CN114233686A - 水泵冷却结构及具有其的冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水泵冷却结构及具有其的冷却系。该水泵冷却结构，包括泵体、主轴、两个轴瓦、两个连通管以及两组机械密封；主轴贯穿泵体，两个轴瓦设置于主轴两端，泵体沿主轴长度方向的两端与主轴之间设置有机械密封；泵体内还开设有两个分别与两组机械密封对应的机封冷却腔，轴瓦内开设有轴瓦冷却腔，连通管一端与轴瓦固设，另一端与泵体固设，以将位于泵体同一侧的机封冷却腔与轴瓦冷却腔连通；通过连通管将轴瓦冷却腔与机封冷却腔连通，从而使得泵体同一侧的各冷却腔形成一个整体，仅通过一组冷却液进出管路即可满足泵体同一侧所有冷却腔的冷却液输入及输出需求，大大减少了冷却管路数量，有利于水泵的拆卸组装。

Description

水泵冷却结构及具有其的冷却系统

技术领域

本发明涉及离心泵相关技术领域，特别是涉及一种水泵冷却结构及具有其的冷却系统。

背景技术

离心泵内的机械密封依靠一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力(或磁力)作用下保持贴合，并配以辅助密封而达到阻漏作用，但是，当所输送泵送液为高温高压液体时，由于高温泵送液的压力会大幅上升，从而导致机械密封处容易发生泄露；

目前，当离心泵的泵送液为高温高压液体时，大多采用集装式机封以防止泄漏，但是集装式机封价格昂贵，会导致生产成本大幅增加；也存在开设冷却腔并通过接入冷却液对机封进行降温的方式，但由于离心泵在工作时，轴瓦内的滑动轴承等部件均需要通过接入冷却液的方式进行降温，因此会导致连接泵体的冷却管路过多，接管复杂，不利于水泵后续的检修维护。

发明内容

基于此，有必要针对目前在离心泵输送高温高压液体时通过接入冷却液的方式对机械密封进行降温，会导致水泵的冷却管路过于复杂，不利于水泵检修维护的问题，提供一种水泵冷却结构及具有其的冷却系统。

本发明首先提供一种水泵冷却结构，包括泵体、主轴、两个轴瓦、两个连通管以及两组机械密封；所述主轴贯穿所述泵体，两个所述轴瓦设置于所述主轴两端，所述泵体沿所述主轴长度方向的两端与所述主轴之间设置有所述机械密封；所述泵体内还开设有两个分别与两组所述机械密封对应的机封冷却腔，所述轴瓦内开设有轴瓦冷却腔，所述连通管一端与所述轴瓦固设，另一端与所述泵体固设，以将位于所述泵体同一侧的机封冷却腔与所述轴瓦冷却腔连通。

上述水泵冷却结构，通过连通管将轴瓦冷却腔与机封冷却腔连通，使得仅需要从任意一者通入冷却液，冷却液便能够沿连通管对两者均进行降温，并从另一者流出；从而使得泵体同一侧的各冷却腔形成一个整体，仅通过一组冷却液进出管路即可满足泵体同一侧所有冷却腔的冷却液输入及输出需求，大大减少了冷却管路数量，降低了检修维护时冷却管路的拆装难度，有利于水泵的拆卸组装。

在其中一个实施例中，所述轴瓦冷却腔包括轴瓦进液口以及轴瓦出液口，所述机封冷却腔包括机封进液口以及机封出液口，所述连通管的两端分别与所述轴瓦出液口以及所述机封进液口连接，所述轴瓦进液口用于输入冷却液，所述机封出液口用于输出冷却液。

可以理解的是，冷却液会先通过轴瓦进液口对滑动轴承进行降温，再通过机封冷却腔对机械密封进行降温，以同时满足滑动轴承以及机械密封的降温需求，进而在控制生产成本不大幅增加的同时，保证滑动轴承以及机械密封均能够正常工作。

