一种多级泵轴向力承载结构
技术领域
本发明涉及多级泵技术领域，具体涉及一种多级泵轴向力承载结构。
背景技术
多级离心泵是将具有同样功能的两个以上离心泵泵集合在一起，流体通道结构上，表现在第一级的介质泄压口与第二极的介质进口连通，第二级的介质泄压口与第三级的进口连通，串联形成多级离心泵。多级离心泵可通过改变泵级数(叶轮数量)来满足不同要求，因此适用范围很广。但是随级数的增加，多级离心泵的轴向力大的问题增加。平衡轴向力的方法有利用止推轴承平衡、利用背叶片平衡、利用双吸叶轮平衡法、利用叶轮对称分布、利用平衡鼓平衡等，其中利用止推轴承平衡最为有效，但多级泵的轴向力较大，用止推轴承来平衡轴向力就会使泵的结构非常复杂。
为此，中国实用新型专利CN205895628U提供了一种高扬程多级深井潜水泵，包括泵体，电机和机筒，机筒底部设置有油杯，油杯通过卡簧固定，电机设置与机筒上方，泵体设置于电机上，泵体包括泵头、上端部、连接部和下端部，泵体内设置有贯穿上端部、连接部和下端部的传动轴，上端部和下端部分别设置有若干组叶轮组件且上端部叶轮组件的个数大于下端部叶轮组件的个数，连接部内设置有支架，该高扬程多级深井潜水泵通过控制盒使电机通电电机轴旋转，电机轴通过联轴器带动传动轴旋转使叶轮转动，液体随着叶轮一级一级向上流动，此时叶轮将产生向下的推拉，其中上端部叶轮产生的推力通过连接部中的支架相抵消，下端部叶轮产生的推力通过轴承座相抵消，通过将多组叶轮组件分段设置，实现深井潜水泵的稳定运行。
但是上述高扬程多级深井潜水泵具有以下缺点：
(1)泵体设置在电机上方，电机轴通过联轴器与泵轴连接，在实际运行过程中，电机轴承载了泵轴上的部分轴向力，该承载结构只适用于泵体设置于电机上方的立式多级潜水泵，不能适用于电机设置在泵体上方的倒装式潜水泵或卧式离心泵；
(2)叶轮组件分别设置在上端部和下端部中，且上端部叶轮组件的个数大于下端部叶轮组件的个数，对叶轮组件的个数以及分布存在一定要求，不能适用于不同个数的叶轮组件。
有鉴于此，急需对现有的多级泵的轴向力承载结构进行改进，以适用于倒装式潜水泵或卧式离心泵，满足不同叶轮组件的需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有多级泵轴向力承载结构不能适用于倒装式或卧式泵结构的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种多级泵轴向力承载结构，包括：
泵轴，设置在轴承座上，其上端用于通过联轴器与电机轴连接；
多级叶轮组件，套设在所述泵轴上，各级所述叶轮组件包括叶轮和导叶，所述导叶浮动设置在所述泵轴上；
多级叶轮组件中的首级叶轮套设在所述泵轴的下端，所述首级叶轮的下端设有用于限位的下卡簧；
多级叶轮组件中的末级导叶浮动设置在所述泵轴的上端，所述末级导叶的上端设有用于限位的卡簧和调节轴套。
在本方案中，所述泵轴为棱柱轴。
在本方案中，所述泵轴的上端和下端设有卡簧槽，所述上卡簧和所述下卡簧设置在所述卡簧槽内。
在本方案中，所述调节轴套包括：
下轴套，与所述末级导叶的上端相对设置，与所述泵轴的外侧面存在浮动空间；
上轴套，设置在所述下轴套的上端，与所述泵轴的外侧面相适配。
在本方案中，所述泵轴通过轴套组件设置在轴承座上，所述轴套组包括：
两个内轴套，套设在所述泵轴的上下两端，分别设置在所述下卡簧与所述首级叶轮之间、所述上卡簧与所述联轴器之间，所述内轴套与所述泵轴的外侧面相适配；
