CN103982445B - 一种单密封面的液体输送系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单密封面的液体输送系统，包括：带有液体输入口、气体入口、液体出口的储液罐；带有液体入口、气体出口的高压发生器；带有相互隔离的低压气体出口、低压液体入口、高压气体入口、高压液体出口的定子；转动的安装在定子内的转子，转子上设有贯通的通道，并有通道入口、通道出口，随着转子的转动，间歇性的同时分别与高压气体入口、高压液体出口或同时分别与低压液体入口、低压气体出口相连通；高压气体入口与气体出口、高压液体出口与液体入口、低压气体出口与气体入口、以及低压液体入口与液体出口分别相连通。本发明的输送系统仅需少量能量即可将低压液体变为高压液体进行输送，对设备安装要求低，端面泄漏量少，效率较高。

Description

一种单密封面的液体输送系统

技术领域

本发明属于机械设备领域，尤其是涉及一种单密封面的液体输送系统。

背景技术

泵是应用很广泛的通用机械产品，广泛应用于火力发电、核电、石油开采、石油化工、城市供水、水利工程、农田灌溉等工农业领域。泵是输送液体或使液体增压的机械。它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加。泵主要用来输送水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等液体，也可输送液、气混合物及含悬浮固体物的液体。

据不完全统计，我国每年泵产品的产值在400亿元以上，每年全国发电量的20％～25％要消耗在泵产品上。近年来，化工、石油化工、电站、矿山和船舶等工业领域对泵的需求日益增长，促进了泵技术的发展。现如今，全人类提出可持续发展战略，泵产品更加强调了节能环保的要求。

泵通常可按工作原理分为容积式泵、动力式泵和其他类型泵三类。市场上的泵产品通常是利用电能驱动的，泵所需的电能主要是用于做PV功及电机损耗，而PV功就是将低压液体转化为高压液体所需的能量，故泵总是需要很大的电能来提高液体的压力。随着能源危机的出现，余热废热的高效利用受到了人们的广泛关注。

为解决上述技术问题，公开号为CN102536839A的专利文献公开了一种液体输送系统，包括储液罐；高压发生器；带有相互隔离的高压腔和低压腔的定子；可转动的安装在高压腔和低压腔的交界处的转子，转子上设有通道，通道的进口和出口带有竖直方向的位差，且进口和出口随转子的转动间隔性的仅处于高压腔中或仅处于低压腔中；高压腔的底部和顶部分别与高压发生器的底部和气体出口连通，低压腔的底部与储液罐的底部连通，低压腔的顶部带有与储液罐连通的气体出口。

上述发明对低压液体进行加压得到高压的液体或蒸汽产品，起到液体输送的作用，相比于传统的泵可以节约大量宝贵的高品位电能，在节能上效果明显，功耗小。然而上述发明专利由于需要定子和转子的两个旋转接触面上分别实现端面密封，对这两个端面的表面粗糙度和平行度要求较高，设计加工难度大，安装要求高。

发明内容

本发明提供了一种单密封面的液体输送系统，仅需少量能量即可将低压液体变为高压液体进行输送，对设备安装要求低，端面泄漏量少，效率较高。

一种单密封面的液体输送系统，包括：

储液罐，顶部带有液体输入口、气体入口，底部带有液体出口；

高压发生器，由外部热源加热，将其内部的液体气化形成高压，且底部带有液体入口和液体输出口、顶部带有气体出口；

带有相互隔离的低压气体出口、低压液体入口、高压气体入口、高压液体出口的定子；

转动的安装在所述定子内的转子，该转子上设有贯通的通道，每个具有通道入口和通道出口；所述通道入口和通道出口随着转子在定子内的转动，间歇性的同时分别与高压气体入口、高压液体出口或同时分别与低压液体入口、低压气体出口相连通；

