CN104500434B - 自动平衡水泵轴向力的止推轴承装置 - Google Patents

自动平衡水泵轴向力的止推轴承装置 Download PDF

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Abstract

一种自动平衡水泵轴向力的止推轴承装置，包括防尘盘、轴承挡套、无挡边轴承、轴套螺母和轴承体，其特殊之处是：在泵轴上安装有轴承隔套和止推轴承，止推轴承外安装轴承套，在轴承套外安装调整套，止推轴承外圈与轴承套为过盈配合，调整套位于轴承体内且与轴承体之间键连接，调整套与轴承套之间为滑动配合，轴承体和调整套之间沿轴向设有弹簧，调整套与轴承套之间设有防钻装置；在调整套后端面上安装有调整盘及定位杆，在轴承体后端面上安装有无孔轴承压盖，定位杆通过无孔轴承压盖上的中心孔与安装在定位杆外面的调整锁紧部件相配合。该装置能自动平衡、随时调节轴向力，承担残余轴向力，加工精度要求不高，装配简单，维护方便，而且使用寿命长。

Description

自动平衡水泵轴向力的止推轴承装置
技术领域
本发明涉及一种大流量、高扬程水泵(含其它流体设备)上的自动平衡水泵轴向力的止推轴承装置。
背景技术
目前很多企业在生产过程中需要使用大流量、高扬程的多段式排水泵。现有的多段式排水泵通常是将进出水段、中段、导叶通过紧固螺栓拧紧固定在一起，在两侧进出水段上固定有轴承支座，通过轴承支座支撑贯穿多段式泵体的泵轴，在泵轴上安装多个叶轮和平衡***。其平衡***是由安装在泵轴与出水段上的平衡盘、平衡板和平衡套，以及连接进水段和出水段内腔的平衡水管构成。
这种水泵由于是多级泵，在运行中安装在泵轴上的叶轮等部件受到的轴向力非常大，为了避免轴向力影响水泵正常运行，因此在水泵设计时增加了平衡***，由平衡***通过转子部件的窜动，转子部件包括泵轴、轴套、叶轮，使转子部件所承受的轴向力达到平衡状态，即轴向力在一特定扬程、流量状态下为零，两侧的轴承在允许的工况条件下工作，保证水泵正常运行。该种结构的水泵由于转子部件是窜动的，因此故障率高，部件易损坏，轴封漏水严重，运行寿命短，而且它的机械损失、水力损失、容积损失都很大，全年平均效率较低，一般不超过70％。
上述水泵，如果把平衡板、平衡盘之间的间隙调整到一个合适的尺寸，然后将转子部件固定，也能平衡掉轴向力，残余轴向力由一侧的止推轴承承担，但它们的间隙很难调整，一但调整不好或轴向力发生较大变化时，该泵就不能正常运行。
如果泵轴不窜动，在水泵的一侧需加装平衡组件及止推轴承，用止推轴承来承担残余轴向力。这样做在理论上是可行的，但对该轴承要求比较苛刻，存在以下两个问题，一是加工、装配精度要求高，二是该轴承即承担轴向力，也承担径向力，轴承寿命较短，而且止推轴承配对也有较大的技术难度。
有一种带平衡毂结构的多级泵，它也能平衡轴向力，但平衡毂、平衡毂套体积很大，加工精度较高，水泵装配完毕后它们之间的位置、间隙是固定的，如果水泵运行参数发生变化，使轴向力发生较大的改变时，多余的轴向力只能由轴承来承担，如果该轴向力超过了轴承的承载力，可能会使轴承发生损坏。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种自动平衡水泵轴向力的止推轴承装置，该止推轴承装置能自动平衡、随时调节轴向力，承担残余轴向力，加工精度要求不高，装配简单，维护方便，而且使用寿命长。
本发明是这样实现的：
一种自动平衡水泵轴向力的止推轴承装置，包括由前至后安装在泵轴上的防尘盘、轴承挡套、无挡边轴承和轴套螺母，在无挡边轴承外套装有轴承体，轴承体前端面安装有轴承压盖，其特殊之处是：在泵轴上位于无挡边轴承和轴套螺母之间安装有轴承隔套和止推轴承，止推轴承外安装轴承套，在轴承套外安装调整套，止推轴承外圈与轴承套为过盈配合，调整套位于轴承体内且与轴承体之间键连接，调整套在轴承体内滑动，调整套与轴承套之间为滑动配合，所述轴承体和调整套之间沿轴向设有弹簧，所述调整套与轴承套之间设有防钻装置；在调整套后端面上安装有调整盘，调整盘后端面中心固设有定位杆，在轴承体后端面上安装有无孔轴承压盖，定位杆通过无孔轴承压盖上的中心孔与安装在定位杆外面的调整锁紧部件相配合。
在轴承压盖上设置密封盖，所述密封盖与防尘盘之间为迷宫密封。
所述防钻装置是由在所述调整套内沿轴向设置的定位销和位于轴承套上对应定位销处的定位孔构成，所述定位销的一端固定在所述轴承套的定位孔内。
在无孔轴承压盖的中心孔处设置有油封，防止轴承体的润滑油外泄。
水泵启动后，水的压力作用在平衡盘上，使平衡板、平衡盘形成一定的缝隙，使一部分水流到了平衡盘的后端，通过平衡板、平衡盘之间形成的一定量的缝隙，使平衡盘两侧水的的压力达到平衡，使水泵能正常工作。在水泵启动的最初阶段，平衡盘所承受的力是不稳定的，可能向进水端方向也可能向出水端方向。由于平衡盘固定在泵轴上，当两个力不平衡时，在压力的作用下，转子部件开始移动，平衡板、平衡盘之间的间隙也随之发生变化，当两者之间的间隙达到一定数值时(这个数值是随机变化的，很难用其它检测手段来确定的)，平衡盘后端水的压力与平衡盘前端水的压力达到了平衡，即两端的力大小相等，方向相反，此刻轴向力为零，这时轴向力达到了平衡。如果水泵参数不发生大的变化，转子部件基本上在该位置上运行。水泵启动、停车时轴向力应较大，正常运行时轴向力趋于为零；水泵正常运行时，轴承一般只承担径向力。
