CN111502977A - 一种冷却隔离器及隔离泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冷却隔离器及隔离泵，冷却隔离器包括主体管道，其外壁上设有冷却水套；主体管道具有一定长度以在使用时可起到避免高温介质接触隔膜的作用，主体管道的一端为隔膜连接端，另一端为介质腔室连接端；冷却水套包括固定在主体管道外壁上的螺旋隔片，主体管道外壁上还固定设有环状的法兰盘和支座环，法兰盘和支座环分别位于螺旋隔片的两端，螺旋隔片的外侧套设有冷却管，冷却管的一端与法兰盘可拆卸连接，另一端套在支座环外侧，冷却管与支座环的外圆周面之间设有密封圈。本发明冷却水套的冷水管可拆卸，便于对结垢后的主体管道外壁表面实施清洁，定期清洁可保证使用过程中热交换的有效性，利于隔膜的冷却隔离，可提高隔膜的使用寿命。

Description

一种冷却隔离器及隔离泵

技术领域

本发明属于液体变容式机械中泵的技术领域，具体涉及一种冷却隔离器及隔离泵。

背景技术

往复泵应用广泛，结构原理多为曲柄连杆机构，其电机通过减速机构带动传动箱体内的曲轴转动；曲轴的曲柄可转动连接连杆的前端，连杆的后端与十字头形成转动连接，十字头连接介杆，介杆再连接柱塞；曲轴转动时，通过连杆推动十字头在传动箱体的滑道内作往复直线运动，十字头通过介杆带动柱塞工作，柱塞再带动后续机构动作，实现泵送流体。往复泵中的隔膜泵，其工作原理是柱塞继续通过液压油来带动缸体内的隔膜来回鼓动，从而改变泵送介质腔室的容积，结合介质腔室的吸入阀组、排出阀组随隔膜来回鼓动的开闭动作，达到吸入和排出泵送介质的目的，当然，隔膜的工况是比较恶劣的。

高温介质的泵送是一种比较特殊的情况，泵送工艺上也有相应要求。在高温介质输送过程中，高温介质自吸入至排出不能降低温度或温度的降低必须控制在允许范围内，这是泵送工艺的基本需求！基于此泵送工艺要求，采用隔膜泵输送是一种最为常见且有效的手段。

在隔膜泵输送高温介质的应用中，采用金属隔膜的泵虽然隔膜受高温介质的影响较小，但泵显得体积庞大、价格高昂、且不利于含有矿浆颗粒的输送。因此，采用非金属隔膜泵输送是一种趋势，而非金属隔膜泵的隔膜不耐高温，因此需要解决如何使与非金属隔膜接触部分的高温介质降温以适合与非金属隔膜接触，并且该部分降温后的高温介质又会不被输送排出以符合泵送工艺要求的问题，最好能使该部分降温后的高温介质的绝大部分沉积下来，以保持起到避免泵送的高温介质和非金属隔膜接触的作用。

目前也有针对解决上述问题的技术方案，请参见图1和图3，经制造试用了一种冷却器，将其置于隔膜30和介质腔室50之间，即安装隔膜30的缸体40的非液压油侧通过管道连接该冷却隔离器，再连接至泵送介质腔室50，吸入阀组、排出阀组还是在介质腔室50上。该冷却隔离器主要包括主体管道8，主体管道8内为介质通道，主体管道8的一端为隔膜连接端以用于连接安装隔膜30的缸体40，另一端为介质腔室连接端以用于连接泵送介质腔室50，对应的，介质通道的一端就形成为冷却振荡介质端，另一端形成为高温介质端；主体管道（介质通道）具有一定长度，在使用时，可以起到一定避免高温介质接触隔膜、影响隔膜寿命的作用，为了提高冷却效果，主体管道8的外壁上还焊接有螺旋隔片12，螺旋隔片12的两端设有隔环20，螺旋隔片12的外侧套有冷却管11，以形成冷却水道，冷却管11的两端分别设有冷却水进水口4和出水口2，隔环20焊接在主体管道8的外壁上，冷却管11固定在螺旋隔片12的外侧。

经试用，上述冷却器也暴露出一些问题，主要是：

1、由于高温介质从高温介质端吸入和排出，冷却振荡介质端的介质冷却后，高温介质吸入时，很容易与冷却振荡介质端已冷却的介质发生动态混合效应，使得原已冷却的介质温度升高，与非金属隔膜接触，造成隔膜因高温而破坏；

