CN209856040U - 多级屏蔽泵及应用其的输水*** - Google Patents

Abstract

一种多级屏蔽泵及应用其的输水***，涉及高扬程输水***技术领域，该结构具有运行可靠性高、振动低、无泄漏、无需维护和降低水力损耗的特点，能够广泛应用于循环或增压等各种输水***。一种多级屏蔽泵中，电机转子的下端空腔通过中间轴承的内圈流道与末级叶轮的出水处的出水通道连接形成高压水腔室；电机转子的上端空腔通过上端轴承的流道和电机转子的中心处的循环水流道，与末级叶轮和下一级叶轮之间以及导叶隔板构成的次高压稳流区相连，以形成次高压水腔室。

Description

多级屏蔽泵及应用其的输水***

技术领域

本实用新型涉及高扬程输水***技术领域，具体而言，涉及一种多级屏蔽泵及应用其的输水***。

背景技术

为了满足输水***高扬程的要求，通常采用多级离心泵作为动力设备。而目前多级离心泵通常采用机械密封或填料密封，当运行一定时间不可避免会发生密封磨损失效出现泄漏现象，不仅影响工作环境和产生安全隐患，而且产生高昂的维护费用。同时普通多级离心泵配用电动机的滚珠轴承利用润滑脂进行润滑，需定期人工给轴承加油，大大提高了水泵运行中的维护成本，且极易出现因加油保养周期疏忽引起的轴承干磨，甚至引起烧毁电动机的重大事故。

随着用户对水泵静音、无泄漏和免维护等要求的提高，目前在高扬程输水***中逐渐有较多用户采用多级屏蔽泵作为输水动力设备。在当前，有些屏蔽泵采用从泵出口高压水腔室取高压液体，经过冷却电机和润滑轴承后从轴中心孔向叶轮吸入口排出循环水的方法。这种方法的缺点是当高压水排入叶轮吸入口的低压区，会对叶轮吸入口水流产生极大的干扰。同时这种结构在最末端叶轮出口处的高压水腔室采用细管形式直接贯通到首级叶轮的吸入口，使多级叶轮作功后产生的高压直接泄压，造成水泵出口压力损失大和水泵效率低下。

并且，当前大部分多级屏蔽泵采用是电机轴和水泵轴分体设计方法，虽然在制造时相对容易，但是两根轴对中性较差，泵在高速旋转时会出现振动大和引起电机和泵轴承磨损加快等影响泵运行稳定性的问题。另外，多级屏蔽泵转子部件的自重和作用在多级叶轮上的成倍轴向力，使得轴承承受负荷很大容易造成损坏，从而降低了泵的运行安全性和耐久性。总体上，目前的多级屏蔽泵技术还有待改进。尤其随着对屏蔽泵效率的要求提高，和一些对可靠性要求更高的场合选用屏蔽泵时，现有的多级离心泵和屏蔽泵的技术在泵运行的稳定性和水力设计的合理性等方面均难以满足用户要求。

为了优化多级屏蔽泵的结构设计方法，需要设计一种更加适合的新型多级屏蔽泵，具有更高的运行可靠性、振动低、无泄漏、无需维护和效率高等特点，从而满足循环和增压等各种输水***对多级屏蔽泵的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多级屏蔽泵及应用其的输水***，特别涉及一种泵机一体同轴连接的高可靠性的多级屏蔽泵，该结构具有运行可靠性高、振动低、无泄漏、无需维护和降低水力损耗的特点，能够广泛应用于循环或增压等各种输水***。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种多级屏蔽泵，其包括设有泵进水口和泵出水口的进出水底座，所述进出水底座连接有首级叶轮，所述首级叶轮上方依次累加有中间叶轮和末级叶轮；所述首级叶轮的外部装有首级导叶，所述中间叶轮的外部装有中间导叶，所述末级叶轮的外部装有末级导叶；所述首级导叶、所述中间导叶和所述末级导叶共同与耐压筒之间形成出水通道，且所述出水通道的上方由泵盖连接有电机机座、电机定子和定子屏蔽套，所述电机定子的中间安装有转子轴、电机转子和转子屏蔽套，所述转子屏蔽套和所述定子屏蔽套之间形成高压水腔室和次高压水腔室的密封间隙；所述转子轴的下端区域安装多级叶轮，且所述电机转子的中心处设有循环水流道；所述电机转子的下端空腔通过中间轴承的内圈流道与所述末级叶轮的出水处的所述出水通道连接形成所述高压水腔室；所述电机转子的上端空腔通过上端轴承的流道和所述电机转子的中心处的所述循环水流道，与所述末级叶轮和下一级叶轮之间以及导叶隔板构成的次高压稳流区相连，以形成所述次高压水腔室。