在其中一个实施例中，所述轴瓦冷却腔与所述轴瓦内的滑动轴承对应且位于所述主轴下侧，所述轴瓦进液口与所述轴瓦出液口朝向相同。

在其中一个实施例中，所述机封冷却腔以所述主轴为中心环形设置，所述机封进液口与所述机封出液口以所述主轴为中心相对设置。

可以理解的是，冷却液在流经机封冷却腔时，整个机械密封的冷却效果较为均匀，机械密封整体的温度能够得到均匀降低，进而避免因部分位置降温不足而导致机械密封泄漏的情况发生。

在其中一个实施例中，所述连通管的两端沿所述主轴的径向方向与所述轴瓦出液口以及所述机封进液口连接。

可以理解的是，泵体与轴瓦之间轴向间距相对较小，径向设置连通管能够使得连通管具有充足的安装空间，有效降低连通管安装时的难度。

在其中一个实施例中，所述连通管的内径为15mm～25mm。

本发明第二方面提供一种冷却系统，该冷却系统包括水泵、底座、换热器以及管路，所述水泵包括上述任一实施例所述的水泵冷却结构，所述换热器以及所述泵体均固设于所述底座，所述换热器与所述泵体之间通过所述管路连接。

可以理解的是，换热器能够对冷却液进行换热降温，从而持续降低机械密封处的温度，增加机械密封的使用寿命。

在其中一个实施例中，所述冷却系统还包括固设于所述底座的主进液管以及主出液管；所述管路包括水泵进液管、水泵出液管、换热器进液管、第一换热管以及换热器出液管，所述第一换热管位于所述换热器内，以在所述主进液管与所述主出液管之间形成两条接管路线；其中一条所述接管路线沿所述主进液管、所述换热器进液管、所述第一换热管、所述换热器出液管以及所述主出液管的顺序设置；另一条所述接管路线沿所述主进液管、所述水泵进液管、所述水泵冷却结构、所述水泵出液管以及所述主出液管的顺序设置。

可以理解的是，整个冷却系统仅具有一个进液端与一个出液端，单进单出，冷却系统的管路复杂度较低，便于后续进行维护检修。

在其中一个实施例中，所述泵体内还具有两个机械密封腔，两个所述机械密封分别位于两个所述机械密封腔内，所述管路还包括机封进液管、第二换热管以及机封出液管，每一所述机械密封腔连通有一根所述机封进液管以及一根机封出液管，以使得沿所述机封进液管、所述第二换热管、所述机封出液管以及所述机械密封腔的顺序形成一循环接管路线；所述第二换热管位于所述换热器内且能够与所述第一换热管交换热量。

可以理解的是，第一换热管与第二换热管会在换热器内发生换热，以使得降温后的冷却液能够持续输送至机械密封腔内进行降温。

在其中一个实施例中，所述主进液管以及所述主出液管可拆卸的固设于所述底座，所述第一换热管以及所述水泵冷却结构与其他所述管路可拆卸的固定连接。

可以理解的是，进液管路系统和出液管路系统能够整体拆卸、安装，，降低了管路拆卸安装的难度，以便于进行水泵或者换热器的检修维护。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的冷却系统中水泵的正视方向剖视结构示意图；

图2为图1中A处的放大结构示意图；

图3为本发明的冷却系统中换热器以及底座的正视结构示意图；

图4为本发明的冷却系统的接管路线示意图；

图5为图3中底座、主进液管以及主出液管的左视结构示意图；

附图标记：1、水泵；10、泵体；11、机封冷却腔；111、机封进液口；112、机封出液口；12、机械密封腔；20、主轴；30、轴瓦；31、轴瓦冷却腔；311、轴瓦进液口；312、轴瓦出液口；40、连通管；50、机械密封；

2、底座；21、主进液管；22、主出液管；3、换热器；4、管路；41、水泵进液管；42、水泵出液管；43、换热器进液管；44、第一换热管；45、换热器出液管；46、机封进液管；47、第二换热管；48、机封出液管。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”或“设置于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。本申请的说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”、“下”可以是第一特征直接和第二特征接触，或第一特征和第二特征间接地通过中间媒介接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

