CN112096614A - 液态硫磺泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液态硫磺泵，泵内部从上到下穿设有主轴，所述泵底部设有吸入盖，吸入盖上部设有排出体，吸入盖中心设有叶轮，在叶轮上端设有导叶，主轴底端依次穿过叶轮、导叶中心；所述排出体底端通过螺栓与吸入盖相连，排出体顶端通过螺栓连接在圆柱管上，导叶外圆与吸入盖和排出体的内止口配合连接，排出体上方设置有滑动轴承体，滑动轴承体内有轴衬，滑动轴承体通过法兰和排出体及圆柱管连接；在出液管上方设置了动力密封，在动力密封和底板之间为气体，副叶轮与底板之间的泵内形成空气腔，构成副叶轮动力密封；而空气腔作为隔离腔使蒸汽保温区域到轴承冷却区域的热量传导减少，防止热量上传引起轴承处温度过高。

Description

液态硫磺泵

技术领域

本发明涉及一种液态硫磺泵，属于高温夹套液下泵，整体结构为单级或多级、单吸、开式或闭式叶轮的立式离心泵，适用于输送苯酐、液态硫磺等高温，高熔点，易凝固的危险介质，最高温度达 260 ℃。

背景技术

正常工作状态下，硫磺以液态形式存在于泵中并被运输，温度条件要求在140~150摄氏度；

冬天低温环境或停机状态，在40度以下泵内的硫磺变成固态结晶，凝固后硫磺在泵中无法输送导致泵无法工作，所以，泵需要维持正常工作需要保持在高温条件下进行。

所以，本申请是泵在运行过程中如何保温及停车降温后硫磺凝固后如何解决的问题，是本申请急需解决的技术问题。

传统的液硫泵结构，泵送介质从泵中排出后从单独的出液管引到底板以上，介质液下部分的滑动轴承之间没有流动和冲洗作用，滑动轴承的冲洗要依靠从泵出口引出的冲洗管完成，冲洗管也需要保温，在一定的温度和保温时间的情况下，冲洗管内的硫磺是熔化的才能进行冲洗。当检修或停车后开车时，即使能够轻松盘车，也无法确定冲洗管是否已经通畅，如果保温时间不够就会造成滑动轴承干磨，损坏。

发明内容

本申请设计的一种液态硫磺泵，解决了滑动轴承的冲洗问题，只要本泵能轻松盘车即可马上启动，泵出口位置设置动力密封结构，并且滑动轴承座可以通蒸汽保温，滑动轴承自冲洗，液下深度可达10m。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：液态硫磺泵，泵内部从上到下穿设有主轴，所述泵底部设有吸入盖，吸入盖上部设有排出体，吸入盖中心设有叶轮，在叶轮上端设有导叶，主轴底端依次穿过叶轮、导叶中心；所述排出体底端通过螺栓与吸入盖相连，排出体顶端通过螺栓连接在圆柱管上，导叶外圆与吸入盖和排出体的内止口配合连接，排出体上方设置有滑动轴承体，滑动轴承体内有轴衬，滑动轴承体通过法兰和排出体及圆柱管连接；

所述泵的中部位置设有底板，底板上设有轴承架，轴承架底端设有连接座，连接座通过螺栓连接在底板上，连接座通过螺栓连接在上圆柱管上；位于底板上方位置的轴承架内设有密封箱体，密封箱体底端通过螺栓与连接座相连；位于密封箱体上方的轴承架上设有轴承室，轴承室内设有轴承部件，轴承室上方位置设有电机架，电机架上安装联轴器和电机；

