CN112096615A - 高温熔盐泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高温熔盐泵，泵内部从上到下穿设有主轴，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，在叶轮外圆和上端设有导叶，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，滑动轴承体通过法兰和排出体及圆柱管连接；本发明对出液管方式进行改进，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，实现高温介质的热隔离，没有高温熔盐直接把热量传导到泵的底板和支架，保证轴的温度从底板处的高温端到安装轴承处有一个合理的温降梯度，避免传统冷却方式的轴温骤降而引起轴的应力变形。

Description

高温熔盐泵
技术领域
本发明涉及一种高温熔盐泵，属于单级、单吸、液下泵型式，适用于输送高温熔盐介质的专用泵，用于三聚氰胺项目、氧化铝项目、片碱项目、太阳能发电等。
背景技术
高温熔盐泵用来输送融融状态的熔盐，熔盐的温度通常为220~560℃，是高温、高熔点的介质。传统熔盐泵采用带自冲洗管的滑动轴承，熔盐泵停机时，泵内充满的熔盐会有一大部分回流到罐体内，在滑动轴承间隙，口环间隙处等位置，会有熔盐积留并因停止加热而凝固，当电机启动带动泵主轴旋转时，由于泵内的熔盐呈熔融状态则导致主轴断裂或其他部件损坏；或当重新加热并不充分时，可以盘车，但自冲洗管路没有完全融化，这时启动会造成滑动轴承的干摩擦，造成滑动轴承的损坏。
传统熔盐泵输送的高温熔盐沿轴从底板上的出口段排出，热量直接传递给轴承架和轴承。因此，出现高温熔盐泵的热传导导致轴承温度过高导致轴承润滑失效泵运行故障问题。所以，需要对高温介质输送泵必须即时对轴承等部分进行有效冷却。传统熔盐泵的冷却方式是在底板上和出口段上方直接用水冷套进行水冷却引起的轴温骤降，从而引起轴的应力变形问题。
发明内容
为了解决高温熔盐泵的热传导导致轴承温度过高，本发明提供的高温熔盐泵，设计了特殊的出液管方式，在出液管上方设置了动力密封，在动力密封和底板之间设置了泄流孔，因为上圆柱管内没有熔盐而形成空气腔，用于隔绝热量；没有高温熔盐直接地把热量传导到泵的底板和支架，避免充满熔盐介质的液下部分的泵部件到液上部分轴承室冷却腔体的温度出现温度骤降，实现了轴和支承件的合理的温降梯度。并通过结构设计，减少了高温介质的热传导，保证了滚动轴承的正常运行。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：高温熔盐泵，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，在叶轮外圆和上端设有导叶，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，对转子有支承作用；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，轴承部件连接架安装在底板上，连接架底端通过螺栓连接上圆柱管，这段上圆柱管起到隔热层的作用；位于底板上部的连接架和底板之间设有散热筋板，所述连接架上方设有轴承架，轴承架内设有轴承室，轴承室上方位置设有电机架，安装联轴器和电机；
位于底板下方的泵的出口段有出液管，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，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泵下部由于高温介质产生的热量传递。
进一步的，位于副叶轮下方还设有环形腔，泵主轴穿设环形腔中心，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熔盐罐。
进一步的，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；
进一步的，所述底板和连接架接触面上采用局部加工沟槽设计，在连接面上形成空腔，减少热传导；
进一步的，所述的散热筋板采用立式结构，散热筋板底部设有连接座，并通过螺栓连接于连接座上，连接座通过螺栓与底板连接；连接座底部与底板上端接触面上开设有隔热槽，筋板既能做散热片，又能有效的减少了金属的横断面积，减少热传导；
进一步的，导叶，排出体，副叶轮，副叶轮腔体等容易积留介质的部分设计成倾斜面，有利于在停机后介质回流到泵的入口。
进一步的，位于连接架上方的泵主轴上设有风扇结构，风扇和轴紧密配合，在轴的旋转作用下，可以产生风机效应，带走热量；轴承架上设有轴承室，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，轴承架底端设有连接法兰，连接架和轴承架底部的腔体内设有风扇，风扇对压缩空气抽吸并向下方排出，用于冷却散热筋；
轴承架下法兰上设有冷却腔室，冷却腔设有冷却空气入口，从冷却空气入口向下部的轴及轴和静止件的内孔及其下部的散热筋板位置形成风冷流道，冷却腔室位置的主轴周围设有迷宫式的冷却衬套，冷却腔室设有水冷结构，所述水冷结构为设置在冷却衬套的外侧分别连接有冷却水入口和冷却水出口，所述冷却水入口和冷却水出口在冷却腔位置两侧为低进高出设置；
上述冷却结构中，常温的压缩空气经过水冷夹套降温后沿轴向高温区域逆向流动，带走热量，进一步降低轴的温升，在轴承室附近，轴的温度达到常温；
