CN219412997U - 应用于生物发酵液输送领域的离心泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的应用于生物发酵液输送领域的离心泵，包括底座、离心泵体、电机和气液分离装置；气液分离装置包括气液分离器和安全阀，气液分离器的底部为气液进入口，通过管道与离心泵体内机械密封的冲洗口连接，气液分离器的顶部为气体出口，与安全阀连接；还包括冷却搅拌组件，搅拌组件包括设置在泵轴端部的搅拌叶轮，以及设置在轴承箱内设有所述换热管；搅拌叶轮为半开式结构。本实用新型应用于生物液态制品的生产工艺和输送环节，解决了原有产品性能范围窄，故障率高，以及对介质温度敏感的问题。随着用于此类工艺系统的离心泵性能提高，工艺系统亦可以做出更高的设计参数，摆脱了系统因泵的流量和压力达不到设计要求的限制。

Description

应用于生物发酵液输送领域的离心泵

技术领域

本实用新型涉及液态生物制品的输送领域，尤其涉及一种应用于生物发酵液输送领域的离心泵。

背景技术

离心泵是利用叶轮旋转而使液体产生的离心力来输送液体的装置，其广泛应用于石油化工领域中。离心泵的运行需要依靠电机来带动；离心泵和电机都固定在底座上，且离心泵和电机之间通过联轴器连接；电机启动后，电机主轴旋转，从而带动联轴器旋转，进而将动力传递到离心泵主轴，带动离心泵主轴旋转，离心泵运行来输送液体。现有的离心泵无法性能范围窄，无法输送生物发酵液，具体原因为：

1)输送的生物发酵液中含有酵母菌等，需要保证输送介质的恒温特性，如果设备运行长时间工作产生自热，会影响输送管道和泵腔内的温度导致输送介质变质。同时需冷藏型的介质，也需要设置一种保温装置，防止与外界环境进行热交换，过热导致变质。

2)泵在运转过程中，轴承部件由于自身的机械损耗，会产生一些热量，而轴承会直接连接轴，将热量传导至前端的叶轮处，而叶轮的温度会直接影响介质，故控制轴承的温度十分关键。

3)当输送的介质为发酵液时，液体中往往包含了很多气体，当叶轮搅拌对液体做功时，液体的压力也会随之变化，可能会析出大量气泡，大部分的气泡会随着液体从泵出口排出，但仍然有少量气体聚集在泵腔内，这是很危险的，如果聚集在机封处，会导致机械密封干磨，机械密封可能随时失效。

4)当介质中含有大量纤维时，采用常规的叶轮，容易造成流道堵塞，影响叶轮正常工作。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供的应用于生物发酵液输送领域的离心泵，以解决现有离心泵性能范围窄，无法输送生物发酵液的问题。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

本实用新型提供的应用于生物发酵液输送领域的离心泵，包括底座、离心泵体、电机和气液分离装置，所述离心泵体、所述电机均设置在所述底座上，所述离心泵体由所述电机驱动，所述气液分离装置设置在所述离心泵体上；所述气液分离装置包括气液分离器和安全阀，所述气液分离器的底部为气液进入口，通过管道与所述离心泵体内机械密封的冲洗口连接，所述气液分离器的顶部为气体出口，与所述安全阀连接；

还包括有冷却搅拌组件，所述冷却搅拌组件设置在所述离心泵体内，包括换热管和搅拌叶轮；所述离心泵体内设有泵轴，于所述泵轴的端部设有所述搅拌叶轮，所述搅拌叶轮为半开式结构；所述泵轴上设有轴承，通过所述轴承箱固定，于所述轴承箱内设有所述换热管。

作为本实用新型的进一步优选，所述搅拌叶轮套装在所述泵轴上，包括后盖板，以及设置在所述后盖板上的叶片，所述后盖板的中心设有供所述泵轴穿过的轴孔，多个所述叶片围绕所述轴孔的轴线均匀的固定在所述后盖板上。

作为本实用新型的进一步优选，所述叶片为弧线形，与所述后盖板为一体式加工而成；所述叶片近轴孔段与所述后盖板顺滑连接。

作为本实用新型的进一步优选，所述后盖板为圆形，所述叶片远轴孔段与所述后盖板的外圆连接。

作为本实用新型的进一步优选，所述叶片表面采用打磨处理。

作为本实用新型的进一步优选，所述换热管为冷却盘管，竖向设置在所述轴承箱的底部；所述换热管的两个管口分别为轴承冷却进水口、轴承冷却出水口。

作为本实用新型的进一步优选，还包括设置在所述离心泵体外部的保温层，所述保温层由多个保温块拼接组成，与所述离心泵体的连接方式为粘连。

作为本实用新型的进一步优选，所述保温层的材质为四氟涂层。

作为本实用新型的进一步优选，所述气液分离装置通过连接板固定在所述离心泵体上。

上述技术方案具有如下优点或者有益效果：

1、在离心泵体的过流部件(泵体、泵盖、法兰)的外部设有保温层，使用四氟涂层作为保温的基础材料，根据泵体的外壳形状采用多块拼接粘贴的型式安装，四氟特层材料可以有效得耐腐蚀，对于少量的介质泄漏，也不会对保温材料的性能造成影响，多块拼接的方式，可以使保温层具有通用模块性，在使用后可以摘下贴到其他泵上使用，实现重复利用。