在本实用新型较佳的实施例中，上述电机转子由所述转子屏蔽套包裹并固定在所述转子轴上；所述电机定子由所述定子屏蔽套包裹并固定在所述电机机座内。

在本实用新型较佳的实施例中，上述电机转子、所述转子屏蔽套以及所述电机定子和所述定子屏蔽套均与电机轴同轴布置；所述转子屏蔽套与所述定子屏蔽套之间形成所述高压水腔室和所述次高压水腔室的所述密封间隙，且所述密封间隙为0.05～1.0mm。

在本实用新型较佳的实施例中，上述电机转子由所述上端轴承、所述中间轴承和下端的辅助轴承支撑，且轴承摩擦副采用碳化硅、陶瓷或硬质合金材料构成。

在本实用新型较佳的实施例中，上述电机转子的轴套和轴中间装有能够随温度自动膨胀和缩小的衬套。

在本实用新型较佳的实施例中，上述电机转子在推力板和推力板托之间装有能够自动补偿的柔性垫。

在本实用新型较佳的实施例中，电机轴和水泵轴为一体加工同轴连接。

在本实用新型较佳的实施例中，上述上端轴承设有第一凹槽，且所述第一凹槽采用直槽或螺旋槽；所述辅助轴承设有第二凹槽，且所述第二凹槽采用直槽或螺旋槽。

在本实用新型较佳的实施例中，上述电机转子的外表面和/或内表面设有螺旋通道。

在本实用新型较佳的实施例中，上述高压水腔室包括高压水腔B室，所述次高压水腔室包括次高压水腔B室，且所述电机转子的上、下端面分别为所述次高压水腔B室和所述高压水腔B室。

在本实用新型较佳的实施例中，上述多级屏蔽泵还包括：首级叶轮吸入口和循环水出水口；来自所述泵进水口的液体经所述首级叶轮吸入口进入所述首级叶轮；经所述循环水流道向下的液体从位于所述导叶隔板和所述中间叶轮之间形成的所述次高压稳流区的所述循环水出水口流出。

此处需要补充说明的是，本实用新型实施例提供的多级屏蔽泵中，上述主水腔室也即高压水腔室，次水腔室也即次高压水腔室；上述稳流区也即次高压稳流区。

一种输水***，其包括如上述任一项所述的多级屏蔽泵。

本实用新型实施例的有益效果是：

一、采用内循环冷却水结构，高压水腔室中的部分水流通过下轴承间隙进入屏蔽电机内部带走电机热量，然后通过上轴承间隙流入循环水腔室，通过转子中心孔处循环水道从末级叶轮与下一级叶轮中间的次高压稳流区流出；由于循环水流出水口位于末级叶轮下方的稳流区，不仅不会对水流造成干扰，而且循环水进口和出口的压差很低，不仅能冷却屏蔽电机和润滑上下滑动轴承，同时不会对高压水腔室造成大压差泄压损耗，有效提高水泵效率；

二、转子屏蔽套与定子屏蔽套之间形成密封间隙，转子下侧为高压水腔室，其上侧为次高压水腔室，当泵正常运行时，高压水腔室将充满来自末级叶轮加压后的高压液体，该压力直接作用在转子的下侧，而转子的上方为与首级叶轮吸入口处压力相同的次高压水腔室；这样作用在转子的轴向力向上，可抵消部分转子自重和多级叶轮产生的向下轴向力，能有效减轻作用在推力轴承上的轴向力，从而延长推力轴承的使用寿命；