进一步的，滑动轴承体内部设有轴套，轴套与主轴外壁紧密配合，轴套与滑动轴承体内壁之间设有轴衬，轴套与轴衬形成介质润滑的滑动轴承；滑动轴承上部环形腔腔内与出液管连通；泵的下部由叶轮加压带出的介质通过出口段处的滑动轴承间隙，介质润滑滑动轴承后流至副叶轮方向，通过滑动轴承的节流和第一泄流孔泄压，可以降低动力密封处的压力；降压的介质通过副叶轮反向加压，防止向上圆柱管泄露；如果副叶轮能力不足，会有少量泄漏，泄露的介质通过上端的上圆柱管的第二泄流孔流回到熔盐罐内；
进一步的，副叶轮的动力密封形式随泵出口压力可采用两级或多级副叶轮结构；
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；叶轮部位设计成局部干轴结构，便于拆卸。
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。
进一步的，泵设置了失效报警系统，通过对泵的轴承温升、振动检测分析，对泵的失效进行报警，提前做好维修维护工作。
采用上述技术方案，本发明的工作过程及原理是：
电机驱动泵主轴旋转，通过泵底部的叶轮转动将机械能转化成流体的动能，熔盐在泵内沿主轴向上流动；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上圆柱管，在副叶轮上部至底板之间的上圆柱管内形成空气腔，起到隔热层作用，将副叶轮以下的高温熔盐和部件与底板以上的部件隔离起来，降低热传导，减少了向轴承部件传递的热量；
上述过程中，在泵正常工作时，大部分熔盐通过主要流道由出液管排出，其余熔盐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，一部分熔盐由第一泄流孔流回到熔盐罐，熔盐压力降低；剩余部分熔盐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熔盐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，剩余部分的少量熔盐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熔盐罐内。
本发明的有益效果是：
本发明对出液管方式进行改进，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，实现了高温介质的热隔离，没有高温熔盐直接把热量传导到泵的底板和支架，保证轴的温度从底板处的高温端到安装轴承处有一个合理的温降梯度，避免传统冷却方式的轴温骤降而引起轴的应力变形；泵转子的液下部分由滑动轴承支承，采用自冲洗；泵的出液管带有伸缩节满足热胀冷缩需要，泵的液下深度可达18m，输送介质温度高达560℃，适用于输送高温熔盐介质，是高温熔盐（硝酸盐）循环系统或者熔盐输送的专用泵。
附图说明
图1为本发明的结构图。
图2为副叶轮斜面设计结构图。
图3为导叶斜面设计结构图。
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、保温层、10、连接架、11、散热筋板、12、连接座、13、电机、14、出液管、14.1、出液管管头、15、副叶轮、16、空气腔、17、环形腔、17.1、环形腔内壁、17.2、环形腔外壁、18、第一泄流孔、19、隔热槽、20、风扇、21、连接板、22、冷却衬套、23、轴承架、24、轴承体、25、轴承压盖、26、油嘴、27、冷却空气入口、28、冷却水入口、29、冷却水出口、30、电机架、31、联轴器、32、第二泄流孔、33、斜面回流。
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，高温熔盐泵，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外圆和上端设有导叶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，对转子有支承作用；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，轴承部件连接架安装在底板8上，连接架10底端通过螺栓连接上圆柱管1.1，位于底板8上部的连接架10和底板8之间设有散热筋板11，所述连接架10上方设有轴承架23，轴承架23内设有轴承室，轴承室上方位置设有电机架30，电机架上面安装电机，主轴2上端安装联轴器31；
位于底板8下方的泵的出口段设有出液管14，所述出液管14为L形结构，出液管14一端与泵内连通，另一端延伸至底板8上端；泵出口段上方设有副叶轮15，形成副叶轮动力密封，所述副叶轮15与底板8之间的泵内形成空气腔16，通过空气腔16来隔绝泵下部由于高温介质产生的热量传递。
位于副叶轮15下方还设有环形腔17，泵主轴2穿设环形腔17中心，环形腔内壁17.1下部与滑动轴承体7-1连接，出液管14与其所在出口段一侧的环形腔的外壁17.2连通，远离出液管14方向的环形腔17下部开设有第一泄流孔18，所述第一泄流孔18穿过环形腔的内壁17.1和外壁17.2，用于泄漏介质回流到熔盐罐。
进一步的，所述的上圆柱管1.1下端开设有第二泄流孔32；
所述的出口段包括：环形腔17、环形腔17的上、下法兰、第一泄流孔18及出液管管头14.1；
进一步的，所述底板8和连接架10接触面上采用局部加工沟槽设计，在连接面上形成空腔，减少热传导；
进一步的，所述的散热筋板11采用立式结构，散热筋板11与连接架10铸造或焊接为一个整体，连接架10通过螺栓与底板8连接；连接架下部为法兰12结构与底板8上端接触面上开设有隔热槽19；筋板既能做散热片，又能有效的减少了金属的横断面积，减少热传导；
