CN203348147U - 应用于海水淡化的耐高压密封离心泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于海水淡化的耐高压密封离心泵，包括泵体部件、转子部件、轴承部件、机械密封部件，所述机械密封部件包括机械密封件(16)、泵盖(11)、轴套(14)，所述轴套(14)采用台阶式结构，该轴套(14)的台阶通过所述转子部件的叶轮(2)由叶轮螺帽(1)压紧在所述转子部件的泵轴(18)前端。本实用新型在强大的泵轴轴头力作用下，轴套不会往轴承部件的轴承体方向推出，利用调节套两侧的压力差来对消该离心泵入口的大部分轴头力，这样形成的轴向力平衡系统克服了由高吸入压力对泵轴巨大的轴向力，以确保耐高压密封离心泵的运行平稳可靠。

Description

应用于海水淡化的耐高压密封离心泵

技术领域

本发明涉及一种离心泵，具体是涉及一种主要应用于反渗透海水淡化系统、石油化工流程或核工业领域的高效高压离心泵(卧式)。

背景技术

近年来，反渗透式海水淡化系统已占全球海水淡化市场份额的近60％以上，国内海水淡化反渗透技术也得到迅速发展。但其中所采用的高压离心泵的高能耗导致淡海水成品的成本居高不下，一直是反渗透技术的致命性缺点，不利于实现大规模商业推广。研究发现，进入反渗透膜的海水压力通过高压泵提升为6.0～8.0MPa压力，通过膜器内的反渗作用后，排放的废浓海水的压力仍高达5.5～6.0MPa。若直接排放，造成巨大的能源浪费。由此一种压力交换器和双筒往复式等能量回收系统应运而生。

应用于海水淡化的能量回收增压泵是所述能量回收系统中的关键设备。原海水通过能量交换器后，回收了废浓海水的能量，压力达到5.5～6.0MPa，略低于反渗透膜的工作压力，不能直接进入反渗透工艺。现增压泵将这一部分海水提升至反渗透膜的工作压力，且将其并入高压泵的出口端一起进入反渗透膜，实现能量的二次利用。该增压泵保证了废浓海水能量的回收再利用过程顺利，减少了高压泵的流量，降低了能耗，这样就大大降低海水淡化的生产成本。

目前投产的反渗透海水淡化工程中的能量回收增压离心泵仍依赖进口。该高压增压泵已成为海水淡化工程中还未实现国产化的关键设备，这在一定程度上影响了国产海水淡化工程的设备投资，制约了海水淡化工程的大范围推广。由于增压泵本身的扬程不高，故可采用单壳体涡壳式离心泵，又由于此泵入口压力高达5.5～6.0MPa，这样一般的单级离心泵在轴向力平衡系统、耐压、轴封和轴承结构等方面均难以满足高要求。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的适应高吸入压力引起的泵体耐压、高压轴封，满足高入口压力的轴向力平衡系统，轴承结构的安全性要求，而提供一种能适应高吸入压力的密封性能良好、运行平稳可靠的应用于海水淡化的耐高压密封离心泵。

本发明目的通过如下技术方案来实现：应用于海水淡化的耐高压密封离心泵，包括泵体部件、转子部件、轴承部件、机械密封部件，所述机械密封部件包括机械密封件、泵盖、轴套，所述轴套采用台阶式结构，该轴套的台阶通过所述转子部件的叶轮由叶轮螺帽压紧在所述转子部件的泵轴前端。

在所述转子部件的叶轮的后轮毂处与机械密封部件的泵盖之间装有调节套；在所述泵体部件的泵体与叶轮的前端之间装有叶轮前密封环、在所述泵盖与叶轮的后端之间装有叶轮后密封环。

采用本发明后，在强大的泵轴轴头力作用下，轴套不会往轴承部件的轴承体方向推出，利用调节套两侧的压力差来对消该离心泵入口的大部分轴头力，这样形成的轴向力平衡系统克服了由高吸入压力对泵轴巨大的轴向力，以确保耐高压密封离心泵的运行平稳可靠。