所述的高压气体入口与气体出口相连通，高压液体出口与液体入口相连通，低压气体出口与气体入口相连通，低压液体入口与液体出口相连通。

以上述单密封面的液体输送系统为例，本发明的液体输送系统的工作流程为：液体从储液罐的液体输入口进入，由于随着转子在定子内的转动，转子上的通道入口，通道出口间歇性的同时分别与高压气体入口、高压液体出口，或同时分别与低压液体入口、低压气体出口相连通，当转子上的通道出口与低压气体出口、通道入口与低压液体入口同时连通时，低压液体由重力作用从储液罐底部液体出口流出并经由定子低压液体入口进入转子内的通道，通道内的气体依次经由定子低压气体出口、储液罐气体入口进入储液罐；随着转子在定子内的转动通道入口与高压气体入口、通道出口与高压液体出口同时连通时，通道内的液体由于重力作用依次经由高压液体出口、液体入口进入高压发生器，高压发生器内的过热或饱和气体依次经由气体出口，高压气体入口进入通道内的空间。系统完成一次工作循环，实现了低压液体变为高压液体进行输送。

作为优选，所述通道入口、通道出口分别位于与转子转轴距离不同的圆周上。这样可以避免随着通道的转动，通道入口有流体流出，通道出口有流体流入。

作为优选，所述转子上设有两个或者两个以上的所述通道。当通道入口与通道出口随转子的转动间隔性同时分别与低压液体入口、低压气体出口或同时分别与高压气体入口、高压液体出口相连通的时候，可将储液罐中的液体带入高压发生器中，同时将高压发生器的气体带入储液罐中。大大提高了输送系统的输送效率。

作为优选，所述的气体出口与储液罐之间设有冷凝器，所述低压气体出口通过冷凝器与气体入口顶部连通。利用冷凝器冷却定子低压气体出口出来的高压气体，使其变为液体重新进入储液罐中，如此避免了低压气体出口的高温高压气体对储液罐内压力的影响，实现良好的循环。

作为优选，所述高压发生器的液体输出口设置在所述高压液体出口与液体入口连通的管路上。可利用液体输出口输出高压液体。

作为优选，所述高压发生器顶部带有气体输出口。若希望本输送系统得到高压气体时，可利用高压发生器顶部设置的气体输出口输出高压气体。

作为优选，所述液体输出口上设有第一控制阀。

作为优选，所述气体输出口上设有第二控制阀。

当第一控制阀开启，第二控制阀关闭时，从第一控制阀出口可以获得高压液体；当第一控制阀关闭，第二控制阀开启时，从第二控制阀出口可以获得高压气体。

作为优选，还包括使得定子与转子的转动摩擦面压紧的压紧装置。由于采用压紧装置，使定子与转子之间的旋转摩擦端面可以实现更好的密封。作为进一步优选，所述压紧装置为设置在定子和转子之间的弹性件。

所述的高压发生器可利用锅炉等废热，使低压液体吸收热量变为高压气体。

本发明仅需少量电功率或动力来克服转子与定子之间的摩擦力，对低压液体进行加压得到高压的液体或蒸汽产品，同时对设备安装要求低，端面泄漏量少，效率较高。

本发明可以替代高压锅炉给水泵，热电厂与喷射式制冷循环中的循环泵等装置，可以广泛应用在火电、核电、化工、液化天然气输运、城市供水、农田灌溉等各个领域，应用性非常强。

因此，本发明无论从经济效益、社会效益还是国家能源战略等方面来说，都是极具意义的。

附图说明

图1为本发明一种实施方式的结构示意图。

图2为图1所示转子和定子的正视图。

图3为图1所示转子和定子的侧视图。

其中：1、储液罐；1a、液体输入口；1b、气体入口；1c、液体出口；2、冷凝器；3、定子；3a、低压气体出口；3b、低压液体入口；3c、高压气体入口；3d、高压液体出口；4、转子；4a、通道入口；4b、通道出口；5、高压发生器；5a、气体输出口；5b、液体输出口；5c、气体出口；5d、液体入口；6、第一控制阀；7、第二控制阀；8、压紧装置。

