本發(fā)明涉及雙級屏蔽泵領(lǐng)域，具體涉及一種帶有軸向力平衡結(jié)構(gòu)的雙級一體化屏蔽泵及其軸向力調(diào)節(jié)方法。

背景技術(shù)：

1、雙級一體化離心屏蔽泵具有合理比轉(zhuǎn)速分配、結(jié)構(gòu)緊湊、轉(zhuǎn)子偏心較小等特點，廣泛應(yīng)用于航空航天和船舶等領(lǐng)域。在這些應(yīng)用場景中，泵需要長期穩(wěn)定運行，對其性能和可靠性有著極高要求。

2、雙級一體化離心屏蔽泵在運行過程中，會產(chǎn)生復(fù)雜的軸向力，主要是由首級葉輪加壓至次級葉輪入口時，轉(zhuǎn)動部件產(chǎn)生一個指向首級葉輪入口的軸向力。軸向力大于推力軸承承載力時，會導致泵的轉(zhuǎn)子部件發(fā)生軸向竄動，進而加劇軸承磨損，降低泵的機械效率，嚴重時甚至會引發(fā)設(shè)備故障，影響整個系統(tǒng)的正常運行。

3、現(xiàn)有的雙級一體化離心屏蔽泵軸向力平衡結(jié)構(gòu)和方法存在諸多不足，現(xiàn)有軸承組件(導軸承和推力軸承)安裝位置為電機轉(zhuǎn)子兩側(cè)，僅用來提供徑向和軸向支撐，從而使得軸承組件無法適應(yīng)不同工況下的軸向力變化；為了適應(yīng)不同工況的軸向力變化，需要改動葉輪的設(shè)計；另外一些結(jié)構(gòu)設(shè)計復(fù)雜，安裝和維護難度大，且平衡效果有限，難以滿足實際工程需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種帶有軸向力平衡結(jié)構(gòu)的雙級一體化屏蔽泵及其軸向力調(diào)節(jié)方法，通過軸向力調(diào)節(jié)裝置和調(diào)壓環(huán)的設(shè)計，能夠有效地平衡軸向力，且安裝、維護極其方便；且軸向力調(diào)節(jié)方法計算方便，節(jié)約時長。

2、本發(fā)明的目的通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)：

3、一種帶有軸向力平衡結(jié)構(gòu)的雙級一體化屏蔽泵，所述雙級一體化屏蔽泵包括上泵蓋、次級軸承組件一、次級軸承組件二、泵體、電機定子、電機轉(zhuǎn)子、下泵蓋、首級軸承組件、首級葉輪、次級葉輪和調(diào)壓環(huán)；

4、所述電機轉(zhuǎn)子置于所述泵體的中間位置，并與所述電機定子相互配合；所述首級葉輪和次級葉輪背對背安裝在所述電機轉(zhuǎn)子的兩端，且所述首級葉輪的出口經(jīng)過所述泵體上的流道和所述次級葉輪的入口連通；

5、所述電機轉(zhuǎn)子、首級葉輪、次級葉輪組成轉(zhuǎn)動部件；

6、所述首級軸承組件、次級軸承組件一、次級軸承組件二、調(diào)壓環(huán)組成軸向力平衡結(jié)構(gòu)；所述首級軸承組件安裝于所述首級葉輪的前蓋板與所述下泵蓋之間，為所述轉(zhuǎn)動部件提供徑向支撐；所述次級軸承組件一安裝于所述次級葉輪的前蓋板與所述上泵蓋之間，為所述轉(zhuǎn)動部件同時提供軸向和徑向支撐；所述次級軸承組件二安裝于所述次級葉輪的后蓋板與所述泵體之間，也為所述轉(zhuǎn)動部件提供軸向支撐；所述調(diào)壓環(huán)安裝于所述電機轉(zhuǎn)子和所述下泵蓋之間，且靠近所述首級葉輪的位置，用于調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)動部件的軸向力。

7、進一步地，所述次級軸承組件一包括軸承座一、導軸承軸瓦一、推力軸承軸瓦一，所述導軸承軸瓦一和推力軸承軸瓦一均采用熱套工藝緊固在所述軸承座上；所述導軸承軸瓦一用于為所述轉(zhuǎn)動部件同時提供徑向支撐，所述推力軸承軸瓦一用于為所述轉(zhuǎn)動部件同時提供軸向支撐。

8、進一步地，所述次級軸承組件二包括推力軸承軸瓦二和軸承座二，所述推力軸承軸瓦二通過熱套工藝緊固在所述軸承座二上。

9、進一步地，所述次級軸承組件一通過緊固螺釘固定在所述泵體上，所述次級軸承組件二通過熱套工藝緊固在所述泵體上。

10、進一步地，所述次級葉輪的前蓋板和所述次級軸承組件一的推力軸承軸瓦一之間的間隙l1為0.1～0.5mm。

11、進一步地，所述推力軸承軸瓦一的徑向長度h1滿足如下條件：

12、0.2(ro2-rm2)≤h1≤0.7(ro2-rm2)

