CN111271293A - 一种动力单元一体化无轴螺旋气液混输泵 - Google Patents

一种动力单元一体化无轴螺旋气液混输泵 Download PDF

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Abstract

一种动力单元一体化无轴螺旋气液混输泵，本发明涉及泵技术领域，叶轮壳体为左右贯通式结构，其一端口为水体入口，另一端口卡接有导叶壳体，两者利用螺钉紧固件固定连接，且两者接触端面处夹设有橡胶密封圈，导叶壳体为左右贯通式结构，导叶壳体的另一端口为水体出口；绕组线圈嵌设固定在叶轮壳体的内环壁中，位于线圈绕组3内环的叶轮壳体中嵌设有磁悬浮轴承，磁悬浮轴承内设有永磁体，永磁体的内环壁上一体成型有数个叶轮叶片；数个导叶叶片一体成型于导叶壳体的内环壁上，且数个导叶叶片的内端聚固定在导叶轮毂的外环壁上。通过改变泵的设计，改变气体聚集现象，从而提高泵的工作效率。

Description

一种动力单元一体化无轴螺旋气液混输泵
技术领域
本发明涉及泵技术领域，具体涉及一种动力单元一体化无轴螺旋气液混输泵。
背景技术
世界经济的发展,各国对石油和天然气的需求与日俱增。随着科技的进步,石油和天然气的开采工艺不断革新。油气集输是石油天然气开采工艺中的一个重要组成部分，具体就是指把油井所生产的原油、天然气和其余产物聚集起来，通过处理和加工输到炼油厂和天然气用户的工艺全过程，主要包含油气分离和计量、原油脱水、天然气净化、轻烃回收等工艺。螺旋轴流混输泵的工作原理：螺旋轴流式多相泵突破了输送纯液泵与输送纯气压缩机之间界限，兼备了离心泵与轴流压缩机的性能。其基本工作原理是利用螺旋叶片对油汽混合液产生升力而进行加压的，螺旋型的叶轮和整流器又强迫输送介质沿轴向运动。螺旋轴流式混输泵每级增压单元由一个叶轮和一个导叶组成。介质进入叶轮后，叶轮对介质做功，介质经过叶轮后动能及压能增加，介质经过导叶后部分动能进一步被转换成压能，由于叶轮的高速旋转，进入叶轮中的介质被加速，加速的介质经过导轮后，速度降低，其动能转化为压能，输送介质每经过一个单元级，便增加一部分能量。
螺旋轴流式油气混输泵技术含量较高，但是在中高含气率工况下效率较低，一般不超过50%，国内外仍处于技术攻关阶。该泵型结合轴流泵和轴流压缩机优势,充分考虑高含气率下气相的可压缩性，但同时存在主要且难以回避的问题即混输泵内部流动复杂易产生气液分离、气相能量携带能力差、效率低、稳定性差、设计难度大等问题，尤其是在随着进口体积含气率的增加，造成高含气区，气相分布不均匀，造成气蚀和效率降低，油气混输泵的性能逐渐恶化。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种设计合理的动力单元一体化无轴螺旋气液混输泵，通过改变泵的设计，改变气体聚集现象，从而提高泵的工作效率。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：它包含叶轮壳体、绕组线圈、永磁体、螺钉紧固件、橡胶密封圈、导叶壳体、叶轮叶片、导叶叶片、导叶轮毂和磁悬浮轴承；叶轮壳体为左右贯通式结构，其一端口为水体入口，另一端口卡接有导叶壳体，两者利用螺钉紧固件固定连接，且两者接触端面处夹设有橡胶密封圈，导叶壳体为左右贯通式结构，导叶壳体的另一端口为水体出口；绕组线圈嵌设固定在叶轮壳体的内环壁中，位于线圈绕组3内环的叶轮壳体中嵌设有磁悬浮轴承，磁悬浮轴承内设有永磁体，永磁体的内环壁上一体成型有数个叶轮叶片；数个导叶叶片一体成型于导叶壳体的内环壁上，且数个导叶叶片的内端聚固定在导叶轮毂的外环壁上；
上述磁悬浮轴承由一号磁体、二号磁体、三号磁体和四号磁体构成；一号磁体嵌设在叶轮壳体的内环壁上，且一号磁体设置在绕组线圈的左右两侧，三号磁体和四号磁体由外至内依次设置在永磁体左右两侧，每个四号磁体远离永磁体的一侧均设有二号磁体，且二号磁体均嵌设在叶轮壳体的内环壁上；上述一号磁体与三号磁体同极内外相邻设置；二号磁体与四号磁体同极左右相邻设置。
本发明的工作原理：在叶轮壳体内镶嵌有一号磁体和二号磁体，在永磁体周围分别固定三号磁体和四号磁体，一号磁体和三号磁体的S极互相排斥，以起到对永磁体和叶轮叶片的纵向固定；二号磁体和四号磁体的S极相互排斥，起到对永磁体和叶轮叶片的横向固定；介质经由水体入口流道流入，进入叶轮叶片后，流体产生升力和离心力，叶轮叶片对其做功，使介质的动能和压能增加，介质经过叶轮叶片后，部分动能进一步被转换成压能，由于叶轮叶片的高速旋转，进入叶轮叶片中的介质被加速，加速的介质经过导叶叶片后，速度降低，其动能转化为压能，输送介质每经过一个单元级，便增加一部分能量。
采用上述结构后，本发明的有益效果是：
1、通过合理设计无轴螺旋泵叶片，以更好的解决螺旋轴流式叶轮内气相的聚集现象；
2、永磁同步电动机定子绕组中的电流合成的旋转磁场与转子永磁体所产生的磁场相互作用产生扭矩，从而带动转子叶轮的持续转动，动力单元一体化的设计，将能量单元模块化，可根据实际情况实现对能量单元级数的控制；
3、双定子驱动设计，应用跟踪到的六相电机的技术，有了一定的损害管制冗余；
4、永磁同步电动机带动叶轮持续转动，可有效降低轴系传动造成的机械噪声和轴承的磨损。外部的壳体，除了能防止异物缠绕外，还可有效的屏蔽和降低机械噪声。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中A-A向剖视图。
图3是图1中B-B向剖视图。
图4是实施例的结构示意图。
图5是本发明中磁悬浮轴承的局部放大图。
附图标记说明：
水体入口1、叶轮壳体2、绕组线圈3、永磁体4、螺钉紧固件5、橡胶密封圈6、导叶壳体7、水体出口8、叶轮叶片9、导叶叶片10、导叶轮毂11、磁悬浮轴承12、一号磁体12-1、二号磁体12-2、三号磁体12-3、四号磁体12-4。
具体实施方式：
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图5所示，本具体实施方式采用如下技术方案：它包含叶轮壳体2、绕组线圈3、永磁体4、螺钉紧固件5、橡胶密封圈6、导叶壳体7、叶轮叶片9、导叶叶片10、导叶轮毂11和磁悬浮轴承12；叶轮壳体2为左右贯通式结构，其一端口为水体入口1，另一端口卡接有导叶壳体7，两者利用螺钉紧固件5固定连接，且两者接触端面处夹设有橡胶密封圈6，导叶壳体7为左右贯通式结构，导叶壳体7的另一端口为水体出口8；绕组线圈3嵌设固定在叶轮壳体2的内环壁中，位于线圈绕组3内环的叶轮壳体2中嵌设有磁悬浮轴承12，磁悬浮轴承12内设有永磁体4，永磁体4的内环壁上一体成型有数个叶轮叶片9；数个导叶叶片10一体成型于导叶壳体7的内环壁上，且数个导叶叶片10的内端聚固定在导叶轮毂11的外环壁上；
上述磁悬浮轴承12由一号磁体12-1、二号磁体12-2、三号磁体12-3和四号磁体12-4构成；一号磁体12-1嵌设在叶轮壳体2的内环壁上，且一号磁体12-1设置在绕组线圈3的左右两侧，三号磁体12-3和四号磁体12-4由外至内依次设置在永磁体4左右两侧，每个四号磁体12-4远离永磁体4的一侧均设有二号磁体12-2，且二号磁体12-2均嵌设在叶轮壳体2的内环壁上；上述一号磁体12-1的S极与三号磁体12-3的S极内外相邻设置；二号磁体12-2的S极与四号磁体12-4的S极左右相邻设置。
本具体实施方式的工作原理：在叶轮壳体2内镶嵌有一号磁体12-1和二号磁体12-2，在永磁体4周围分别固定三号磁体12-3和四号磁体12-4，一号磁体12-1和三号磁体12-3的S极互相排斥，以起到对永磁体4和叶轮叶片9的纵向固定；二号磁体12-2和四号磁体12-4的S极相互排斥，起到对永磁体4和叶轮叶片9的横向固定；介质经由水体入口1流道流入，进入叶轮叶片9后，流体产生升力和离心力，叶轮叶片9对其做功，使介质的动能和压能增加，介质经过叶轮叶片9后，部分动能进一步被转换成压能，由于叶轮叶片9的高速旋转，进入叶轮叶片9中的介质被加速，加速的介质经过导叶叶片10后，速度降低，其动能转化为压能，输送介质每经过一个单元级，便增加一部分能量。
采用上述结构后，本具体实施方式的有益效果是：
1、通过合理设计无轴螺旋泵叶片，以更好的解决螺旋轴流式叶轮内气相的聚集现象；
2、永磁同步电动机定子绕组中的电流合成的旋转磁场与转子永磁体所产生的磁场相互作用产生扭矩，从而带动转子叶轮的持续转动，动力单元一体化的设计，将能量单元模块化，可根据实际情况实现对能量单元级数的控制；
3、双定子驱动设计，应用跟踪到的六相电机的技术，有了一定的损害管制冗余；
4、永磁同步电动机带动叶轮持续转动，可有效降低轴系传动造成的机械噪声和轴承的磨损。外部的壳体，除了能防止异物缠绕外，还可有效的屏蔽和降低机械噪声。
实施例：
参看图4，本实施例为多单元级螺旋轴流无轴泵，其实将三个动力单元一体化无轴螺旋气液混输泵首尾依次相连（可利用螺栓、焊接等固定方式连接，连接处利用密封圈实现密封）而成。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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 (2)