在本发明中，调整套在轴承体内可以滑动，用于调整和消除轴向力，保证水泵平稳运行。轴承组件(止推轴承、轴承套)与泵轴是固定在一起的，轴承组件与泵轴一起移动，按上述原理当轴向力为零时，轴承组件也就移动到了某一特定的位置，此时轴向力为零，这时通过调整锁紧部件将调整套与轴承体锁紧，止推轴承在调整套的限制下，已经不可能向进水端运动，这时偶有残余轴向力，止推轴承完全可以承担；如果轴向力指向出水端，止推轴承滚动体与泵轴一起向出水端运动，轴承外套在弹簧的作用下，跟随轴承滚动体一起向出水端运动，保证了轴承不会因轴承外套与轴承滚动体分离而生产滑动。
在该装置中，止推轴承外圈与轴承套为过盈配合，轴承套与调整套之间有一定的滑动间隙，调整套与轴承套之间设防钻装置，目的是让轴承外套只能做轴向运动，不允许旋转，由于轴承套与调整套之间有一定的间隙，所以轴承可以实现自动调心，以消除机械加工与装配上的误差；调整套和轴承体之间键连接，目的是轴承外套只能轴向运动，不允许径向旋转；调整套与轴承体轴向相接面上安装弹簧，目的是轴向力一旦向出水方向时，确保轴承外套与轴承滚动体一起运动，保证轴承滚动体还能在轴承外套原来的运行轨迹上运行，防止因轴承滚动体与轴承外套滑动而损坏；当轴向力为零时通过调整锁紧部件将调整套、轴承套和调整盘一起锁紧；无挡边轴承是承担径向力的，在水泵相对平稳运行时，一般来讲轴向力为零，止推轴承是不工作的，这时由无挡边轴承来承担径向力，大多数时间是无挡边轴承工作。
综上所述，由于在出水段一侧有平衡板、平衡盘，通过平衡板、平衡盘之间间隙的变化来平衡轴向力，随着平衡板、平衡盘之间间隙的变化，转子部件与止推轴承也就移动到了某一位置，这一点轴向力为零，然后将轴承体与调整套锁紧固定，从而达到转子部件不在窜动的状态下运行；如果水泵运行参数发生微量改变，多余的轴向力，即残余轴向力由止推轴承承担。该泵最终使转子部件实现了轴向无窜动，取消了原有的平衡***，由新的平衡***使该泵达到了轴向力的平衡，工作效率可提高15-30％，水泵总效率在80％前后，工作效率高、故障率低、维修费用低，可以实现远程监控、无人值守，运行寿命是现有多段式排水泵的1.5-2倍。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的安装结构示意图。
图中：1－防尘盘，2－轴承压盖，3－轴承体，4－无挡边轴承，5－无孔轴承压盖，6－止推轴承，7－调整锁紧部件，8－调整盘，9－轴承套，10－调整套，11－弹簧，12－轴承挡套、13－密封盖，14－泵轴，15－定位销，16－定位杆，17－轴套螺母，18－轴承隔套，19－油封，20－水泵转子部件，21－平衡板，22－平衡盘。
具体实施方式
如图所示，该自动平衡水泵轴向力的止推轴承装置，包括由前至后安装在泵轴14上的防尘盘1、轴承挡套12、无挡边轴承4和轴套螺母17，在无挡边轴承4外套装有轴承体3，轴承体3前端面安装有轴承压盖2，在泵轴14上位于无挡边轴承4和轴套螺母17之间安装有轴承隔套18和止推轴承6，止推轴承6外安装轴承套9，在轴承套9外安装调整套10，止推轴承6外圈与轴承套9为过盈配合，调整套10位于轴承体3内且与轴承体3之间键连接，所述轴承体3和调整套10之间沿轴向设有弹簧11，调整套10在轴承体3内滑动，调整套10与轴承套9之间有一定间隙且其间滑动配合，所述调整套10与轴承套9之间设有防钻装置，；在调整套10后端面上通过螺栓及螺母安装有调整盘8，调整盘8后端面中心固设有定位杆16，在轴承体3后端面上通过螺钉安装有无孔轴承压盖5，定位杆16通过无孔轴承压盖上的中心孔与安装在定位杆16外面的调整锁紧部件7相配合，本实施例中调整锁紧部件7采用锁紧螺母，实际不受本实施例限定。
在轴承压盖2上设置密封盖13，所述密封盖13与防尘盘1之间为迷宫密封。
本实施例中防钻装置是这样构成的：在所述调整套10内沿轴向设有定位销15，轴承套9对应定位销15处设有定位孔，所述定位销15的一端固定在轴承套9的定位孔内。实际不受本实施例限定。
在无孔轴承压盖5的中心孔处设置有油封19，防止轴承体的润滑油外泄。
水泵启动后，平衡板21、平衡盘22在水的压力下，形成一定的缝隙，此时轴向力为零，这时将调整锁紧部件7锁紧，水泵转子部件20、调整套10等都在一个合适的位置上正常运行。如果轴向力变化较大，达到或超过止推轴承所能曾受的轴向力时，轴承温度上升，当温度达到允许温度的上限时，轴承体3测温装置报警，此时将调整锁紧部件7松开，待水泵轴向力达到新的平衡后，再将其锁紧，该泵仍然平稳运行。
无论是水泵特性曲线中的哪一点，只要其参数在该泵允许的工况范围内即可。调整套10锁紧后，如果水泵运行参数发生了变化，只要其参数在该泵的工况范围内变化，即在设计点、最大点、最小点之间变化，变化后所产生的多余轴向力，也就是作用在平衡板、平衡盘上的相互抵消后剩余的残余轴向力止推轴承装置是可以承担的。

Claims (4)

1.一种自动平衡水泵轴向力的止推轴承装置，包括由前至后安装在泵轴上的防尘盘、轴承挡套、无挡边轴承和轴套螺母，在无挡边轴承外套装有轴承体，轴承体前端面安装有轴承压盖，其特征是：在泵轴上位于无挡边轴承和轴套螺母之间安装有轴承隔套和止推轴承，止推轴承外安装轴承套，在轴承套外安装调整套，止推轴承外圈与轴承套为过盈配合，调整套位于轴承体内且与轴承体之间键连接，调整套在轴承体内滑动，调整套与轴承套之间为滑动配合，所述轴承体和调整套之间沿轴向设有弹簧，所述调整套与轴承套之间设有防钻装置；在调整套后端面上安装有调整盘，调整盘后端面中心固设有定位杆，在轴承体后端面上安装有无孔轴承压盖，定位杆通过无孔轴承压盖上的中心孔与安装在定位杆外面的调整锁紧部件相配合。
2.根据权利要求1所述的自动平衡水泵轴向力的止推轴承装置，其特征是：在轴承压盖上设置密封盖，所述密封盖与防尘盘之间为迷宫密封。
3.根据权利要求1所述的自动平衡水泵轴向力的止推轴承装置，其特征是：所述防钻装置是由在所述调整套内沿轴向设置的定位销和位于轴承套上对应定位销处的定位孔构成，所述定位销的一端固定在所述轴承套的定位孔内。
4.根据权利要求1所述的自动平衡水泵轴向力的止推轴承装置，其特征是：在无孔轴承压盖的中心孔处设置有油封。
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