CN101487471B - 液压驱动离心液货泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于为液货船驳运介质的液压驱动离心液货泵。包括离心泵、泵轴、液压马达和驱动液压马达工作的液压系统以及泵体联结架、联结架和轴承体；联结架的内部具有上、下两个密封腔室，液压马达固定在上密封腔室内；轴承体固定设置在下密封腔室内，并将下密封室沿纵向分隔成第一和第二密封腔室，轴承体具有一轴承体内腔且充满润滑油；泵轴与轴承体的配合处分别设有上、下轴承，位于第二密封腔室内的泵轴上分别设有上、下机械密封，密封轴承体内腔和第二密封腔室及第二密封腔室的底部。本发明，液压马达固定在上密封腔室内且上密封腔室与第一密封腔室完全隔离，避免了液压油与货品交叉感染的问题。

Description

液压驱动离心液货泵

技术领域

本发明涉及一种为液货船驳运介质配套用的泵，特别是涉及一种液压驱动离心液货泵。

背景技术

目前，海运仍是世界上最主要的货运方式，液货船是指载运散装液态货物的运输船舶，主要有油船、液化气船和液体化学品船三类。为液货船配套驳运介质的是液货泵。

国内迄今为止为化学品液货船配套的驳运泵是电动螺杆泵，它存在以下缺陷：(1)因为该泵是由电机驱动的，因而不能驳运易燃易爆化学品；(2)由于它不是潜没式的，所以当船舶液货舱深度超过10米时就无法进行抽吸，因为众所周知，对于任何设备来说，其抽吸管路内真空度永远也达不到，更别提超过极限真空，当然也就更谈不上具备扫舱的功能；(3)由于它是螺杆泵，其核心部件螺杆的直径受到专用加工设备的限制，因此也限制了它的排量；(4)由于螺杆泵螺杆材料要求刚性、强度和硬度都比较高，因此限制了诸如316L这样的耐腐蚀性能很好但刚性、强度和硬度相对差一些的材料的应用；同样，与螺杆(即转子)配合作为密封腔室的衬套(即定子)，为保证建立起来压力，其与螺杆之间的运转间隙很小(而离心泵叶轮与泵体之间的间隙在不影响压力下可以很大)，因此只能采用诸如铜之类自润滑性很好的耐磨材料，象316L这样耐腐蚀性能很好的材料是不能用的。因此用螺杆泵驳运化学品，其驳运的化学品范围受到了极大限制。

国外的一种离心液货泵结构如图1所示，液压马达100固定在内腔A中且内腔A通过通孔200与内腔B相通，内腔A中的液压油润滑轴承300，也就是说，该离心液货泵的轴承300是通过引入液压系统里的液压油来润滑的，液压系统中的液压油通过离心液货泵进行了循环，因此，液压系统与离心液货泵没有隔离，存在很大隐患，因为液货泵的密封一旦失效，液压油就经过离心液货泵泄漏到船舱，同时船舱内的化学品也经过泵泄漏到液压系统中去，造成交叉感染，严重的话不仅一个舱内化学品受到污染，而且通过液压管线导致整个液压系统受到污染并且瘫痪，借此还会污染整船化学品，最严重的话会污染到岸上的化学品储存库。而且，由于离心液货泵内的密封与液压系统联在一起，那么一旦液压系统出现常见的故障比如回油管滤器堵塞等导致液压管系回油压力升高，则直接危及到液货泵内密封的安全。另外，上述液货泵的密封泄漏监视系统结构复杂并且不可靠，该系统通入压缩气体吹扫泵内特别设置的一个密封隔离腔室，同时打开安装在甲板上的检测罐阀门，观察是否有液体流出，从而得到密封是否泄漏的结论。其存在的缺陷是：[1]必须通过通入压缩气体之后才能获得液货泵密封是否泄漏的结论，即不能随时监测密封是否泄漏；[2]因为其密封隔离腔是干燥的，所以就存在干运转的问题，如果采用机械密封则必然导致机械密封烧损失效，因此只能采用骨架密封。众所周知与机械密封相比，其密封寿命大幅降低；[3]通入压缩气体会危害到骨架密封的安全性。因为如果压缩气体压力不够，则吹扫不出来；压力过大，导致骨架密封损坏失效，也就是说存在操作难度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决为液货船驳运化学品介质配套的液压驱动离心液货泵中液压油与货品容易交叉感染的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种液压驱动离心液货泵，包括离心泵、泵轴、液压马达和驱动液压马达工作的液压系统以及泵体联结架、联结架和轴承体；所述离心泵包括泵体和设置在泵体内的叶轮，所述泵体上设有用于驳运液体介质的液货管；所述泵体联结架固定在泵体的上表面上；所述联结架的内部具有上、下两个密封腔室，所述联结架固定在泵体联结架的上表面上，所述液压马达固定在上密封腔室内；所述轴承体固定设置在所述下密封腔室内，并将下密封腔室沿纵向分隔成第一和第二密封腔室，所述轴承体具有一轴承体内腔，该轴承体内腔中充满润滑油；所述泵轴自上而下贯穿联结架、轴承体和泵体联结架，该泵轴与轴承体的配合处分别设有上、下轴承，位于第二密封腔室内的泵轴上分别设有上、下机械密封，所述上机械密封设置在下轴承的下端，密封轴承体内腔和第二密封腔室；所述下机械密封设置在第二密封腔室的底面上密封第二密封腔室的底部。所述泵轴的上下两端分别联结所述液压马达的输出轴和所述离心泵的叶轮，驱动叶轮旋转将液体介质输送至液货管。

作为本发明的改进，所述联结架的外壁上设有与第二密封腔室相通的第一监测管，该第一监测管的顶端设有带有液位计的第一监测罐；联结架的外壁上还设有与第一密封腔室相通的第二监测管，该第二监测管的顶端设有带有液位计的第二监测罐。

进一步地，所述液货管的下部设有用于扫舱的副管，该副管与液货管的接口高于叶轮上表面；液货管上设有主液货开关阀，开关阀的后方设有压缩气体接口；副管上设有扫舱开关阀。

所述副管的管径为10～40mm。

所述液压系统包括低压回油管和高压进油管，所述低压回油管和高压进油管均为刚性金属管且高压进油管设置在低压回油管的内腔中，低压回油管和高压进油管的下端分别连通液压马达的回油口和进油口，低压回油管的外壁和高压进油管的内壁之间固定设有至少两个高压油管扶正器，所述高压油管扶正器由对称的两半体合围成环状，包括内、外环和若干连接内、外环的连接筋，内环的内径与高压进油管的外径相适配，内环的内壁上嵌装有吸振且耐油的非金属环。

所述上、下机械密封为金属波纹管型或集装式机械密封，上述机械密封的轴向和径向密封圈的材质为全氟弹性体且轴向密封圈设置在机械密封的动环座内。

所述叶轮的背面上沿径向设有若干背叶片，该背叶片的上表面喷涂一层陶瓷，与背叶片相对的泵体的内壁上开有若干环形凹槽。

所述叶轮与所述泵体的轴向转动配合处设有迷宫型密封环，且二者的配合面分别喷涂一层陶瓷。

还包括联轴器，该联轴器连接泵轴与叶轮。

所述联轴器包括联接盘和轮毂盖，所述联接盘套装在泵轴的下端并通过销键连接，该轮毂盖的外径大于泵轴的外径且轮毂盖上设有两个轴向连接通孔，两根螺栓穿过轮毂盖上的通孔与泵轴的底端面固定。

本发明，驱动离心泵工作的液压马达固定在上密封腔室内且上密封腔室与第一密封腔室完全隔离，避免了液压油与货品交叉感染的问题，同时，上、下机械密封在充满清水的第二密封腔室内工作，有利于延长其使用寿命。

附图说明

图1为现有一种离心液货泵结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明的密封泄漏监测装置结构示意图；

图4为本发明的扫舱装置结构示意图；

图5a、5b为本发明和现有泵轴与叶轮连接结构示意图；

图6a为本发明高压油管扶正器的结构图；

图6b为本发明高压油管扶正器的纵剖面图；

图7为本发明离心泵的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种液压驱动潜没式离心液货泵，用于为液货船驳运化学品等液体介质，其由液压站提供高压油通过管线传输到安装在离心液货泵内的液压马达，带动液压马达旋转，由液压马达带动离心液货泵叶轮旋转，实现液压介质的驳运输送。

下面结合附图对本发明作出详细的说明。

图2为本发明的结构示意图，如图2所示，本发明包括离心泵1、泵轴2、液压马达3和驱动液压马达3工作的液压系统。

离心泵1包括泵体11和设置在泵体内的叶轮12，泵体11上设有用于驳运液体介质的液货管13；泵体11的上表面上固定一泵体联结架4，泵体联结架4的上表面上固定一联结架5，该联结架5的内部具有上、下两个密封腔室51、52，液压马达3固定在上密封腔室51内，并通过高压进油管31和低压回油管32连至液压系统。下密封腔室52内固定设置一轴承体53，该轴承体53将下密封室52沿纵向分隔成第一、第二密封腔室54、55，轴承体53具有一轴承体内腔56，该轴承体内腔56中充满润滑油。

泵轴2自上而下贯穿联结架5、轴承体53和泵体联结架4，泵轴2的上部与液压马达3的输出轴连接，在液压马达3的驱动下旋转，泵轴2的下端套装一联接盘21并通过销键连接，泵轴2的底端面上固定一轮毂盖22，该轮毂盖22的外径大于泵轴2的外径，因此，轮毂盖22对联接盘21进行了限位，轮毂盖22固定在叶轮12的轮毂上，从而实现泵轴2与叶轮12的连接，于是叶轮12随泵轴2的旋转而转动。本发明叶轮12与泵轴2的连接方式与传统的连接方式不同，传统的方式通过泵轴上的销键与叶轮连接传递扭矩，本发明通过泵轴2底端的联接盘21和轮毂盖22与叶轮12固定连接，来带动叶轮12旋转，泵轴2不穿过叶轮12，这样在拆卸泵体11和叶轮12时就可以降低拆卸高度，也可以降低离心泵底部至槽底的高度，从而使舱内货品的残存量降至最少，以保证残存量在规范要求之内，参见图5a和图5b。

泵轴2贯穿轴承体53，其与轴承体53上、下两端的结合处分别设有上、下轴承23、24，该上、下轴承23、24为滚动轴承；位于第二密封腔室55内的泵轴2上分别设有上、下机械密封25、26，用于实现第二腔室55的密封，其中上机械密封25设置在下轴承24的下端，用于保证轴承体内腔56与第二密封腔室55的密封；下机械密封26设置在第二密封腔室55的底面上用于实现第二密封腔室55底部的密封。上密封腔室51内充满液压油；第一密封腔室54内充满润滑油，用于润滑上、下轴承23、24；第二密封腔室55内注满清水，以保证上、下机械密封的正常工作。所述上、下机械密封25、26为金属波纹管型或集装式机械密封，上述机械密封的轴向和径向密封圈的材质为全氟弹性体且轴向密封圈设置在机械密封的动环座内。采用以上两种密封的优点是其与泵轴2之间的轴向静密封都不会因为动环的轴向串动而随之移动，因此其轴向密封是非常可靠的，另外轴向和径向密封圈采用全氟弹性体材料，可抵抗绝大部分有机和无机化工原料的腐蚀。

本发明的主要零部件，如泵体11和叶轮12均可以由316L不锈钢制成，316L不锈钢的耐腐蚀性能非常好，因此本发明几乎可以驳运除“王酸”以外所有有机类和无机类化学品，使用范围非常广泛。

本发明具有扫舱功能，图4为本发明的扫舱装置结构示意图，结合图2和图4，泵体11上的液货管13的下部设有用于扫舱的副管15，副管15的管径为10～40mm，该副管15与液货管13的接口处高于叶轮12的上表面；液货管13的出口处设有主液货开关阀14，主液货开关阀14的后方设有压缩气体接口16；副管15的出口处设有扫舱开关阀17。在正常驳运时，副管15与液货管13一起参与驳运，当需要扫舱时，液货管13出口处的主液货开关阀14关闭，从压缩气体接口16引入压缩气体，于是液货管13内的液货向下排放，由于离心泵还在旋转，即叶轮12还在转动，阻止了液货排放到舱底，也就是说，叶轮12起到了相当于底阀的作用，迫使液货管13内残存的货品只能通过副管15排出，最终舱内残留的只是副管内和离心泵底槽内的很少量的液货，从而达到了扫舱的目的。