两个外轴套，分别套设在两个所述内轴套上，同时与所述轴承座和所述内轴套配合。
在本方案中，所述内轴套为由耐磨硬质合金制成的嵌件。
在本方案中，所述叶轮组件还包括：
叶轮壳，包括叶轮上盖和叶轮座，所述叶轮座内设有导叶安装位，所述导叶的下端插装在所述导叶安装位上，所述叶轮设置在所述导叶与所述叶轮座之间。
在本方案中，所述叶轮为闭式叶轮，包括轮毂以及设置在所述轮毂上的轮盘和轮盖，所述轮盘与所述轮盖之间设有叶片；所述轮与所述泵轴的外侧面相适配。
在本方案中，所述联轴器的顶面上设有花键槽，用于与电机轴连接；所述联轴器的底端设有棱柱槽，用于与所述泵轴连接。
在本方案中，所述调节轴套和各级所述叶轮组件串联在所述泵轴上，所述调节轴套和各级所述叶轮组件之间存在轴向串动间距，所述串动间距为0.5-2mm。
与现有技术相比，本发明提供的多级泵轴向力承载结构，包括泵轴以及套设在泵轴上的多级叶轮组件，每级叶轮组件设有叶轮和导叶，导叶浮动设置在泵轴上，使各级叶轮组件产生的轴向力传导到导叶上，由导叶浮动承载，避免轴向力通过泵轴加载到电机轴上；首级叶轮通过下卡簧限位，末级导叶通过上卡簧限位，使首级叶轮的轴向力通过轴套和下卡簧结构传导至泵轴上，并通过上卡簧和调节轴套传导到末级叶轮，由末级叶轮浮动承载，实现轴向力的平衡。本发明中叶轮组件的级数不受自身结构的限制，可串联多组，能够满足于立式、卧式、倒装式离心泵结构的不同级数的使用要求。
附图说明
图1为本发明中承载结构的剖面图；
图2为本发明中承载结构的结构拆分示意图；
图3为本发明中叶轮组件的结构示意图；
图4为本发明中首级叶轮和末级导叶的结构示意图。
其中，图1至图4中各附图标记与部件名称之间的对应关系如下：
1泵轴，2叶轮组件，11联轴器，12花键槽，13棱柱槽，14卡簧槽，21叶轮上盖，22叶轮座，23叶轮，24导叶，221叶轮安装位，231轮毂，232轮盘，233轮盖，234叶片，25首级叶轮，26末级导叶，27下卡簧，28上卡簧，29调节轴套，291下轴套，292上轴套，10轴承座，15内轴套，16外轴套。
具体实施方式
本发明提供了一种多级泵轴向力承载结构，包括泵轴和多组叶轮组件，叶轮组件包括叶轮以及浮动设置在泵轴上的导叶，首级叶轮通过下卡簧限位，末级导叶通过上卡簧和调节轴套限位，使首级叶轮将轴向力通过泵轴传导到末级导叶，由导叶浮动承载，实现了轴向力的平衡，适用于不同的多级离心泵结构。下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做出详细说明。
如图1、图2所示，本发明提供多级泵轴向力承载结构包括泵轴1和多级叶轮组件2，多级叶轮组件2套设在泵轴1上。
如图3和图4所示，泵轴1为棱柱轴。泵轴1的上端通过联轴器11与电机轴连接，联轴器11的顶面上设有花键槽12，用于连接电机轴；联轴器11的底面设有棱柱槽13，泵轴1的上端插装在棱柱槽13内，与联轴器11连接。泵轴1的上端和下端上设有卡簧槽14。
每组叶轮组件2包括由叶轮上盖21和叶轮座22组成叶轮壳，以及设置在叶轮壳内的叶轮23和导叶24。叶轮座22内设有导叶安装位221，导叶24的下端插装在导叶安装位221上，叶轮23设置在导叶24与叶轮座22之间。
叶轮23为闭式叶轮，包括轮毂231以及设置在轮毂231上的轮盘232和轮盖233，轮盘232和轮盖233之间设有叶片234，轮盘232的底面上设有泄水孔，水经导叶24的导流进入轮盘232和轮盖233，随叶片234旋转加压后，从泄水孔流出。轮毂231与泵轴1的外侧面相适配。
导叶24浮动套设在泵轴1上，与泵轴1的外侧面存在浮动空间，方便导叶24浮动承载轴向力。
多级叶轮组件中的首级叶轮25和末级导叶26分别设置在泵轴1的上下两端，首级叶轮25通过下卡簧27限位，多级叶轮组件中的末级导叶26通过上卡簧28和调节轴套29限位，使末级导叶26浮动设置在泵轴1的下端，下卡簧27和上卡簧28分别设置在卡簧槽14内。
调节轴套29设置在末级导叶26的顶面与上卡簧28的底面之间，包括下轴套291和上轴套292，下轴套290与末级导叶26的上端相对设置，，与泵轴1的外侧面存在浮动空间。上轴套292设置在下轴套291的上端，与泵轴1的外侧面相适配。调节轴套29和各级叶轮组件2串联在泵轴1上，调节轴套29和各级叶轮组件2之间存在轴向的串动间距，串动间距为0.5-2mm。
泵轴1通过轴套组件设置在轴承座10上，轴承组件包括两个内轴套15和两个外轴套16，内轴套15套设在泵轴1的上下两端，分别设置在下卡簧27与首级叶轮25之间、上卡簧28与联轴器11之间，内轴套15与泵轴1的外侧面相适配。外轴套16分别套设在内轴套15上，同时与轴承座10和内轴套15配合。
本发明的工作原理如下：
泵轴1在电机的驱动下带动叶轮组件2旋转，叶轮23在旋转过程中，由于叶轮23上轮盖233前后不对称的压力产生轴向力，对于首级叶轮25来说，首级叶轮25的下端通过下卡簧27限位，首级叶轮25可以将轴向力传递到泵轴1上；同时由于上卡簧28和调节轴套29设置在末级导叶26的上方，并通过上卡簧28和调节轴套29对末级导叶26限位，就可以将泵轴1上的轴向力传导到末级导叶29上，由末级导叶29浮动承载。对于其他的各级叶轮组件来说，各级叶轮23上轮毂231与泵轴1的外侧面相适配，叶轮23上的轴向力可通过轮毂231传导到泵轴1上，由于各级导叶24浮动设置在泵轴1上，导叶24可浮动承载轴向力，这样对于整个多级泵轴向力承载结构来说，不会有轴向力通过泵轴1传导到电机轴，从而实现轴向力的平衡。
与现有技术相比，本发明提供的多级泵轴向力承载结构，设置多组叶轮组件，每组叶轮组件包括叶轮和导叶，叶轮套设在泵轴上，其轮毂与泵轴的外侧面相适配，导叶与泵轴的外侧面之间存在浮动空间，导叶浮动设置在泵轴上，可以承载叶轮转动产生的轴向力，避免将轴向力通过泵轴传导至电机轴，使电机轴因承载轴向力而发生磨损，影响其使用寿命。与传统的浮动叶轮式结构相比，本发明中，轴向力的承载结构仅为叶轮和导叶的轮毂，承载结构的径向尺寸较小，可以在高速运转的工况下仍保持较低的线速度，避免因叶轮线速度过大导致气流马赫数的提高而引起的级效率下降或应力增大，延长叶轮和导叶的使用寿命。
在本发明中，多组叶轮组件中包含一个首级叶轮和一个末级导叶，首级叶轮的下端通过下卡簧限位，末级导叶的上端通过上卡簧和调节轴套限位，使首级叶轮将产生的轴向力传递给泵轴，通过泵轴传递到末级导叶，由末级导叶浮动承载，电机轴不承载轴向载荷，可适用于立式、卧式或倒装式多级离心泵，且叶轮组件的级数可根据实际需要设定，满足工况的使用要求。
在本发明中，内轴套采用嵌件结构，材料为耐磨硬质合金，具有抗冲击性和耐局部高温性，可适应多级泵在启停过程中局部摩擦发热及串动工况。
在本发明中，各级叶轮之间存在轴向串动空间，方便各级叶轮根据加压的介质对叶轮位置进行自动调整，避免发生卡滞。
本发明并不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
