CN104976133B - 一种机械密封带漩涡泵闭式自循环系统的高温水泵 - Google Patents

Abstract

一种机械密封带漩涡泵闭式自循环系统的高温水泵，轴的前部安装有轴承传动部件，机械密封结构套装在轴的中部；机械密封结构包括套装在轴上的动环与静环，旋涡泵套在轴上，其位于所述动环与所述静环之间，旋涡泵外部扣合有压盖；旋涡泵包括泵壳，泵壳内部设有随着所述轴转动的厚圆盘叶轮，厚圆盘叶轮外圆两侧均匀加工有多个结构相同径向小叶片，泵壳与所述厚圆盘叶轮之间设有供水流动的流道，进口与出口设置在所述泵壳的上部。通过使用带旋涡泵的机械密封结构，做到了密封效果好，不易发生泄漏，提高了安全性能；由于冷却润滑效果好、并可实现机封高效自动冲洗冷却，且机封不易损坏、大大提高了机封的使用寿命、提高了泵的运行可靠度等诸多优点。

Description

一种机械密封带漩涡泵闭式自循环系统的高温水泵

技术领域

本发明涉及高温水泵技术领域，尤其涉及一种机械密封带漩涡泵闭式自循环系统的高温水泵。

背景技术

中国发明专利CN201771788U中公开了一种高温水泵，包括泵壳、传动轴，传动轴的两端通过轴承座安装在泵壳内，传动轴上设有叶轮和导叶，泵壳上设有热循环水进、出水口，热循环水进、出水口与泵壳内的热水腔连通；其要点是泵壳内热水腔的两侧分别设有冷却腔，冷却腔与设在泵壳上的冷却水进出水管连通。但是，采用这种结构的热水泵，其机械密封使用效果不好，容易发生泄漏，存在不安全隐患，冷却润滑效果不够理想，无法实现自动冷却，水泵使用寿命较低，水泵运行可靠度低等诸多缺点。

发明内容

针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供一种机械密封带漩涡泵闭式自循环系统的高温水泵。

为实现上述目的，本发明提供一种机械密封带漩涡泵闭式自循环系统的高温水泵，包括泵体，在所述泵体中部安装有轴，轴承传动部件水冷腔设置在所述泵体前部下方，所述泵体中部设有机械密封水冷腔；

所述机械密封水冷腔外部包裹有静密封垫，所述机械密封水冷腔安装在泵盖内；

所述轴的前部安装有轴承传动部件，机械密封结构套装在所述轴的中部；

所述机械密封结构包括套装在所述轴上的动环与静环，旋涡泵套在所述轴上，其位于所述动环与所述静环之间，所述旋涡泵外部扣合有压盖；

所述旋涡泵包括泵壳，在所述泵壳内部设有随着所述轴转动的厚圆盘叶轮，所述厚圆盘叶轮外圆两侧均匀加工有多个结构相同径向小叶片，所述泵壳与所述厚圆盘叶轮之间设有供水流动的流道，进口与出口设置在所述泵壳的上部。

作为本发明进一步改进，所述轴的后端安装有转动的叶轮，在所述叶轮上加工有多个结构相同的叶片，所述泵体内壁上加工有与所述叶轮相配合涡室一与涡室二，所述涡室一与所述涡室二中部隔开。

作为本发明进一步改进，所述泵体承压为6.4MPa、其承受温度为280℃。

作为本发明进一步改进，所述径向小叶片为横向的扇形。

作为本发明进一步改进，所述泵盖内部设有机封腔。

作为本发明优选的，所述轴上套有多个O型圈。

作为本发明优选的，所述动环上套装有O型圈。

作为本发明优选的，所述静环后部的轴套上套装有O型圈。

本发明的有益效果为：通过使用旋涡泵以及机械密封结构，起到了密封效果好，不易发生泄漏，可提高安全性能；且冷却润滑效果好、可实现机封自动冲洗冷却，不易损坏、大大提高了机封的使用寿命、提高了泵的运行可靠度等诸多优点。

附图说明

图1为本发明一种机械密封带漩涡泵闭式自循环系统的高温水泵外形结构示意图；

图2为图1所示的高温水泵的侧视图；

图3为图1所示的高温水泵内的泵体结构示意图；

图4为图3所示的泵体中叶轮的结构示意图；

图5为图3所示的泵体中机械密封结构的结构示意图；

图6为图5所示的机械密封结构的截面图；

图7为图5所示的机械密封结构内部的旋涡泵的结构示意图；

图8为图7所示的旋涡泵轴面示意图；

图9为图7所示的旋涡泵的径向小叶片的结构示意图。

图中：1、泵体；2、冲洗冷却系统；3、联轴器；4、电机；5、架体；6、地脚螺栓；7、径向小叶片；8、静密封垫；9、泵盖；10、机械密封结构；11、轴；12、轴承传动部件；13、机械密封水冷腔；14、轴承传动部件水冷腔；15、叶轮；16、涡室一；17、涡室二；18、旋涡泵；19、压盖；20、机封腔；21、动环；22、静环；23、轴套；24、O型圈；25、厚圆盘叶轮；26、出口；27、进口；28、泵壳；29、流道。