本发明还具有密封泄漏监测功能。密封泄漏监测装置采用如图3所示的结构实现。如图3所示，联结架5的外壁上设有与第二密封腔室55相通的第一监测管57，该第一监测管57的顶端设有带有液位计50的第一监测罐58；联结架5位于第一监测管57上方的外壁上还设有与第一密封腔室54相通的第二监测管59，该第二监测管的顶端设有带有液位计50的第二监测罐60。本发明通过带有液位计的第一、第二监测罐58、60来监测上、下机械密封25、26的密封状况，由于货品的比重与注入的常温清水和润滑油都不一样，因此可以随时通过第一、第二监测罐58、59内的液位计监测上、下机械密封25、26的密封状况，从而判断是否有泄漏发生，如第一监测罐58中的液位计内发现有下降则说明下机械密封26有问题；如第二监测罐60中的液位计内发现有下降则说明上机械密封25有问题；如第一监测罐58中的液位计内发现有润滑油但液位未下降则说明下机械密封26没有问题，但上机械密封有问题。

为使液压马达正常运转，则通过高压油管31内的系统液压油不仅压力大，而且流速高，因此系统中往往由于压力波动而产生脉动进而引起高压油管31发生振动，这样一方面有可能会引起系统共振，另一方面由于长时间振动，使上下两端静密封破坏失效引起泄漏直至建立不起所需压力。为此，本发明设有高压油管扶正器。图6a和图6b是本发明高压油管扶正器的俯视图和纵剖面图。参见图2和图6a、图6b，本发明液压系统中包括低压回油管32和高压进油管31，低压回油管32和高压进油管31均为刚性金属管且高压进油管31设置在低压回油管32的内腔中，低压回油管32和高压进油管31的下端分别分别连通液压马达3的回油口和进油口。低压回油管32的外壁和高压进油管31的内壁之间固定设有至少两个高压油管扶正器33，该高压油管扶正器33由对称的两半体合围成环状，包括内、外环331、332和若干连接内、外环的连接筋333，内环331的内径与高压进油管31的外径相适配，内环331的内壁上嵌装有吸振且耐油的非金属环334。低压回油管32的顶端固定一顶板6，顶板6用于支撑在船甲板7上，以实现浸没式工作。所述液货管13、副管15的出口以及第一、第二监测管57、59均穿过顶板6设置在其上方，以方便操作。由于增加了高压油管扶正器33，减少了振动，同时避免了由于两端高压引起的高压油管31弯曲变形，该高压油管扶正器33为了安装方便，采用两半体剖分结构。

如图7所示，本发明叶轮12的背面上沿径向设有若干背叶片121，该背叶片121的上表面喷涂一层陶瓷，与背叶片相对的泵体11的内壁上开有若干环形凹槽122，该背叶片的设置，有效防止了叶轮背压的产生，从而平衡了轴向力，减少了轴承负荷，使轴承寿命得以增加，泵工作时，环形凹槽122充满液体，更有利于减少叶轮12与泵体11之间的摩擦。叶轮12与泵体11的轴向转动配合处设有设有迷宫型密封环123，且二者的配合面分别喷涂一层陶瓷，这样，一方面减少了泄漏，另一方面有效防止了二者之间的咬合。

本发明具有如下显著的优点：

1.使用范围广及性能范围宽：

(1)产品过流部件全部可以采用高耐腐蚀性的金属材料和非金属材料，几乎可以驳运除“王酸”以外所有有机类和无机类化学品；

(2)由于是液压驱动，没有电火花产生，因此还可驳运易燃，易爆化学品。

(3)由于该产品是离心泵，因此其流量范围可以很大而不受制约，能满足各种吨位船舶的要求；

(4)由于该产品是潜没式，依靠液压传动，中间不用传动轴，因此其使用不受船舱深度的限制。

2.运行经济可靠安全：

(1)由于采用液压传动，因此该产品在运行时时刻根据负载变化自动实现无级调速，永远是在满足压力的情况下以最大流量输出；

(2)有严密的密封泄漏监测装置，可以随时监测；

(3)液压系统与离心液货泵隔离，不会交叉污染，保证系统的绝对安全。

3.可靠简便的扫舱功能：

扫舱只需要通入压缩气体即可，产品能做到最小的残余量，远低于国内外关于化学品液货船残余量排放的数值。

本发明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作出的结构变化，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。

