CN114576208B - 一种高温泵冷却结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温泵冷却结构，包括套设在泵轴上的封闭冷却机构，封闭冷却机构由水平放置的顶盖和底座组成，顶盖呈环形块状结构；底座为一端开口，一端封闭的环形槽体结构，底座开口端与顶盖一端面密封连接，且同轴线，从而将环形槽体封闭形成环形冷却腔体；在顶盖上分别左右对称开设有与环形冷却腔体连通的进水口和出水口，以使环形冷却腔体内的液体流动，对泵轴进行换热。本发明将气体导热变为强制对流换热，有效提高了换热效率，保证了泵轴上零件的可靠性。

Description

一种高温泵冷却结构

技术领域

本发明涉及高温泵冷却技术领域，具体涉及一种高温泵冷却结构。

背景技术

高温泵是利用永磁联轴器工作原理无接触的传递扭矩的新型泵，当原动机带动外磁钢转子时，通过磁场的作用驱动内磁钢转子同步旋转，而内磁钢转子和叶轮连成一体，从而达到无接触带动叶轮转动的目的，由于液体被封闭在静止的隔离套内，所以高温泵一种全封闭、无泄漏的泵型，因此完全杜绝了机械密封离心泵不可避免的跑、冒、滴、漏的弊病。由此，广泛应用于化工、电力、冶金矿山、核工业能源等各个领域。

一般情况下，高温泵通过所输送的高温介质、轴以及与泵体相连的部件将温度传递给密封腔和轴承腔。由于轴承腔和机械密封的工作温度一般要求在100℃以下，超过这个温度就需要通过外部手段进行冷却降温，以防止大量热量传递至驱动端，导致机封、轴承、电机转子因温度过高而失效。为了保证轴承和机械密封在一个相对较低的温度下正常工作，通常的办法是采用水冷系统进行机封冷却，可是对于高温泵的换热效果就不是很明显。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种能够有效提高换热效率，保证泵轴上零件可靠性的高温泵冷却结构。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种高温泵冷却结构，包括套设在泵轴上的封闭冷却机构，封闭冷却机构由水平放置的顶盖和底座组成，顶盖呈环形块状结构；底座为一端开口，一端封闭的环形槽体结构，底座开口端与顶盖一端面密封连接，且同轴线，从而将环形槽体封闭形成环形冷却腔体；在顶盖上分别左右对称开设有与环形冷却腔体连通的进水口和出水口，以使环形冷却腔体内的液体流动，对泵轴进行换热。

进一步地，在进水口的出水端密封连接有竖管，竖管远离顶盖一端靠近底座封闭端。

进一步地，进水口的进水端、出水口的出水端分别位于顶盖侧面。

进一步地，进水口的进水端、出水口的出水端均为螺纹孔。

进一步地，底座包括相同高度的内筒和外筒，以及密封连接于内筒和外筒之间的环形底盖，且底盖的端面与内筒或外筒端面同平面。

进一步地，在泵轴上套接有衬套，衬套外周面沿其轴向间隔均匀设有多组环形凸齿，每组环形凸齿由多根弧形齿条组成，且沿衬套周向间隔均匀设置，所有组环形凸齿的多根弧形齿条在轴向上一一正对；在内筒的内壁上、顶盖的内壁上间隔均匀轴向开设有与每组环形凸齿一一对应且相配合的环形齿槽，每个环形齿槽用于容纳对应组的环形凸齿以使两者可相对转动；在内筒的内壁上、顶盖的内壁上沿周向开设有与每组环形凸齿中弧形齿条根数对应的弧形让位槽，每个弧形让位槽沿内筒长度方向设置，以使衬套上的弧形齿条能够顺着对应的弧形让位槽插入内筒内，并使衬套上的每组环形凸齿到达对应的环形齿槽位置。

进一步地，每组环形凸齿由四根弧形齿条组成，且沿衬套周向间隔均匀设置。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明通过在泵轴套设封闭冷却机构，通过热传导方式将泵轴上的热量传递给环形冷却腔体内的液体，通过液体流动带走，从而对泵轴进行换热；同时，环形冷却腔体可以有效阻止外部热量向泵轴导热或者辐射。

2、通过在进水口的出水端密封连接有竖管，使封闭冷却腔体进水口的出水端和出水口的进水端处于不同平面上，对环形冷却腔体内的液体起循环作用，使环形冷却腔体内的液体温度均衡，以提高换热效率。