三、屏蔽泵的支撑轴承摩擦副采用高硬度高耐磨的碳化硅、陶瓷或硬质合金材料，在轴套和轴之间装有可随温度自动膨胀和缩小的衬套，在推力板和推力板托之间也装有可随温度变化自动补偿的柔性垫，这样大大减小了因输送液体温度变化大对轴套和轴承的影响，提高了泵运行的适用范围和可靠性；

四、电机轴和水泵轴为一体加工同轴连接，对中性更好，运行平稳振动小，安全可靠，且结构更加紧凑。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的多级屏蔽泵的主剖结构示意图；

图2为图1中A－A端面的剖视结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的多级屏蔽泵中次高压水腔室区域的主剖结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的多级屏蔽泵中高压水腔室区域的主剖结构示意图。

图中：

1－进出水底座，2－泵进水口，3－首级叶轮吸入口，4－首级导叶，5－首级叶轮，6－辅助轴承，7－中间叶轮，8－中间导叶，9－末级叶轮，10－末级导叶，11－泵盖，12－电机机座，13－电机定子，14－定子屏蔽套，15－转子屏蔽套，16－循环水流道，17－次高压水腔A室，18－上端轴承，18a－衬套，18b－轴套，18c－推力板，18d－补偿垫，18e－推力板托，19－次高压水腔B室，20－密封间隙，21－电机转子，22－转子轴，23－高压水腔B室，24－中间轴承，25－高压水腔室，26－导叶隔板，27－次高压稳流区，28－循环水出水口，29－耐压筒，30－出水通道，31－泵出水口。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参照图1－图4，本实施例提供一种多级屏蔽泵，其包括设有泵进水口2和泵出水口31的进出水底座1，进出水底座1连接有首级叶轮5，首级叶轮5上方依次累加有中间叶轮7和末级叶轮9；首级叶轮5的外部装有首级导叶4，中间叶轮7的外部装有中间导叶8，末级叶轮9的外部装有末级导叶10；首级导叶4、中间导叶8和末级导叶10共同与耐压筒29之间形成出水通道30，且出水通道30的上方由泵盖11连接有电机机座12、电机定子13和定子屏蔽套14，电机定子13的中间安装有转子轴22、电机转子21和转子屏蔽套15，转子屏蔽套15和定子屏蔽套14之间形成高压水腔室25和次高压水腔室的密封间隙20；转子轴22的下端区域安装多级叶轮，且电机转子21的中心处设有循环水流道16；电机转子21的下端空腔通过中间轴承24的内圈流道与末级叶轮9的出水处的出水通道30连接形成高压水腔室25；电机转子21的上端空腔通过上端轴承18的流道和电机转子21的中心处的循环水流道16，与末级叶轮9和下一级叶轮之间以及导叶隔板26构成的次高压稳流区27相连，以形成次高压水腔室。

在本实用新型较佳的实施例中，上述电机转子21由转子屏蔽套15包裹并固定在转子轴22上；上述电机定子13由定子屏蔽套14包裹并固定在电机机座内。

在本实用新型较佳的实施例中，上述电机转子21、转子屏蔽套15以及电机定子13和定子屏蔽套14均与电机轴同轴布置；并且，转子屏蔽套15与定子屏蔽套14之间形成高压水腔室25和次高压水腔室的密封间隙20，该密封间隙20为0.05～1.0mm。

采用内循环冷却水结构，高压水腔室中的部分水流通过下轴承间隙进入屏蔽电机内部带走电机热量，然后通过上轴承间隙流入循环水腔室，通过转子中心孔处循环水道从末级叶轮与下一级叶轮中间的次高压稳流区流出；由于循环水流出水口位于末级叶轮下方的稳流区，不仅不会对水流造成干扰，而且循环水进口和出口的压差很低，不仅能冷却屏蔽电机和润滑上下滑动轴承，同时不会对高压水腔室造成大压差泄压损耗，有效提高水泵效率。

此外，转子屏蔽套与定子屏蔽套之间形成密封间隙，转子下侧为高压水腔室，其上侧为次高压水腔室，当泵正常运行时，高压水腔室将充满来自末级叶轮加压后的高压液体，该压力直接作用在转子的下侧，而转子的上方为与首级叶轮吸入口处压力相同的次高压水腔室；这样作用在转子的轴向力向上，可抵消部分转子自重和多级叶轮产生的向下轴向力，能有效减轻作用在推力轴承上的轴向力，从而延长推力轴承的使用寿命。