除非另有定义，本申请的说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本申请的说明书所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图2，本申请首先提供一种水泵冷却结构，包括泵体10、主轴20、两个轴瓦30、两个连通管40以及两组机械密封50；主轴20贯穿泵体10，两个轴瓦30设置于主轴20两端，泵体10沿主轴20长度方向的两端与主轴20之间设置有机械密封50；泵体10内还开设有两个分别与两组机械密封50对应的机封冷却腔11，轴瓦30内开设有轴瓦冷却腔31，连通管40一端与轴瓦30固设，另一端与泵体10固设，以将位于泵体10同一侧的机封冷却腔11与轴瓦冷却腔31连通。

通过开设于机械密封50对应的机封冷却腔11，并向其中通入冷却液，能够带走机械密封50的摩擦热，有效降低机械密封50的温度，一方面能够延长机械密封50的使用寿命，另一方面能够降低密封端面温度，从而在泵送液为高温液体时，避免由于泵送液压力过大导致机械密封50密封失效的情况发生。

此外，离心泵工作时轴瓦30内的滑动轴承会随着主轴20的转动而产生摩擦热，通过开设与滑动轴承对应的轴瓦冷却腔31并向其中通入冷却液，能够有效的对滑动轴承进行降温，以延长滑动轴承的使用寿命。

而本申请中，将轴瓦冷却腔31与机封冷却腔11通过连通管40连通，使得仅需要从轴瓦冷却腔31或机封冷却腔11中的任意一者通入冷却液，冷却液便能够沿连通管40对轴瓦冷却腔31以及机封冷却腔11均进行降温，并从另一者流出；

从而使得泵体10同一侧的各冷却腔形成一个整体，仅通过一组冷却液进出管路即可满足泵体10同一侧所有冷却腔的冷却液输入及输出需求，大大减少了冷却管路数量，降低了检修维护时冷却管路的拆装难度，有利于水泵的拆卸组装。

当然，当离心泵中具有其他需要进行降温的部件时，也可通过开设对应的冷却腔，并通过相应的连通管40将其与本申请中的轴瓦冷却腔31以及机封冷却腔11串联的方式，对该部件进行降温，以使得仅通过一组冷却液进出管路，即可满足泵体10同一侧的所有冷却腔的冷却液输入及输出需求，以达到减少管路复杂度的效果。

在图2所示的实施例中，轴瓦冷却腔31包括轴瓦进液口311以及轴瓦出液口312，机封冷却腔11包括机封进液口111以及机封出液口112，连通管40的两端分别与轴瓦出液口312以及机封进液口111连接，轴瓦进液口311用于输入冷却液，机封出液口112用于输出冷却液；

轴瓦30内的滑动轴承在运行中，若不及时进行降温，可能由于摩擦热的累计而导致滑动轴承使用寿命大幅下降；而对于机械密封50而言，价位较低的集装式机械密封本身也具有一定的防泄漏能力，因此，在使用价位较低的集装式机械密封的基础上，进一步通过机封冷却腔11对机械密封50进行降温时，此时机械密封50的降温需求是低于轴瓦30内滑动轴承的降温需求的；

可以理解的是，冷却液优先进入的冷却腔的冷却效果会优于其次进入的冷却腔的冷却效果，因此，通过上述连接方式，能够使得冷却液先通过轴瓦进液口311对滑动轴承进行降温，再通过机封冷却腔11对机械密封50进行降温，以同时满足滑动轴承以及机械密封50的降温需求，进而在控制生产成本不大幅增加的同时，保证滑动轴承以及机械密封50均能够正常工作。

在图2所示的实施例中，轴瓦冷却腔31与轴瓦30内的滑动轴承对应且位于主轴20下侧，轴瓦进液口311与轴瓦出液口312朝向相同。

轴瓦冷却腔31紧贴滑动轴承，以保证轴瓦冷却腔31内的冷却液对滑动轴承具有较高的冷却效率；此外，通过将轴瓦冷却腔31开设于主轴20下侧，能够保证滑动轴承在轴瓦30内具有充足的容置空间。

在图2所示的实施例中，机封冷却腔11以主轴20为中心环形设置，机封进液口111与机封出液口112以主轴20为中心相对设置；通过环形的机封冷却腔11，且机封进液口111与机封出液口112以主轴20为中心相对设置，以使得冷却液在流经机封冷却腔11时，整个机械密封50的冷却效果较为均匀，机械密封50整体的温度能够得到均匀降低，避免由于部分位置降温不足而导致机械密封50泄漏的情况发生。

