CN115573939B - 一种海水淡化能量回收一体机自增压式水润滑轴承 - Google Patents

一种海水淡化能量回收一体机自增压式水润滑轴承 Download PDF

Info

Publication number
CN115573939B
CN115573939B CN202211419249.7A CN202211419249A CN115573939B CN 115573939 B CN115573939 B CN 115573939B CN 202211419249 A CN202211419249 A CN 202211419249A CN 115573939 B CN115573939 B CN 115573939B
Authority
CN
China
Prior art keywords
rotor
spiral
groove
spiral micro
bearing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202211419249.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115573939A (zh
Inventor
宁延强
张德胜
李岩
支银鹤
丁竞飞
张恒毅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu University
Original Assignee
Jiangsu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University filed Critical Jiangsu University
Priority to CN202211419249.7A priority Critical patent/CN115573939B/zh
Publication of CN115573939A publication Critical patent/CN115573939A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115573939B publication Critical patent/CN115573939B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/04—Shafts or bearings, or assemblies thereof
    • F04D29/046—Bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/06—Lubrication
    • F04D29/061—Lubrication especially adapted for liquid pumps
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination
    • Y02A20/131—Reverse-osmosis

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)

Abstract

本发明公开了一种海水淡化能量回收一体机自增压式水润滑轴承，涉及润滑技术领域，其包括置于轴瓦内腔的转子，转子的泵端和透平端分别连接泵叶轮和透平叶轮，转子位于泵端和透平端之间的表面上均布有螺旋形微沟槽，螺旋形微沟槽的螺旋方向与转子的旋转方向相反；本发明中旋形微沟槽的螺旋方向与转子的旋转方向相反，使得旋转的螺旋形微沟槽转子可将海水带入水润滑轴承间隙内，由泵端通过水润滑轴承间隙流入透平端，在其水润滑轴承间隙内可形成高压，加大海水在轴承间隙内的流动速度，进一步增强流体动压效果；高速旋转的螺旋形微沟槽转子可将海水带入水润滑轴承间隙内，可对水润滑轴承间隙内部进行再增压，增大水膜压力，提高其承载能力。