3、通过泵轴上运动部件和静止部件配合形成对流区，通过强制对流换热，将泵轴上的热量传递到内筒壁上，最后通过液体流动带走，将气体导热转换为强制对流换热，从而大幅度提高了换热效率，保证了泵轴上零件的可靠性。

附图说明

为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明整体结构的俯视图；

图2为图1中A-A向剖视图；

图3为本发明中封闭冷却机构的剖视图；

图4为本发明中衬套的俯视图；

图5为图4中B-B向剖视图。

图中：1、顶盖；2、底座；3、泵轴；4、进水口；5、出水口；6、竖管；7、衬套；

11、环形冷却腔体；

21、内筒；22、外筒；23、底盖；24、环形齿槽；25、弧形让位槽；

71、弧形齿条。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

如图1和图2所示，本实施例中提供一种高温泵冷却结构，包括套设在泵轴3上的封闭冷却机构，封闭冷却机构由水平放置的顶盖1和底座2组成，顶盖可采用矩形、多边形结构等，而本示例中顶盖1采用环形块状结构，其内径与泵轴直径相匹配，在顶盖端面靠近顶盖边缘周向间隔均匀开设有多个安装孔，以通过螺栓穿入安装孔对顶盖进行固定；底座2为一端开口，一端封闭的环形槽体结构，其内径与泵轴直径相匹配，底座开口端与顶盖一端面密封连接，且同轴线，从而将环形槽体封闭形成环形冷却腔体11，环形冷却腔体用于装载液体（例如冷却水等）对泵轴换热。虽然在环形冷却腔体内装载液体能够对泵轴进行换热，但由于液体在环形冷却腔体内不流动，液体会随泵轴或外界温度升温而升温，这样仅能短时间防止大量热量传递至泵轴的驱动端。由此，为了使环形冷却腔体11内的液体保持在一定的温度范围（使轴承腔和机械密封等处于工作温度内），避免受泵轴或外部温度影响导致环形冷却腔体内的液体温度持续上升，本示例中还在顶盖1上分别左右对称开设有与环形冷却腔体连通的进水口4和出水口5，以使环形冷却腔体内的液体流动、保持在一定的温度范围内、有效对泵轴进行换热。

本发明工作时，将封闭冷却机构套在泵轴3上后，通过螺栓穿过顶盖1上的安装孔对顶盖进行固定，然后分别通过管道与顶盖上的进水口4和出水口5连接，常温下的液体从进水口注入环形冷却腔体11内，泵轴转动将热量传递给环形冷却腔体内的液体，升温后的液体从出水口排出，在保证环形冷却腔体内的液体流动时，还可通过改变液体流动速度，控制环形冷却腔体内的液体温度，从而实现对泵轴进行换热，同时环形冷却腔体11还可以有效阻止外部热量向泵轴导热或者辐射。而在出水口5也通过管道连接，一方面避免了资源浪费；另一方面便于对出水口排出的液体集中处理，例如连接冷却设备，冷却设备再与进水口的管道连接，从而形成冷却循环系统。

请参见图2，为了使环形冷却腔体进水口4的出水端和出水口5的进水端处于不同平面上，对环形冷却腔体内的液体起循环作用，使环形冷却腔体内的液体温度均衡。在进水口4的出水端密封连接有竖管6，竖管远离顶盖一端靠近底座2封闭端。

为避免与进水口、出水口相连的管道阻碍泵轴其它驱动端部件的安装，使管道的布置更为合理。本示例中进水口4的进水端、出水口5的出水端分别位于顶盖1侧面，即进水口和出水口在顶盖的纵截面上分别呈“L”形。

为便于管道与进水口、出水口连接，进水口的进水端、出水口的出水端均为螺纹孔，以螺纹连接方式与管道安装固定。同时，为便于管道安装固定，在顶盖侧面位于螺纹孔边缘为平面。

请参见图3，为便于底座2与顶盖1安装，降低成本，减少材料消耗。本示例中底座2包括相同高度的内筒21和外筒22，以及密封连接于内筒和外筒之间的环形底盖23，且底盖的端面与内筒或外筒端面同平面，从而构成的环形槽体结构，通过顶盖与环形槽体封闭形成环形冷却腔体11。这样，还可以通过改变内筒和外筒的高度、底盖的宽度，控制环形冷却腔体内的容量大小，具体尺寸可根据实际需要而定，在此不作进一步限定。