具体实施方式

如图1-2所示，本发明实施例所述的一种机械密封带漩涡泵闭式自循环系统的高温水泵，包括架体5，所述架体5上部固定安装有泵体1与电机4，地脚螺栓6设置在所述架体5下部；所述泵体1前部通过联轴器3与所述电机4连接，在所述电机4上安装有电机接线盒，所述泵体1下部设有冷却水进口及冷却水出口，所述泵体1上方安装有冲洗冷却系统2，在所述冲洗冷却系统2的上部与前部分别加工有冷却水出口及冷却水进口。泵体采用径向剖分，轴向水平吸入，出口垂直吐出。支撑方式为水平中心线支撑，使高温情况下热涨冷缩产生的变形及位移为最小。泵体、泵盖间的静密封垫采用金属缠绕垫片。泵壳设计成双涡室，以平衡泵的径向力，泵的叶轮上开有平衡孔用来平衡泵的轴向力，因为平衡了泵的径向力和轴向力，使泵运转稳定性大大提高。(注：常规水泵的径向力和轴向力都由轴承承受，因热水泵的工况为高温高压，轴承承受力有限，故必须平衡泵的两种受力)。泵的承压等级为6.4MPa，承受温度可达280℃。用于支撑水泵的泵支架中也设计有水冷腔，防止泵的热量通过底座传导到电机端，从而影响电机正常运行。轴承传动部件下部也设计有水冷腔用于冷却润滑油，以保证润滑效果。

如图3-4所示，所述泵体1中部安装可有转动的轴11，在所述轴11上套有轴套23，所述轴11的前端与所述联轴器3连接，所述联轴器3与电机4固定连接，此电机4带动轴11转动，轴承传动部件12安装在所述轴11的前部，所述泵体1内前部设有具有降温功能的轴承传动部件水冷腔14，机械密封结构10位于所述轴11的中部，所述轴11的后部设有具有降温功能的机械密封水冷腔13，在机械密封水冷腔13外部套有静密封垫8，泵盖9内安装有所述机械密封水冷腔13，所述轴11的后部安装有叶轮15，在所述叶轮15上加工有带动水流动的多个叶片，所述泵体1内部加工有两个与所述叶轮15相配合的涡室一16及涡室二17。轴承传动部件：轴承传动部件是泵转子的支撑部分，其内装有一套径向球轴承和一对背靠背安装的推力球轴承，可承受残余径向力和轴向力，轴承采用甩油环润滑，油量适中。轴承悬架两端配有铜质防尘盖。既可防止灰尘和水份进入又可防止油泄漏，当轴承意外破裂时，它还可起到支撑作用。在轴承体径向轴承处设置了环形水冷夹套，起隔热及冷却作用，在润滑油室的下部设置了水冷腔以冷却润滑油，从而使轴承体具有充分的冷却系统，保证在高温条件下轴承的润滑性。轴承体同时装有透明塑料圆形油标和自动补油油杯，可以监视和控制油位。

如图5-6所示，所述机械密封机构10包括套在所述轴11上的O型圈24，动环21与静环22套装在所述轴11上，轴套23后端套上O型圈，机封腔20位于所述泵盖9内侧，所述冲洗冷却系统2与旋涡泵18连接，旋涡泵18套装在所述轴11上其设置在所述动环21与所述静环22之间，机封腔20设置在所述泵盖9内部，对于高温离心泵来说，机械密封是泵的关键部件，因为输送介质为高温高压，一旦发生泄漏，会出现伤人事故，使整个系统或工厂停产。该泵机械密封腔设在泵盖内，泵盖上机封腔外围设计有环形水冷腔体以冷却机封腔，泵的密封为特殊设计专门用于高温高压的带旋涡泵的平衡型静止式机械密封。磨擦副端面带有热流体动压槽，能更好地冷却、润滑密封端面。机封腔内液体通过旋涡泵加压送到冷却器冷却后又回到机封腔内对机械密封端面进行冲洗冷却，形成独特的闭式自循环系统使机封腔内有限的液体得到充分冷却，保证了机封腔内温度＜90℃，这样使泵在输送高温高压介质时机械密封能正常工作，延长了机械密封的使用寿命和泵的检修周期。而传统的热水泵设计往往从泵出口法兰引高温热水来冲洗机械密封，即使从泵出口引出的水通过冷却也很难使冲洗液及机封腔温度降低多少，因此机械密封寿命很短。但离心式高温热水泵采用独特的闭式自循环系统，使机封腔内自身的有限液体通过自带旋涡泵形成小循环，从而保证了机封腔内温度＜90℃，解决了高温热水泵机械密封泄漏、寿命短的难题。要使机封腔内液体循环冷却效果好，必须给其足够的动力循环，因此考虑在机械密封中设计用小流量高扬程的旋涡泵产生动力是最理想的，因为旋涡泵的叶轮为一等厚圆盘，在它外缘的两侧有很多径向小叶片。在与叶片相应部位的泵壳上有一等截面的环形流道，整个流道被一个隔舌分成为吸、排两方，分别与泵的吸、排管路相联。泵内液体随叶轮一起回转时产生一定的离心力，向外甩入泵壳中的环形流道，并在流道形状的限制下被迫回流，重新自叶片根部进入后面的另一叶道。因此，液体在叶片与环形流道之间的运动迹线，对静止的泵壳来说是一种前进的螺旋线；而对于转动的叶轮来说则是一种后退的螺旋线。旋涡泵即因液体的这种旋涡运动而得名。液体能连续多次进入叶片之间获取能量，直到最后从排出口排出。旋涡泵的工作有些像多级离心泵，但旋涡泵没有像离心泵蜗壳或导叶那样的能量转换装置。旋涡泵主要是通过多次连续做功的方式把能量传递给液体，所以能产生较高的压力。其产生的动力大大高于螺旋输送。根据旋涡泵工作原理，高温离心水泵设计时在机械密封轴套端面圆周方向铣出多个径向小叶片，在机械密封压盖上加工出环形流道，相当于在机封中设计了旋涡泵，当离心泵旋转时，旋涡泵即开始工作，使机封腔中的液体通过旋涡泵加压流出通过冷却装置冷却后自动回流到机封腔，实现机封自动冲洗冷却。从而解决了离心式高温热水泵机封寿命短、容易损坏、泵不能正常运行的技术难题。