2、高温介质端吸入的高温介质与冷却振荡介质端已冷却的介质发生动态混合效应，也使得高温介质温度下降，温度下降的介质排出进入工艺系统，影响高温介质泵送工艺基本要求的达到；

3、在主体管道内，高温介质端吸入的高温介质可以畅通无阻与冷却振荡介质端已冷却的冷却介质发生动态混合，而冷却管与主体管道之间的冷却液无法冷却到主体管道中心很大部分的圆柱区域的介质，想要达到的冷却效果较差，高温介质还是会接触到非金属隔膜而造成隔膜破坏；

4、隔环、冷却管都是焊固在主体管道的外壁上，当冷却液在主体管道外壁表面结垢使得冷却效果下降后，影响对主体管道内的介质的降温，无法保证隔膜的冷却隔离，并且也无法清洁主体管道的外表面（冷却水道）。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明要解决的技术问题是提供一种冷却隔离器及隔离泵，避免目前的非金属隔膜泵在泵送高温介质的过程中，隔膜的冷却隔离效果不好，隔膜易破坏的问题，取得提高隔膜使用寿命的效果。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种冷却隔离器，包括主体管道，主体管道内为介质通道，主体管道的外壁上设有冷却水套；所述主体管道具有一定长度以在使用时可起到避免高温介质接触隔膜的作用，所述主体管道的一端形成为隔膜连接端，另一端形成为介质腔室连接端；所述冷却水套包括固定在主体管道外壁上的螺旋隔片，主体管道外壁上还固定设有环状的法兰盘和支座环，所述法兰盘和支座环分别位于螺旋隔片的两端，螺旋隔片的外侧套设有冷却管以在冷却管的内壁和主体管道的外壁之间形成螺旋冷却水道，冷却管的一端与法兰盘可拆卸连接，冷却管的另一端套在支座环外侧以便于从支座环一端装拆冷却管，冷却管与支座环的外圆周面之间设有密封圈，冷却管两端分别设有出水口和进水口。

进一步完善上述技术方案，所述介质通道上设有圆柱状的隔离环，所述隔离环的轴向与主体管道的轴向同向且所述隔离环可沿主体管道的轴向滑动设于主体管道内。

进一步地，冷却管的两端分别固定连接有环状的前端盖和后端盖以便加厚从而便于连接，冷却管通过前端盖与法兰盘可拆卸连接；冷却管通过后端盖套在支座环上，所述密封圈设于后端盖的与支座环之间，后端盖的自由端设有凹入的密封腔，密封圈设于所述密封腔内，后端盖朝的自由端还可拆卸连接有环状的压盖，所述压盖朝向后端盖的端面上设有对应于所述密封腔的一圈凸沿，所述凸沿延伸入密封腔并压紧密封圈。

进一步地，所述隔离环的外圆周面与主体管道的内壁之间具有间隙。

进一步地，所述介质通道上设有导杆，所述导杆固定在主体管道内，导杆穿过所述隔离环且隔离环可滑动套设于所述导杆上。

进一步地，导杆的直径小于主体管道的内径且小于隔离环的直径，导杆的两端分别通过支架固定连接于主体管道的内壁，两支架分别位于主体管道的隔膜连接端和介质腔室连接端。

进一步地，隔离环两端的导杆段上分别套设有弹性元件，两弹性元件各自被压缩于隔离环对应端的端面与支架之间。

进一步地，所述弹性元件为圆柱螺旋压簧。

进一步地，所述导杆、隔离环和主体管道同轴。

本发明还涉及一种隔离泵，包括上述的一种冷却隔离器，冷却隔离器通过其隔膜连接端与安装有隔膜的缸体连通，冷却隔离器通过其介质腔室连接端与介质腔室连通，所述介质腔室的壁上设有吸入阀组和排出阀组。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明的冷却隔离器，冷却水套的冷水管可拆卸，便于对结垢后的主体管道外壁表面实施清洁，定期进行清洁处理，可保证使用过程中热交换的有效性，从而保证对主体管道内介质的降温，利于隔膜的冷却隔离，可提高隔膜的使用寿命。

2、本发明的冷却隔离器，使用时，通过隔膜连接端连通安装隔膜的缸体的非液压油侧，通过介质腔室连接端连通介质腔室，具有一定长度的介质通道本身具有一定防止两端介质热交换的作用，在主体管道内、介质通道上增设了可沿主体管道轴向滑动的隔离环后，可进一步提高冷却隔离效果。使用时，隔离环可在主体管道内随介质流动而自由滑动，可防止“隔膜连接端”的“冷却介质”与“介质腔室连接端”的“高温介质”的热交换，起到保护隔膜和保障泵送工艺要求的作用。

3、本发明的冷却隔离器，由于导杆、隔离环的存在，在主体管道的中心圆柱区域已不存在“高温介质”与“冷却介质”发生动态混合效应的现象；“高温介质”从“介质腔室连接端”向“隔膜连接端”流动的过程时，少量的介质从隔离环与主体管道内壁之间的间隙流过，靠近于主体管道的壁，而主体管道的外壁上还设有冷却水套，可以充分冷却该少量介质，进一步有效保护隔膜。

4、本发明的隔膜泵，使用可靠，因隔离环随介质一起滑动，因此隔离环不会在“介质腔室连接端”或“隔膜连接端”引起“排出不及时造成压力升高”或“吸入不流畅造成的隔膜破坏”的问题，保障使用效果。

5、本发明的冷却隔离器，除了在隔膜泵泵送高温介质方面的应用，该结构也可以在柱塞泵上应用，主要指输送液固介质的柱塞泵，以及高温液固两相介质的输送过程中，在柱塞泵输送液固两相介质过程中，由于柱塞不利于输送液固混合介质，因此采用液固混合介质与柱塞接触部分液体介质隔离是一种技术需求，同样可以使用本技术方案的隔离结构，而目前还没有利用柱塞泵直接输送浓度≥2%的液固两相介质的方案，解决柱塞泵直接输送液固两相介质是技术发展的一种必然趋势，本隔离结构适用，可以有效起到避免液固介质充分混合的作用。

附图说明

图1为背景技术提及的试制使用的冷却器的结构示意图；

图2为具体实施例的一种冷却隔离器的结构示意图；

图3为具体实施例的隔离泵的结构示意图；

其中，法兰盘1，出水口2，冷却出口阀3，进水口4，冷却进口阀5，密封圈6，支座环7，主体管道8，压盖9，后端盖10，冷却管11，螺旋隔片12，弹性元件13，隔离环14，导杆15，支架16，前端盖17，垫片18，螺栓19，隔环20，隔膜30，缸体40，介质腔室50。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

请参见图2，具体实施例的一种冷却隔离器，包括主体管道8，主体管道8内为介质通道，主体管道8和介质通道具有一定长度，在使用时安装于隔膜（安装隔膜的缸体的非液压油侧）和介质腔室（吸入阀组、排出阀组在介质腔室上）之间，可以起到一定避免高温介质接触隔膜、影响隔膜寿命的作用，所述主体管道8的一端形成为隔膜连接端，另一端形成为介质腔室连接端，对应的，介质通道的一端就形成为冷却振荡介质端，另一端形成为高温介质端；主体管道8的外壁上设有冷却水套，所述冷却水套可拆卸以便于清洁，冷却水套包括螺旋隔片12，螺旋隔片12沿主体管道8的长度方向缠绕固定（焊接）在主体管道8的外壁上，螺旋隔片12的一端设有环状的法兰盘1，另一端设有支座环7，法兰盘1和支座环7均密封固定在主体管道8的外壁上，螺旋隔片12的外侧套设有冷却管11以在冷却管11的内壁和主体管道8的外壁之间形成螺旋冷却水道，冷却管11的一端与法兰盘1通过轴向与冷却管11同向的若干螺栓19连接（若干螺栓19沿法兰盘1周向均布），冷却管11的另一端套在支座环7外侧以便于从支座环7一端装拆冷却管11，冷却管11与支座环7的外圆周面之间设有密封圈6，为了保证密封效果，冷却管11的端面与法兰盘1之间也可以设置垫片18。这样，拆卸掉冷却管11与法兰盘1连接的螺栓19，即可抽出冷却管11，便于清洁。

实施时，进一步地，为了便于连接的实施和便于提高密封效果，冷却管11的两端分别固定连接有环状的前端盖17和后端盖10，通过前端盖17与法兰盘1连接，垫片18设于前端盖17与法兰盘1相抵接的端面之间；后端盖10套在支座环7上，密封圈6设于后端盖10与支座环7之间，后端盖10朝向外侧的一端设有凹入的密封腔，所述密封圈6设于所述密封腔内，后端盖10朝向外侧的一端还连接有环状的压盖9，压盖9朝向后端盖10的端面设有对应于密封腔的一圈凸沿，所述凸沿伸入密封腔并压紧密封圈6。压盖9通过轴向与冷却管11同向的若干螺栓与后端盖10相连接，实施时，压盖9还可以通过沿冷却管11径向的螺栓紧固在支座环7上。冷却管11的两端分别设有出水口2和进水口4，出水口2上连接冷却出口阀3，进水口4上连接冷却进口阀5，以便通入冷却液。

