CN114635856A - 一种高温高压立式管道泵 - Google Patents

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刘先盛
高兴振
郑剑平
王殿远
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Abstract

一种高温高压立式管道泵,包括过流单元、密封单元和转动轴单元,所述过流单元连接输入管和输出管,为管道中的介质提供流动的动力,所述密封单元设置在过流单元和转动轴单元之间,连接过流单元和转动轴单元并对过流单元和转动轴单元进行隔离,所述转动轴单元包括泵轴,所述泵轴的一端与设置在过流单元中设置的离心叶轮连接,另一端连接有驱动装置,驱动装置通过泵轴带动离心叶轮转动,使通过所述管道泵的介质流动。该管道泵能够输送温度在230℃~370℃之间的介质,且入口压力为8~12MPa、出口压力≥12Mpa。

Description

一种高温高压立式管道泵
技术领域
本发明涉及管道泵制造领域,具体涉及如上所述的一种高温高压立式管道泵。
背景技术
常规立式管道泵具有结构简单、重量较轻的特点,主要应用于工业和城市给排水、高层建筑增压供水和消防增压等各种清水及管道运输领域。但在以上应用领域中基本都不需要考虑到高温、高压的苛刻工况,常规立式管道泵只需要考虑产品的经济性与实用性即可,并未考虑在炼化和加氢裂化系统中需承受高温、高压等情况,使得常规立式管道泵无法满足在炼化、烷基化等行业的重油催化裂化、柴油加氢、汽油加氢装置中使用要求。
常规立式管道泵在高温、高压工况下,当设备运转后,离心叶轮自转产生的压力与进口压力同时作用在止推轴承上,导致轴承抱死无法正常工作。同时介质的高温传递到轴承箱油室中将黄油融化,轴承高速运转中缺少了轴承润滑,致使轴承在缺少润滑液的环境中运行,严重影响轴承的使用寿命。高温产生的热变形导致驱动装置与泵轴的同心度发生改变,无法保证驱动装置的轴心与泵轴心在同一轴线上,在运转期间发生偏离,导致口环等旋转部件摩擦,产生振动。因此,在特殊工况下常规立式管道泵没有实用价值,在近年来日益发展的石油化工等项目建设中,高温高压立式管道泵的需求会日益增加。
高温高压立式管道泵普遍应用在炼化、烷基化等行业的重油催化裂化、柴油加氢、汽油加氢装置中,其工作环境较其他行业管道泵更加恶劣。输送介质温度在230℃~370℃、入口压力8~12MPa、出口压力≥12Mpa在最小连续稳定流量到最大额定流量范围内,NPSHa与NPSHr的差值≤2m,此苛刻的工况常规立式管道泵单纯的增加承压壁厚或外包覆式轴承水冷之后也无法满足,在使用一段时间后如上述改良的常规立式管道泵其流量、扬程、效率均会降低,同时产生汽蚀、振动等现象。由于介质温度高、入口压力大容易造成口环及摩擦副间隙受温度膨胀变小,轴承使用寿命较短,轴承箱油室温度高等一系列问题,短时间内就会使设备损坏,无法正常运行,严重时影响到装置的安全运行及生产。
发明内容
为解决现有技术不足,本发明提供如上所述的一种高温高压立式管道泵,该管道泵能够输送温度在230℃~370℃之间的介质,且入口压力为8~12MPa、出口压力≥12Mpa。
本发明的技术方案如下:
一种高温高压立式管道泵,包括过流单元、密封单元和转动轴单元,所述过流单元连接输入管和输出管,为管道中的介质提供流动的动力,所述密封单元设置在过流单元和转动轴单元之间,连接过流单元和转动轴单元并对过流单元和转动轴单元进行隔离,所述转动轴单元包括泵轴,所述泵轴的一端穿过密封单元与设置在过流单元中的离心叶轮连接,另一端伸出至转动轴单元外与驱动装置连接,驱动装置通过泵轴带动离心叶轮转动,使通过所述管道泵的介质流动。
如上所述的一种高温高压立式管道泵,所述过流单元包括泵体和进口段,所述进口段外侧设有输入口,其与输入管连接,内侧为输出口,并与泵体连接,将输入的介质导入泵体中,所述泵体另一端连接有输出管,输入泵体的介质经过过流单元加压后输入输出管中,所述泵体中设置有一个或多个离心叶轮,离心叶轮转动连接在泵轴上,并与泵轴同轴心设置,离心叶轮带动介质转动产生离心力为介质加压。
进一步的,所述离心叶轮包括一级叶轮和二级叶轮,优选的,所述一级叶轮和二级叶轮的叶片相对布置,叶片能够拨动介质转动。
优选的,双重离心叶轮的设计能够将离心叶轮受到的轴向力以背靠背的方式进行抵消,防止离心叶轮相对泵轴轴心产生偏离。
进一步的,所述过流单元还包括隔板,所述隔板设置在泵体中一级叶轮和二级叶轮之间,所述泵体内壁还设置有连通一级腔和二级腔的介质通道,且所述介质通道下开口底端不高于一级叶轮,上开口顶端不低于二级叶轮,隔板的设置隔离了一级叶轮和二级叶轮,避免被输送的介质在泵体中形成紊流。
进一步的,所述进口段输入口内侧管道相对输入管方向偏转角a,角a为 30-60度,防止输入管中的高温高压介质长期直冲离心叶轮。
如上所述的一种高温高压立式管道泵,所述转动轴单元还包括轴承箱体、水冷套和轴承压盖,所述轴承压盖设置在轴承箱体一端,所述泵轴依次穿过轴承压盖和轴承箱体后伸入密封单元中,所述轴承箱体与密封单元连接的位置设置有一级油室,与轴承压盖连接的位置设置有二级油室,所述水冷套在一级油室中环绕泵轴设置,所述水冷套中通过有循环的冷却水,在一级油室内设置有与泵轴转动连接的外泵油环,所述轴承箱体在一级油室与二级油室之间设置有管路连接,所述外泵油环将一级油室中的润滑油通过管路泵送到二级油室中,使润滑油在经过所有轴承之后再流回到一级油室中完成润滑循环的过程。
进一步的,所述一级油室连接有补位油杯组件,所述补位油杯组件包括补位油杯,所述补位油杯中盛有备用润滑油,补位油杯中的润滑油能够及时进行补充消耗的润滑油,避免管道泵出现润滑不完全或干磨情况。
进一步的,所述轴承箱体内部在一级油室与二级油室之间设置有雾化腔,所述雾化腔中设置有雾化盘,所述雾化盘转动连接在泵轴上,所述雾化盘表面设置有呈螺旋状的流道和呈中心放射状的挡板,雾化盘随泵轴转动时,在离心力的作用下,挡板能够将流道中的润滑油打散雾化。
进一步的,所述雾化盘上设置有若干个个上下贯穿的泄流孔,所述雾化盘上未及时雾化的润滑油在重力的作用下,经过泄流孔直接流回到一级油室中,防止雾化盘上润滑油过多。
本发明的有益效果在于:
1.本发明一种高温高压立式管道泵,所述过流单元通过在泵体中设置一级叶轮与二级叶轮,将离心叶轮安装方式改为背靠背式,能够显著平衡离心叶轮产生的轴向力,抵消部分介质通过进口产生的压力,降低对轴承的载荷,防止因为轴承承受载荷过大导致轴承温度升高,使所述管道泵能够高功率的输送高压介质。
2.本发明一种高温高压立式管道泵,所述转动轴单元通过将一级油室的油输送到上方的二级油室中,再由二级油室流经各个轴承进行润滑,在轴承箱体内部设置雾化盘,通过泵轴的带动高速运转,将二级油室中漏出的润滑油进行分离并产生油雾,保证轴承的整体润滑,同时能降低油温对轴承的影响,进一步延长轴承的使用寿命。
3.本发明一种高温高压立式管道泵,所述一级油室中设置有水冷套,通过水冷循环的方式对转动轴单元的润滑油进行降温,避免被输送介质的高温和运转产生的高温使润滑油温度上升,导致轴承产生热衰减。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述,本申请的方案和优点对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。
在附图中:
图1为本实施例1中一种高温高压立式管道泵的结构示意图;
图2为本实施例1中过流单元的局部放大图;
图3为本实施例1中转动轴单元的局部放大图;
图4为本实施例1中雾化盘的结构示意图;
图中各附图标记所代表的组件为:
1、过流单元;11、泵体;12、进口段;13、一级叶轮;14、滑动轴衬;15、中间轴套;16、隔板;161、介质通道;162、一级腔;163、二级腔;164、隔离通道;17、二级叶轮;18、泵盖;19、导流体;191、导流通道;2、密封单元; 21、轴套;22、机械密封;23、密封端盖;3、转动轴单元;31、泵轴;311、轴承箱体;312、轴承压盖;313、一级油室;314、二级油室;315、雾化腔;316、管路;32、水冷套;33、补位油杯组件;34、外泵油环;35、雾化盘;36、流道; 37、挡板;38、泄流孔;4、输入管;5、输出管。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和进一步的实施例对本发明作进一步的描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
具体实施方式:
参见图1-图4,一种高温高压立式管道泵,包括过流单元1、密封单元2和转动轴单元3,所述过流单元1连接输入管4和输出管5,为管道中的介质提供流动的动力,所述密封单元2设置在过流单元1和转动轴单元3之间,连接过流单元1和转动轴单元3并对过流单元1和转动轴单元3进行隔离,所述转动轴单元3包括泵轴31,所述泵轴31穿过密封单元2与设置在过流单元1中的离心叶轮连接,另一端伸出至转动轴单元3外与驱动装置连接,驱动装置通过泵轴31 带动离心叶轮转动,使通过所述管道泵的介质加压流动。
参见图2,所述过流单元1包括泵体11和进口段12,所述进口段12外侧设有输入口,其与输入管4连接,内侧为输出口与泵体11连接,将输入的介质导入泵体11中,所述泵体11另一端连接有输出管5,输入泵体11的介质经过过流单元1加压后输入输出管5中,所述泵体11中设置有一个或多个离心叶轮,离心叶轮转动连接在泵轴31上,并与泵轴31同轴心设置,所述泵轴(31)轴线穿过进口段12的输出口。离心叶轮带动介质转动产生离心力为介质加压。
进一步的,所述离心叶轮包括一级叶轮13和二级叶轮17,优选的,所述一级叶轮13和二级叶轮17的叶片相对布置,叶片能够拨动介质转动。
作为优选的,双重离心叶轮的设计能够对介质进行双重加压,所述管道泵输送的都是石油之类粘稠且密度较大的介质,所述管道泵在工作时会受到很大的轴向力,而双重离心叶轮的设计能够将离心叶轮受到的轴向力以背靠背的方式进行抵消,防止离心叶轮相对泵轴31轴心产生偏离,摩擦泵体11内壁,产生振动。
作为优选的,所述密封部件包括机械密封22、密封端盖23和轴套21,所述密封端盖23与过流单元1上端通过双头螺栓连接,内腔设置机械密封22,机械密封22将介质与大气外侧隔开,将密封端盖23、泵体11、一级叶轮13和二级叶轮17形成单独、无泄漏的密封腔体。
进一步的,所述过流单元1还包括隔板16,所述隔板16设置在泵体11中,一级叶轮13和二级叶轮17之间,将泵体11的内部分隔为一级腔162和二级腔 163,泵轴31从隔板16穿过,所述泵体11内壁还设置有连通一级腔162和二级腔163的介质通道161,且所述介质通道161下开口底端不高于一级叶轮13,上开口顶端不低于二级叶轮17,被输送的介质在一级腔162中经过一级叶轮13加压之后,经过介质通道161流入到二级腔163中再通过二级叶轮17进行二次加压,隔板16的设置隔离了一级叶轮13和二级叶轮17,避免被输送的介质在泵体11中形成紊流,影响离心叶轮的加压效率,双重离心叶轮的设置方式还能够提高所述管道泵的输送效率,使管道泵出口处的介质压力≥12Mpa。
进一步的,所述泵体11上端开口还设置有泵盖18和导流体19,所述泵盖 18设置在泵体11上,上表面连接密封单元2,为泵体11的内部空间提供密封,所述导流体19设置在泵盖18之下,二级叶轮17之上,固定在泵体11的内部,泵轴31从导流体19中间穿过,所述导流体19在介质通道161上端开口的位置设置有导流通道191,所述导流通道191的外端开口与介质通道161的上端开口连接,内端开口设置在二级叶轮17中间上方。
作为优选的,所述隔板16在泵体11中位置是固定的,所述隔板16在介质通道161下端开口的位置设置有隔离通道164,所述隔离通道164的外端开口连接介质通道161的下端开口,内端开口连接一级腔162。