位于底板下方的泵的出口段设有出液管，所述出液管为L形结构，出液管一端与泵内连通，另一端延伸至底板上端；泵的高于出液管根部高度的位置通过螺栓连接有副叶轮。

进一步的，轴承架上端靠近轴承部件位置的两端分别设有一个冷却水管，两个冷却水管上分别设有冷却水出口，两冷却水出口位于轴承架两侧以一高一低的高度设置。

进一步的，轴承室内的轴承体上端设置轴承压盖，轴承压盖与轴承体通过螺栓连接，轴承压盖上端开设有油嘴，轴承体下部通过轴承架支撑，轴承体内壁对应的泵主轴外设有轴承套，轴承体内壁与轴承套外壁之间设置轴承；轴承架下端安装有下法兰，轴承架下法兰上设置密封箱体，密封箱体内侧对应的泵主轴外壁设有轴套，密封箱体与轴套之间设有填料；所述的密封箱体采用免维护填料结构并且通过管路连接有冷却水入水管和冷却水出水管。

进一步的，所述副叶轮与底板之间的上圆柱管内形成空气腔；泵通过副叶轮形成动力密封；通过副叶轮密封来隔绝气体，采用动力密封结构，泵送介质从单独的出液管排出，上端底板处的轴封不密封泵送高压介质，只密封挥发气体。

进一步的，位于副叶轮下方还设有环形腔，泵主轴穿过环形腔中心，环形腔内壁下部与滑动轴承体连接，出液管与其所在出口段一侧的环形腔的外壁连通，远离出液管方向的环形腔下部开设有第一泄流孔，所述第一泄流孔穿过环形腔的内壁和外壁，用于泄漏介质回流到硫磺罐；所述的上圆柱管下端开设有第二泄流孔。

所述的出口段包括：环形腔、环形腔的上、下法兰、第一泄流孔及出液管管头。

本申请中为了防止泵内介质凝固而在泵内壁上结晶，在出液管上部位置设有蒸汽管入口，出液管下端与靠近于出液管方向的空气腔的上部之间连接有第一蒸汽管，空气腔远离出液管方向的一侧与副叶轮腔体外部上端连接第二蒸汽管，副叶轮靠近出液管方向的腔体上部和下部之间有第三蒸汽管并连通，与第二蒸汽管同方向的副叶轮腔体下部与滑动轴承体之间设有第四蒸汽管，与第三蒸汽管同方向的滑动轴承体至出液管顶端设有蒸汽出汽管，蒸汽出汽管顶端穿过底板并延伸至出液管顶部高度位置；从蒸汽管入口处—蒸汽进入管—途经泵的空气腔—副叶轮—滑动轴承体—蒸汽出汽管—蒸汽出口，整个过程实现了泵的蒸汽保温；

所述的空气腔的作用是：动力密封下部通蒸汽需要温度较高，而空气腔上部的底板以上的轴承室需要较低温度，而空气腔作为隔离腔使蒸汽保温区域到轴承冷却区域的热量传导减少，防止热量上传引起轴承处温度过高；

进一步的，上述蒸汽保温结构中，对动力密封前端的滑动轴承进行蒸汽保温，滑动轴承能够实现自冲洗；

进一步的，副叶轮的动力密封形式根据泵出口压力可采用1级或2级副叶轮结构；

进一步的，叶轮和导叶采用先进的设计手段对水力模型进行模拟和水力修正，高效节能，叶片出口和导叶反作用脉冲小，径向力小，增加液体滑动轴承的寿命；叶轮根据需要可以设计成2级或多级；

