CN208380980U - 一种超低温高速泵的微漏绝热结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超低温高速泵的微漏绝热结构，属于低温泵技术领域，旨在解决超低温工作时，容易产生冷量散失的问题，其技术方案要点是一种超低温高速泵的微漏绝热结构，包括电机以及连接于电机输出端的泵体，所述泵体包括浸没于低温液体内的绝热机构、连接于绝热机构末端的泵液组件，所述绝热机构包括连接于电机壳体并呈圆柱状的延长部、连接于电机输出轴并位于延长部内的延长轴、套设于延长轴外部并位于延长部内的绝热组件。本实用新型的一种超低温高速泵的微漏绝热结构，具有绝热性能良好，降低冷量散失的优点。

Description

一种超低温高速泵的微漏绝热结构

技术领域

本实用新型涉及离心泵技术领域，更具体地说，它涉及一种超低温高速泵的微漏绝热结构。

背景技术

氢能作为一种清洁的可再生能源。具有来源丰富、燃烧值大、安全性好等优点，被称作“未来的绿色能源”。而煤炭、石油、天然气等化石能源的不可再生性，不可避免的将在将来某个时刻会枯竭。因而，从能源的可持续发展要求来看，氢能以及其他的可再生能源替代化石能源等不可再生能源是能源系统发展的一种必然。

当液氢生产厂离用户较远时，可以把液氢装在专用低温绝热槽罐内，放在卡车、机车、船舶或者飞机上运输。这是一种既能满足较大输氢量又比较快速、经济的运氢方法。在运输过程中不论采用哪种方式，均需要为驱动液氢运动提供动力源而使之流动。驱动液氢有两种方法，一种是加压方案，即采用加高压气体或加热液氢使之蒸发而产生驱动力，低温液体机械泵驱动液氢。泵的种类有很多，但在以往的研究中发现离心泵、隔膜泵、波纹管泵和活塞泵等几种泵适用于低温系统。

其中离心泵在工作时，离心泵的泵体以及叶轮部分通常完全浸没在超低温真空容器中，电机部分处于常温环境中，由于离心泵的低温端和常温端存在较大的温度差，在工作过程中，如果不做好绝热处理，低温端的冷量会传递到常温端，一方面造成冷量散失，另一方面，液氢上升后会气化造成能量损失。

因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种超低温高速泵的微漏绝热结构，具有绝热性能良好，降低冷量散失的优点。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种超低温高速泵的微漏绝热结构，包括电机以及连接于电机输出端的泵体，所述泵体包括浸没于低温液体内的绝热机构、连接于绝热机构末端的泵液组件，所述绝热机构包括连接于电机壳体并呈圆柱状的延长部、连接于电机输出轴并位于延长部内的延长轴、套设于延长轴外部并位于延长部内的绝热组件。

通过采用上述技术方案，工作时，泵液组件和绝热机构浸没在低温液体内，并且泵液组件位于最底端并进行泵液，绝热机构位于电机和泵液组件之间，这样当泵液组件工作时，可以降低冷量向上传递到电机以及外界，从而有效降低冷量损耗，通过设置延长部以及延长轴，从而使得泵液组件和电机之间的距离延长，延长冷量的传递路程，从而降低冷量的传导散失，通过绝热组件进一步隔绝液氢和外部的冷量传导。

本实用新型进一步设置为：所述绝热组件包括若干套设于延长轴的隔热板，若干所述隔热板叠摞设置，所述隔热板由环氧树脂制成。

通过采用上述技术方案，环氧树脂绝热性能比较好，并且具有形式多样、固化方便、收缩性低、力学性能良好等优点，若干叠摞的隔热板可以进一步的降低冷量向上传导。

本实用新型进一步设置为：所述隔热板下表面设置有反射层，所述反射层呈向下凸出的弧面设置。

由于热量散失包括辐射传导，通过采用上述技术方案，通过在隔热板的下表面涂设有反射层，反射层呈向下凸出的弧面设置，这样下方的冷量向上辐射至弧面的反射层时，可以由反射层向下反射，从而阻碍冷量向上传导。

本实用新型进一步设置为：每块所述隔热板下表面均开设有两个圆心角互为对顶角的弧形槽，每个弧形槽对应的圆心角为90°，相邻隔热板的弧形槽交错设置。

由于隔热板套设在延长轴上，在安装隔热板时，在隔热板和延长轴之间不可避免的会留有间隙，并且泵液组件无法保证液氢完全不发生泄露，因此会有少量液氢经过泵液组件进入到间隙内并向上流动，通过采用上述技术方案，在安装隔热板时，相邻隔热板的弧形槽交错设置；这样即使有少量的液氢沿间隙向上流动，当液氢流到相邻的两隔热板之间时，少量液氢会储存在独立设置的弧形槽内，从而避免液氢在间隙内形成对流，并且可以增大液氢流动的阻力，减缓液氢流动速度。