进一步的，位于连接架10上方的泵主轴2上设有风扇结构，风扇和轴紧密配合，能更好的传递热量，在轴的旋转作用下，可以产生风机效应，带走热量；轴承架23上设有轴承室，轴承室内的轴承体24上端设置轴承压盖25，轴承压盖25与轴承体24通过螺栓连接，轴承压盖25上端开设有油嘴26，轴承体24下部通过轴承架23支撑，轴承架23底端设有连接板21，连接板21底部设有风扇20，风扇20对压缩空气向下吹，用于冷却散热筋；
轴承架23下法兰上设有冷却腔室，冷却腔设有冷却空气入口27，从冷却空气入口27向下部的连接板21及其下部的散热筋板11位置形成风冷流道，冷却腔位置的主轴上套设有迷宫式的冷却衬套22，冷却腔室设有水冷结构，所述水冷结构为设置在冷却衬套的外侧分别连接有冷却水入口28和冷却水出口29，所述冷却水入口28和冷却水出口29在冷却腔位置两侧为低进高出设置；连接架10和轴承架23形成的内腔设有风扇20；
常温的压缩空气经过水冷夹套降温后沿轴向高温区域逆向流动，带走热量，进一步降低轴的温升，在轴承室附近，轴的温度达到常温；
进一步的，滑动轴承体7-1内部设有轴套7-3，轴套7-3与主轴2外壁紧密配合，轴套7-3与滑动轴承体7-1内壁之间设有轴衬7-2；滑动轴承上方的环形腔空间形成流道与出液管14连通，泵下部由叶轮5作用力带出的介质通过滑动轴承的间隙流至环形腔内壁17.1，通过滑动轴承的节流，可以降低动力密封处的压力；
同时，副叶轮对介质反向加压起到密封作用，如果副叶轮能力不足，会有少量泄漏，泄露的介质通过上端的上圆柱管1.1的第二泄流孔32流回到熔盐罐内；
通过以上措施，保证轴的温度从底板8处的高温到安装轴承处有一个合理的温降梯度，解决了传统熔盐泵在底板和出口段上方直接用水冷套进行水冷却引起的轴温骤降，从而引起轴的应力变形问题。
本发明过流部件采用斜面回流33设计，在停车时便于熔盐流回到罐内，防止熔盐在泵内大量积存，减少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，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排出，上端底板处的轴和连接架间不承受泵送高压介质的压力。
本发明高温熔盐泵设计为单级、单吸、液下泵型式，泵采用闭式离心叶轮，结构设计上保证在泵停车时，熔盐液体自动回流到罐体内；运行时减少热传递，提高滚动轴承寿命，保证高温熔盐泵的可靠运行和便捷维修。

Claims (10)

1.高温熔盐泵，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，轴承部件连接架安装在底板上，连接架底端通过螺栓连接上圆柱管；位于底板上部的连接架和底板之间设有散热筋板，所述连接架上方设有轴承架，轴承架上设有轴承室，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所述的高温熔盐泵，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。
3.根据权利要求1所述的高温熔盐泵，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熔盐罐。
4.根据权利要求1所述的高温熔盐泵，其特征在于：所述的上圆柱管下端开设有第二泄流孔。
5.根据权利要求1所述的高温熔盐泵，其特征在于：所述底板和连接架接触面上采用局部加工沟槽设计。
6.根据权利要求1所述的高温熔盐泵，其特征在于：所述的散热筋板采用立式结构，散热筋板底部设有连接座，并通过螺栓连接于连接座上，连接座通过螺栓与底板连接；连接座底部与底板上端接触面上开设有隔热槽。
7.根据权利要求1所述的高温熔盐泵，其特征在于：位于连接架上方的泵主轴上设有风扇结构，风扇结构和轴紧密配合。
8.根据权利要求2所述的高温熔盐泵，其特征在于：副叶轮形式的动力密封根据泵出口压力大小可采用两级或多级副叶轮结构。
9.根据权利要求1所述的高温熔盐泵，其特征在于：叶轮根据需要可以设计成2级或多级；叶轮部位设计成局部干轴结构。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的高温熔盐泵，其特征在于：电机驱动泵主轴旋转，熔盐通过泵底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层，从而将下部高温熔盐的热量进行了隔离；副叶轮上部至底板之间形成空气腔的隔热层，此空气腔起到将副叶轮以下的高温部件和底板位置以上的部件隔离起来，减少热传导的作用；
上述过程中，在泵正常工作时，大部分熔盐通过主要流道由出液管排出，其余熔盐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，一部分熔盐由第一泄流孔流回到熔盐罐，熔盐压力降低，剩余部分熔盐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熔盐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，剩余部分的少量熔盐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熔盐罐内。
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