进一步的，所述的出液管采用自由伸缩结构，防止不同零件的热变形而引起泵本体变形，影响使用。

采用上述技术方案，本发明的工作过程及原理是：

正常工作时，硫磺以高温液态形式存在于泵中并被运输，温度控制在140~150摄氏度；

当停机后需要再次开机，开机前由于硫磺呈凝固状态主轴无法转动；需要将凝固的硫磺经过通蒸汽进行融化；蒸汽通过蒸汽管入口位置通入，通过第一蒸汽管到达空气腔中，经过空气腔通过第二蒸汽管进入到副叶轮保温腔，从副叶轮的第三蒸汽管引出并返回后再通过第四蒸汽管进入到滑动轴承体内，经过滑动轴承后引出到达蒸汽出汽管后从保温蒸汽出口排出；此过程整个蒸汽管路能够实现泵内凝固的硫磺融化成液态，可进行正常输送状态，此时可驱动电机主轴转动，硫磺通过泵部的叶轮转动在泵内沿主轴向上流动，此时，介质是通过叶轮提供向上的力；介质通过上部的副叶轮的作用对介质向下施加压力，实现密封并阻止介质进入到副叶轮以上的空气腔；从而使蒸汽保温区域到轴承冷却区域的热量传导减少，起到了隔离的效果；

上述过程中，在泵正常工作时，大部分硫磺通过主要流道由出液管排出，其余硫磺通过滑动轴承的间隙向上流，进入到环型腔的内壁形成的空间，进入后，一部分硫磺由第一泄流孔流回到硫磺罐，硫磺压力降低，剩余部分硫磺进入到滑动轴承上部的腔体内，通过副叶轮动力密封作用使硫磺被密封在副叶轮下面的腔体内；如果副叶轮没有完全密封住，此时，剩余部分的少量硫磺通过副叶轮密封泄漏到上圆柱管，通过上圆柱管的第二泄流孔流回到硫磺罐内。

本发明的有益效果是：

在出液管上方设置了动力密封，在动力密封和底板之间为气体，副叶轮与底板之间的泵内形成空气腔，构成副叶轮动力密封；而空气腔作为隔离腔使蒸汽保温区域到轴承冷却区域的热量传导减少，防止热量上传引起轴承处温度过高；泵的密封采用免维护填料结构并可以进行冷却；转子液下部分由滑动轴承支承，滑动轴承座可以通蒸汽保温，滑动轴承自冲洗，液下深度可达10m。

附图说明

图1为本发明的整体结构图。

图中，1、圆柱管、1.1、上圆柱管、2、主轴、3、吸入盖、4、排出体、5、叶轮、6、导叶、7-1、滑动轴承体、7-2、轴衬、7-3、轴套、8、底板、9、密封箱体、10、轴承室、10-1、轴承体、10-2、轴承压盖、10-3、轴承架、10-4、轴承套、10-5、轴承、11、冷却水出口、12、电机、13、出液管、13.1、出液管管头、14、密封箱体冷却水入水管、15、密封箱体冷却水出水管、16、副叶轮、16.1、副叶轮腔体、17、空气腔、18、环形腔、18.1、环形腔内壁、18.2、环形腔外壁、19、第一泄流孔、20、蒸汽管入口、21、第一蒸汽管、22、第二蒸汽管、23、第三蒸汽管、24、第四蒸汽管、25、蒸汽出汽管、26、蒸汽出口、27、电机架、28、联轴器、29、第二泄流孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

如图1所示，液态硫磺泵，泵内部从上到下穿设有主轴2，所述泵底部设有吸入盖3，吸入盖3上部设有排出体4，吸入盖3中心设有叶轮5，在叶轮5上端设有导叶6，主轴2底端依次穿过叶轮5、导叶6中心；所述排出体4底端通过螺栓与吸入盖3相连，排出体4顶端通过螺栓连接在圆柱管1上，导叶6外圆与吸入盖3和排出体4的内止口配合连接，排出体4上方设置有滑动轴承体7-1，滑动轴承体7-1内有轴衬7-2，滑动轴承体7-1通过法兰和排出体4及圆柱管1连接；

所述泵的中部位置设有底板8，底板8上设有轴承架10-3，轴承架10-3底端设有连接座，连接座通过螺栓连接在底板8上，连接座通过螺栓连接在上圆柱管1.1上；位于底板8上方位置的轴承架10-3内设有密封箱体9，密封箱体9底端通过螺栓与连接座相连；位于密封箱体9上方的轴承架10-3上设有轴承室10，轴承室10内设有轴承部件，轴承室10上方位置设有电机架27，电机架27上安装联轴器28和电机12；