在本实用新型较佳的实施例中，上述电机转子21由上端轴承18、中间轴承24和下端的辅助轴承6支撑，且轴承摩擦副采用高硬度高耐磨的碳化硅、陶瓷或硬质合金材料构成。

在本实用新型较佳的实施例中，上述电机转子21的轴套18b和轴中间装有能够随温度自动膨胀和缩小的衬套18a。

在本实用新型较佳的实施例中，上述电机转子21在推力板18c和推力板托18e之间装有能够自动补偿的柔性垫18d。

屏蔽泵的支撑轴承摩擦副采用高硬度高耐磨的碳化硅、陶瓷或硬质合金材料，在轴套和轴之间装有可随温度自动膨胀和缩小的衬套，在推力板和推力板托之间也装有可随温度变化自动补偿的柔性垫，这样大大减小了因输送液体温度变化大对轴套和轴承的影响，提高了泵运行的适用范围和可靠性。

在本实用新型较佳的实施例中，上电机轴和水泵轴为一体加工同轴连接，从而对中性更好，运行平稳、振动小，安全可靠，且结构更加紧凑。

在本实用新型较佳的实施例中，上述上端轴承18可以设有第一凹槽，且该第一凹槽可以采用直槽或螺旋槽；上述辅助轴承6可以设有第二凹槽，且该第二凹槽可以采用直槽或螺旋槽。

在本实用新型较佳的实施例中，上述电机转子21的外表面和/或内表面可以设有螺旋通道。

直槽或螺旋槽、以及螺旋通道的设置，能够更有效地带走更多的由电机产生的热量。

在本实用新型较佳的实施例中，上述高压水腔室25包括高压水腔B室23，上述次高压水腔室包括次高压水腔B室19，且电机转子21的上、下端面分别为该次高压水腔B室19和该高压水腔B室23，从而形成了电机转子上下两端的压差；当水泵运转时，该压差作用在转子上的轴向力向上，可抵消很大部分转子自重和多级叶轮产生的向下轴向力，能达到减轻推力轴承负荷和降低轴承磨损的效果，从而延长了轴承的使用寿命。

在本实用新型较佳的实施例中，上述多级屏蔽泵还包括：首级叶轮吸入口3和循环水出水口28；来自泵进水口2的液体可以经首级叶轮吸入口3进入首级叶轮5；此外，经循环水流道16向下的液体可以从位于导叶隔板26和中间叶轮7之间形成的次高压稳流区27的循环水出水口28流出。

下面结合附图对本实用新型实施例提供的多级屏蔽泵的工作过程进行详细说明：

来自泵进水口2的液体，经首级叶轮吸入口3进入首级叶轮5，液体被加压后流入首级导叶4；然后流入次级的中间叶轮7及中间导叶8，层层加压，最终流过末级叶轮9和末级导叶10，到达高压水腔室25；除少量液体通过中间轴承24处进入电机内部以外，绝大部分液体将经出水通道30流向泵出水口31。

有很少部分的液体从高压水腔室25中，通过中间轴承24的水流通道润滑轴承后进入电机内部的高压水腔B室23中，然后有一部分液体通过转子屏蔽套15和定子屏蔽套14之间的密封间隙，热交换带走电机热量后进入次高压水腔B室19中，接着通过上端轴承18的水流通道润滑轴承后流入次高压水腔A室17，之后通过转子轴22中心的循环水流道16向下；最终，从位于导叶隔板26和中间叶轮7之间形成次高压稳流区27的循环水出水口28流出。

由于电机转子21的上、下端面分别为次高压水腔B室19和高压水腔B室23，这样形成了电机转子上下两端的压差；当水泵运转时，该压差作用在转子上的轴向力向上，可抵消很大部分转子自重和多级叶轮产生的向下轴向力，能达到减轻推力轴承负荷和降低轴承磨损的效果，从而延长了轴承的使用寿命。