具体实施方式

以下参照附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，以下实施方式不构成对本发明的限定。

实施例1

如图1所示，一种单密封面的液体输送系统，包括储液罐1，顶部带有液体输入口1a、气体入口1b，底部带有液体出口1c；高压发生器5，用于由外部热源加热，将液体气化形成高压且底部带有液体入口5d、顶部带有气体出口5c；带有相互隔离的低压气体出口3a、低压液体入口3b、高压气体入口3c、高压液体出口3d的定子3；可转动的安装在定子3内的转子4。

储液罐1中，液体输入口1a设置在储液罐1顶部位置；液体出口1c设置在靠近底部一侧位置；气体入口1b设置在靠近储液罐1顶部一侧位置。

定子3为圆柱体中空结构，套设在转子4外部。低压气体出口3a、低压液体入口3b、高压气体入口3c、高压液体出口3d依次顺时针布置在定子3一端。各自的位置与转子4的通道入口4a、通道出口4b相互配合。

图2和图3所示，本实施例中转子4为圆柱体结构，转子4一侧的端面上设有三个贯通的通道，每个通道具有位于转子3一端的通道入口4a、通道出口4b，可随着转子4在定子3内的转动，间歇性的同时分别与定子高压气体入口3c、低压液体出口3d或同时分别与低压液体入口3b、低压气体出口3a相连通；高压气体入口3c与气体出口5c相连通，高压液体出口3d与液体入口5d相连通，低压气体出口3a与气体入口1b相连通，低压液体入口3b与液体出口1c相连通。

其中，为保证液体的自动传输，储液罐1内液面高度应高于低压液体入口3b的高度；液体输出口5b的高度低于高压液体出口3d的高度。高度差的存在保证低压、高压流体在重力作用下自动传输。

工作流程为：液体从储液罐1的液体输入口1a进入，由于随着转子4在定子3内的转动，转子4上的通道入口4a，通道出口4b间歇性的同时分别与高压气体入口3c、高压液体出口3d，或同时分别与低压液体入口3b、低压气体出口3a相连通，当转子4上的通道出口4b与低压气体出口3a、通道入口4a与低压液体入口3b同时连通时，低压液体由重力作用从储液罐1底部液体出口1c流出并经由定子3低压液体入口3b进入转子4内的通道，通道内的气体依次经由定子3低压气体出口3a、储液罐1气体入口1b进入储液罐；随着转子4在定子3内的转动通道入口4a与高压气体入口3c、通道出口4b与高压液体出口3d同时连通时，通道内的液体由于重力作用依次经由高压液体出口3d、液体入口5d进入高压发生器5，高压发生器5内的过热或饱和气体依次经由气体出口5c输出，高压气体入口3c进入通道内的空间。高压发生器5内的高压流体经由液体输出口5b输出高压液体。系统完成一次工作循环，实现了低压液体变为高压液体进行输送。

根据需要可对上述方案进行改进，例如：

为避免发生转子4上的通道入口4a、通道出口4b同时分别与高压液体出口3d、低压液体入口3b同时连通，造成通道出口有流体流入；或者避免发生转子4上的通道入口4a、通道出口4b同时分别与低压气体出口3a、高压气体入口3c同时连通，造成通道入口有流体流出。可采用通道入口4a与通道出口4b分别位于与转子4转轴距离不同的圆周上。这样可以避免随着通道的转动，通道入口有流体流出，通道出口有流体流入。例如，可采用将图2中所示的三个通道出口4b设置在较小半径的圆周上，将三个通道入口4a设置在较大半径的圆周上。低压气体出口3a、低压液体入口3b、高压气体入口3c、高压液体出口3d为位置与通道入口4a、通道出口4b相互配合。

为提高工作效率，对转子的结构也可作进一步优化，例如转子4上可设置一个或者一个以上的上述通道。当通道入口4a与通道出口4b随转子4的转动间隔性同时分别与低压液体入口3b、低压气体出口3a或同时分别与高压气体入口3c、高压液体出口3d相连通的时候，可将储液罐1中的液体带入高压发生器5中，同时将高压发生器5的气体带入储液罐1中。

另外，作为另一种方案，气体出口3a与储液罐1之间的管道上设有冷凝器2，低压气体出口3a通过冷凝器2与储液罐1顶部连通。利用冷凝器2冷却低压气体出口3a出来的高压气体，使其变为液体重新进入储液罐1中，如此避免了低压气体出口3a的高温高压气体对储液罐1内压力的影响，实现良好的循环。同样作为本发明的另一种实施方式，低压气体出口3a和气体入口1b单独分开设置，两者互不连通。

采用本实施例的液体输送系统时，若希望本输送系统得到高压气体时，可利用高压发生器5顶部设置的气体输出口5a输出高压气体。高压发生器5的液体输出口5b设置在所述高压液体出口3d与液体入口5d连通的管路上。可利用液体输出口5b输出高压液体。

为增加本实施例中的液体输送系统的功能性，可在液体输出口5b上设置第一控制阀6。气体输出口5c上设置第二控制阀7。

当第一控制阀6开启，第二控制阀7关闭时，从第一控制阀6出口可以获得高压液体；当第一控制阀6关闭，第二控制阀7开启时，从第二控制阀7出口可以获得高压气体。在不需要高压气体时，可以不需要设置气体输出口5a和第二控制阀7。

作为另外一种实施方式，还可以设置用于使得定子3与转子4的转动摩擦面压紧的压紧装置8。由于采用压紧装置8，使定子3与转子4之间的旋转摩擦端面可以实现更好的密封。压紧装置8可采用各种结构，例如可采用以弹簧为代表的弹性件结构。压紧装置8可以设置在定子3内腔内，此时弹性件一端与定子3相抵，另一端与转子4一端相抵。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的一般技术人员来说，本发明还可以有各种更改和变化。在不脱离本发明原理的前提下，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种单密封面的液体输送系统，其特征在于，包括：

储液罐（1），顶部带有液体输入口（1a）、气体入口（1b），底部带有液体出口（1c）；

高压发生器（5），由外部热源加热，将其内部的液体气化形成高压，且底部带有液体入口（5d）和液体输出口（5b）、顶部带有气体出口（5c）；

带有相互隔离的低压气体出口（3a）、低压液体入口（3b）、高压气体入口（3c）、高压液体出口（3d）的定子（3）；

转动的安装在所述定子（3）内的转子（4）；所述转子（4）上设有两个或者两个以上贯通的通道，每个通道有通道入口（4a）和通道出口（4b），所述通道入口（4a）和通道出口（4b）设置在转子（4）一侧的端面上；所述通道入口（4a）和通道出口（4b）随着转子（4）在定子（3）内的转动，间歇性的同时分别与高压气体入口（3c）、高压液体出口（3d）或同时分别与低压液体入口（3b）、低压气体出口（3a）相连通；

所述通道入口（4a）、通道出口（4b）分别位于与转子（4）转轴距离不同的圆周上；

还包括使得定子（3）与转子（4）的转动摩擦面压紧的压紧装置（8）；

所述的高压气体入口（3c）与气体出口（5c）相连通，高压液体出口（3d）与液体入口（5d）相连通，低压气体出口（3a）与气体入口（1b）相连通，低压液体入口（3b）与液体出口（1c）相连通。

2.根据权利要求1所述的单密封面的液体输送系统，其特征在于，所述低压气体出口（3a）通过冷凝器（2）与气体入口（1b）连通。

3.根据权利要求1所述的单密封面的液体输送系统，其特征在于，所述高压发生器（5）的液体输出口（5b）设置在所述高压液体出口（3d）与液体入口（5d）连通的管路上。

4.根据权利要求3所述的单密封面的液体输送系统，其特征在于，所述高压发生器（5）顶部带有气体输出口（5a）。

5.根据权利要求4所述的单密封面的液体输送系统，其特征在于，所述液体输出口（5b）上设有第一控制阀（6）。

6.根据权利要求5所述的单密封面的液体输送系统，其特征在于，所述气体输出口（5a）上设有第二控制阀（7）。

7.根据权利要求1所述的单密封面的液体输送系统，其特征在于，所述压紧装置（8）为设置在定子（3）和转子（4）之间的弹性件。