位于底板8下方的泵的出口段设有出液管13，所述出液管13为L形结构，出液管13一端与泵内连通，另一端延伸至底板8上端；泵的高于出液管13根部高度的位置通过螺栓连接有副叶轮16。

进一步的，轴承架10-3上端靠近轴承部件位置的两端分别设有一个冷却水管，两个冷却水管上分别设有冷却水出口11，两冷却水出口11位于轴承架10-3两侧以一高一低的高度设置。

进一步的，轴承室10内的轴承体10-1上端设置轴承压盖10-2，轴承压盖10-2与轴承体10-1通过螺栓连接，轴承压盖10-2上端开设有油嘴，轴承体10-1下部通过轴承架10-3支撑，轴承体10-1内壁对应的泵主轴2外设有轴承套10-1，轴承体10-1内壁与轴承套10-4外壁之间设置轴承10-5；轴承架10-3下端安装有下法兰，轴承架10-3下法兰上设置密封箱体9，密封箱体9内侧对应的泵主轴2外壁设有轴套7-3，密封箱体9与轴套7-3之间设有填料；所述的密封箱体9采用免维护填料结构并且通过管路连接有冷却水入水管14和冷却水出水管15。

进一步的，所述副叶轮16与底板8之间的上圆柱管1.1内形成空气腔17；泵采用动力密封结构，通过副叶轮形成动力密封，并在副叶轮上方形成隔离腔；泵送介质从单独的出液管13排出，上端底板8处的轴封不密封泵送高压介质，只密封挥发气体。

进一步的，位于副叶轮16下方还设有环形腔18，泵主轴2穿过环形腔18中心，环形腔内壁18.1下部与滑动轴承体7-1连接，出液管13与其所在出口段一侧的环形腔的外壁18.2连通，远离出液管13方向的环形腔18下部开设有第一泄流孔19，所述第一泄流孔19穿过环形腔的内壁18.1和外壁18.2，用于泄漏介质回流到硫磺罐；所述的上圆柱管1.1下端开设有第二泄流孔29。

所述的出口段包括：环形腔18、环形腔的上、下法兰、第一泄流孔19及出液管管头13.1。

本申请中为了防止泵内介质凝固而在泵内壁上结晶，在出液管13上部位置设有蒸汽管入口20，出液管13下端与靠近于出液管13方向的空气腔17的上部之间连接有第一蒸汽管21，空气腔17远离出液管13方向的一侧与副叶轮腔体16.1外部上端连接第二蒸汽管22，副叶轮16靠近出液管13方向的腔体16.1上部和下部之间有第三蒸汽管23并连通，与第二蒸汽管22同方向的副叶轮腔体16.1下部与滑动轴承体7-1之间设有第四蒸汽管24，与第三蒸汽管23同方向的滑动轴承体7-1至出液管13顶端设有蒸汽出汽管25，蒸汽出汽管25顶端穿过底板8并延伸至出液管13顶部高度位置；从蒸汽管入口20处—蒸汽进入管—途经泵的空气腔17—副叶轮16—滑动轴承体7-1—蒸汽出汽管25—蒸汽出口26，整个过程实现了泵的蒸汽保温；

所述的空气腔17的作用是：动力密封下部通蒸汽需要温度较高，而空气腔17上部的底板8以上的轴承室10需要较低温度，而空气腔17作为隔离腔使蒸汽保温区域到轴承冷却区域的热量传导不减少，防止热量上传引起轴承处温度过高；

本发明过流部件采用停车时液体回流设计，保证停车时硫磺液体流回到罐内，防止在泵内积存。防止在维修时取出泵后在常温下凝固，加大拆卸难度，造成维修困难。

在泵的下端（浸没在液体内）采用轴向出流，滑动轴承由介质润滑，到了出口段位置，采用动力密封结构，泵送介质从单独的出液管13排出，上端底板8处的轴封不密封泵送高压介质，只密封挥发气体。