转子部分由上端轴承18、中间轴承24和下端的辅助轴承6支撑，上端轴承18和中间轴承24的轴承摩擦副采用高硬度高耐磨的碳化硅、陶瓷或硬质合金材料，在轴套18b和转子轴22之间装有可随温度自动膨胀和缩小的衬套18a，同样在推力板18c和推力板托18e之间也装有可自动补偿的柔性补偿垫18d；通过这种在陶瓷类轴套与金属本体之间安装能随温度自动补偿的部件的方法，使这种高耐磨材料用到多级屏蔽泵上成为可能，不仅大大延长泵的运转寿命，而且可以使泵的输液温度范围大大扩展。

一种输水***，其包括如上述任一项所述的多级屏蔽泵。

综上所述，本实用新型实施例提供的多级屏蔽泵及输水***，主要具有以下几点优势：

一、电机冷却循环水进出口压差很小，对水泵出口处造成的压力损失很小；

二、采用转子上下端面形成的向上压力可抵消部分原先的产生的向下轴向力，从而减轻轴承的负荷延长轴承的使用寿命；

三、轴承采用高硬度高耐磨的碳化硅、陶瓷或硬质合金材料，通过对陶瓷类轴套与金属本体之间安装能随温度自动补偿的部件，使这种高耐磨材料用到多级屏蔽泵上成为可能，不仅大大延长泵的运转寿命，而且可以使泵的输液温度范围大大扩展。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多级屏蔽泵，其特征在于，包括：设有泵进水口和泵出水口的进出水底座，所述进出水底座连接有首级叶轮，所述首级叶轮上方依次累加有中间叶轮和末级叶轮；所述首级叶轮的外部装有首级导叶，所述中间叶轮的外部装有中间导叶，所述末级叶轮的外部装有末级导叶；

所述首级导叶、所述中间导叶和所述末级导叶共同与耐压筒之间形成出水通道，且所述出水通道的上方由泵盖连接有电机机座、电机定子和定子屏蔽套，所述电机定子的中间安装有转子轴、电机转子和转子屏蔽套，所述转子屏蔽套和所述定子屏蔽套之间形成主水腔室和次水腔室的密封间隙；所述转子轴的下端区域安装多级叶轮，且所述电机转子的中心处设有循环水流道；

所述电机转子的下端空腔通过中间轴承的内圈流道与所述末级叶轮的出水处的所述出水通道连接形成所述主水腔室；所述电机转子的上端空腔通过上端轴承的流道和所述电机转子的中心处的所述循环水流道，与所述末级叶轮和下一级叶轮之间以及导叶隔板构成的稳流区相连，以形成所述次水腔室。

2.根据权利要求1所述的多级屏蔽泵，其特征在于，所述电机转子由所述转子屏蔽套包裹并固定在所述转子轴上；

所述电机定子由所述定子屏蔽套包裹并固定在所述电机机座内。

3.根据权利要求1或2所述的多级屏蔽泵，其特征在于，所述电机转子、所述转子屏蔽套以及所述电机定子和所述定子屏蔽套均与电机轴同轴布置；

所述转子屏蔽套与所述定子屏蔽套之间形成所述主水腔室和所述次水腔室的所述密封间隙，且所述密封间隙为0.05￣1.0mm。

4.根据权利要求1所述的多级屏蔽泵，其特征在于，所述电机转子由所述上端轴承、所述中间轴承，以及下端的辅助轴承支撑。

5.根据权利要求4所述的多级屏蔽泵，其特征在于，所述电机转子的轴套和轴中间装有衬套。

6.根据权利要求4或5所述的多级屏蔽泵，其特征在于，所述电机转子在推力板和推力板托之间装有能够自动补偿的柔性垫。

7.根据权利要求1所述的多级屏蔽泵，其特征在于，电机轴和水泵轴为一体加工同轴连接。

8.根据权利要求4所述的多级屏蔽泵，其特征在于，所述上端轴承设有第一凹槽，且所述第一凹槽采用直槽或螺旋槽；

所述辅助轴承设有第二凹槽，且所述第二凹槽采用直槽或螺旋槽。

9.根据权利要求1或8所述的多级屏蔽泵，其特征在于，所述电机转子的外表面和/或内表面设有螺旋通道。

10.一种输水***，其特征在于，包括：如上述权利要求1－9中任一项所述的多级屏蔽泵。