在图2所示的实施例中，连通管40的两端沿主轴20的径向方向与轴瓦出液口312以及机封进液口111连接；由于泵体10与轴瓦30之间轴向间距相对较小，且设置有其他部件，将连通管40沿主轴20的径向设置能够使得连通管40具有充足的安装空间，有效降低连通管40安装时的难度。

在图2所示的实施例中，连通管40的内径为15mm～25mm；在此内径范围下，进入轴瓦冷却腔31以及机封冷却腔11内的冷却液能够满足相应的降温需求；优选的，连通管40的内径为15mm，在能够满足滑动轴承以及机械密封50的降温需求的情况下，连通管40的内径越小，所需冷却液量越少，从而能够降低装置整体的运行成本。

本发明还提供一种冷却系统，请结合图2、图3以及图4所示，包括水泵1、底座2、换热器3以及管路4，所述水泵1包括如权利要求1～6中任意一项的水泵冷却结构，换热器3以及泵体10均固设于底座2，换热器3与泵体10之间通过管路4连接；换热器3通过管路4与泵体10之间形成循环，以使得通过管路4回输的冷却液经过换热器3的换热后能够通过管路4重新输至泵体10内的机械密封50处，从而持续降低机械密封50处的温度，增加机械密封50的使用寿命。

在图3、图4以及图5所示的实施例中，冷却系统还包括固设于底座2的主进液管21以及主出液管22；管路4包括水泵进液管41、水泵出液管42、换热器进液管43、第一换热管44以及换热器出液管45，第一换热管44位于换热器3内，以在主进液管21与主出液管22之间形成两条接管路线；其中一条接管路线沿主进液管21、换热器进液管43、第一换热管44、换热器出液管45以及主出液管22的顺序设置；另一条接管路线沿主进液管21、水泵进液管41、水泵冷却结构、水泵出液管42以及主出液管22的顺序设置。

通过设置主进液管21和主出液管22，并在两者之间形成两条接管线路；流经水泵冷却结构的接管线路能够满足滑动轴承以及机械密封50的降温需求，而流经换热器3的接管线路能够用于换热器3内的换热；此外，如此设置还使得整个冷却系统仅具有一个进液端与一个出液端，单进单出，冷却系统的管路复杂度较低，便于后续进行维护检修。

在图4和图5所示的实施例中，主进液管21以及主出液管22可拆卸的固设于底座2，第一换热管44以及水泵冷却结构与其他管路4可拆卸的固定连接；以使得在将与第一换热管44以及水泵冷却结构连接的各管路4拆卸，并将主进液管21以及主出液管22从底座2上拆卸后，即可拆卸得到各自作为一个整体的进液管路系统以及出液管路系统，在检修完成后，能够将进液管路系统和出液管路系统整体进行安装即可，降低了管路拆卸安装的难度，以便于进行水泵1或者换热器3的检修维护。

在图3和图4所示的实施例中，泵体10内还具有两个机械密封腔12，两组机械密封50分别位于两个机械密封腔12内，管路4还包括机封进液管46、第二换热管47以及机封出液管48，每一机械密封腔12连通有一根机封进液管46和一根机封出液管48，以使得沿机封进液管46、第二换热管47、机封出液管48以及机械密封腔12的顺序形成一循环接管路线；第二换热管47位于换热器3内且能够与第一换热管44交换热量。

机封进液管46以及机封出液管48位于图1中水泵1的前后侧，且与机械密封腔12连通，冷却液能够通过机封进液管46进入机械密封腔12从而实现对机械密封50的降温；

通过机封出液管48流出的冷却液吸收机械密封50的热量后温度上升，当其流动至第二换热管47后，由于第一换热管44内为直接从主进液管21输入的冷却液，第二换热管47与第一换热管44内的冷却液会在温度差作用下发生换热，从而使得第二换热管47内冷却液的温度降低，并能够通过机封出液管48重新输送至机械密封腔12内进行降温，重复上述循环，以实现对机械密封50的持续降温。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种水泵冷却结构，其特征在于，包括泵体(10)、主轴(20)、两个轴瓦(30)、两个连通管(40)以及两组机械密封(50)；