2、轴承滚珠与润滑油接触，当轴承产生热量时会把热量传递给润滑油，是润滑油的温度升高。为了解决该问题，在轴承箱的底部加入冷却水循环，通过冷却盘管与轴承箱内的润滑油进行换热，可实现与轴承散热量平衡，不会导致因轴承发热的缘故，将温度传递至生物发酵液中。

3、为了降低叶轮对含气发酵液的搅拌作用，同时提高介质中纤维的通过性，避免堵塞流量，将常规离心泵带前后盖板的封闭式叶轮，改为半式叶轮。这种用于生物液态制品的叶轮，取消了原本的前盖板，仅保留后盖板，这样大大得降低了铸造难度，使得叶轮更容易脱模，铸造出来的叶轮叶片也更加光滑，叶片的尺寸和曲率更符合设计要求。开式的叶轮结构，可以在加工中对叶片表面进行打磨处理，使叶轮的流道表面具有更好的光滑度，这意味着当液体介质表面与叶片相互挤压作用使，可以使更少量的气泡析出。另外对新的叶轮重新进行水力设计，减少叶片的数量，增加叶片的包角和弧长，半开式的叶轮提高了液体中纤维的通过能力，可以有效避免堵死在叶片之间的流道中。

4、为了解决泵腔内的聚气和排气问题，在离心本体外安装气液分离装置，其中气液分离器与泵体内机械密封的冲洗口连接。该装置用于收集泵体和机封腔内的聚集气体，当泵腔内的气液混合物循环至气液分离器时，气体会向上液体会从底部回流至机封中，当气液分离器的上部气体聚集到一定体积时，压力会阻止泵出口法兰的高压水继续冲洗循环，故在气液分离器的顶部安装一个安全阀，当到达临界压力时，会自动打开阀门排气后自动关闭，整个过程不影响机封的冲洗循环。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨

图1为本实用新型应用于生物发酵液输送领域的离心泵的结构示意图；

图2为冷却盘管的结构示意图；

图3为搅拌叶轮的结构示意图；

图中，1、底座，2、离心泵体，21、泵轴，22、轴承箱，23，机械密封的冲洗口，3、电机，41、气液分离器，42、安全阀，43、连接板，5、换热管，51、轴承冷却进水口，52、轴承冷却进水口，6、搅拌叶轮，61、后盖板，62、轴孔，63、叶片，7、保温层。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要注意的是，本实用新型所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。

应当理解的是，当在本说明书中如使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面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说明，显然所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对附图中提供的本实用新型实施例中的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

实施例：

如图1所示，本实用新型提供的应用于生物发酵液输送领域的离心泵，包括底座1、离心泵体2、电机3和气液分离装置，离心泵体2、电机3均设置在底座1上，离心泵体2由电机3驱动。气液分离装置设置在离心泵体2上，包括气液分离器41和安全阀42，气液分离器43的底部为气液进入口，通过管道与离心泵体2内机械密封的冲洗口23连接，气液分离器41的顶部为气体出口，与安全阀42连接。还包括有冷却搅拌组件，冷却搅拌组件设置在离心泵体2内，包括换热管5和搅拌叶轮6，离心泵体2内设有泵轴21，于泵轴21的端部设有搅拌叶轮6，搅拌叶轮6为半开式结构。泵轴21上设有轴承，通过轴承箱22固定，在轴承箱22内设有换热管5。

需要说明的是，为了解决泵腔内的聚气和排气问题，设计了一套排气系统，泵腔内的介质如果有气体析出，除了跟随液体从泵出口排出的一部分，剩余的气体会聚集在泵体内部和机械密封腔这两处空间，机械密封通过泵体出口接出高压冲洗水，通往机械密封压盖对密封端面进行冲洗和冷却，之后从泵盖返回泵腔，完成冷却循环。在离心本体外安装气液分离装置，其中气液分离器与泵体内机械密封的冲洗口连接。该装置用于收集泵体和机封腔内的聚集气体，当泵腔内的气液混合物循环至气液分离器时，气体会向上液体会从底部回流至机封中，当气液分离器的上部气体聚集到一定体积时，压力会阻止泵出口法兰的高压水继续冲洗循环，故在气液分离器的顶部安装一个安全阀，当到达临界压力时，会自动打开阀门排气后自动关闭，整个过程不影响机封的冲洗循环。

进一步说明，搅拌叶轮6套装在泵轴21上，包括后盖板61，以及设置在后盖板61上的叶片63，后盖板61的中心设有供泵轴21穿过的轴孔62，多个叶片63围绕轴孔62的轴线均匀的固定在后盖板61上，搅拌叶轮6与泵轴21同步转动。叶片63为弧线形，与后盖板61为一体式加工而成，叶片63近轴孔段与后盖板61顺滑连接；后盖板61为圆形，叶片63远轴孔段与后盖板61的外圆连接。叶片63的表面采用打磨处理。为了降低叶轮对含气发酵液的搅拌作用，同时提高介质中纤维的通过性，避免堵塞流量，将常规离心泵带前后盖板的封闭式叶轮，改为半式叶轮。这种用于生物液态制品的叶轮，取消了原本的前盖板，仅保留后盖板，这样大大得降低了铸造难度，使得叶轮更容易脱模，铸造出来的叶轮叶片也更加光滑，叶片的尺寸和曲率更符合设计要求。开式的叶轮结构，可以在加工中对叶片表面进行打磨处理，使叶轮的流道表面具有更好的光滑度，这意味着当液体介质表面与叶片相互挤压作用使，可以使更少量的气泡析出。另外对新的叶轮重新进行水力设计，减少叶片的数量，增加叶片的包角和弧长，半开式的叶轮提高了液体中纤维的通过能力，可以有效避免堵死在叶片之间的流道中。

进一步说明，换热管5为冷却盘管，竖向设置在轴承箱22的底部，换热管5的两个管口分别为轴承冷却进水口51、轴承冷却出水口52，均设置在换热管5的底部。泵本身工作时，轴承承受负载，会产生热量，解决办法是将原本的油脂润滑方式，改为稀油润滑，但是轴承滚珠与润滑油接触，当轴承产生热量时，会把热量传递给润滑油，使润滑油的温度升高，所以在轴承箱的底部加入冷却水循环，通过冷却盘管与轴承箱内的润滑油进行换热，通过计算，冷却水的流量需要到达7m³/h时，该轴承冷却系统的换热量，即可实现与轴承散热量平衡，不会导致因轴承发热的缘故，将温度传递至前面介质中。

进一步说明，离心泵体2的外部设有保温层7，保温层7的材质为四氟涂层，由多个保温块拼接组成，与离心泵体2的连接方式为粘连。为了保证泵在输送介质时，不会被外界环境温度影响，在离心泵体的过流部件(泵体、泵盖、法兰)的外围包裹一层保温材料，使用四氟涂层作为保温的基础材料，根据泵体的外壳形状采用多块拼接粘贴的型式安装，四氟特层材料可以有效得耐腐蚀，对于少量的介质泄漏，也不会对保温材料的性能造成影响。区别与传统石棉材质的保温层，具有环保的特点。多块拼接的方式，可以使保温层具有通用模块性，在使用后可以摘下贴到其他泵上使用，实现重复利用。

综上所述，本实用新型可以使离心泵大规模应用于生物液态制品的生产工艺和输送环节，解决了原有产品性能范围窄，故障率高，以及对介质温度敏感的问题。随着用于此类工艺系统的离心泵性能提高，工艺系统亦可以做出更高的设计参数，摆脱了系统因泵的流量和压力达不到设计要求的限制。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.应用于生物发酵液输送领域的离心泵，包括底座、离心泵体、电机和气液分离装置，所述离心泵体、所述电机均设置在所述底座上，所述离心泵体由所述电机驱动，其特征在于，所述气液分离装置设置在所述离心泵体上；所述气液分离装置包括气液分离器和安全阀，所述气液分离器的底部为气液进入口，通过管道与所述离心泵体内机械密封的冲洗口连接，所述气液分离器的顶部为气体出口，与所述安全阀连接；

还包括有冷却搅拌组件，所述冷却搅拌组件设置在所述离心泵体内，包括换热管和搅拌叶轮；所述离心泵体内设有泵轴，于所述泵轴的端部设有所述搅拌叶轮，所述搅拌叶轮为半开式结构；所述泵轴上设有轴承，通过轴承箱固定，于所述轴承箱内设有所述换热管。

2.根据权利要求1所述的应用于生物发酵液输送领域的离心泵，其特征在于，所述搅拌叶轮套装在所述泵轴上，包括后盖板，以及设置在所述后盖板上的叶片，所述后盖板的中心设有供所述泵轴穿过的轴孔，多个所述叶片围绕所述轴孔的轴线均匀的固定在所述后盖板上。

3.根据权利要求2所述的应用于生物发酵液输送领域的离心泵，其特征在于，所述叶片为弧线形，与所述后盖板为一体式加工而成；所述叶片近轴孔段与所述后盖板顺滑连接。

4.根据权利要求3所述的应用于生物发酵液输送领域的离心泵，其特征在于，所述后盖板为圆形，所述叶片远轴孔段与所述后盖板的外圆连接。

5.根据权利要求1所述的应用于生物发酵液输送领域的离心泵，其特征在于，所述换热管为冷却盘管，竖向设置在所述轴承箱的底部；所述换热管的两个管口分别为轴承冷却进水口、轴承冷却出水口。

6.根据权利要求1所述的应用于生物发酵液输送领域的离心泵，其特征在于，还包括设置在所述离心泵体外部的保温层，所述保温层由多个保温块拼接组成，与所述离心泵体的连接方式为粘连。

7.根据权利要求6所述的应用于生物发酵液输送领域的离心泵，其特征在于，所述保温层的材质为四氟涂层。

8.根据权利要求1所述的应用于生物发酵液输送领域的离心泵，其特征在于，所述气液分离装置通过连接板固定在所述离心泵体上。