附图说明

图1为本发明应用于海水淡化的耐高压密封离心泵的剖面图。

图2为图1的左向侧视图。

图3为图1中的泵体部件的泵体为双涡壳式结构的示意图。

图中：1、叶轮螺帽，2、叶轮，3、叶轮前密封环，4、泵体密封环，5、泵体，6、键，7、平衡腔，8、调节套，9、泵盖密封环，10、叶轮后密封环，11、泵盖，12、机械密封腔，13、自冲洗孔，14、机械密封轴套，15、动环座，16、机械密封件，17、螺栓，18、泵轴，19、前轴承压盖(迷宫式)，20、滚子轴承(圆柱式)，21、轴承体，22、轴承体散热片，23、甩油环，24、滚动球轴承(角接触式)，25、后轴承压盖(迷宫式)，26、风扇，27、泵体支架，28、辅支撑件。

具体实施方式

本发明是作为万吨级反渗透海水淡化生产装置配套的耐压增压离心泵(流量630m³/h，扬程40m，亦称大流量单壳体涡壳式离心泵)。

如图1至图3所示，本发明应用于海水淡化的耐高压密封离心泵，包括泵体部件、转子部件、轴承部件、机械密封部件(及联接件)，所述泵体部件包括泵体5(其装有泵体支架27，作为泵体安装的支撑，确保离心泵的安全可靠)、泵体密封环4，其主要起到进水引导和叶轮出水的动能到压力能转换的进水、出水收集作用。所述泵体部件的泵体5为双涡壳式结构29，泵体按重型设计，其提高泵体、泵盖的耐压强度，减少了作用于叶轮上的径向力，有效防止径向力引起泵轴的偏心和减少作用在轴承部件和高压机械密封部件上的荷载，使泵轴运行得更平稳。

所述转子部件包括叶轮2、泵轴18(叶轮2起到能量转换的作用，使输送液体获得能量；泵轴18是传递能量、转子部件通过轴承部件支撑的关键原件之一)，在所述转子部件的叶轮2的后轮毂处与机械密封部件的泵盖11之间装有调节套8，该调节套使机械密封部件的自冲洗水回到叶轮与调节套之间形成的平衡腔7而完成对机械密封部件的自冲洗及冷却。同时利用调节套与机械密封部件之间形成的机械密封腔12的压力高于所述平衡腔7的压力，利用调节套两侧的压力差来对消该离心泵入口的部分轴头力，其泵轴剩余的轴向力则由轴承部件的二组滚动球轴承(角接触式)承受，这样形成的轴向力平衡系统，克服了由高吸入压力对泵轴作用巨大的轴向力；在所述泵体部件的泵体5(及泵体密封环4)与叶轮2的前端之间装有叶轮前密封环3、在所述泵盖11与叶轮2的后端之间装有叶轮后密封环10，以及改变叶轮前密封环、叶轮后密封环的尺寸也可起到平衡轴向力(在泵轴上)的作用。为此，调节套8、叶轮前密封环3、叶轮后密封环10构成了轴向力平衡系统的重要构件。

所述轴承部件包括轴承体21、滚子轴承20(圆柱式，一组)、滚动球轴承24(角接触式，三组并列)及甩油环23，在所述转子部件的泵轴18上、并在轴承部件的滚子轴承20的侧边处装有前轴承压盖19(迷宫式)、及在轴承部件的滚动球轴承24的侧边处装有后轴承压盖25(迷宫式)，其起到防止润滑油外溅、周围异物进入轴承体内和轴向压紧轴承体以承受由泵轴引起的巨大轴向力的作用；三组角接触式滚动球轴承24中的二组并列而承受泵轴因轴头力引起的较大的向后残余力，其第三组则承受泵运行可能产生的向泵吸口方向的轴向力。在所述轴承部件的轴承体21的外侧上设有轴承体散热片22，且在所述泵轴18的后端上、并在后轴承压盖25的侧边处装有风扇26，以冷却轴承部件和润滑油。所述转子部件的叶轮2与滚子轴承20(圆柱式)的跨距、该叶轮2与滚动球轴承24(角接触式，中间一组)的跨距所组成的悬臂比为(1～1.05)∶1，这较一般的设置约缩短30％，必将使泵轴运行得更可靠。在所述轴承部件的轴承体21的驱动端处装有辅支撑件28，以增加该离心泵的刚性和运行平稳可靠性。