Description

一种海水淡化能量回收一体机自增压式水润滑轴承
技术领域
本发明涉及润滑技术领域，特别是涉及一种海水淡化能量回收一体机自增压式水润滑轴承。
背景技术
海水淡化能量回收一体机，是一种常用于海水淡化系统中的能量回收装置；该装置通过回收反渗透海水淡化膜截留下的浓盐水压力为新鲜海水增压，是反渗透海水淡化系统能量回收的关键装置，可以大幅降低海水淡化系统运行成本和产水成本至关重要。其中，海水淡化能量回收一体机由单级泵、水润滑轴承和能量回收透平组成，透平叶轮与泵叶轮通过水润滑轴承以同轴布置的形式连接，透平叶轮将回收的反渗透海水淡化膜截留下的高压浓盐水的压力能转化为机械能，驱动同轴泵叶轮转动，水压能通过透平转化为泵的机械能，达到能量回收的目的。
由于水润滑轴承不仅支撑着轴承-转子系统，而且还起着润滑的作用，对海水淡化能量回收一体机的运行起着极其重要的作用；并且海水淡化能量回收一体机转速非常高，可高达上万转，对轴承-转子系统的稳定性要求非常高，而一体机的透平端与泵端的工作环境存在非常高的压力差，水润滑轴承两端也就存在压力差，导致轴承-转子系统运行不稳定。在海水淡化能量回收一体机的早期启动阶段，水润滑轴承的转子表面与轴承表面发生摩擦接触，不仅导致轴承表面磨损严重，而且由于发生摩擦等产生的大量热量，导致海水淡化能量回收一体机发生烧瓦停机事故。
例如申请号为202111337575.9的一种适用于海水淡化能量回收一体机的水润滑轴承，其整体为空心圆柱体结构，一体机运行时，由轴承与主轴之间水膜的流体动压润滑效应提供承载力；具体结构为：轴承壁上带有两条圆孔形的流道：其中一条流道连通一侧端面和内圆柱面，另一条流道连通另一侧端面和内圆柱面，轴承内壁面在流道口周围刻有沟槽；其利用一体机内部流体压力分布规律，调节水润滑轴承的水膜压力分布，有效降低水润滑轴承在启停过渡阶段的摩擦磨损，而在高速运行阶段则具有提高转子稳定性的作用。
然而上述现有技术中仅在中部形成水膜，两端无法形成水膜，所以将会导致中部水膜压力发生释放现象，影响水膜压力，不能有效保证运行稳定性。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的缺陷和不足，提供一种海水淡化能量回收一体机自增压式水润滑轴承，可提高水润滑轴承的水膜压力，增强海水淡化能量回收一体机运行稳定性以及提高水润滑轴承-转子系统承载能力。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供一种海水淡化能量回收一体机自增压式水润滑轴承，包括置于轴瓦内腔的转子，所述转子的泵端和透平端分别连接泵叶轮和透平叶轮，所述转子位于泵端和透平端之间的表面上均布有螺旋形微沟槽，所述螺旋形微沟槽的螺旋方向与所述转子的旋转方向相反；
优选地，所述螺旋形微沟槽的数量为4～6个；
优选地，所述螺旋形微沟槽的螺旋倾斜角为30°～60°；
优选地，所述螺旋倾斜角为35°～42°；
优选地，所述螺旋形微沟槽的宽度和深度均逐渐减小，所述螺旋形微沟槽的宽进口位于泵端，所述螺旋形微沟槽的窄出口位于透平端；
优选地，所述螺旋形微沟槽的总面积占所述转子的总面积的25％～30％，单个所述螺旋形微沟槽的进口深度值为所述转子的直径的4％～6％，单个所述螺旋形微沟槽的周向宽度值为所述转子的周长的15％～20％；
优选地，所述螺旋形微沟槽的最小深度值为0；
优选地，所述宽进口处采用平滑倒角结构。
优选地，所述宽进口和所述窄出口均位于所述轴瓦的端部外侧；
优选地，所述泵端为柱状凸起结构，所述透平端为柱状凹陷结构；
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
1.本发明通过在海水淡化能量回收一体机运行时，利用高速旋转的并带有螺旋形微沟槽的转子对水润滑轴承间隙内部进行再增压，增大水膜压力，提高其承载能力；实现快速启动，减少启动时间；可保证轴承-转子系统在高速运行下平稳运行。
2.本发明通过在转子表面均布4～6个螺旋形微沟槽，减少水润滑轴承转子表面与轴承表面的摩擦接触面积，可减少海水淡化能量回收一体机在启停过渡阶段水润滑轴承的摩擦力以及轴承表面的摩擦磨损。
3.本发明通过在转子表面均布4～6个由宽渐窄和由深渐浅的螺旋形微沟槽，在一定程度上增大了水润滑轴承间隙内的流量，可带走水润滑轴承内部产生的热量，避免其轴承内部过热。
4.本发明通过在转子表面均布4～6个螺旋形微沟槽，在海水淡化能量回收一体机高速运行时，可在一定程度上减少转子受力不均产生的变形量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的螺旋形微沟槽的水润滑轴承-转子结构示意图；
图2为本发明的螺旋形微沟槽的水润滑轴承-转子系统水流流动示意图；
图3为本发明的螺旋倾斜角与最大水膜压力线性关系图；
图4为本发明的螺旋形微沟槽的水润滑转子展开示意图；
图5为本发明的螺旋形微沟槽的水润滑轴承水膜压力分布云图。