1.一种动力单元一体化无轴螺旋气液混输泵，其特征在于：它包含叶轮壳体（2）、绕组线圈（3）、永磁体（4）、螺钉紧固件（5）、橡胶密封圈（6）、导叶壳体（7）、叶轮叶片（9）、导叶叶片（10）、导叶轮毂（11）和磁悬浮轴承（12）；叶轮壳体（2）为左右贯通式结构，其一端口为水体入口（1），另一端口卡接有导叶壳体（7），两者利用螺钉紧固件（5）固定连接，且两者接触端面处夹设有橡胶密封圈（6），导叶壳体（7）为左右贯通式结构，导叶壳体（7）的另一端口为水体出口（8）；绕组线圈（3）嵌设固定在叶轮壳体（2）的内环壁中，位于线圈绕组3内环的叶轮壳体（2）中嵌设有磁悬浮轴承（12），磁悬浮轴承（12）内设有永磁体（4），永磁体（4）的内环壁上一体成型有数个叶轮叶片（9）；数个导叶叶片（10）一体成型于导叶壳体（7）的内环壁上，且数个导叶叶片（10）的内端聚固定在导叶轮毂（11）的外环壁上；
上述磁悬浮轴承（12）由一号磁体（12-1）、二号磁体（12-2）、三号磁体（12-3）和四号磁体（12-4）构成；一号磁体（12-1）嵌设在叶轮壳体（2）的内环壁上，且一号磁体（12-1）设置在绕组线圈（3）的左右两侧，三号磁体（12-3）和四号磁体（12-4）由外至内依次设置在永磁体（4）左右两侧，每个四号磁体（12-4）远离永磁体（4）的一侧均设有二号磁体（12-2），且二号磁体（12-2）均嵌设在叶轮壳体（2）的内环壁上；上述一号磁体（12-1）与三号磁体（12-3）同极内外相邻设置；二号磁体（12-2）与四号磁体（12-4）同极左右相邻设置。
2.根据权利要求1所述的一种动力单元一体化无轴螺旋气液混输泵，其特征在于：的工作原理：在叶轮壳体（2）内镶嵌有一号磁体（12-1）和二号磁体（12-2），在永磁体（4）周围分别固定三号磁体（12-3）和四号磁体（12-4），一号磁体（12-1）和三号磁体（12-3）的S极互相排斥，以起到对永磁体（4）和叶轮叶片（9）的纵向固定；二号磁体（12-2）和四号磁体（12-4）的S极相互排斥，起到对永磁体（4）和叶轮叶片（9）的横向固定；介质经由水体入口（1）流道流入，进入叶轮叶片（9）后，流体产生升力和离心力，叶轮叶片（9）对其做功，使介质的动能和压能增加，介质经过叶轮叶片（9）后，部分动能进一步被转换成压能，由于叶轮叶片（9）的高速旋转，进入叶轮叶片（9）中的介质被加速，加速的介质经过导叶叶片（10）后，速度降低，其动能转化为压能，输送介质每经过一个单元级，便增加一部分能量。
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