所述机械密封部件包括机械密封件16(耐高压)、泵盖11(具有自冲洗孔13)、轴套14(及动环座15)，所述轴套14采用台阶式结构(其轴向是带台阶的集装式单端面密封)，该轴套14的台阶通过所述转子部件的叶轮2由叶轮螺帽1压紧在所述转子部件的泵轴18前端，在强大的泵轴轴头力作用下，轴套14就不会往轴承部件的轴承体21方向推出，可确保机械密封部件正常运行。在机械密封件16设计时，明显加厚了动环座15，使机械密封件的刚性得以加强，确保机械密封部件的平稳正常工作。在泵盖11与叶轮后密封环10之间装有泵盖密封环9。所述联结件包括螺栓17、键6、叶轮螺帽1。

本发明为水平轴向吸入式，该结构耐高压密封离心泵具有很高的效率(可达84％)，较离心耐腐蚀泵(国标GB/T13007-91)的效率A线额定值比高3％，并采用中心线(API610 OH₂型)安装方式。

本发明耐高压密封离心泵的过流部件(泵体、叶轮、叶轮螺帽、叶轮前密封环、泵体密封环、调节套、叶轮后密封环、泵盖、泵轴等)全部采用双相不锈钢(具有十分优异的性能)，其屈服强度是普通不锈钢的2倍。在介质环境恶劣(氯离子浓度很高的海水)的条件下，其抗点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀及疲劳腐蚀性明显优于普通不锈钢，又具有良好的韧性和焊接性。这样使本发明耐高压密封离心泵重量更轻，耐腐蚀性好，使用寿命增长。

本发明耐高压密封离心泵能满足万吨级以上的海水淡化装置的带能量回收装置的系统性能、效率、汽蚀等高要求，输送介质为腐蚀性强的流体物料，其可靠性和易维修性高，对具有相同性能参数的增压系统，新型高压增压泵也适用。

Claims (5)

1.应用于海水淡化的耐高压密封离心泵，包括泵体部件、转子部件、轴承部件、机械密封部件，其特征在于：所述机械密封部件包括机械密封件(16)、泵盖(11)、轴套(14)，所述轴套(14)采用台阶式结构，该轴套(14)的台阶通过所述转子部件的叶轮(2)由叶轮螺帽(1)压紧在所述转子部件的泵轴(18)前端。

2.如权利要求1所述的应用于海水淡化的耐高压密封离心泵，其特征在于：在所述转子部件的叶轮(2)的后轮毂处与机械密封部件的泵盖(11)之间装有调节套(8)；在所述泵体部件的泵体(5)与叶轮(2)的前端之间装有叶轮前密封环(3)、在所述泵盖(11)与叶轮(2)的后端之间装有叶轮后密封环(10)。

3.如权利要求1或2所述的应用于海水淡化的耐高压密封离心泵，其特征在于：所述泵体部件的泵体(5)为双涡壳式结构(29)，在所述轴承部件的轴承体(21)的驱动端处装有辅支撑件(28)。

4.如权利要求1所述的应用于海水淡化的耐高压密封离心泵，其特征在于：在所述转子部件的泵轴(18)上、并在轴承部件的滚子轴承(20)侧边处装有前轴承压盖(19)、及在轴承部件的滚动球轴承(24)侧边处装有后轴承压盖(25)。

5.如权利要求4所述的应用于海水淡化的耐高压密封离心泵，其特征在于：在所述轴承部件的轴承体(21)的外侧上设有轴承体散热片(22)，且在所述泵轴(18)的后端上、并在后轴承压盖(25)的侧边处装有风扇(26)。

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