CN2668890Y - 高温高压往复泵 - Google Patents

Abstract

一种高温高压往复泵，主要包括泵头、传动机构、冷却系统，泵头的进、出口单向阀在阀座和升高限制器以及升高限制器和透镜垫座之间有剖面为平面上、下各凸出一三角形，三角顶角为圆弧状的密封垫片，冷却系统由夹套冷却装置和循环冷却装置组成。本实用新型的密封垫片密封效果好，可保证泵的长期安全可靠运行，夹套冷却装置和循环冷却装置组合能够在柱塞杆上产生温度梯度，结合几种密封材料的配合使用，延长了密封填料的使用寿命，使泵运转状况和寿命都大大提高，并可在470℃、25.0MPa、输送介质固含量达35％的工况下正常运行。

Description

高温高压往复泵

技术领域

本实用新型涉及一种高温高压往复泵。

背景技术

往复泵广泛应用于石油、化工、医药、食品原子能等行业中。现有技术中，大多数的往复泵只能用于压力≤15MPa，温度≤200℃的一体输送，但是，当压力≥15MPa、温度≥200℃时，泵头结构的部分必需做适当的更改才能达到要求。

中国专利ZL93204941.9公开了一种用于往复泵的密封装置，该泵适用于压力≤5MPa、温度≤250℃或者压力≤1MPa、温度≤450℃的工况，其密封装置的最佳工况压力为1.6～3MPa，最佳温度为150～200℃。该密封装置不能适用于同时具有高温和高压的工况条件下运行。

现有生产往复泵的国内外厂家中，均未有同时达到400℃以上高温及20MPa，并输送含有固体颗粒的泵。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种新型的往复泵，该泵可在同时具有高温和高压的工况下稳定运行。

本实用新型是这样实现的，本实用新型的往复泵包括泵头、传动机构、冷却系统，所述的泵头包括泵缸、进口单向阀、出口单向阀，所述的传动机构包括导向轴、中间联体、柱塞及密封装置，冷却系统包括夹套冷却、循环冷却，其特征在于：

所述的进口单向阀和出口单向阀包括透镜密封垫、阀座、阀球、护套、升高限制器、透镜垫座、压盖及接管，在阀座和升高限制器之间以及升高限制器和透镜垫座之间有密封垫片，密封垫片的剖面为平面上、下各凸出一三角形，三角顶角为圆弧状；

所述的冷却系统由夹套冷却装置和循环冷却装置组成，夹套冷却装置包括冷却夹套、冷却介质进口及冷却介质出口，循环冷却装置包括循环介质进口和循环介质出口，循环介质进口和循环介质出口分别有接头连接在泵缸本体上，泵缸本体内有一通道与密封装置的中间环连通，中间环上有一凹槽，保证中间环在一定距离内移动时不会堵死循环介质流通通道。为使循环冷却装置能够在一定压力下正常运行，在本实用新型的往复泵外还需要外接包括增压泵、阻尼器、压力表、稳压控制阀、循环介质容器、冷却器等设备，循环介质通道分别与循环介质进、出口相接，循环介质是系统同类介质或允许进入的介质。

在输送高温高压流体介质时，泵头内的阀座与升高限制器间的密封需采用硬密封形式。通常的平面密封，所需的预紧力大，在高温高压下，对平面的加工精度及光洁度要求很高，并且在泵需要停车降温检修时，垫片易失效，高压介质极易从此处泄漏。本设计人所设计的泵头密封垫片采用剖面为平面上、下各凸出一三角形的垫片，三角顶角为圆弧状，分别与阀座和升高限制器以及升高限制器和透镜垫座接触，由于是窄面接触，因此，所需要的预紧力小，在高压下还有自紧密封作用。

泵在高温高压下运转时，冷却系统的设置可起到防护部分密封装置、传动机构、电动机在常温下工作，避免高温对传动元件的影响。本实用新型的冷却系统由夹套冷却装置和循环冷却装置组成。当往复泵运转温度≤300℃、压力≤20MPa时，采用夹套冷却装置冷却，结合柱塞密封结构即可满足往复泵正常运行的需要。当往复泵运转温度≥300℃、压力≥20MPa时，冷却系统需要将夹套冷却装置和循环冷却装置同时使用。当夹套冷却装置和循环冷却装置同时使用时，应设置循环冷却介质时系统允许进入的介质和同类介质，循环冷却介质的压力与泵系统操作压力的压差在0.5MPa左右，且所提供的压力需恒定。如往复泵系统允许循环冷却介质进入，设置循环冷却装置系统的压力高于往复泵系统操作压力；如往复泵系统不允许循环冷却介质进入，设置循环冷却装置系统压力低于往复泵系统操作压力。这样，密封装置中间环前端的密封组受压约0.5MPa，只需要选择耐高温密封填料即可，可降低高温高压条件下对密封填料较高的要求，可提高对密封填料的选择性。另外，由于夹套冷却装置和循环冷却装置共同作用，中间环后端的密封填料处在较低的操作温度下，此时，只需要选择耐压大于20.0MPa、耐温150℃的密封填料即可，有时在靠近压紧螺母处，还可采用F4材料作密封填料。