正常工作时，硫磺以高温液态形式存在于泵中并被运输，温度控制在140~150摄氏度；

当停机后需要再次开机，开机前由于硫磺呈凝固状态主轴2无法转动；需要将凝固的硫磺经过通蒸汽进行融化；蒸汽通过蒸汽管入口20位置通入，通过第一蒸汽管21到达空气腔17中，经过空气腔17通过第二蒸汽管22进入到副叶轮16的保温腔，从副叶轮16的第三蒸汽管23引出并返回后再通过第四蒸汽管24进入到滑动轴承体7-1内，经过滑动轴承后引出到达蒸汽出汽管25后从保温蒸汽出口26排出；此过程整个蒸汽管路能够实现泵内凝固的硫磺融化成液态，可进行正常输送状态，此时可驱动电机主轴2转动，硫磺通过泵部的叶轮5转动在泵内沿主轴2向上流动，此时，介质是通过叶轮5提供向上的力；介质通过上部的副叶轮16的作用对介质向下施加压力，实现密封并阻止介质进入到副叶轮16以上的空气腔17；从而使蒸汽保温区域到轴承冷却区域的热量传导减少，起到了隔离的效果；

上述过程中，在泵正常工作时，大部分硫磺通过主要流道由出液管13排出，其余硫磺通过滑动轴承的间隙向上流，进入到环型腔的内壁18.1形成的空间，进入后，一部分硫磺由第一泄流孔19流回到硫磺罐，硫磺压力降低，剩余部分硫磺进入到滑动轴承上部的腔体内，通过副叶轮16动力密封作用使硫磺被密封在副叶轮16下面的腔体内；如果副叶轮16没有完全密封住，此时，剩余部分的少量硫磺通过副叶轮16密封泄漏到上圆柱管1.1，通过上圆柱管1.1的第二泄流孔29流回到硫磺罐内。

本发明液态硫磺泵为高温夹套液下泵，整体结构为单级或多级、单吸、开式或闭式叶轮的立式离心泵。

Claims (10)

1.液态硫磺泵，其特征在于，泵内部从上到下穿设有主轴，所述泵底部设有吸入盖，吸入盖上部设有排出体，吸入盖中心设有叶轮，在叶轮上端设有导叶，主轴底端依次穿过叶轮、导叶中心；所述排出体底端通过螺栓与吸入盖相连，排出体顶端通过螺栓连接在圆柱管上，导叶外圆与吸入盖和排出体的内止口配合连接，排出体上方设置有滑动轴承体，滑动轴承体内有轴衬，滑动轴承体通过法兰和排出体及圆柱管连接；

所述泵的中部位置设有底板，底板上设有轴承架，轴承架底端设有连接座，连接座通过螺栓连接在底板上，连接座通过螺栓连接在上圆柱管上；位于底板上方位置的轴承架内设有密封箱体，密封箱体底端通过螺栓与连接座相连；位于密封箱体上方的轴承架上设有轴承室，轴承室内设有轴承部件，轴承室上方位置设有电机架，电机架上安装电机；

位于底板下方的泵的出口段设有出液管，所述出液管为L形结构，出液管一端与泵内连通，另一端延伸至底板上端；泵的高于出液管根部高度的位置通过螺栓连接有副叶轮。

2.根据权利要求1所述的液态硫磺泵，其特征在于：轴承架上端靠近轴承部件位置的两端分别设有一个冷却水管，两个冷却水管上分别设有冷却水出口，两冷却水出口位于轴承架两侧以一高一低的高度设置。