请参见图2、图3、图4和图5，将上述的封闭冷却机构套设在泵轴3上，通过环形冷却腔体11可以有效阻止外部热量向泵轴导热或者辐射，对泵轴进行有效换热，但由于泵轴高速转动时会产生大量的热气，影响了换热效率。为了进一步提高换热效率，保证泵轴上零件的可靠性，为此本发明对封闭冷却机构的结构作出进一步改进，同时还在泵轴3上增设了衬套7。

具体的，在泵轴3上套接有衬套7，衬套7外周面沿其轴向间隔均匀设有多组环形凸齿，每组环形凸齿由多根弧形齿条71组成，且沿衬套周向间隔均匀设置，所有组环形凸齿的多根弧形齿条71在轴向上一一正对；每个环形齿槽用于容纳对应组的环形凸齿以使两者可相对转动；为便于衬套上的弧形齿条能够顺着对应的弧形让位槽插入内筒内，还开设有弧形让位槽25，具体的，在内筒的内壁上、顶盖的内壁上沿周向开设有与每组环形凸齿中弧形齿条71根数对应的弧形让位槽25，每个弧形让位槽沿内筒长度方向设置，以使衬套上的弧形齿条能够顺着对应的弧形让位槽插入内筒内，并使衬套上的每组环形凸齿到达对应的环形齿槽位置。

这样，安装时，在衬套7套接在泵轴3上后，保持弧形齿条71位置与弧形让位槽25位置正对，并竖向移动使衬套上的每组环形凸齿到达对应的环形齿槽位置，轻微转动泵轴3使每组环形凸齿转入对应环形齿槽24即可。工作时，泵轴3带动衬套7高速转动，从而带动每组环形凸齿在对应的环形齿槽24内高速转动，以带动热气形成对流区，通过强制对流换热，将泵轴上的温度传递到内筒21壁上，最后通过液体流动带走。将气体导热转换为强制对流换热，从而大幅度提高了换热效率，保证了泵轴上零件的可靠性。

请参见图4，本示例中每组环形凸齿由四根弧形齿条71组成，且沿衬套周向间隔均匀设置，弧形齿条的根数也可根据实际需要而定，在此不作进一步限定。

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，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的改变仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (5)

1.一种高温泵冷却结构，其特征在于，包括套设在泵轴（3）上的封闭冷却机构，封闭冷却机构由水平放置的顶盖（1）和底座（2）组成，顶盖呈环形块状结构；底座为一端开口，一端封闭的环形槽体结构，底座开口端与顶盖一端面密封连接，且同轴线，从而将环形槽体封闭形成环形冷却腔体（11）；在顶盖上分别左右对称开设有与环形冷却腔体连通的进水口（4）和出水口（5），以使环形冷却腔体（11）内的液体流动，对泵轴进行换热；

底座（2）包括相同高度的内筒（21）和外筒（22），以及密封连接于内筒和外筒之间的环形底盖（23），且底盖的端面与内筒或外筒端面同平面；

在泵轴（3）上套接有衬套（7），衬套外周面沿其轴向间隔均匀设有多组环形凸齿，每组环形凸齿由多根弧形齿条（71）组成，且沿衬套周向间隔均匀设置，所有组环形凸齿的多根弧形齿条（71）在轴向上一一正对；在内筒（21）的内壁上、顶盖（1）的内壁上间隔均匀轴向开设有与每组环形凸齿一一对应且相配合的环形齿槽（24），每个环形齿槽用于容纳对应组的环形凸齿以使两者可相对转动；在内筒的内壁上、顶盖的内壁上沿周向开设有与每组环形凸齿中弧形齿条（71）根数对应的弧形让位槽（25），每个弧形让位槽（25）沿内筒长度方向设置，以使衬套上的弧形齿条能够顺着对应的弧形让位槽插入内筒内，并使衬套上的每组环形凸齿到达对应的环形齿槽位置。

2.根据权利要求1所述的一种高温泵冷却结构，其特征在于，在进水口（4）的出水端密封连接有竖管（6），竖管远离顶盖一端靠近底座封闭端。

3.根据权利要求2所述的一种高温泵冷却结构，其特征在于，进水口（4）的进水端、出水口（5）的出水端分别位于顶盖（1）侧面。

4.根据权利要求3所述的一种高温泵冷却结构，其特征在于，进水口的进水端、出水口的出水端均为螺纹孔。

5.根据权利要求1所述的一种高温泵冷却结构，其特征在于，每组环形凸齿由四根弧形齿条（71）组成，且沿衬套周向间隔均匀设置。