;

图16是口环安装位的结构示意图。

图中标记:

泵主体100;泵主体的进口100a;泵主体的出口100b;泵体101;泵盖102;驱动侧机封室103、首级吸入室104;诱导轮室105;正叶轮室106;首级正叶轮室106a;次级正叶轮室106b;末级正叶轮室106c;叶轮泄压室107;反叶轮室108;首级反叶轮室108a;次级反叶轮室108b;末级反叶轮室108c;次级吸入室109;机封泄压室110;高压侧机封室111;过流通道112;第一泄压管道113;第二泄压管道114;口环安装位115;诱导轮口环116;轮毂口环117;节流口环118;阻流口环119;正叶轮压水室120;正叶轮环形室121;正叶轮吸入室122;正叶轮压水蜗室123;泵盖过渡通道124;泵体过渡通道125;反叶轮压水室126;反叶轮环形室127;反叶轮吸入室128;反叶轮压水蜗室129;压水室导叶130;吸入室导叶131;压水蜗室导叶132;半口环133;径向凸边134;水平定位面135;径向定位面136;防转立面137;第一安装基面138;第二安装基面139;第三安装基面140;沉孔141;螺纹孔142;首级吸入导流锥143;诱导轮吸入室144;螺旋状阻流通道145;次级吸入导流锥146;驱动侧机封冷却室147;高压侧机封冷却室148;半环止口149;半环凹位150;第二锥形面151;螺纹孔152;轴封盖153;机械密封154;节流通道155;阻流通道156;O形密封圈157;螺栓158;

泵轴200;诱导轮201;正叶轮202;反叶轮203;节流轴套205;阻流轴套206;压紧轴套206;挡水螺母207;锁紧螺母208;O形密封圈209;

驱动侧轴承箱300;第一箱体301;第一箱盖302;第一外侧轴封安装位303;第一滑动轴承润滑油室304;第一滑动轴承安装位305;第一回油室306;第一内侧轴封安装位307;第一敞开室308;第一外侧轴封组件309;第一滑动轴承组件310;第一内侧轴封组件311;第一回油通道312;第一敞开口313;第一波纹换热板314;第一冷却盖315;第一润滑油冷却室316;第一轴承座317;第一滑动轴承318;第一甩油环319;第一挡板320;第一挡油环321;第一阻油环322;第一防尘盖323;第一阻油环322;第一防尘盖323;第一X向振动探头接口324;第一Y向振动探头接口325;第一Z向振动探头接口326;第一温度探头接口327;第一止口半环328;第二止口半环329;加强筋330;排气罩331;

高压侧轴承箱400;第二箱体401;第二箱盖402;外侧封盖安装位403;滚动轴承润滑油室404;滚动轴承安装位405;第二滑动轴承润滑油室406;第二滑动轴承安装位407;第二回油室408;第二内侧轴封安装位409;第二敞开室410;密封盖411;滚动轴承组件412;第二滑动轴承组件413;第二内侧轴封组件414;第二回油通道415;第三回油通道416;第二敞开口417;第二波纹换热板418;第二冷却盖419;第二润滑油冷却室420;第二轴承座421;第二滑动轴承422;第二甩油环423;第二挡板424;滚动轴承425;压紧件426;限位凸环427;第三甩油环428;油环座429;压紧螺母430;限位槽431;第二挡油环432;第二阻油环433;第二防尘盖434;第二X向振动探头接口435;第二Y向振动探头接口436;第二Z向振动探头接口437;第二温度探头接口438;加强筋439;排气罩440;

泵座500;支撑脚501;

换热器600;

冷却水管路系统700;

抬量机构800;抬量锥环801;调节螺钉802;半环连接部803;半环止口部804;半环凸起805;第一锥形面806;安装孔807;螺栓避让槽808。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中,需要理解的是,涉及到方位描述,例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中,若干的含义是一个或者多个,多个的含义是两个以上,大于、小于、超过等理解为不包括本数,以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、只是用于区分技术特征为目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中,除非另有明确的限定,设置、安装、连接等词语应做广义理解,所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

请一并参阅图1至图16,现对本发明实施例提供的生命周期长的多级中开泵进行说明。

如图1至图3、图5所示,本发明的优选实施例,一种生命周期长的多级中开泵,其包括泵主体100、泵轴200、驱动侧轴承箱300、高压侧轴承箱400和泵座500;所述泵主体100由泵体101和泵盖102构成,所述泵轴200可转动地穿设在所述泵主体100上且其两端分别从所述泵主体100的两端穿出;所述驱动侧轴承箱300固定安装在所述泵主体100的驱动端且与所述泵轴200连接;所述高压侧轴承箱400固定安装在所述泵主体100的高压端且与所述泵轴200连接;所述泵主体100自其驱动端向高压端依次布置有驱动侧机封室103、首级吸入室104、用于容置诱导轮201的诱导轮室105、用于容置正叶轮202的正叶轮室106、叶轮泄压室107、用于容置反叶轮203的反叶轮室108、次级吸入室109、机封泄压室110和高压侧机封室111;所述泵主体100的进口100a、所述首级吸入室104和所述诱导轮室105依次连通;所述正叶轮室106包括依次连通的首级正叶轮室106a、若干个次级正叶轮室106b和末级正叶轮室106c;所述首级反叶轮室108与所述次级吸入室109连通,所述末级正叶轮室106c的上端通过泵盖过渡通道124与所述次级吸入室109的上端连通,所述末级正叶轮室106c的下端通过泵体过渡通道125与所述次级吸入室109的下端连通,所述泵盖过渡通道124和所述泵体过渡通道125以所述泵轴200为中心呈上下对称布置;所述反叶轮室108包括依次连通的首级反叶轮室108a、若干个次级反叶轮室108b和末级反叶轮室108c;所述首级反叶轮室108a与所述次级吸入室109连通,所述末级反叶轮室108c与所述泵主体100的出口100b连通;所述诱导轮201、所述正叶轮202和所述反叶轮203均固定安装在所述泵轴200上,所述正叶轮202的数量和所述反叶轮203的数量相等且以所述叶轮泄压室107为中心呈左右对称布置;相邻的两个所述正叶轮室106之间以及相邻的两个所述反叶轮室108之间均形成有过流通道112,所述过流通道112的径向截面形状为标准圆形;所述叶轮泄压室107通过第一泄压管道113与最后一个次级正叶轮室106b连通;所述机封泄压室110通过第二泄压管道114与所述首级正叶轮室106a连通;所述诱导轮室105内、所述诱导轮室105与所述正叶轮室106之间、相邻的两个所述正叶轮室106之间、所述末级正叶轮室106c与所述叶轮泄压室107之间、所述叶轮泄压室107与所述末级正叶轮室106c之间、相邻的两个所述反叶轮室108之间、所述反叶轮室108与所述次级吸入室109之间、所述次级吸入室109与所述机封泄压室110之间以及所述机封泄压室110与所述高压侧机封室111之间分别设有口环安装位115;其中,所述诱导轮室105对应的口环安装位115上设有与所述诱导轮201间隙配合的诱导轮口环116;所述诱导轮室105与所述正叶轮室106之间对应的口环安装位115上、相邻的两个所述正叶轮室106之间对应的口环安装位115上、所述末级正叶轮室106c与所述叶轮泄压室107之间对应的口环安装位115上、所述叶轮泄压室107与所述末级正叶轮室106c之间对应的口环安装位115上、相邻的两个所述反叶轮室108之间对应的口环安装位115上以及所述反叶轮室108与所述次级吸入室109之间对应的口环安装位115上分别设有与叶轮两侧轮毂间隙配合的轮毂口环117;所述次级吸入室109与所述机封泄压室110之间对应的口环安装位115上设有与所述泵轴200间隙配合的节流口环118;所述机封泄压室110与所述高压侧机封室111之间对应的口环安装位115上设有与所述泵轴200间隙配合的阻流口环119。

由此,根据本发明实施例提供的生命周期长的多级中开泵,其技术关键在于:

第一,本发明采用多个正叶轮202和多个反叶轮203形成的背靠背双吸对称结构,使得泵的转子部件在运行过程中叶轮产生的轴向力相互抵消;同时,通过在末级正叶轮室106c和末级反叶轮室108c之间设置叶轮泄压室107,且叶轮泄压室107通过第一泄压管道113与最后一个次级正叶轮室106b连通,当末级反叶轮室108c内的高压液体通过叶轮轮毂配合间隙进入叶轮泄压室107后,末级反叶轮室108c内的高压液体通过泄压管道流入最后一个次级正叶轮室106b所对应的正叶轮202环形室内进行泄压,并流入该次级正叶轮室106b内,经次级正叶轮202再次加压,此时叶轮泄压室107内的高压液体通过泄压后,叶轮泄压室107内的液体压力与末级正叶轮室106c内的液体压力达到完全平衡,故而使末级正叶轮202的后盖板不受液体压力作用而不产生轴向力,使泵的转子部件在运行过程中消除轴向力,进而使轴承不承受泵的轴向力、泵轴200不承受轴向拉应力和压应力,消除转子部件的轴向应力振动,同时还防止了介质旋涡产生,提高水力效率,阻止汽蚀发生,确保泵的运行稳定可靠,延长泵的运行及使用寿命。

第二,本发明通过上下对称布置的泵盖过渡通道124和泵体过渡通道125,且在相邻的两个正叶轮室106之间以及相邻的两个所述正叶轮室106之间形成径向截面形状为标准圆形的过流通道112,使得泵主体100内的径向水力冲击相互抵消,以达到径向平衡,故而使叶轮在运行过程中不受叶轮腔的高低压液体影响而不产生径向力,使泵的转子部件在运行过程中消除径向力,进而使泵轴200不承受弯曲应力和交变剪切应力,消除转子部件的径向应力振动,确保泵的运行稳定可靠,延长泵的运行及使用寿命;并且,该径向截面形状为标准圆形的过流通道112相较于螺旋蜗壳式流道,结构简单、体积空间小,有利于缩短泵主体100的轴向尺寸,还能够使用轴向叠加延伸的模块化形式来完成流道设计,有利于增多或减少叶轮级数,模具结构简单、成本低;此外,泵盖过渡通道124成型于泵盖102内,泵体过渡通道125成型于泵体101内,结构紧凑且强度高。

第三,本发明通过在次级吸入室109和高压侧机封室111之间设置机封泄压室110,且机封泄压室110通过第二泄压管道114与首级正叶轮室106a连通,当次级吸入室109内的高压液体通过节流口环118与泵轴200之间所形成的间隙通道进行第一次阻流减压后进入机封泄压室110内,机封泄压室110内的有压液体通过第二泄压管道114流入首级正叶轮室106a内进行泄压,并经首级正叶轮202再次加压,此时机封泄压室110内的有压液体通过泄压后,机封泄压室110内的液体压力与首级正叶轮室106a内的液体压力达到完全平衡;机封泄压室110内的有压液体通过阻流口环119与泵轴200之间所形成的间隙通道进行第二次阻流减压,最后使得高压侧机封室111内得到很低的压力液体,有效阻止高压液体冲击高压侧机封室111内的机械密封,同时能够有效隔离有压液体中的杂质进入高压侧机封室111而损坏机械密封,从而确保泵主体100高压侧的密封性,有效防止泵输送介质沿泵轴200泄漏。

示例性的,如图1至图4所示,相邻的两个所述正叶轮室106之间形成有依次连通的正叶轮压水室120、正叶轮环形室121和正叶轮吸入室122,所述正叶轮压水室120、正叶轮环形室121和正叶轮吸入室122构成所述过流通道112,所述正叶轮环形室121围设在所述正叶轮压水室120的径向外侧和所述正叶轮吸入室122的径向外侧,所述正叶轮压水室120和所述正叶轮吸入室122由对应的口环安装位115相隔,所述正叶轮压水室120围设在上一个正叶轮室106的外周且与该正叶轮室106连通;所述正叶轮吸入室122设置于下一个正叶轮室106的轴向一侧且与该正叶轮室106连通;所述末级正叶轮室106c的径向外侧围设有正叶轮压水蜗室123,所述正叶轮压水蜗室123的上端通过泵盖过渡通道124与所述次级吸入室109的上端连通,所述正叶轮压水蜗室123的下端通过泵体过渡通道125与所述次级吸入室109的下端连通;相邻的两个所述反叶轮室108之间形成有依次连通的反叶轮压水室126、反叶轮环形室127和反叶轮吸入室128,所述反叶轮压水室126、反叶轮环形室127和反叶轮吸入室128构成所述过流通道112,所述反叶轮环形室127围设在所述反叶轮压水室126的径向外侧和所述反叶轮吸入室128的径向外侧,所述反叶轮压水室126和所述反叶轮吸入室128由对应的口环安装位115相隔,所述反叶轮压水室126围设在上一个反叶轮室108的外周且与该反叶轮室108连通;所述反叶轮吸入室128设置于下一个反叶轮室108的轴向一侧且与该反叶轮室108连通;所述末级反叶轮室108c的径向外侧围设有反叶轮压水蜗室129,所述反叶轮压水蜗室129与所述泵主体100的出口100b连通。进一步地,所述正叶轮压水室120和所述反叶轮压水室126内均形成有多个呈圆周均布的压水室导叶130;所述正叶轮吸入室122和所述反叶轮吸入室128内均形成有多个呈圆周均布的吸入室导叶131;所述正叶轮压水蜗室123和反叶轮压水蜗室129内均形成有多个呈圆周均布的压水蜗室导叶132。由此,吸入室导叶131、压水室导叶130和压水蜗室导叶132能够将各自对应的吸入室、压水室和压水蜗室进一步的做了圆周均匀分布,提升了叶轮圆周的受压力均衡度,使各叶轮的叶片和外圆不会产生径向力而传递给转子部件,进一步消除泵在运行过程中的径向力。

示例性的,如图1、图5、图15和图16所示,所述诱导轮口环116、轮毂口环117、节流口环118和阻流口环119均由两个半口环133构成,两个所述半口环133对接后形成圆形口环;所述半口环133靠近其开口端的两侧对称地形成有径向凸边134,所述径向凸边134的上表面与所述半口环133的开口端的端面平齐,所述径向凸边134的下表面为水平定位面135;所述径向凸边134远离所述半口环133的一端端面为径向定位面136;所述半口环133靠近所述径向凸边134的外周面为防转立面137;位于所述半口环133的两侧的所述防转立面137相互平行;各个所述口环安装位115上设有分别与所述水平定位面135、所述径向定位面136和所述防转立面137贴合的第一安装基面138、第二安装基面139和第三安装基面140;所述径向凸边134设有贯穿其上下表面的沉孔141,与所述水平定位面135贴合的所述第一安装基面138上设有与所述沉孔141相对的螺纹孔142,螺钉穿过所述沉孔141与所述螺纹孔142连接。由此,所述诱导轮口环116、轮毂口环117、节流口环118和阻流口环119均采用分体式结构,将两个半口环133分别安装在泵体101和泵盖102上,在泵体101和泵盖102配合安装后,两个半口环133形成与转子部件配合的圆形口环,并通过设计水平定位面135、径向定位面136和防转立面137,实现了半口环133高度方向、水平方向及圆周方向的快速定位,确保了半口环133的安装位置,同时防止了半口环133旋转,进而保证了圆形口环与转子部件装配后的同心度;由于两个半口环133在在泵体101和泵盖102配合安装时能够直接合装在转子部件上,故检修时口环能够独立更换而无需对转子部件拆装,拆装方便,工作效率高,且能够有效地解决了组装不平衡量及零件多次损伤影响装配精度的问题,实现转子部件的独立动平衡,确保了泵的运行稳定可靠,降低了泵的维修时间和成本。

示例性的,如图1和图2所示,所述首级吸入室104内形成有可供所述泵轴200穿过的首级吸入导流锥143;所述首级吸入导流锥143的外壁面与所述首级吸入室104的内壁面圆滑过渡,所述首级吸入导流锥143的外径自所述首级吸入室104向所述诱导轮室105逐渐减小;所述首级吸入室104与所述诱导轮室105的交界处形成有诱导轮吸入室144,所述首级吸入导流锥143的锥端伸至所述诱导轮吸入室144中。这样的设计,能够使首级吸入室104内的有压介质不会径向冲击泵轴200和诱导轮201,将首级吸入室104内介质由径向顺畅地转为轴向导流入诱导轮吸入室144,并且首级吸入导流锥143能与诱导轮201形成双抗汽蚀结构,有效地防止介质旋涡产生,提高水力效率,阻止汽蚀发生和转子组件的径向力产生及振动出现。

需要说明的是,如图1所示,所述首级吸入导流锥143与泵轴200之间形成螺旋状阻流通道145。该螺旋状阻流通道145起到阻流减压作用,能够有效地阻止首级吸入室104的有压液体进入驱动侧机封室103内冲击其内部的机械密封,同时有效地隔离首级吸入室104内介质中的杂质进入驱动侧机封室103内而损坏机械密封,从而确保泵主体100驱动侧的密封性,有效防止泵输送介质沿泵轴200泄漏。

示例性的,如图1和图2所示,所述次级吸入室109内形成有可供转子组件穿过的次级吸入导流锥146;所述次级吸入导流锥146的外壁面与所述次级吸入室109的内壁面圆滑过渡,所述次级吸入导流锥146的外径自所述次级吸入室109向所述首级反叶轮室108a逐渐减小。这样的设计,能够使次级吸入室109内的有压介质不会径向冲击泵轴200,将次级吸入室109内介质由径向顺畅地转为轴向导流入首级反叶轮203的吸入口,防止介质旋涡产生,提高水力效率,阻止汽蚀发生和转子部件的径向力产生及振动出现。

示例性的,如图1所示,所述驱动侧机封室103和所述高压侧机封室111分别连接有一个换热器600,所述换热器600设有第一换热介质通道和第二换热介质通道,所述第一换热介质通道与冷却水管路系统700连接,所述第二换热介质通道与所述驱动侧机封室103或所述高压侧机封室111连接并形成循环回路。工作时,冷却水管路系统700能够向换热器600输送冷却水,机械密封由泵轴200带动旋转,从而使驱动侧机封室103和高压侧机封室111内的泵输送介质增压通过管道输送至换热器600中与冷却水进行换热,换热后的泵输送介质回流至驱动侧机封室103和高压侧机封室111中,对其内部的机械密封进行独立的冲洗和冷却降温,有效地防止泵输送介质对机械密封造成损坏,并且能够使泵输送介质不会与冷却介质混合排出,确保环境清洁。

示例性的,如图1和图2所示,所述驱动侧机封室103的径向外侧围设有与之近邻且不连通的驱动侧机封冷却室147,所述驱动侧机封冷却室147与冷却水管路系统700连接;所述高压侧机封室111的径向外侧围设有与之近邻且不连通的高压侧机封冷却室148,所述高压侧机封冷却室148与冷却水管路系统700连接。工作时,冷却水管路系统700分别向驱动侧机封冷却室147和高压侧机封冷却室148输送冷却水,并分别与驱动侧机封室103和高压侧机封室111内的泵输送介质进行热交换,从而实现机械密封的冷却降温,进一步提高机械密封的冷却效果。

示例性的,如图6至图11所示,所述驱动侧轴承箱300包括第一箱体301和第一箱盖302,所述第一箱盖302盖设在所述第一箱体301的上方;所述第一箱盖302与所述第一箱体301合围形成有沿泵轴200方向自外而内依次布置的第一外侧轴封安装位303、第一滑动轴承润滑油室304、第一滑动轴承安装位305、第一回油室306、第一内侧轴封安装位307和第一敞开室308,所述第一外侧轴封安装位303上安装有第一外侧轴封组件309,所述第一滑动轴承安装位305上安装有第一滑动轴承组件310,所述第一内侧轴封安装位307上安装有第一内侧轴封组件311,所述第一滑动轴承润滑油室304与所述第一回油室306之间通过第一回油通道312连通;所述第一敞开室308的侧壁设有与外界大气连通的第一敞开口313;所述第一滑动轴承润滑油室304的底部设有第一波纹换热板314,所述第一波纹换热板314上盖设有第一冷却盖315,所述第一冷却盖315与所述第一波纹换热板314之间围合形成有第一润滑油冷却室316,所述第一润滑油冷却室316与冷却水管路系统700连接;所述高压侧轴承箱400包括第二箱体401和第二箱盖402,所述第二箱盖402盖设在所述第二箱体401的上方;所述第二箱盖402与所述第二箱体401合围形成有沿泵轴200方向自外而内依次布置的外侧封盖安装位403、滚动轴承润滑油室404、滚动轴承安装位405、第二滑动轴承润滑油室406、第二滑动轴承安装位407、第二回油室408、第二内侧轴封安装位409和第二敞开室410,所述外侧封盖安装位403上安装有密封盖411,所述滚动轴承安装位405上安装有滚动轴承组件412,所述第二滑动轴承安装位407上安装有第二滑动轴承组件413,所述第二内侧轴封安装位409上安装有第二内侧轴封组件414,所述第二滑动轴承润滑油室406与所述第二回油室408之间通过第二回油通道415连通,所述第二滑动轴承润滑油室406与所述滚动轴承润滑油室404之间通过第三回油通道416连通;所述第二敞开室410的侧壁设有与外界大气连通的第二敞开口417;所述第二滑动轴承润滑油室406的底部设有第二波纹换热板418,所述第二波纹换热板418上盖设有第二冷却盖419,所述第二冷却盖419与所述第二波纹换热板418之间围合形成有第二润滑油冷却室420,所述第二润滑油冷却室420与冷却水管路系统700连接。

由此,根据上述驱动侧轴承箱300和高压侧轴承箱400的结构设计,具有以下优点:首先,驱动侧轴承箱300和高压侧轴承箱400均采用分体式结构,由箱体和箱盖构成,既能够实现不用拆卸整个轴承箱、轴承等零件而快速检查轴承等的完好性,节省轴承的运行周期检查时间,又能够方便实现转子部件与泵主体等的装配水平度、左右位置度的检测,确保装配精度,保证泵的稳定运行,提高泵的使用寿命;并且,箱体和箱盖各自分开加工而不必采用轴承箱合体加工,降低了加工、检验难度,提高了生产速度与加工精度,节省了生产成本和采购成本;其次,通过在各个轴承的两侧分别设置润滑油室和回油室,润滑油室与回油室之间通过回油通道连通,这样润滑油室中的润滑油能从轴承的一侧流入轴承内部进行润滑,从轴承的另一侧流入回油室,回油室中的润滑油通过回油通道回流至润滑油室,形成循环,有利于轴承内部的润滑油循环更新;再有,通过在润滑油室的底部设置波纹换热板和冷却盖,冷却盖与波纹换热板之间围合形成有冷却室,冷却室外接冷却水系统,由此能够通过向冷却室注入冷却水,与轴承箱中的润滑油进行换热,降低润滑油的温度,有利于对轴承进行降温,提高轴承的使用寿命;最后,通过敞开室的设置,一方面能够促进轴承箱内部空气流通,起到散热的效果;另一方面能够方便工人检查轴承箱以及泵主体轴端的泄漏情况,以便及时维修。

示例性的,如图6和图7所示,所述第一滑动轴承组件310包括第一轴承座317和第一滑动轴承318,所述第一轴承座317通过螺钉固定在所述第一滑动轴承安装位305上,所述第一滑动轴承318安装在所述第一轴承座317上。其中,第一滑动轴承318主要用于承受泵轴200较大的径向荷载。

示例性的,如图6和图7所示,所述第一滑动轴承润滑油室304内设有第一甩油环319和第一挡板320,所述第一甩油环319套设在泵轴200上且与泵轴200摩擦转动;所述第一甩油环319靠近所述第一滑动轴承318,所述第一挡板320通过螺钉固定在所述第一轴承座317上且阻挡在所述第一甩油环319远离所述第一滑动轴承318的一侧。这样,当泵轴200转动时,通过摩擦带动第一甩油环319转动,此时第一甩油环319能够将第一滑动轴承润滑油室304底部的润滑油提升至泵轴200上面,从而使润滑油流入第一滑动轴承318内部,以达到润滑效果;同时,第一挡板320能够阻挡第一甩油环319远离第一滑动轴承318一侧移动,保证润滑油能够顺利流入第一滑动轴承318内部。还需要说明的是,由于润滑油是由第一甩油环319带入第一滑动轴承318内部,故润滑油的液面可以低于第一滑动轴承318水平位置。

示例性的,如图6和图7所示,为了使驱动侧轴承箱300形成可靠的密封空腔,所述第一外侧轴封组件309和所述第一内侧轴封组件311均包括套设在泵轴200上的第一挡油环321、第一阻油环322和第一防尘盖323,所述第一挡油环321通过螺钉固定在所述第一外侧轴封安装位303或所述第一内侧轴封安装位307上,所述第一挡油环321在远离所述第一滑动轴承润滑油室304或所述第一回油室306的一侧设有可供所述第一阻油环322嵌置的第一容置槽,所述第一防尘盖323盖设在所述第一容置槽上且通过螺钉紧固在泵轴200上。其中,第一挡油环321对润滑油进行第一次阻挡节流,第一阻油环322对润滑油进行第二次阻挡节流,能够有效阻止润滑油泄漏;第一防尘盖323能够有效阻止外界粉尘等杂质进入驱动侧轴承箱300的密封空腔内污染润滑油。

示例性的,如图6至图8所示,所述驱动侧轴承箱300上开设有第一X向振动探头接口324、第一Y向振动探头接口325、第一Z向振动探头接口326和第一温度探头接口327;所述第一X向振动探头接口324上安装有用于检测所述驱动侧轴承箱300的X方向振动的第一X向振动探头;所述第一Y向振动探头接口325上安装有用于检测所述驱动侧轴承箱300的Y方向振动的第一Y向振动探头;所述第一Z向振动探头接口326上安装有用于检测所述驱动侧轴承箱300的Z方向振动的第一Z向振动探头;所述第一温度探头接口327上安装有用于检测所述第一回油室306内油温的第一温度探头。由此,通过在驱动侧轴承箱300上设置的第一温度检测探头、第一X向振动检测探头、第一Y向振动探头和第一Z向振动探头,实时检测监控轴承的运行温度(可通过第一回油室306内油温体现)和泵的X、Y、Z方向的振动,实时判断泵的运行情况,保障泵的运行稳定,提高了泵的运行安全可靠性。

示例性的,如图9和图10所示,所述第二滑动轴承组件413包括第二轴承座421和第二滑动轴承422,所述第二轴承座421通过螺钉固定在所述第二滑动轴承安装位407上,所述第二滑动轴承422安装在所述第二轴承座421上。其中,第二滑动轴承422主要用于承受泵轴200较大的径向荷载。

示例性的,如图9和图10所示,所述第二滑动轴承润滑油室406内设有第二甩油环423和第二挡板424,所述第二甩油环423套设在泵轴200上且与泵轴200摩擦转动;所述第二甩油环423靠近所述第二滑动轴承422,所述第二挡板424通过螺钉固定在所述第二轴承座421上且阻挡在所述第二甩油环423远离所述第二滑动轴承422的一侧。这样,当泵轴200转动时,通过摩擦带动第二甩油环423转动,此时第二甩油环423套能够将第二滑动轴承润滑油室406底部的润滑油提升至泵轴200上面,从而使润滑油流入第二滑动轴承422内部,以达到润滑效果;同时,第二挡板424能够阻挡第二甩油环423远离第二滑动轴承422一侧移动,保证润滑油能够顺利流入第二滑动轴承422内部。还需要说明的是,由于润滑油是由第二甩油环423带入第二滑动轴承422内部,故润滑油的液面可以低于第二滑动轴承422水平位置。

示例性的,如图9和图10所示,所述滚动轴承组件412包括滚动轴承425和压紧件426,所述滚动轴承安装位405在靠近所述第二滑动轴承润滑油室406的一侧形成有限位凸环427,所述压紧件426通过螺钉固定在所述滚动轴承安装位405远离所述第二滑动轴承润滑油室406的一侧,所述滚动轴承425的外圈压紧在所述限位凸环427和所述压紧件426之间,装配方便。其中,滚动轴承425主要用于承受泵轴200的轴向荷载和径向荷载。进一步地,为了提高滚动轴承425的轴向荷载能力和径向荷载能力,所述滚动轴承425沿泵轴200方向叠合布置有两个。

示例性的,如图9和图10所示,所述滚动轴承润滑油室404内设有第三甩油环428、油环座429和压紧螺母430,所述油环座429套设在泵轴200上,所述压紧螺母430与泵轴200末端螺纹连接并将所述油环座429、所述滚动轴承425的内圈压紧在所述泵轴200的轴肩上,所述第三甩油环428套设在所述油环座429上且与所述油环座429摩擦转动,所述油环座429的外周环设有与所述第三甩油环428配合的限位槽431。这样,当泵轴200转动时,通过摩擦带动第三甩油环428转动,此时第三甩油环428套能够将滚动轴承润滑油室404底部的润滑油提升至油环座429上面,从而使润滑油经油环座429流入滚动轴承425内部,以达到润滑效果;同时,限位槽431能够阻挡第二甩油环423远离滚动轴承425一侧移动,保证润滑油能够顺利流入滚动轴承425内部。还需要说明的是,由于润滑油是由第三甩油环428带入滚动轴承425内部,故润滑油的液面可以低于滚动轴承425水平位置。

示例性的,如图9和图10所示,为了使高压侧轴承箱400形成可靠的密封空腔,所述第二内侧轴封组件414包括套设在泵轴200上的第二挡油环432、第二阻油环433和第二防尘盖434,所述第二挡油环432通过螺钉固定在所述第二内侧轴封安装位409上,所述第二挡油环432在远离所述第二滑动轴承润滑油室406的一侧设有可供所述第二阻油环433嵌置的第二容置槽,所述第二防尘盖434盖设在所述第二容置槽上且通过螺钉紧固在泵轴200上。其中,第二挡油环432对润滑油进行第一次阻挡节流,第二阻油环433对润滑油进行第二次阻挡节流,能够有效阻止润滑油泄漏;第二防尘盖434能够有效阻止外界粉尘等杂质进入高压侧轴承箱400的密封空腔内污染润滑油。

示例性的,如图9和图11所示,所述高压侧轴承箱400上开设有第二X向振动探头接口435、第二Y向振动探头接口436、第二Z向振动探头接口437和第二温度探头接口438;所述第二X向振动探头接口435上安装有用于检测所述驱动侧轴承箱300的X方向振动的第二X向振动探头;所述第二Y向振动探头接口436上安装有用于检测所述驱动侧轴承箱300的Y方向振动的第二Y向振动探头;所述第二Z向振动探头接口437上安装有用于检测所述驱动侧轴承箱300的Z方向振动的第二Z向振动探头;所述第二温度探头接口438上安装有用于检测所述第二回油室408内油温的第二温度探头。由此,通过在高压侧轴承箱400上设置的第二温度检测探头、第二X向振动检测探头、第二Y向振动探头和第二Z向振动探头,实时检测监控轴承的运行温度(可通过第二回油室408内油温体现)和泵的X、Y、Z方向的振动,实时判断泵的运行情况,保障泵的运行稳定,提高了泵的运行安全可靠性。

示例性的,如图6至图11所示,所述驱动侧轴承箱300和所述高压侧轴承箱400均设有加强筋(330、439),以加强轴承箱的结构强度。

示例性的,如图6和图9所示,所述第一回油室306和所述第二回油室408的顶部均设有排气罩(331、440),以防止轴承箱温度升高时引起内压增大而导致润滑油泄漏。

示例性的,如图6和图9所示,所述第一箱体301和所述第二箱体401朝向所述泵体101的端面上分别设有轴向凸出的第一止口半环328;所述第一箱盖302和所述第二箱盖402朝向所述泵盖102的端面上设有轴向凸出的第二止口半环329;所述第一止口半环328与所述第二止口半环329配合形成止口圆环;所述泵体101的两端端面上分别安装有与所述第一止口半环328配合的抬量机构800;所述泵盖102的两端端面设有与所述第二止口半环329配合的半环止口149;由此,通过第一止口半环328与第二止口半环329配合形成的止口圆环,能够与泵主体100上的抬量机构800和半环止口149形成圆周环形配合,使得轴承箱能够与泵体101和泵盖102形成整体,在装配时还能够保证转子部件的装配质量和装配精度,且轴承箱与泵体101的刚性也获得保证,同时泵在运行过程中,由于轴承箱的端部上表面与泵盖102配合,形成端面支撑受力,有效地解决了轴承箱容易发生翘变松动的问题。

示例性的,如图12至图14所示,所述抬量机构800包括抬量锥环801和调节螺钉802,所述抬量锥环801上设有半环连接部803和半环止口部804,所述半环止口部804成型于所述半环连接部803的上端,所述半环止口部804与所述第一止口半环328的底部配合相抵;所述半环止口部804朝向所述泵体101一侧设有半环凸起805,所述半环凸起805的外周面为第一锥形面806;所述泵体101的端面上设有可供所述抬量锥环801安装的半环凹位150,所述半环凹位150的下侧面为与所述第一锥形面806滑动配合的第二锥形面151;所述半环连接部803上均布有多个安装孔807,所述泵体101的端面上设有与所述安装孔807一一对应的螺纹孔152,所述调节螺钉802穿过所述安装孔807与所述螺纹孔152连接;由此,通过抬量机构800的结构设计,使抬量锥环801上的半环止口部804与箱体端面上的第一止口半环328的底部配合相抵,使抬量锥环801上的第一锥形面806与泵体101上的第二锥形面151滑动配合,并利用调节螺钉802与泵体101上的螺纹孔之间螺纹调节关系,当调节螺钉802旋进或旋出螺纹孔时,能够带动抬量锥环801抬升或下降泵用轴承箱,改变泵用轴承箱和泵主体100相对位置,从而调整泵轴200的高度位置,调整转子与泵腔的同心度。该抬量机构800的结构简单、操作方便,能够改善泵转子因零件加工误差引起的装配下垂和泵长期使用后轴承箱止口锈蚀引起的泵转子下垂的现象,保证转子与泵腔的同心度,同时改善转子的运行摩擦和不同心振动,延长泵的运行寿命。

示例性的,所述安装孔807为腰形沉孔,所述腰形沉孔的长度方向与所述泵主体100的高度方向一致,以适应抬量锥环801高度方向上调整。

示例性的,如图12至图14所示,所述泵主体100与所述驱动侧轴承箱300之间以及所述泵主体100与所述高压侧轴承箱400之间均通过多个螺栓158连接。多个所述螺栓158中,至少有一个螺栓顶靠于所述抬量锥环801的底部,以加强抬量锥环801对轴承箱的支撑能力。进一步地,所述半环连接部803的外周下缘设有螺栓避让槽808;所述螺栓避让槽808与所述螺栓158配合相抵。

示例性的,如图5所示,所述泵主体100的两端分别设有轴封盖153,所述轴封盖153分别盖设在所述驱动侧机封室103的外侧端口处和所述高压侧机封室111的外侧端口处,所述轴封盖153与所述泵主体100之间设有至少两个O形密封圈157;所述驱动侧机封室103和所述高压侧机封室111内均设有套接在所述泵轴200上的机械密封154,所述机械密封154能在所述泵轴200和所述轴封盖153之间形成密封连接结构。

示例性的,如图5所示,为了避免节流口环118和阻流口环119对泵轴200造成摩擦磨损,所述泵轴200与所述节流口环118、机封泄压室110、阻流口环119、高压侧机封室111、机械密封154和轴封盖153对应的位置上固定套接有节流轴套204和阻流轴套205,所述节流口环118套接在所述节流轴套204上且与所述节流轴套204之间形成节流通道155,所述阻流口环119套接在所述阻流轴套205上且与所述阻流轴套205之间形成阻流通道156。进一步地,为了提高节流通道155和阻流通道156双重阻流减压效果,所述节流轴套204的外周设有螺旋槽,所述螺旋槽与所述节流口环118的内圆周面形成螺旋状节流通道155;所述阻流轴套205的外周设有螺旋槽,所述螺旋槽与所述阻流口环119的内圆周面形成螺旋状阻流通道156。

示例性的,如图5所示,为了节流轴套204和阻流轴套205更好地连接固定在泵轴200上,所述泵轴200在所述阻流轴套205远离所述节流轴套204的一端还套接有压紧轴套206、挡水螺母207和锁紧螺母208,所述挡水螺母207和所述锁紧螺母208分别与所述泵轴200螺纹连接,所述挡水螺母207和所述锁紧螺母208均向所述压紧轴套206一侧旋进时,所述挡水螺母207将所述压紧轴套206、所述阻流轴套205和所述节流轴套204依次压紧在所述泵轴200的轴肩上,所述锁紧螺母208压紧在所述挡水螺母207上。

示例性的,如图5所示,为了防止高压侧机封室111内的泵输送介质从阻流轴套205、压紧轴套206和泵轴200的配合间隙中泄漏,所述阻流轴套205穿过所述轴封盖153,且所述阻流轴套205与所述压紧轴套206的对接处夹设有O形密封圈209,所述O形密封圈209的内圆环与所述泵轴200的外圆周面紧密相抵。

示例性的,如图1所示,所述泵座500上设有用于固定支撑所述泵主体100的支撑脚501,所述支撑脚501内设有支撑脚冷却室,所述支撑脚冷却室与冷却水管路系统700连接。工作时,冷却水管路系统700能够向支撑脚冷却室输送冷却水,从而对泵的支撑脚进行了冷却降温,确保泵在输送高温介质时支撑脚、泵体101与支撑脚安装面不会变形,保证泵的稳定运行,提高泵的使用寿命。

还需要说明的是,所述冷却水管路系统700主要包括有冷却水源(如:水箱或直供水源)、进水母管、出水母管以及分别连接驱动侧机封冷却室147、高压侧机封冷却室148、第一润滑油冷却室316、第二润滑油冷却室420、支撑脚冷却室和换热器600的进出支管及阀门。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和替换,这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

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