13、其中，ro2為次級葉輪的出口半徑，rm2為所述導軸承軸瓦一與所述次級葉輪的前蓋板配合面與所述轉(zhuǎn)動部件中心線的距離，rm2≤r，r為電機轉(zhuǎn)子半徑；

14、所述推力軸承軸瓦二的徑向長度h2滿足如下條件：

15、0.2(ro2-r)≤h2≤0.7(ro2-r)

16、所述推力軸承軸瓦一的安裝位置滿足如下條件：

17、徑向內(nèi)緣位置半徑ry2>1.13rm2

18、徑向外緣位置半徑re2<1.1ro2

19、所述推力軸承軸瓦二的安裝位置滿足如下條件：

20、徑向內(nèi)緣位置半徑ra2>r

21、徑向外緣位置半徑rb2<ro2

22、進一步地，所述次級葉輪的前蓋板的外緣加工一段徑向長度為l2的凸臺，后蓋板的外緣加工一段徑向長度為l3的凸臺，l2和l3滿足：

23、l2≥l3

24、0.3(ro2-rm2)≤l2≤1.2(ro2-rm2)

25、0.3(ro2-r)≤l3≤ro2-r。

26、進一步地，所述調(diào)壓環(huán)的軸向長度h3的取值范圍為5mm～30mm；所述調(diào)壓環(huán)的徑向單邊間隙l4的取值范圍是0.1mm≤l4≤0.05ro1，ro1為所述首級葉輪的出口半徑。

27、一種帶有軸向力平衡結(jié)構(gòu)的雙級一體化屏蔽泵的軸向力調(diào)節(jié)方法，包括如下步驟：

28、步驟一：根據(jù)給定的所述電機轉(zhuǎn)子、首級葉輪、次級葉輪、首級軸承組件、次級軸承組件一、次級軸承組件二和調(diào)壓環(huán)的尺寸和位置，計算蓋板力、動反力、軸端力和轉(zhuǎn)動部件重力，合成軸向力；

29、步驟二：判斷所述軸向力的方向，當所述軸向力指向所述首級葉輪的入口時，執(zhí)行步驟三；當所述軸向力指向所述次級葉輪的入口時，執(zhí)行步驟四；

30、步驟三：判斷所述軸向力的大小與所述次級軸承組件二中推力軸承軸瓦二的承載力的大小，當所述軸向力小于所述次級軸承組件二中推力軸承軸瓦二的承載力時，調(diào)節(jié)結(jié)束；否則，通過如下方式一和/或方式二進行調(diào)節(jié)，并返回步驟一：

31、方式一：保持調(diào)壓環(huán)位置和參數(shù)不變，選擇如下任意一種方式調(diào)節(jié)：

32、a：將所述推力軸承軸瓦一沿徑向向外移動；

33、b：將所述推力軸承軸瓦二沿徑向向內(nèi)移動；

34、c：減小所述推力軸承軸瓦二的徑向長度h2；

35、d：增大所述推力軸承軸瓦一的徑向長度h1；

36、e：將所述推力軸承軸瓦一沿徑向向外移動，同時增大所述推力軸承軸瓦一的徑向長度h1；

37、f：將所述推力軸承軸瓦二沿徑向向內(nèi)移動，同時減小所述推力軸承軸瓦二的徑向長度h2；

38、g：將所述推力軸承軸瓦一沿徑向向外移動，將所述推力軸承軸瓦二沿徑向向內(nèi)移動，同時增大所述推力軸承軸瓦一的徑向長度h1，減小所述推力軸承軸瓦二的徑向長度h2；

39、方式二：調(diào)整所述調(diào)壓環(huán)的位置和參數(shù)，選擇如下任意一種方式調(diào)節(jié)：

40、①：減小所述調(diào)壓環(huán)的徑向單邊間隙l4；

41、②：增加所述調(diào)壓環(huán)的軸向長度h3

42、③：減小所述調(diào)壓環(huán)的徑向單邊間隙l4，增加所述調(diào)壓環(huán)的軸向長度h3；

43、步驟四：判斷所述軸向力的大小與所述次級軸承組件一中推力軸承軸瓦一的承載力的大小，當所述軸向力小于所述次級軸承組件一中推力軸承軸瓦一的承載力時，調(diào)節(jié)結(jié)束；否則，采用和步驟三相同的調(diào)節(jié)方式進行調(diào)節(jié)，但調(diào)節(jié)方向相反，并返回步驟一。

44、本發(fā)明的有益效果如下：

45、本發(fā)明的帶有軸向力平衡結(jié)構(gòu)的雙級一體化屏蔽泵，通過特別設(shè)計的軸向力調(diào)節(jié)裝置和調(diào)壓環(huán)，能夠有效地平衡軸向力，且安裝、維護極其方便；軸向力調(diào)節(jié)方法計算方便，節(jié)約時長，既可以用于泵組方法設(shè)計之初，也可用于多試驗工況下，現(xiàn)場實時調(diào)整，僅通過調(diào)整軸承組件和調(diào)壓環(huán)，而不用更換葉輪，就能適應(yīng)多工況造成的軸向力變化，同時為自適應(yīng)軸向力控制調(diào)整系統(tǒng)提供理論指導。