所述导流体19和隔板16的设计除了隔离出导流通道191和隔离通道164 之外,还能够降低过流单元1的制造难度,方便泵体11一体铸造成型,使一级叶轮13和一级叶轮17能够安装到泵体11中。
进一步的,离心叶轮的加压输送原理如下所述:需要输送的介质从中心位置流动到离心叶轮上,离心叶轮转动,在离心力的作用下,介质被叶片拨动从离心叶轮的边缘流出,完成介质的加压操作。
作为优选的,本实施例所述一级叶轮13设置有叶片的一面朝下,中心下方正对进口段12的输出口,从进口段12进入的介质从下方进入一级叶轮13中间,在一级叶轮13的离心作用和叶片拨动作用下,介质进行第一次加压,从一级腔 162经过隔离通道164进入介质通道161中,
进一步的,所述介质通道161的形状为C形,下端通过隔离通道164连接一级腔162,上端通过导流通道191连接二级腔163,所述二级叶轮17设置有叶片的一面朝上,经过一级加压的介质经过介质通道161和导流通道191流到二级叶轮17中间,经过二级叶轮17的离心作用和叶片拨动作用,再次加压,并从二级腔163的开口进入到输出管5中,完成介质的加压操作。
作为优选的,所述泵轴31穿过隔板16的位置上从内到外套有中间轴套15 和滑动轴衬14,所述滑动轴衬14与中间轴套15的设置,有效的缓解因过流部件两离心叶轮之间轴距过大而产生的摆动,通过隔板16中开设的冲洗孔将介质冲到滑动轴衬14中,运转后形成液膜起到支撑的作用,保证了转子与定子的同心度。
进一步的,所述进口段12输入口内侧管道的设置方向相对输入管4内介质的流向偏转角a,角a为45度,防止输入管4中的高温高压介质长期直冲离心叶轮,导致离心叶轮的使用寿命受到影响。
参见图3,所述转动轴单元3还包括轴承箱体311、水冷套32和轴承压盖 312,本实施例所述轴承压盖312设置在轴承箱体311上端,所述轴承箱体311 设置在密封单元2之上,所述泵轴31依次穿过轴承压盖312和轴承箱体311后伸入密封单元2中,上端伸出轴承压盖312之外与驱动装置连接,下端伸入过流单元1的泵体11中与,离心叶轮连接,所述轴承箱体311与密封单元2连接的位置设置有一级油室313,与轴承压盖312连接的位置设置有二级油室314,所述水冷套32在一级油室313中环绕泵轴31设置,所述水冷套32中通过有循环的冷却水,对润滑油进行冷却,在一级油室313内设置有与泵轴31转动连接的外泵油环34,所述轴承箱体311的内壁在一级油室313与二级油室314之间设置有管路316连接,由泵轴31提供动力,所述外泵油环34将一级油室313中的润滑油通过管路316泵送到二级油室314中,使润滑油在在重力的作用下经过所有轴承顺着泵轴31再流回到一级油室313中完成润滑循环的过程,使润滑油能够更快的完成冷却,从而使所述管道泵能够输送高温介质,避免高温介质传递来的热量在轴承箱体311中集聚,造成轴承热衰减。
进一步的,所述一级油室313连接有补位油杯组件33,所述补位油杯组件 33包括补位油杯,所述补位油杯中盛有备用润滑油,因为泄露蒸发等原因,所述转动轴单元3中的润滑油会产生消耗,补位油杯中的润滑油能够及时进行补充,避免管道泵出现润滑不完全或干磨情况。
参见图4,所述述轴承箱体311内部在一级油室313与二级油室314之间设置有雾化腔315,所述雾化腔315中设置有雾化盘35,所述雾化盘35转动连接在泵轴31上,所述雾化盘35表面设置有呈螺旋状的流道36和呈中心放射状的挡板37,当润滑油滴落至雾化盘35上后,润滑油进入到图4所示的流道36中,雾化盘35由泵轴31提供动力转动,在惯性的作用油滴相对于雾化盘35为相反方向运动,在挡板37的作用下将油滴打散形成油雾使润滑油更容易流入细小的缝隙中,提高润滑油的润滑效率,继而提高管道泵的承载能力,使管道泵能够输送高压介质。
进一步的,所述雾化盘35上设置有若干个上下贯穿的泄流孔38,所述雾化盘35上未及时雾化的润滑油在重力的作用下,经过泄流孔38直接流回到一级油室313中,防止雾化盘35上润滑油过多,负载过重,使驱动装置做无用功。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或增减替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种高温高压立式管道泵,其特征在于,包括过流单元(1)、密封单元(2)和转动轴单元(3),所述过流单元(1)连接输入管(4)和输出管(5),所述密封单元(2)设置在过流单元(1)和转动轴单元(3)之间,连接过流单元(1)和转动轴单元(3),所述转动轴单元(3)包括泵轴(31),所述泵轴(31)的一端穿过密封单元(2)与设置在过流单元(1)中的离心叶轮连接,另一端伸出至转动轴单元(3)外与驱动装置连接。
2.根据权利要求1所述的一种高温高压立式管道泵,其特征在于,所述过流单元(1)包括泵体(11)和进口段(12),所述进口段(12)外侧设有输入口,其与输入管(4)连接,内侧为输出口,并与泵体(11)连接,所述泵体(11)另一端连接有输出管(5),所述泵体(11)中设置有一个或多个离心叶轮,离心叶轮转动连接在泵轴(31)上,并与泵轴(31)同轴心设置,所述泵轴(31)轴线穿过进口段(12)的输出口。
3.根据权利要求2所述的一种高温高压立式管道泵,其特征在于,所述离心叶轮包括一级叶轮(13)和二级叶轮(17),所述一级叶轮(13)和二级叶轮(17)的叶片相对设置。
4.根据权利要求3所述的一种高温高压立式管道泵,其特征在于,所述过流单元(1)还包括隔板(16),所述离心叶轮包括一级叶轮(13)和二级叶轮(17),所述隔板(16)设置在泵体(11)中一级叶轮(13)和二级叶轮(17)之间,将泵体(11)的内部分隔为一级腔(162)和二级腔(163),泵轴(31)从隔板(16)中穿过,所述泵体(11)内壁还设置有连通一级腔(162)和二级腔(163)的介质通道(161),且所述介质通道(161)下开口底端不高于一级叶轮(13),上开口顶端不低于二级叶轮(17)。
5.根据权利要求4所述的一种高温高压立式管道泵,其特征在于,所述进口段(12)输入口内侧管道相对输入管(4)方向偏转角a,角a为30-60度。
6.根据权利要求1所述的一种高温高压立式管道泵,其特征在于,所述转动轴单元(3)还包括轴承箱体(311)、水冷套(32)和轴承压盖(312),所述轴承压盖(312)设置在轴承箱体(311)一端,所述泵轴(31)依次穿过轴承压盖(312)和轴承箱体(311)后伸入密封单元(2)中,所述轴承箱体(311)与密封单元(2)连接的位置设置有一级油室(313),与轴承压盖(312)连接的位置设置有二级油室(314),所述水冷套(32)在一级油室(313)中环绕泵轴(31)设置,所述水冷套(32)中通过有循环的冷却水,在一级油室(313)内设置有与泵轴(31)转动连接的外泵油环(34),所述轴承箱体(311)在一级油室(313)与二级油室(314)之间设置有管路(316)连接。
7.根据权利要求6所述的一种高温高压立式管道泵,其特征在于,所述一级油室(313)连接有补位油杯组件(33),所述补位油杯组件(33)包括补位油杯,所述补位油杯中盛有备用润滑油。
8.根据权利要求7所述的一种高温高压立式管道泵,其特征在于,所述轴承箱体(311)内部在一级油室(313)与二级油室(314)之间设置有雾化腔(315),所述雾化腔(315)中设置有雾化盘(35),所述雾化盘(35)转动连接在泵轴(31)上,所述雾化盘(35)表面设置有呈螺旋状的流道(36)和呈中心放射状的挡板(37)。
9.根据权利要求8所述的一种高温高压立式管道泵,其特征在于,所述雾化盘(35)上设置有若干个上下贯穿的泄流孔(38)。
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