其中，1、转子；2、透平叶轮；3、泵叶轮。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1至5所示，本发明提供一种海水淡化能量回收一体机自增压式水润滑轴承，包括置于轴瓦内腔的转子1，轴瓦和转子1之间具有水润滑轴承间隙，转子1的泵端和透平端分别连接泵叶轮3和透平叶轮2，转子1位于泵端和透平端之间的表面上均布有螺旋形微沟槽，螺旋形微沟槽的数量可以根据实际工况进行选择，优选的方式为螺旋形微沟槽的数量为4～6个，此时，螺旋形微沟槽的总面积占转子1的总面积的25％～30％，减少水润滑轴承转子1表面与轴承表面的摩擦接触面积，可减少海水淡化能量回收一体机在启停过渡阶段水润滑轴承的摩擦力以及轴承表面的摩擦磨损；
进一步的，采用将螺旋形微沟槽按由宽渐窄和由深渐浅的规律布置，其中，螺旋形微沟槽的宽进口位于泵端，螺旋形微沟槽的窄出口位于透平端，此种方式导致螺旋形微沟槽的截面面积逐步变小，这将加大海水在轴承间隙内的流动速度，在一定程度上增大了水润滑轴承间隙内的流量，可带走水润滑轴承内部产生的热量，避免其轴承内部过热；进一步的，为了保证水膜厚度，设定单个螺旋形微沟槽的进口深度值为转子1的直径的4％～6％，而且可以将螺旋形微沟槽的出口深度值设定为0；为了保证水膜延展度，设定单个螺旋形微沟槽的周向宽度值为转子1的周长的15％～20％，优选的，还可以为16％、18％；
螺旋形微沟槽的螺旋方向与转子1的旋转方向相反，使得旋转的螺旋形微沟槽转子1可将海水带入水润滑轴承间隙内，由泵端通过水润滑轴承间隙流入透平端，在其水润滑轴承间隙内可形成高压，加大海水在轴承间隙内的流动速度，进一步增强流体动压效果；高速旋转的螺旋形微沟槽转子1可将海水带入水润滑轴承间隙内，可对水润滑轴承间隙内部进行再增压，增大水膜压力，提高其承载能力；增大水膜压力，也可保证轴承-转子系统在高速运行下平稳运行。
需要注意的是：从泵叶轮3方向至透平叶轮2方向，螺旋形微沟槽由宽渐窄和由深渐浅的发生变化，这将会导致泵端重量减少，根据其微沟槽需对水润滑转子1两端的透平端和泵端进行配重，可避免在高速旋转时产生不平衡载荷，配重方式可以采用配重螺母。
作为一种具体的实施方案，本发明中螺旋形微沟槽的螺旋倾斜角为30°～60°；优选方式，设定螺旋的倾斜角取值范围为35°～42°，此时增压效果最好，最大水膜压力值在峰值范围内；
作为一种具体的实施方案，本发明中宽进口处采用平滑倒角结构，保证进口平滑，有利于海水流入，避免进口处发生涡流等现象；
作为一种具体的实施方案，本发明中宽进口和窄出口均位于轴瓦的端部外侧，使得水润滑轴承间隙内的水流能够沿着转子1长度方向完全流出，避免轴瓦端面与透平端和泵端之间存在较大压力导致水压不稳以及配重失效的问题，进一步保证了一体机的运行稳定性；
作为一种具体的连接方式，泵端为柱状凸起结构，柱状凸起结构插入泵叶轮3内完成连接固定，透平端为柱状凹陷结构，透平叶轮2的连接端插入柱状凹陷结构完成连接固定。
需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种海水淡化能量回收一体机自增压式水润滑轴承，其特征在于：包括置于轴瓦内腔的转子，所述转子的泵端和透平端分别连接泵叶轮和透平叶轮，所述转子位于泵端和透平端之间的表面上均布有螺旋形微沟槽，所述螺旋形微沟槽的螺旋方向与所述转子的旋转方向相反；所述螺旋形微沟槽的宽度和深度均逐渐减小，所述螺旋形微沟槽的宽进口位于泵端，所述螺旋形微沟槽的窄出口位于透平端，所述螺旋形微沟槽的螺旋倾斜角为30°～60°，所述螺旋形微沟槽的总面积占所述转子的总面积的25％～30％，单个所述螺旋形微沟槽的进口深度值为所述转子的直径的4％～6％，单个所述螺旋形微沟槽的周向宽度值为所述转子的周长的15％～20％。
2.根据权利要求1所述的海水淡化能量回收一体机自增压式水润滑轴承，其特征在于：所述螺旋形微沟槽的数量为4～6个。
3.根据权利要求1所述的海水淡化能量回收一体机自增压式水润滑轴承，其特征在于：所述螺旋倾斜角为35°～42°。
4.根据权利要求1所述的海水淡化能量回收一体机自增压式水润滑轴承，其特征在于：所述螺旋形微沟槽的最小深度值为0。
5.根据权利要求1所述的海水淡化能量回收一体机自增压式水润滑轴承，其特征在于：所述宽进口处采用平滑倒角结构。
6.根据权利要求1所述的海水淡化能量回收一体机自增压式水润滑轴承，其特征在于：所述宽进口和所述窄出口均位于所述轴瓦的端部外侧。
7.根据权利要求1所述的海水淡化能量回收一体机自增压式水润滑轴承，其特征在于：所述泵端为柱状凸起结构，所述透平端为柱状凹陷结构。
CN202211419249.7A 2022-11-14 2022-11-14 一种海水淡化能量回收一体机自增压式水润滑轴承 Active CN115573939B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211419249.7A CN115573939B (zh) 2022-11-14 2022-11-14 一种海水淡化能量回收一体机自增压式水润滑轴承