实施例的冷却隔离器，冷却水套的冷水管11可拆卸，便于对结垢后的主体管道8外壁表面实施清洁，定期进行清洁处理，可保证使用过程中热交换的有效性，从而保证对主体管道8内介质的降温，利于隔膜的冷却隔离，可提高隔膜的使用寿命。

其中，所述介质通道上设有圆柱状的隔离环14，所述隔离环14的轴向与主体管道8的轴向同向且所述隔离环14可沿主体管道8的轴向滑动设于主体管道8内。

请参见图3，使用时，通过隔膜连接端连通安装隔膜30的缸体40的非液压油侧，通过介质腔室连接端连通介质腔室50，具有一定长度的介质通道本身具有一定防止两端介质热交换的作用，在主体管道8内、介质通道上增设了可沿主体管道8轴向滑动的隔离环14后，可进一步提高冷却隔离效果。使用时，隔离环14可在主体管道8内随介质流动而自由滑动，可防止“冷却振荡介质端”的“冷却介质”与“高温介质端”的“高温介质”的热交换，起到保护隔膜和保障泵送工艺要求的作用。

具体说来，在随隔膜的鼓动带来的隔离环14往复运动中，当“高温介质”从“高温介质端”向“冷却振荡介质端”流动时，推动隔离环14一起移动，可有效地避免“高温介质”在流动过程中与“冷却振荡介质端”的“冷却介质”发生无阻碍的动态混合的问题，因此，不会造成“冷却振荡介质端”的“冷却介质”有太高的温升而破坏与其接触的非金属隔膜的现象。当“冷却介质”从“冷却振荡介质端”向“高温介质端”移动时，带动隔离环14一起运动，也可以有效避免“冷却介质”随着“高温介质”一起进入“高温介质端”，避免“高温介质”被降温而达不到泵动工艺要求的问题。可以理解的，隔离环14的工作滑动范围应在冷却水套的设置长度范围内。

其中，所述隔离环14的外圆周面与主体管道8的内壁之间具有间隙以形成通道。

这样，在隔离环14的往复运动过程中，允许少量的介质从隔离环14与主体管道8内壁之间的间隙流过，避免因隔离环14的设置，可能在“高温介质端”或“冷却振荡介质端”而引起的“排出不及时造成压力升高”或“吸入不流畅造成的隔膜破坏”的问题，保障使用效果。

同时，少量从隔离环14与主体管道8内壁之间的间隙流过的介质，因靠近主体管道8的壁，结合冷却水套的设置，也可以被更好地充分降温。而极少部分介质的降低，仍在泵送工艺参数允许范围内。

其中，所述介质通道上设有导杆15，所述导杆15固定在主体管道8内，导杆15穿过所述隔离环14且隔离环14可滑动套设于所述导杆15上；优选导杆15、隔离环14和主体管道8同轴设置。

这样，隔离环14的滑动灵活，与主体管道8的间隙均匀，更利于达到前述的效果。由于导杆15、隔离环14的存在，在主体管道8的中心圆柱区域已不存在“高温介质”与“冷却介质”发生动态混合效应的现象；“高温介质”从“高温介质端”向“冷却振荡介质端”流动的过程时，少量的介质从隔离环14与主体管道8内壁之间的间隙流过，靠近于主体管道8的壁，而主体管道8的外壁上的冷却水套，可以充分冷却该少量介质，进一步有效保护隔膜。

其中，导杆15的直径小于主体管道8的内径且小于隔离环14的直径，导杆15的两端分别通过支架16固定连接于主体管道8的内壁，两支架16分别位于主体管道8的隔膜连接端和介质腔室连接端；可以理解的，支架16不应封堵介质通道；本实施例中，支架16包括中间位置与导杆15套接的套筒，套筒再通过周向间隔均布的连接杆与主体管道8的内壁连接，连接杆之间形成为通道。

这样，支架16作为导杆15的支撑，也可以起到防止异常情况时隔离环14滑脱出导杆15的作用。实施时，为了使隔离环14的工作滑动范围与冷却水套的设置长度相匹配，两个支架16在主体管道8长度方向上的设置位置与法兰盘1和支座环7的位置对应，本实施例中，法兰盘1设于主体管道8的介质腔室连接端，支座环7设于主体管道8的隔膜连接端。

其中，隔离环14两端的导杆15段上分别套设有弹性元件13，两弹性元件13各自被压缩于隔离环14对应端的端面与支架16之间。在两端受力的状态下，隔离环14优选位于导杆15的中部，可通过匹配设计两弹性元件13的预压力而达到。所述弹性元件13优选采用圆柱螺旋压簧，使用方便，其外径也小于隔离环14的直径。

这样，有利于隔离环14往复运动时，每一个循环都能回位到导杆15中间位置，结合隔离环14的外圆周面与主体管道8内壁之间的间隙，可以更好地避免隔离环14可能在“高温介质端”或“冷却振荡介质端”引起“排出不及时造成压力升高”或“吸入不流畅造成的隔膜破坏”的问题，进一步保障使用效果。

请再参见图3，本发明还提供一种隔膜泵，包括上述的冷却隔离器，冷却隔离器的主体管道8的隔膜连接端与安装有隔膜30的缸体40连通，可以是通过管道以及对接法兰盘来实施连接，不作具体限制，主体管道8的介质腔室连接端与介质腔室50连通，介质腔室50的壁上设有吸入阀组和排出阀组。本隔膜泵使用的有益效果与前述效果相同，此处不再赘述。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种冷却隔离器，包括主体管道，主体管道内为介质通道，主体管道的外壁上设有冷却水套；所述主体管道具有一定长度以在使用时可起到避免高温介质接触隔膜的作用，所述主体管道的一端形成为隔膜连接端，另一端形成为介质腔室连接端；其特征在于：所述冷却水套包括固定在主体管道外壁上的螺旋隔片，主体管道外壁上还固定设有环状的法兰盘和支座环，所述法兰盘和支座环分别位于螺旋隔片的两端，螺旋隔片的外侧套设有冷却管以在冷却管的内壁和主体管道的外壁之间形成螺旋冷却水道，冷却管的一端与法兰盘可拆卸连接，冷却管的另一端套在支座环外侧以便于从支座环一端装拆冷却管，冷却管与支座环的外圆周面之间设有密封圈，冷却管两端分别设有出水口和进水口。

2.根据权利要求1所述一种冷却隔离器，其特征在于：所述介质通道上设有圆柱状的隔离环，所述隔离环的轴向与主体管道的轴向同向且所述隔离环可沿主体管道的轴向滑动设于主体管道内。

3.根据权利要求1所述一种冷却隔离器，其特征在于：冷却管的两端分别固定连接有环状的前端盖和后端盖以便加厚从而便于连接，冷却管通过前端盖与法兰盘可拆卸连接；冷却管通过后端盖套在支座环上，所述密封圈设于后端盖的与支座环之间，后端盖的自由端设有凹入的密封腔，密封圈设于所述密封腔内，后端盖朝的自由端还可拆卸连接有环状的压盖，所述压盖朝向后端盖的端面上设有对应于所述密封腔的一圈凸沿，所述凸沿延伸入密封腔并压紧密封圈。

4.根据权利要求2所述一种冷却隔离器，其特征在于：所述隔离环的外圆周面与主体管道的内壁之间具有间隙。

5.根据权利要求2所述一种冷却隔离器，其特征在于：所述介质通道上设有导杆，所述导杆固定在主体管道内，导杆穿过所述隔离环且隔离环可滑动套设于所述导杆上。

6.根据权利要求5所述一种冷却隔离器，其特征在于：导杆的直径小于主体管道的内径且小于隔离环的直径，导杆的两端分别通过支架固定连接于主体管道的内壁，两支架分别位于主体管道的隔膜连接端和介质腔室连接端。

7.根据权利要求6所述一种冷却隔离器，其特征在于：隔离环两端的导杆段上分别套设有弹性元件，两弹性元件各自被压缩于隔离环对应端的端面与支架之间。

8.根据权利要求7所述一种冷却隔离器，其特征在于：所述弹性元件为圆柱螺旋压簧。

9.根据权利要求5-8任一项所述一种冷却隔离器，其特征在于：所述导杆、隔离环和主体管道同轴。

10.一种隔离泵，其特征在于：包括如权利要求1-9中任一项所述的一种冷却隔离器，冷却隔离器通过其隔膜连接端与安装有隔膜的缸体连通，冷却隔离器通过其介质腔室连接端与介质腔室连通，所述介质腔室的壁上设有吸入阀组和排出阀组。

Images