如图7-9所示，所述旋涡泵18包括泵壳28，在所述泵壳28内部设有厚圆盘叶轮25，所述厚圆盘叶轮25外圆上均匀加工有多个结构相同的径向小叶片7，所述厚圆盘叶轮25的直径小于所述泵壳28内壁直径，所述厚圆盘叶轮28与所述泵壳25之间预留有流道29。

泵体、泵盖等承压壳体为ZG230－450铸钢，叶轮为ZG1Cr13合金不锈钢，泵轴和螺栓为耐高温35CrMo，叶轮密封环为3Cr13。密封选用的带旋涡泵机构的静止式平衡型机械密封，轴承采用瑞典SKF进口轴承。并配冷却效果极好的冷却器及循环系统。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，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)

1.一种机械密封带漩涡泵闭式自循环系统的高温水泵，包括泵体(1)，其特征在于：在所述泵体(1)中部安装有轴(11)，轴承传动部件水冷腔(14)设置在所述泵体(1)前部下方，所述泵体(1)中部设有机械密封水冷腔(13)；

所述机械密封水冷腔(13)外部包裹有静密封垫(8)，所述机械密封水冷腔(13)安装在泵盖(9)内；

所述轴(11)的前部安装有轴承传动部件(12)，机械密封结构(10)套装在所述轴(11)的中部；

所述机械密封结构(10)包括套装在所述轴(11)上的动环(21)与静环(22)，旋涡泵(18)套在所述轴(11)上，其位于所述动环(21)与所述静环(22)之间，所述旋涡泵(18)外部扣合有压盖(19)；

所述旋涡泵(18)包括泵壳(28)，在所述泵壳(28)内部设有随着所述轴(11)转动的厚圆盘叶轮(25)，所述厚圆盘叶轮(25)外圆两侧均匀加工有多个结构相同径向小叶片(7)，所述泵壳(28)与所述厚圆盘叶轮(25)之间设有供水流动的流道(29)，进口(27)与出口(26)设置在所述泵壳(28)的上部；

所述轴(11)的后端安装有转动的叶轮(15)，在所述叶轮(15)上加工有多个结构相同的叶片，所述泵体(1)内壁上加工有与所述叶轮(15)相配合涡室一(16)与涡室二(17)，所述涡室一(16)与所述涡室二(17)中部隔开。

2.根据权利要求1所述的机械密封带漩涡泵闭式自循环系统的高温水泵，其特征在于：所述泵体(1)承压为6.4MPa、其承受温度为280℃。

3.根据权利要求1所述的机械密封带漩涡泵闭式自循环系统的高温水泵，其特征在于：所述径向小叶片(7)为横向的扇形。

4.根据权利要求1所述的机械密封带漩涡泵闭式自循环系统的高温水泵，其特征在于：所述泵盖(9)内部设有机封腔(20)。

5.根据权利要求1所述的机械密封带漩涡泵闭式自循环系统的高温水泵，其特征在于：所述轴(11)上套有多个O型圈(24)。

6.根据权利要求1所述的机械密封带漩涡泵闭式自循环系统的高温水泵，其特征在于：所述动环(21)上套装有O型圈。

7.根据权利要求1所述的机械密封带漩涡泵闭式自循环系统的高温水泵，其特征在于：所述静环(22)后部的轴套(23)上套装有O型圈。