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211419249.7A CN115573939B (zh) 2022-11-14 2022-11-14 一种海水淡化能量回收一体机自增压式水润滑轴承

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115573939A CN115573939A (zh) 2023-01-06
CN115573939B true CN115573939B (zh) 2024-06-11

Family

ID=84589990

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211419249.7A Active CN115573939B (zh) 2022-11-14 2022-11-14 一种海水淡化能量回收一体机自增压式水润滑轴承

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115573939B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970002001A (ko) * 1995-06-29 1997-01-24 배순훈 냉각수 강제순환방식의 온수순환펌프
CN201858185U (zh) * 2010-09-15 2011-06-08 安徽莱恩电泵有限公司 一种立式中开泵下轴承结构
CN203926403U (zh) * 2014-06-23 2014-11-05 临城清泉水泵制造有限公司 一种主动润滑导轴承系统
CN107228089A (zh) * 2017-06-15 2017-10-03 南京林业大学 钠冷快堆钠泵用流体动静压混合型导向轴承
CN108105144A (zh) * 2017-12-28 2018-06-01 四川省自贡工业泵有限责任公司 立式长轴熔盐泵
CN109654066A (zh) * 2019-01-11 2019-04-19 济南大学 一种增大静压轴承供液压力的钠泵
CN113775651A (zh) * 2021-09-02 2021-12-10 华南泵业有限公司 一种用水润滑轴承的闸门泵
CN114060108A (zh) * 2021-10-28 2022-02-18 江苏大学 透平式能量回收一体机的水润滑轴承

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970002001A (ko) * 1995-06-29 1997-01-24 배순훈 냉각수 강제순환방식의 온수순환펌프
CN201858185U (zh) * 2010-09-15 2011-06-08 安徽莱恩电泵有限公司 一种立式中开泵下轴承结构
CN203926403U (zh) * 2014-06-23 2014-11-05 临城清泉水泵制造有限公司 一种主动润滑导轴承系统
CN107228089A (zh) * 2017-06-15 2017-10-03 南京林业大学 钠冷快堆钠泵用流体动静压混合型导向轴承
CN108105144A (zh) * 2017-12-28 2018-06-01 四川省自贡工业泵有限责任公司 立式长轴熔盐泵
CN109654066A (zh) * 2019-01-11 2019-04-19 济南大学 一种增大静压轴承供液压力的钠泵
CN113775651A (zh) * 2021-09-02 2021-12-10 华南泵业有限公司 一种用水润滑轴承的闸门泵
CN114060108A (zh) * 2021-10-28 2022-02-18 江苏大学 透平式能量回收一体机的水润滑轴承

Also Published As

Publication number Publication date
CN115573939A (zh) 2023-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014190825A1 (zh) 自泵送流体动压型机械密封
CN110985402B (zh) 小流量超高扬程皮托管泵
CN103225624A (zh) 双壳体对称式径向剖分多级离心泵
CN106930916A (zh) 一种动外壳式多作用水液压径向柱塞泵
CN106870243A (zh) 一种多工况多级透平
CN115573939B (zh) 一种海水淡化能量回收一体机自增压式水润滑轴承
CN203214340U (zh) 双壳体对称式径向剖分多级离心泵
CN206361151U (zh) 一种具有多锯齿形螺旋槽的机械密封环
CN108691717B (zh) 双转轮的混流式水轮机
WO2015176541A1 (zh) 轴中轴定心滑板转子泵
CN203051777U (zh) 具有组合流体型槽结构的机械端面密封
CN106763779B (zh) 一种具有多锯齿形螺旋槽的机械密封环
Kokubu et al. Effect of inner guide on performances of cross flow turbine
RU121004U1 (ru) Водяной насос двигателя внутреннего сгорания
CN102720696A (zh) 预热水泵
CN209586575U (zh) 一种海水淡化泵和透平一体机透平流量调节装置
CN106979115B (zh) 反击式水轮机及其主轴密封系统
CN110017300B (zh) 一种自锁紧式离心压缩机叶轮结构
CN206738095U (zh) 一种动外壳式多作用水液压径向柱塞泵
CN201747412U (zh) 液力回收透平
CN112628193A (zh) 一种泵及其带轮箍可调速的诱导轮
CN111075750A (zh) 一种低鼓风损失可平衡轴向推力的透平机械转轴结构
CN109764000A (zh) 一种具有螺旋形泵送槽的混流泵转轮室
CN212535766U (zh) 一种基于圆形密封板的转子膨胀机
CN114645873B (zh) 一种减少离心泵轴向力后泵腔扰流结构的设计方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant