CN217713045U - 一种新型同轴式多级背靠背布置无密封液能回收机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及离心泵与液力透平领域，具体说是一种新型同轴式多级背靠背布置无密封液能回收机组包括机组本体，机组本体一端设有机组端盖；机组轴，机组轴的一端与机组端盖通过第一动压轴承连接；机组轴的另一端与机组本体通过第二动压轴承连接；机组轴上依次安装有离心泵组件和液体压力能回收组件；机组本体设有与离心泵组件配合的第一进口和第一出口；机组本体设有与液体压力能回收组件配合的第二进口和第二出口。通过机组轴将液体压力能回收组件回收的能量直接传递给离心泵组件，能量传递直接，提高了机组压力能回收利用效率；省去了容易损坏的动密封组件，减少了机组轴的长度，减少了机组内危险介质泄漏的可能性，提高了机组的安全性。

Description

一种新型同轴式多级背靠背布置无密封液能回收机组

技术领域

本实用新型涉及离心泵与液力透平技术领域，具体说是一种新型同轴式多级背靠背布置无密封液能回收机组。

背景技术

液力透平是利用高压液体驱动透平叶轮旋转，将工艺介质中的液体压力能转换为旋转机械能的能量回收设备，通常应用于具有一定压差，一定流量且工况参数稳定的工艺流程中，如：海水淡化反渗透脱盐、加氢裂化或加氢精制、酸性气体脱除等工艺中，回收后的能量可以驱动泵、风机或发电机等设备，以达到节能降耗的目的。目前随着各企业节能降耗意识越来越强，对二次能源利用的重视，液力透平设备的应用越来越广泛。

但是国内外常规的液力透平回收技术常采用液力透平通过离合器辅助电机驱动泵的布置型式，安装较为复杂，离合器故障率高，实际运行过程中维护费用高，运行效果不理想。

授权公告号为CN209875479U(申请号为201920722910.9)的中国实用新型专利《同轴式对称布置多级液力透平直驱泵》以及授权公告号为CN215804930U(申请号为202122358704.4)中均提到通过液力透平回收转换后的旋转机械能直接传递给泵端或升压端，通过机械密封来密封工艺介质，达到安全高效的回收液体压力能目的，解决常规液力透平回收技术的不足，但在实际运行过程中，液力透平回收的介质80％以上为易燃易爆有毒的化工介质，且大部分介质含有大量的气体，部分介质还含有一定量的颗粒，这样的工况将大大减少机械密封运行周期，增加机械密封的故障率。机械密封的泄漏又存在引发安全事故的可能。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中液力透平机组应用于易燃易爆有毒的化工介质工况时，存在的安全隐患的问题，而提出的一种新型的同轴式多级背靠背布置无密封液能回收机组；

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：一种新型的同轴式多级背靠背布置无密封液能回收机组，包括机组本体，所述机组本体一端设有机组端盖；

机组轴，所述机组轴的一端与机组端盖通过第一动压轴承连接；机组轴的另一端与机组本体通过第二动压轴承连接；

所述机组轴上依次安装有离心泵组件和液体压力能回收组件；

所述机组本体设有与离心泵组件配合的第一进口和第一出口；

所述机组本体设有与液体压力能回收组件配合的第二进口和第二出口。

进一步地，所述离心泵组件内设有至少一泵叶轮；

所述液体压力能回收组件内设有至少一透平叶轮；

所述透平叶轮和泵叶轮背靠背布置。

所述离心泵组件和液体压力能回收组件之间设有密封组件。

进一步地，所述离心泵组件和液体压力能回收组件之间设有密封组件。

进一步地，所述密封组件包括设置在液体压力能回收组件与离心泵组件之间的分隔板；液体压力能回收组件与离心泵组件之间的机组轴上套设有密封轴套；

所述分隔板靠近透平叶轮一端固定有密封压盖；

所述密封压盖内壁依次设有弹性补偿元件和密封静环，弹性补偿元件的端面与密封静环连接；

所述密封轴套上套设有密封动环，密封动环的端面与密封静环靠近密封压盖的端面连接。

进一步地，所述弹性补偿元件为弹簧或波纹管。

进一步地，所述密封压盖内壁设有壳体口环；透平叶轮靠近密封压盖一端的外壁设有叶轮口环；

所述透平叶轮上开设有轴向贯通的密封冲洗孔；使介质从叶轮口环和壳体口环之间的通道进入，并从密封冲洗孔流出。

进一步地，所述液体压力能回收组件与离心泵组件之间设有分隔板；所述分隔板内壁固定有平衡盘静环，所述液体压力能回收组件与离心泵组件之间的机组轴上套设有平衡盘动环，平衡盘静环的端面与平衡盘动环的端面连接。

进一步地，所述平衡盘静环与分隔板通过螺钉连接，分隔板上设有平衡孔，用于降低分隔板内的压力。

进一步地，所述机组端盖通过螺栓与机组本体密封连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：本实用新型所述的同轴式多级背靠背布置无密封液能回收机组不仅采用液力透平与离心泵集成设计，同时还去除了容易损坏的动密封(如：机械密封)，采用介质润滑动压轴承对机组转子进行支撑，没有了动密封需要的安装空间，也没有了油润滑轴承需要安装空间，机组结构显得更加紧凑，机组轴更短，提高了径长比，转子刚度更好，本实用新型具有较高稳定性、较高安全性、结构更紧凑、使用寿命更长的特点，实现了机组的本质安全应用，同时机组维修时，无需移动机组本体和拆卸壳体上的管路，大大减少了维修与回装时的工作量。

附图说明

图1为本实用新型实施例中同轴式液能回收机组示意图；

图2为本实用新型实施例中同轴式液能回收机组内部示意图；

图3为本实用新型实施例中同轴式液能回收机组转子示意图；

图4为本实用新型实施例中同轴式液能回收机组密封组件与平衡组件示意图；

图5为本实用新型实施例中同轴式液能回收机组密封组件冲洗示意图；

其中：1第一动压轴承、2机组端盖、3第一进口、4机组本体、5第一出口、6第二进口、7第二出口、8第二动压轴承、9液体压力能回收组件、10离心泵组件、11机组轴、12泵叶轮、13透平叶轮、14分隔板、15平衡盘静环、16平衡盘动环、17平衡孔、18密封压盖、19壳体口环、20叶轮口环、21密封轴套、22弹性补偿元件、23密封静环、24密封动环、25密封冲洗孔。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

参照图1-图5，本实用新型提供的一种实施例：以下参考附图并结合实施例对本实用新型作进一步详细描述。本使用新型提供了一种同轴式多级背靠背布置无密封液能回收机组，包括机组本体4，机组本体4和设置于机组本体内部的过流部件，从机组本体4轴向的一端至另一端分别为：第一动压轴承1、机组端盖2、第一进口3、第一出口5、第二进口6、第二出口7、第二动压轴承8；

机组端盖2与机组本体4采用高强度螺柱、螺母进行把紧联接，可承受超过使用压力1.5倍的静压值；

机组轴11，安装在机组本体4内，机组轴11的一端与机组端盖2通过第一动压轴承1连接；机组轴11的另一端与机组本体4通过第二动压轴承8连接；

机组本体4内部安装有离心泵组件10和液体压力能回收组件9，安装在机组轴11上；以下我们将内部安装有液体压力能回收组件9的一端称之为透平端，内部安装有离心泵组件10的一端称之为泵端；泵端的第一动压轴承1与透平端的第二动压轴承10直接安装在机组端盖或机组本体4内部，浸泡在工艺介质里，使用工艺介质的流动润滑轴承，采用引流循环的方式并带走轴承的热量；

机组本体4一端设有与离心泵组件10配合的第一进口3和第一出口5；

机组本体4另一端设有与液体压力能回收组件9配合的第二进口6和第二出口7；进口和出口的方向根据实际需求而定，没有特殊限定；进口和出口都设置在机组本体4上，机组本体4固定在基础底座上进行安装，机组维修时，不需要移动机组本体和不需要拆卸基础本体上的管路。

进一步地，离心泵组件10内设有泵叶轮12；液体压力能回收组件9内设有透平叶轮13；液体压力能回收组件9中的透平叶轮13与离心泵组件10中的泵叶轮12均安装在机组轴上11，构成机组转子；机组转子上液体压力能回收组件9内的透平叶轮13将液体压力能转化为旋转的机械能，再通过机组轴11将旋转的机械能传递给离心泵组件10；

液体压力能回收组件9中的透平叶轮13与离心泵组件10中泵叶轮12数量为一个或多个，泵叶轮12数量与透平叶轮13数量可相等也可不相等，设计为背靠背布置的方式安装在机组轴11上，采用滑装的方式进行安装；

进一步地，离心泵组件10和液体压力能回收组件9之间设有密封组件。用于密封泵端与透平端介质的密封，包括设置在液体压力能回收组件9与离心泵组件10之间的分隔板14；液体压力能回收组件9与离心泵组件10之间的机组轴11上套设有密封轴套21

分隔板14靠近透平叶轮13一端固定有密封压盖18，密封压盖18与分隔板14通过螺钉密封连接；密封压盖18内壁依次设有弹性补偿元件22和密封静环23；弹性补偿元件22如如弹簧、波纹管等，用于推动密封静环23轴向移动，密封轴套21上套设有密封动环24，使密封静环23与密封动环24的密封面贴紧，达到密封效果，密封轴套21安装在轴11上，密封动环24与密封轴套21随轴一起旋转；

为了带走密封静环23与密封动环24贴紧摩擦产生的热量，透平叶轮13设有密封冲洗孔25，透平叶轮13的后盖板上设有叶轮口环20，密封盖上19上设有壳体口环19，使密封冲洗液沿着图5示意流动，带走密封产生的热量。

进一步地，密封压盖18内壁设有壳体口环19；透平叶轮13靠近密封压盖18一端的外壁设有叶轮口环20；

透平叶轮13上开设有轴向贯通的密封冲洗孔25；使介质从叶轮口环20和壳体口环19之间的通道进入，并从密封冲洗孔25流出。

进一步地，在本实用新型的另一个实施方式中，机离心泵组件10和液体压力能回收组件9之间设有轴向力平衡组件，用于平衡机组转子因泵端轴向力与透平端轴向不相等而产生的残余轴向力；在液体压力能回收组件9与离心泵组件10之间的分隔板14，固定在分隔板14内壁的平衡盘静环15，液体压力能回收组件9与离心泵组件10之间的机组轴11上套设有平衡盘动环16，平衡盘静环15的端面与平衡盘动环16的端面连接。

平衡盘静环15与分隔板14通过螺钉连接，分隔板14上设有平衡孔17，用于降低分隔板14内的压力。

平衡组件中平衡盘静环15与平衡盘动环16的轴向间隙根据残余轴向力的变化而发生改变，因平衡盘前面压力根据平衡盘静环15与平衡盘动环16不同的轴向间隙的不同而发生变化，平衡盘后面的压力经平衡孔17降压至低压，基本维持不变，所以平衡盘静环15与平衡盘动环16不同的轴向间隙能产生不同能平衡力，动态匹配残余轴向力达到平衡。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种新型同轴式多级背靠背布置无密封液能回收机组，其特征在于：包括机组本体(4)，所述机组本体(4)一端设有机组端盖(2)；

机组轴(11)，所述机组轴(11)的一端与机组端盖(2)通过第一动压轴承(1)连接；机组轴(11)的另一端与机组本体(4)通过第二动压轴承(8)连接；

所述机组轴(11)上依次安装有离心泵组件(10)和液体压力能回收组件(9)；

所述机组本体(4)设有与离心泵组件(10)配合的第一进口(3)和第一出口(5)；

所述机组本体(4)设有与液体压力能回收组件(9)配合的第二进口(6)，和第二出口(7)。

2.根据权利要求1所述的新型同轴式多级背靠背布置无密封液能回收机组，其特征在于：所述离心泵组件(10)内设有至少一泵叶轮(12)；

所述液体压力能回收组件(9)内设有至少一透平叶轮(13)；

所述透平叶轮(13)和泵叶轮(12)背靠背布置。

3.根据权利要求2所述的新型同轴式多级背靠背布置无密封液能回收机组，其特征在于：所述离心泵组件(10)和液体压力能回收组件(9)之间设有密封组件。

4.根据权利要求3所述的新型同轴式多级背靠背布置无密封液能回收机组，其特征在于：所述密封组件包括设置在液体压力能回收组件(9)与离心泵组件(10)之间的分隔板(14)；液体压力能回收组件(9)与离心泵组件(10)之间的机组轴(11)上套设有密封轴套(21)；

所述分隔板(14)靠近透平叶轮(13)一端固定有密封压盖(18)；

所述密封压盖(18)内壁依次设有弹性补偿元件(22)和密封静环(23)，弹性补偿元件(22)的端面与密封静环(23)连接；

所述密封轴套(21)上套设有密封动环(24)，密封动环(24)的端面与密封静环(23)靠近密封压盖(18)的端面连接。

5.根据权利要求4所述的新型同轴式多级背靠背布置无密封液能回收机组，其特征在于：所述弹性补偿元件(22)为弹簧或波纹管。

6.根据权利要求4所述的新型同轴式多级背靠背布置无密封液能回收机组，其特征在于：所述密封压盖(18)内壁设有壳体口环(19)；透平叶轮(13)靠近密封压盖(18)一端的外壁设有叶轮口环(20)；

所述透平叶轮(13)上开设有轴向贯通的密封冲洗孔(25)；使介质从叶轮口环(20)和壳体口环(19)之间的通道进入，并从密封冲洗孔(25)流出。

7.根据权利要求1所述的新型同轴式多级背靠背布置无密封液能回收机组，其特征在于：

所述液体压力能回收组件(9)与离心泵组件(10)之间设有分隔板(14)；所述分隔板(14)内壁固定有平衡盘静环(15)，所述液体压力能回收组件(9)与离心泵组件(10)之间的机组轴(11)上套设有平衡盘动环(16)，平衡盘静环(15)的端面与平衡盘动环(16)的端面连接。

8.根据权利要求7所述的新型同轴式多级背靠背布置无密封液能回收机组，其特征在于：所述平衡盘静环(15)与分隔板(14)通过螺钉连接，分隔板(14)上设有平衡孔(17)，用于降低分隔板(14)内的压力。

9.根据权利要求1所述的新型同轴式多级背靠背布置无密封液能回收机组，其特征在于：所述机组端盖(2)通过螺栓与机组本体(4)密封连接。

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