3.根据权利要求1所述的液态硫磺泵，其特征在于：轴承室内的轴承体上端设置轴承压盖，轴承压盖与轴承体通过螺栓连接，轴承压盖上端开设有油嘴，轴承体下部通过轴承架支撑，轴承体内壁对应的泵主轴外设有轴承套，轴承体内壁与轴承套外壁之间设置轴承；轴承架下端安装有下法兰，轴承架下法兰上设置密封箱体，密封箱体内侧对应的泵主轴外壁设有轴套，密封箱体与轴套之间设有填料；所述的密封箱体采用免维护填料结构并且通过管路连接有冷却水入水管和冷却水出水管。

4.根据权利要求1所述的液态硫磺泵，其特征在于：所述副叶轮与底板之间的上圆柱管内形成空气腔；泵通过副叶轮形成动力密封。

5.根据权利要求4所述的液态硫磺泵，其特征在于：位于副叶轮下方还设有环形腔，泵主轴穿过环形腔中心，环形腔内壁下部与滑动轴承体连接，出液管与其所在出口段一侧的环形腔的外壁连通，远离出液管方向的环形腔下部开设有第一泄流孔，所述第一泄流孔穿过环形腔的内壁和外壁，用于泄漏介质回流到硫磺罐；所述的上圆柱管下端开设有第二泄流孔。

6.根据权利要求1所述的液态硫磺泵，其特征在于：在出液管上部位置设有蒸汽管入口，出液管下端与靠近于出液管方向的空气腔的上部之间连接有第一蒸汽管，空气腔远离出液管方向的一侧与副叶轮腔体外部上端连接第二蒸汽管，副叶轮靠近出液管方向的腔体上部和下部之间有第三蒸汽管并连通，与第二蒸汽管同方向的副叶轮腔体下部与滑动轴承体之间设有第四蒸汽管，与第三蒸汽管同方向的滑动轴承体至出液管顶端设有蒸汽出汽管，蒸汽出汽管顶端穿过底板并延伸至出液管顶部高度位置。

7.根据权利要求1所述的液态硫磺泵，其特征在于：副叶轮的动力密封形式根据泵出口压力采用1级或2级副叶轮结构。

8.根据权利要求1所述的液态硫磺泵，其特征在于：叶轮根据需要设计成2级或多级；叶轮部位设计成局部干轴结构。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的液态硫磺泵，其特征在于：正常工作时，硫磺以高温液态形式存在于泵中并被运输，温度控制在140~150摄氏度；

当停机后需要再次开机，开机前由于硫磺呈凝固状态主轴无法转动；需要将凝固的硫磺经过保温蒸汽进行融化；蒸汽通过蒸汽管入口位置通入，通过第一蒸汽管到达空气腔中，经过空气腔通过第二蒸汽管进入到副叶轮保温腔，从副叶轮的第三蒸汽管引出并返回后再通过第四蒸汽管进入到滑动轴承体内，经过滑动轴承后引出到达蒸汽出汽管后从保温蒸汽出口排出；此过程整个蒸汽管路能够实现泵内凝固的硫磺融化成液态，可进行正常输送状态，此时可驱动电机主轴转动，硫磺通过泵部的叶轮转动在泵内沿主轴向上流动，此时，介质是通过叶轮提供向上的力；介质通过上部的副叶轮的作用对介质向下施加压力，实现密封并阻止介质进入到副叶轮以上的空气腔。

10.根据权利要求9所述的液态硫磺泵，其特征在于：

上述过程中，在泵正常工作时，大部分硫磺通过主要流道由出液管排出，其余硫磺通过滑动轴承的间隙向上流，进入到环型腔的内壁形成的空间，进入后，一部分硫磺由第一泄流孔流回到硫磺罐，硫磺压力降低，剩余部分硫磺进入到滑动轴承上部的腔体内，通过副叶轮动力密封作用使硫磺被密封在副叶轮下面的腔体内；如果副叶轮没有完全密封住，此时，剩余部分的少量硫磺通过副叶轮密封泄漏到上圆柱管，通过上圆柱管的第二泄流孔流回到硫磺罐内。

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