非对称式叶轮组自身平衡的渣浆泵的制作方法

专利名称：非对称式叶轮组自身平衡的渣浆泵的制作方法技术领域：本实用新型属于离心泵，特别是一种适用于远距离或高扬程排送固液两相流物料的多级离心式渣浆泵。目前公开使用的多级离心式渣浆泵的结构，基本上同于《水力采煤与管道输煤》1986年第二期19页发表的一种DM360－75型煤泥泵，在运行中需要对该泵的平衡机构注入高压密封清水，才能维持泵的正常运行，这就需要一整套专供高压密封清水的辅助设备，使全套设备重量、体积、占地面积及耗电增大，增加维修工作量；国内普通使用的单级离心式渣浆泵，如国内PH系列泵，扬程低，在远距离或高扬程泵送物料时，经常采用多台泵异地或同地串联运转，所需泵的数量多，管理不便，维修工作量大，密封供水系统复杂。在国外，如波兰的DWB型多级煤泥泵，在泵中部设置出水口，其左侧低压区多级叶轮与右侧高压区多级叶轮为背对背对称布设，该泵左侧低压区末级叶轮的受力状态如图5所示，在泵的运行初期该叶轮轴向受力如虚线a，a′，总的轴向力基本平衡；但该泵运行后期，由于零件磨损，叶轮轴向受力如实线b，b′，显然产生从高压区向低压区的不平衡轴向力，使泵尾端推力轴承承受很大拉力，造成寿命缩短。本实用新型的任务是提供一种取消高压密封注水机构，低压区与高压区非对称叶轮组合，自身实现平衡的多级离心式渣浆泵。本实用新型是采用如下方案实现的在泵的中段位置设置一个出水口，其左侧低压区、右侧高压区分别背对背设置与轴固联的左侧低压叶轮组、右侧高压叶轮组，该两叶轮组系非对称结构，在实际设计时，根据所需要的扬程，叶轮数目可以是偶数，如4或6、8、10、12级等，此时左侧、右侧叶轮数相等，但是左侧低压区末级叶轮后盖板直径依级数按一定比例部分保留，其余削掉；对于奇数，如3或5、7、9、11级等，此时左侧低压区叶轮数比右侧高压区叶轮数少一级。泵的尾部设置推力轴承对。浆液从进水口进入经左侧低压区的叶轮组，逐级升压流至后段，再经右侧高压区叶轮组继续逐级升压至中段出水口排出。在泵的运行初期两组叶轮所产生的轴向力的合力指向泵的尾部(即右侧)，并由推力轴承对承担 这一推力，自动达到平衡；在泵的运行后期，由于零件磨损，密封间隙增大，此时两组叶轮所产生的轴向力的合力指向泵的前部(即左侧)，推力轴承对承担这一拉力，自动达到平衡，运行初期的推力与运行后期的拉力大小相等，方向相反，使泵延长使用寿命。由于该泵取消了对平衡机构注入高压密封清水，使整个系统结构大为简化，重量减轻，电耗降低。以下结合附图详细描述本实用新型结构和实施方式。图1表示本实用新型正面剖视图。图2表示叶轮级数为偶数时，左侧低压区末级叶轮平面图。图3表示图2沿A－A剖视图。图4表示叶轮级数为奇数时，左侧低压区与右侧高压区叶轮布设实施例。图5表示波兰的DWB型多级煤泥泵左侧低压区末级叶轮的受力状态。图6表示本实用新型运行初期左侧低压区末级叶轮的受力状况。图7表示本实用新型运行后期左侧低压区末级叶轮受力状况。如图1表示的非对称式叶轮组自身平衡的渣浆泵，包括轴1，在轴的前端通过键与轴相联的靠背轮2，轴的前部通过径向轴承3支撑在左侧轴承托架4上，轴的后部通过尾端推力轴承对20支撑在右侧轴承托架19上；轴的中部固联一个中间护轴套12，并相应的套入一个中间密封套11，中间护轴套与中间密封套之间具有适当间隙，中间密封套与出水段22固联。在出水段左侧设置与轴1相固联的左侧低压区叶轮组8；出水段的右侧设置与轴1相固联的右侧高压区叶轮组14，该两组的叶轮均呈背对背的布设。泵壳包括与左侧轴承托架相固联的前段(进水段)7、中部出水段22、与右侧轴承托架相固联的后段18、以及出水段两侧布设的左侧节段组10、右侧节段组13，这些部件均由穿杠24紧固为一体；左侧节段组、右侧节段组的节段数量与左侧低压区叶轮组、右侧高压区叶轮组的叶轮数量相等，即每个叶轮相对设置一个节段，各节段之间、节段与前段、节段与出水段、节段与后段均由止口密封联接；每个节段内固联一个左导叶9或右导叶16。图1是布设6级叶轮，即偶数级的一个实施例，为使泵在初期运行产生的轴向力的合力F如图6指向泵的尾部，后期运行的轴向力的合力F如图7指向泵的前部，左侧低压区末级叶轮5采用如图2、图3表示的结构，该叶轮5的后盖板保留直径φD＝K(D2－D)＋D..........................(1)式中φD－后盖板保留直径；D2－已知叶轮直径；D－已知轮毂直径；K－与偶数级数相关的比例系数。对于图1表示的6级叶轮时，K＝0.7；对于偶数至少4级叶轮时，K＝0.9；对于偶数至多12级叶轮时，K＝0.1。图4表示根据实际扬程要求，需要5级叶轮时的一个实施例，此时左侧低压区布设2级叶轮，右侧高压区布设3级叶轮，即奇数级时，左侧低压区比右侧高压区少一个叶轮。依此，对于奇数至少级叶轮时，左侧低压区布设1级叶轮，右侧高压区布设3级叶轮；对于奇数至多11级叶轮时，左侧低压区布设5级叶轮，右侧高压区布设6级叶轮。靠背轮2与电机轴相联，当电机运转时，带动轴1、以及与轴相固联的左侧低压区叶轮组8、右侧高压区叶轮组14旋转，浆液从前段7进入，经左侧低压区叶轮组的叶轮和导叶逐级增压，流经换向流道21至后段18时，再经右侧高压区叶轮组的叶轮和导叶逐级增压，最终从出水段22的出水口排出。其中一部分高压浆液从右侧高压区末级叶轮15的后部流过，经中间护轴套12与中间密封套11之间的间隙进入左侧低压区末级叶轮5的后部，此时左侧低压区末级叶轮的受力状况如图6所示，在泵运行初期无磨损时，轴向合力F指向泵的尾部，推力轴承对20承受该推力F并抵消，使泵自动平衡；在泵的运行后期，由于零件磨损，密封间隙增大，左侧低压区末级叶轮受力状况如图7所示，轴向合力F′指向泵的前部，推力轴承对20承受该拉力F′并抵消，使泵自动平衡。在泵的前段、后段分别设置注水管6向水封环25注入常压清水，用以润滑和冷却密封填料26。权利要求1.一种非对称式叶轮组自身平衡的渣浆泵，包括轴1，与轴相联的靠背轮2，轴的前部通过径向轴承3支撑在左侧轴承托架4上，轴的后部支撑在右侧轴承托架19上，泵壳包括与左侧轴承托架相固联的前段7、中部出水段22、与右侧轴承托架相固联的后段18，及出水段两侧布设的左侧节段组10、右侧节段组13所组成，其特征是在出水段的左侧与前段之间、右侧与后段之间设置与轴相固联的非对称结构的左侧低压区叶轮组8、右侧高压区叶轮组14，在轴的尾端设置用以平衡轴向力的推力轴承对20。2.按照权利要求1所述的渣浆泵，其特征是渣浆泵所需叶轮级数为偶数级时，左侧低压区与右侧高压区背对背布设的叶轮数目相等，其中左侧低压区末级叶轮5的后盖板保留半径φD＝K(D2－D)＋D式中K是与偶数级数相关的比例系数，对于偶数级至少4级叶轮时K＝0.9，对于偶数级至多12级叶轮时K＝0.1；D2是已知叶轮直径；D是已知轮毂直径。3.按照权利要求1所述的渣浆泵，其特征是渣浆所需叶轮级数是奇数级时，左侧低压区叶轮比右侧高压区布设的叶轮少一级，对于奇数级叶轮至少3级，左侧布设1级，右侧布设2级，对于奇数级叶轮至 多11级，左侧布设5级，右侧布设6级。专利摘要非对称式叶轮组自身平衡的渣浆泵，其特征是在泵的中部出水段两侧设置与轴相联的非对称结构的左侧低压区叶轮组、右侧高压区叶轮组。在泵运行初期轴向力指向泵的尾端，运行后期轴向力指向泵的前端，该两轴向力方向相反，并由尾端推力轴承对承受和抵消，自动达到平衡。该泵取消了平衡机构注入高压清水，结构大为简化，重量轻，电耗低，后期虽经磨损，但产生了反向轴向力，推力轴承对更能承受，延长使用寿命。文档编号F04D13/00GK2097301SQ9120545公开日1992年2月26日 申请日期1991年4月5日 优先权日1991年4月5日发明者崔巍 申请人:煤炭科学研究总院唐山分院