本实用新型进一步设置为：延长轴呈中空设置，所述延长轴外侧壁开设有若干凹槽。

通过采用上述技术方案，延长轴呈中空设置，这样可以进一步降低延长轴的导热率，从而降低延长轴的热传导，在延长轴的外侧壁上开设有若干凹槽，这样在液氢沿间隙向上流动时，在流动至凹槽处时，液氢流入凹槽形成涡流，从而改变液氢的原始流动方向，对液氢的向上流动动作形成阻力，进一步防止液氢向上流动形成对流，降低热量传导。

本实用新型进一步设置为：所述泵液组件包括连接于延长轴末端并位于泵体内的叶轮组件，所述泵体靠近叶轮组件的端面开设有供液氢进入的进液口，所述泵体位于靠近叶轮组件的侧壁开设有供液氢送出的出液口。

通过采用上述技术方案，电机带动延长轴转动，从而带动叶轮组件转动，叶轮组件转动时，可以将液氢由进液口吸入，由出液口送出，从而实现液氢的传送。

本实用新型进一步设置为：所述延长轴由非金属材料制成。

通过采用上述技术方案，延长轴由非金属材料制成，例如可以采用聚酰胺或者聚甲醛材料，还可以采用环氧树脂，此类材料具有较好的绝热性，可以较好地降低冷量向上传导。

本实用新型进一步设置为：所述隔热板包括第一板体和第二板体，所述第一板体和第二板体拼接形成环形的隔热板，并且第一板体和第二板体之间通过螺栓固定连接。

通过采用上述技术方案，在将隔热板安装到延长轴上时，不需要将隔热板从延长轴的端部套入，只需要将第一板体和第二板体进行拼接，并通过螺栓固定即可，安装方便，操作简单。

本实用新型进一步设置为：所述泵体设置有用于对延长轴以及电机的输出轴进行支撑的支撑机构。

通过采用上述技术方案，通过支撑机构可以提高结构的稳定性，从而提高电机输出轴的临界转速，进而提高泵液效率。

本实用新型进一步设置为：所述支撑机构包括设置于电机后端盖的第一轴承、设置于电机前端盖的第二轴承、设置于泵体靠近叶轮组件一端的第三轴承，电机的主轴两端分别穿设于第一轴承和第二轴承，所述延长轴的端部穿设于第三轴承。

由于在电机的输出轴上增加了延长轴，当电机启动时，延长轴为挠性轴，通过采用上述技术方案，电机启动时，电机的主轴由第一轴承和第二轴承实现支撑，延长轴的底端由第三轴承实现支撑，通过第一轴承、第二轴承和第三轴承实现对电机主轴和延长轴的过定位结构，但是由于延长轴以及电机的主轴表面经过精度处理，并且延长轴周围留有间隙，因此此处的过定位可以被允许，并且由于提高了转动的稳定性，从而提高延长轴的临界转速，进而提高泵液效率。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

其一：泵液组件和绝热机构浸没在低温液体内，并且泵液组件位于最底端并进行泵液，绝热机构位于电机和泵液组件之间，这样当泵液组件工作时，可以降低冷量向上传递到电机以及外界，从而有效降低冷量损耗，通过设置延长部以及延长轴，从而使得泵液组件和电机之间的距离延长，延长冷量的传递路程，从而降低冷量的传导散失，通过绝热组件进一步隔绝液氢和外部的冷量传导；

其二：在安装隔热板时，相邻隔热板的弧形槽交错设置；这样即使有少量的液氢沿间隙向上流动，当液氢流到相邻的两隔热板之间时，少量液氢会储存在独立设置的弧形槽内，从而避免液氢在间隙内形成对流，并且可以增大液氢流动的阻力，减缓液氢流动速度。

附图说明

图1为本实用新型的剖视图；

图2为泵体的剖视图，主要用于表现泵体的内部结构；

图3为隔热板的结构示意图；

图4为隔热板的剖视图，主要用于表现反射层的结构；

图5为延长轴的剖视图，主要用于表现延长轴的详细结构。

附图标记：1、电机；2、泵体；3、绝热机构；4、泵液组件；5、延长部；6、延长轴；7、绝热组件；8、隔热板；9、反射层；10、弧形槽；11、凹槽；12、叶轮组件；13、进液口；14、出液口；15、第一板体；16、第二板体；17、支撑机构；18、第一轴承；19、第二轴承；20、第三轴承；21、旋转座；22、叶片；23、安装孔。

具体实施方式

一种超低温高速泵的微漏绝热结构，如图1所示，包括电机1以及通过法兰固定连接在电机1输出端的泵体2，泵体2包括用于浸没在低温液体内的绝热机构3以及连接在绝热机构3末端的泵液组件4，泵体2内设置有用于对绝热机构3以及电机1的输出轴进行支撑的支撑机构17；工作时，泵液组件4和绝热机构3浸没在低温液体内，并且泵液组件4位于最底端并进行泵液，绝热机构3位于电机1和泵液组件4之间，这样当泵液组件4工作时，可以降低冷量向上传递到电机1以及外界，从而有效降低冷量损耗；通过支撑机构17可以提高结构的稳定性，从而提高电机1输出轴的临界转速，进而提高泵液效率。

如图1和图2所示，绝热机构3包括通过法兰连接在电机1壳体的延长部5，延长部5呈空心的圆柱状设置，还包括连接在电机1输出轴并位于延长部5内的延长轴6、套设在延长轴6外部并位于延长部5内的绝热组件7；通过设置延长部5以及延长轴6，从而使得泵液组件4和电机1之间的距离延长，延长冷量的传递路程，从而降低冷量的传导散失，通过绝热组件7进一步隔绝液氢和外部的冷量传导。

如图1和图5所示，电机1的输出轴端部开设有带有内螺纹的安装孔23，延长轴6端部通过设置外螺纹与电机1的输出轴螺纹连接，并且螺纹方向与电机1的输出轴旋转方向相反；这样电机1带动延长轴6转动时，由于螺纹方向与电机1的输出轴旋转方向相反，延长轴6和电机1输出轴之间可以通过螺纹呈逐渐锁紧趋势，从而实现自锁功能，使得延长轴6与电机1输出轴的连接更加牢固。

除此之外，延长轴6由非金属材料制成，例如可以采用聚酰胺或者聚甲醛材料，还可以采用环氧树脂，此类材料具有较好的绝热性，可以较好地降低冷量向上传导。

如图2和图3所示，绝热组件7包括若干个呈环形设置并套设在延长轴6的隔热板8，并且若干个隔热板8上下叠摞，隔热板8由环氧树脂制成，环氧树脂绝热性能比较好，并且具有形式多样、固化方便、收缩性低、力学性能良好等优点，若干叠摞的隔热板8可以进一步的降低冷量向上传导。

如图4所示，由于热量散失包括辐射传导，通过在隔热板8的下表面涂设有反射层9，反射层9呈向下凸出的弧面设置，这样下方的冷量向上辐射至弧面的反射层9时，可以由反射层9向下反射，从而阻碍冷量向上传导。

如图2、图3和图4所示，由于隔热板8套设在延长轴6上，在安装隔热板8时，在隔热板8和延长轴6之间不可避免的会留有间隙，并且泵液组件4无法保证液氢完全不发生泄露，因此会有少量液氢经过泵液组件4进入到间隙内并向上流动，为了避免液氢向上流动形成对流热传递，在每块隔热板8下表面均开设有两个圆心角互为对顶角的弧形槽10，每个弧形槽10对应的圆心角为90°，在安装隔热板8时，相邻隔热板8的弧形槽10交错设置；这样即使有少量的液氢沿间隙向上流动，当液氢流到相邻的两隔热板8之间时，少量液氢会储存在独立设置的弧形槽10内，从而避免液氢在间隙内形成对流，并且可以增大液氢流动的阻力，减缓液氢流动速度。

如图3所示，隔热板8包括第一板体15和第二板体16，第一板体15和第二板体16拼接形成环形的隔热板8，并且第一板体15和第二板体16之间通过螺栓固定连接；这样在将隔热板8安装到延长轴6上时，不需要将隔热板8从延长轴6的端部套入，只需要将第一板体15和第二板体16进行拼接，并通过螺栓固定即可，安装方便，操作简单。

如图5所示，延长轴6呈中空设置，这样可以进一步降低延长轴6的导热率，从而降低延长轴6的热传导，在延长轴6的外侧壁上开设有若干凹槽11，这样在液氢沿间隙向上流动时，在流动至凹槽11处时，液氢流入凹槽11形成涡流，从而改变液氢的原始流动方向，对液氢的向上流动动作形成阻力，进一步防止液氢向上流动形成对流，降低热量传导。

如图1和图2所示，泵液组件4包括连接于延长轴6末端并位于泵体2内的叶轮组件12，泵体2靠近叶轮组件12的端面开设有供液氢进入的进液口13，泵体2位于靠近叶轮组件12的侧壁开设有供液氢送出的出液口14；电机1带动延长轴6转动，从而带动叶轮组件12转动，叶轮组件12转动时，可以将液氢由进液口13吸入，由出液口14送出，从而实现液氢的传送。

如图2所示，叶轮组件12包括通过螺栓固定连接于延长轴6背离电机1一端的旋转座21、固定连接于旋转座21的叶片22；在安装叶片22时，只需要通过螺栓将旋转座21固定在延长轴6的端部，叶片22可以通过焊接的方式固定连接在旋转座21上，安装较为方便简洁。

如图1所示，由于在电机1的输出轴上增加了延长轴6，当电机1启动时，延长轴6为挠性轴，为了提高转动稳定性，通过支撑机构17可以使得结构更稳定，从而提高延长轴6的临界转速，支撑机构17包括设置于电机1后端盖的第一轴承18、设置于电机1前端盖的第二轴承19、设置于泵体2靠近叶轮组件12一端的第三轴承20，电机1的主轴两端分别穿设于第一轴承18和第二轴承19，延长轴6的端部穿设于第三轴承20；电机1启动时，电机1的主轴由第一轴承18和第二轴承19实现支撑，延长轴6的底端由第三轴承20实现支撑，通过第一轴承18、第二轴承19和第三轴承20实现对电机1主轴和延长轴6的过定位结构，但是由于延长轴6以及电机1的主轴表面经过精度处理，并且延长轴6周围留有间隙，因此此处的过定位可以被允许，并且由于提高了转动的稳定性，从而提高延长轴6的临界转速，进而提高泵液效率。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种超低温高速泵的微漏绝热结构，包括电机(1)以及连接于电机(1)输出端的泵体(2)，其特征在于：所述泵体(2)包括浸没于低温液体内的绝热机构(3)、连接于绝热机构(3)末端的泵液组件(4)，所述绝热机构(3)包括连接于电机(1)壳体并呈圆柱状的延长部(5)、连接于电机(1)输出轴并位于延长部(5)内的延长轴(6)、套设于延长轴(6)外部并位于延长部(5)内的绝热组件(7)。

2.根据权利要求1所述的一种超低温高速泵的微漏绝热结构，其特征在于：所述绝热组件(7)包括若干套设于延长轴(6)的隔热板(8)，若干所述隔热板(8)叠摞设置，所述隔热板(8)由环氧树脂制成。

3.根据权利要求2所述的一种超低温高速泵的微漏绝热结构，其特征在于：所述隔热板(8)下表面设置有反射层(9)，所述反射层(9)呈向下凸出的弧面设置。

4.根据权利要求3所述的一种超低温高速泵的微漏绝热结构，其特征在于：每块所述隔热板(8)下表面均开设有两个圆心角互为对顶角的弧形槽(10)，每个弧形槽(10)对应的圆心角为90°，相邻隔热板(8)的弧形槽(10)交错设置。

5.根据权利要求4所述的一种超低温高速泵的微漏绝热结构，其特征在于：延长轴(6)呈中空设置，所述延长轴(6)外侧壁开设有若干凹槽(11)。

6.根据权利要求1所述的一种超低温高速泵的微漏绝热结构，其特征在于：所述泵液组件(4)包括连接于延长轴(6)末端并位于泵体(2)内的叶轮组件(12)，所述泵体(2)靠近叶轮组件(12)的端面开设有供液氢进入的进液口(13)，所述泵体(2)位于靠近叶轮组件(12)的侧壁开设有供液氢送出的出液口(14)。

7.根据权利要求6所述的一种超低温高速泵的微漏绝热结构，其特征在于：所述延长轴(6)由非金属材料制成。

8.根据权利要求2所述的一种超低温高速泵的微漏绝热结构，其特征在于：所述隔热板(8)包括第一板体(15)和第二板体(16)，所述第一板体(15)和第二板体(16)拼接形成环形的隔热板(8)，并且第一板体(15)和第二板体(16)之间通过螺栓固定连接。

9.根据权利要求8所述的一种超低温高速泵的微漏绝热结构，其特征在于：所述泵体(2)设置有用于对延长轴(6)以及电机(1)的输出轴进行支撑的支撑机构(17)。

10.根据权利要求9所述的一种超低温高速泵的微漏绝热结构，其特征在于：所述支撑机构(17)包括设置于电机(1)后端盖的第一轴承(18)、设置于电机(1)前端盖的第二轴承(19)、设置于泵体(2)靠近叶轮组件(12)一端的第三轴承(20)，电机(1)的主轴两端分别穿设于第一轴承(18)和第二轴承(19)，所述延长轴(6)的端部穿设于第三轴承(20)。