Claims (10)

1.液压驱动离心液货泵，包括离心泵、泵轴、液压马达和驱动液压马达工作的液压系统；所述离心泵包括泵体和设置在泵体内的叶轮，所述泵体上设有用于驳运液体介质的液货管；所述泵轴的两端分别联结所述液压马达的输出轴和所述离心泵的叶轮，驱动叶轮旋转将液体介质输送至液货管；

其特征在于，还包括：

泵体联结架，固定在泵体的上表面上；

联结架，其内部具有上、下两个密封腔室，所述联结架固定在泵体联结架的上表面上，所述液压马达固定在上密封腔室内；

轴承体，固定设置在所述下密封腔室内，并将下密封腔室沿纵向分隔成第一和第二密封腔室，所述轴承体具有一轴承体内腔，该轴承体内腔中充满润滑油；

所述泵轴自上而下贯穿联结架、轴承体和泵体联结架，该泵轴与轴承体的配合处分别设有上、下轴承，位于第二密封腔室内的泵轴上分别设有上、下机械密封，所述上机械密封设置在下轴承的下端，密封轴承体内腔和第二密封腔室；所述下机械密封设置在第二密封腔室的底面上密封第二密封腔室的底部。

2.如权利要求1所述的液压驱动离心液货泵，其特征在于所述联结架的外壁上设有与第二密封腔室相通的第一监测管，该第一监测管的顶端设有带有液位计的第一监测罐；联结架的外壁上还设有与第一密封腔室相通的第二监测管，该第二监测管的顶端设有带有液位计的第二监测罐。

3.如权利要求2所述的液压驱动离心液货泵，其特征在于所述液货管的下部设有用于扫舱的副管，该副管与液货管的接口高于叶轮上表面；液货管上设有主液货开关阀，开关阀的后方设有压缩气体接口；副管上设有扫舱开关阀。

4.如权利要求3所述的液压驱动离心液货泵，其特征在于所述副管的管径为10～40mm。

5.如权利要求1至4项任一项权利要求所述的液压驱动离心液货泵，其特征在于所述液压系统包括低压回油管和高压进油管，所述低压回油管和高压进油管均为刚性金属管且高压进油管设置在低压回油管的内腔中，低压回油管和高压进油管的下端分别连通液压马达的回油口和进油口，低压回油管的外壁和高压进油管的内壁之间固定设有至少两个高压油管扶正器，所述高压油管扶正器由对称的两半体合围成环状，包括内、外环和若干连接内、外环的连接筋，内环的内径与高压进油管的外径相适配，内环的内壁上嵌装有吸振且耐油的非金属环。

6.如权利要求5所述的液压驱动离心液货泵，其特征在于所述上、下机械密封为金属波纹管型或集装式机械密封，上述机械密封的轴向和径向密封圈的材质为全氟弹性体且轴向密封圈设置在机械密封的动环座内。

7.如权利要求6所述的液压驱动离心液货泵，其特征在于所述叶轮的背面上沿径向设有若干背叶片，该背叶片的上表面喷涂一层陶瓷，与背叶片相对的泵体的内壁上开有若干环形凹槽。

8.如权利要求7所述的液压驱动离心液货泵，其特征在于所述叶轮与所述泵体的轴向转动配合处设有迷宫型密封环，且二者的配合面分别喷涂一层陶瓷。

9.如权利要求8所述的液压驱动离心液货泵，其特征在于还包括联轴器，该联轴器连接泵轴与叶轮。

10.如权利要求9所述的液压驱动离心液货泵，其特征在于所述联轴器包括联接盘和轮毂盖，所述联接盘套装在泵轴的下端并通过销键连接，该轮毂盖的外径大于泵轴的外径且轮毂盖上设有两个轴向连接通孔，两根螺栓穿过轮毂盖上的通孔与泵轴的底端面固定。

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