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专利号: 2019103217766
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 液体变容式机械;液体泵或弹性流体泵
更新日期:2025-10-20
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于永磁轴向力自适应平衡装置的多级泵,其特征在于,所述多级泵分为进口部分,中间部分和出水部分,多级泵的主轴(2)贯穿其中;

所述进口部分包括进口段(32),首级叶轮(31)与首级导叶(30),工质由首级叶轮(31)吸入,经由首级导叶(30)传递到次级叶轮(22);所述中间部分包括中间段(26),次级叶轮(22)与次级导叶(21),工质经过多组次级叶轮(22)的加压后经由次级导叶(21)传递到出口部分;所述出口部分包括出口段(20),密封箱体(7)以及轴向力自适应平衡装置,工质大部分从出口段(20)流出,剩余小部分工质进入密封箱体(7);所述轴向力自适应平衡装置包括平衡盘(12),平衡套(16),所述平衡盘(12)上靠近平衡套(16)一侧嵌有永磁环Ⅰ(14),所述平衡套(16)上靠近平衡盘(12)一侧嵌有永磁环Ⅱ(15),永磁环Ⅰ(14)与永磁环Ⅱ(15)所在位置相互配合,二者面积相同且中心对称,两者极性相同相互排斥;

平衡盘(12)通过多级泵的主轴(2)的轴肩定位,并通过键与之连接,平衡盘(12)的径向通过锁紧螺母(10)与圆螺母(9)的轴向固定于主轴(2)上;

平衡套(16)通过圆柱销Ⅰ(19)与出口段(20)连接,两者连接处设有O形密封圈(18);

平衡盘(12)的径向截面积与永磁环Ⅰ(14)的截面积的比值为 平衡套(16)的径向截面积与永磁环Ⅱ(15)的面积的比值为 其中Br为永磁环Ⅰ(14)的磁感应强度,Hi为永磁环Ⅰ(14)与永磁环Ⅱ(15)间的磁场强度,i为多级泵级数,k为相关系数,ρ为介质密度,g为重力加速度,H为多级泵扬程;

平衡装置中有两个密封间隙,一个是平衡套(16)和平衡套(16)之间有一个径向间隙b1;

另一个是平衡盘(12)端面与平衡套(16)之间有一个轴向间隙b2;平衡盘(12)后面的密封箱体(7)用连通管和泵体入口连通;液体在径向间隙前的压力是末级叶轮后盖板下面的压力p3,通过径向间隙b1下降为p4,又经过轴向间隙下降为p5,而平衡盘(12)背面下部的液体压力为p6,它与泵吸入口压力近似相差一个连通管损失;平衡盘(12)前、后的压差p4-p6在平衡盘(12)上产生一个向后的推力,称为平衡力F1,F1的方向与液体作用于转子上的轴向力A的方向相反,故可以平衡轴向力;假如转子上的轴向力A大于平衡盘(12)上的平衡力F1,则转子就会向左移动,因此,使轴向间隙b2减小,间隙阻力增加,泄漏量减少;这样,液体流过径向间隙b1的速度减少,该间隙中的损失减少,从而提高了平衡盘(12)前面的压力p4,在轴向间隙b2减小的同时,环状永磁体之间产生的互斥力增大,使得转子不断向左移动,平衡力就不断增加,移动到某一位置时,平衡力F1与轴向力A相等,从而达到了新的平衡;同样道理,当轴向力小于平衡力时,转子向右移动,同样也能达到新的平衡。

2.根据权利要求1所述的一种基于永磁轴向力自适应平衡装置的多级泵,其特征在于,永磁环Ⅰ(14)与永磁环Ⅱ(15)的永磁材料均为钕铁硼永磁体。

3.根据权利要求1所述的一种基于永磁轴向力自适应平衡装置的多级泵,其特征在于,首级叶轮(31)与次级叶轮(22)均通过键与主轴(2)连接,并通过叶轮压紧螺母(36)与圆螺母(35)轴向固定于主轴(2)上。

4.根据权利要求1所述的一种基于永磁轴向力自适应平衡装置的多级泵,其特征在于,进口段(32),中间段(26)与出口段(20)都为泵壳体,通过外形相互配合,配合处均设有O形密封圈(18),出口段(20)与密封箱体(7)通过六角螺栓Ⅱ(11)连接,进口段(32),中间段(26),出口段(20),密封箱体(7)四者构成多级泵的整体外壳。

5.根据权利要求1所述的一种基于永磁轴向力自适应平衡装置的多级泵,其特征在于,首级叶轮(31)进口处设有进口口环(33),次级叶轮(22)与次级导叶(21)之间设有次级叶轮口环(24)与次级导叶口环(25),口环可以有效防止叶轮运转过程中的磨损;首级导叶(30)与主轴(2)之间设置有前轴承套(27)与前轴承外套(28),平衡盘(12)与次级叶轮(22)之间设置有轴承套(17),三个轴承套共同作为主轴(2)的径向支撑。

6.根据权利要求1所述的一种基于永磁轴向力自适应平衡装置的多级泵,其特征在于,密封箱体(7)内设有机械密封组件(4),其通过六角螺栓Ⅰ(3)与密封箱体(7)相连。

7.根据权利要求1所述的一种基于永磁轴向力自适应平衡装置的多级泵,其特征在于,密封箱体(7)上装有回水法兰(8),回水法兰(8)通过双头螺柱(6)和六角螺母(5)固定于密封箱体(7)上,未从出口段(20)流出的工质从回水法兰(8)经由管道以及回水接头(34)回到进口段(32)。