所述主轴(20)贯穿所述泵体(10)，两个所述轴瓦(30)设置于所述主轴(20)两端，所述泵体(10)沿所述主轴(20)长度方向的两端与所述主轴(20)之间设置有所述机械密封(50)；

所述泵体(10)内还开设有两个分别与两组所述机械密封(50)对应的机封冷却腔(11)，所述轴瓦(30)内开设有轴瓦冷却腔(31)，所述连通管(40)一端与所述轴瓦(30)固设，另一端与所述泵体(10)固设，以将位于所述泵体(10)同一侧的机封冷却腔(11)与所述轴瓦冷却腔(31)连通。

2.根据权利要求1所述的水泵冷却结构，其特征在于，所述轴瓦冷却腔(31)包括轴瓦进液口(311)以及轴瓦出液口(312)，所述机封冷却腔(11)包括机封进液口(111)以及机封出液口(112)，所述连通管(40)的两端分别与所述轴瓦出液口(312)以及所述机封进液口(111)连接，所述轴瓦进液口(311)用于输入冷却液，所述机封出液口(112)用于输出冷却液。

3.根据权利要求2所述的水泵冷却结构，其特征在于，所述轴瓦冷却腔(31)与所述轴瓦(30)内的滑动轴承对应且位于所述主轴(20)下侧，所述轴瓦进液口(311)与所述轴瓦出液口(312)朝向相同。

4.根据权利要求2所述的水泵冷却结构，其特征在于，所述机封冷却腔(11)以所述主轴(20)为中心环形设置，所述机封进液口(111)与所述机封出液口(112)以所述主轴(20)为中心相对设置。

5.根据权利要求2所述的水泵冷却结构，其特征在于，所述连通管(40)的两端沿所述主轴(20)的径向方向与所述轴瓦出液口(312)以及所述机封进液口(111)连接。

6.根据权利要求2所述的水泵冷却结构，其特征在于，所述连通管(40)的内径为15mm～25mm。

7.一种冷却系统，其特征在于，包括水泵(1)、底座(2)、换热器(3)以及管路(4)，所述水泵(1)包括如权利要求1～6中任意一项所述的水泵冷却结构，所述换热器(3)以及所述泵体(10)均固设于所述底座(2)，所述换热器(3)与所述泵体(10)之间通过所述管路(4)连接。

8.根据权利要求7所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统还包括固设于所述底座(2)的主进液管(21)以及主出液管(22)；所述管路(4)包括水泵进液管(41)、水泵出液管(42)、换热器进液管(43)、第一换热管(44)以及换热器出液管(45)，所述第一换热管(44)位于所述换热器(3)内，以在所述主进液管(21)与所述主出液管(22)之间形成两条接管路线；

其中一条所述接管路线沿所述主进液管(21)、所述换热器进液管(43)、所述第一换热管(44)、所述换热器出液管(45)以及所述主出液管(22)的顺序设置；

另一条所述接管路线沿所述主进液管(21)、所述水泵进液管(41)、所述水泵冷却结构、所述水泵出液管(42)以及所述主出液管(22)的顺序设置。

9.根据权利要求8所述的冷却系统，其特征在于，所述泵体(10)内还具有两个机械密封腔(12)，两个所述机械密封(50)分别位于两个所述机械密封腔(12)内，所述管路(4)还包括机封进液管(46)、第二换热管(47)以及机封出液管(48)，每一所述机械密封腔(12)连通有一根所述机封进液管(46)以及一根机封出液管(48)，以使得沿所述机封进液管(46)、所述第二换热管(47)、所述机封出液管(48)以及所述机械密封腔(12)的顺序形成一循环接管路线；

所述第二换热管(47)位于所述换热器(3)内且能够与所述第一换热管(44)交换热量。

10.根据权利要求8所述的冷却系统，其特征在于，所述主进液管(21)以及所述主出液管(22)可拆卸的固设于所述底座(2)，所述第一换热管(44)以及所述水泵冷却结构与其他所述管路(4)可拆卸的固定连接。

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