本实用新型的冷却系统由于采用夹套冷却装置和循环冷却装置组合使用，在柱塞杆上产生了温度梯度，采用几种密封材料的组合使用，使泵运转状况和寿命都大大提高。

本实用新型所述往复泵的密封装置安装在柱塞周围，包括安装在靠近泵缸处的背环，然后是中间环、压环、压紧螺母，在背环和中间环之间装有高温密封组，在中间环和压环之间装有密封组。背环靠近高压一侧开有环隙。在中间环的两侧和压环的一侧具有锥度，锥度θ是140°～160°。

本实用新型所述往复泵的高温密封组或密封组填料是碳纤维盘根、柔性石磨、V形密封圈，或上述密封填料的组合。

柱塞密封结构是往复泵可否正常工作及寿命的关键，本实用新型的背环面向泵缸高压侧有20～40丝的环隙，环隙直径小于填料箱的的安装直径，环隙直径内的压力与泵的压力相等，减少泵内液体压力对填料的冲击，并使液体压力可均匀作用在环径上，对柱塞填料起到密封作用。

中间环、压环的材质为金属，与泵缸为同一材料，保证在升温过程中膨胀系数相同。中间环的两端和压环的一端可以有一定的锥度，锥度为120°～150°，最佳为150°，当填料被压紧时，由于锥度的存在，力被分解为一轴向力和一径向力，轴向力使填料轴向压紧，起到极好的密封效果。中间环的内径与主轴间隙在50丝以内，在高温金属热膨胀后，金属环与主轴的间隙更小，起到部分间隙密封的效果。

密封填料由碳纤维盘根、柔性石墨间隔组成。碳纤维盘根为方型盘根，盘根编织时可添加预氧丝或金属丝以增加强度，可耐30MPa压力；柔性石墨为柔性石墨方型盘根、柔性石墨环、柔性石墨加金属丝网成型环，以柔性石墨方型盘根最佳。

密封填料由碳纤维盘根和柔性石墨间隔组合使用，是因为碳纤维盘根具有强度高、成型后变形量少的特点，弥补了柔性石墨强度低的缺陷，而柔性石墨弹性好，高温下变形量小，及石墨的自润滑性，在高温度的工作环境下，既起密封作用，又润滑主轴，延长密封填料组的使用寿命。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

一、本实用新型采用的三角形密封垫片由于是窄面接触，所需预紧力小，密封效果好，能够保证泵长期的安全可靠运行，同时降低了密封垫片的加工要求，节约了成本。

二、本实用新型的冷却系统采用夹套冷却装置和循环冷却装置组合使用，能够在柱塞杆上产生温度梯度，采用几种密封材料的组合使用，使泵运转状况和寿命都大大提高。

三、本实用新型的密封填料组碳纤维盘根和柔性石墨间隔组合，柱塞远离介质端密封用四氟石墨和四氟组合使用，延长了柱塞密封填料的使用寿命。

四、由于本实用新型采用以上措施，该往复泵可用于操作温度最高达470℃、压力25.0MPa，输送固体颗粒(200目)含量高达35％的状态下长期稳定地正常运行。

附图说明

图1是本实用新型的高温高压往复泵的结构示意图。

图2是本实用新型密封垫片的结构示意图。

图3是本实用新型密封装置的结构示意图。

附图标号所示为：

1—导向轴，2—中间联体，3—柱塞，4—压紧螺母，5—压环，6—循环介质进口通道，7—循环介质进口接头，8—密封组，9—冷却介质进口，10—冷却夹套，11—冷却介质，12—中间环，13—高温密封组，14—接管，15—护套，16—升高限制器，17—密封垫片，18—阀座，19—透镜垫座，20—透镜密封垫，21—泵缸，22—阀球，23—压盖，24—冷却介质出口，25—循环介质出口通道，26—循环介质出口接头，27—环隙，28—背环。

具体实施方式

下面将通过对本实用新型的实施例的详细阐述来进一步说明本实用新型，但本实用新型并不限于这些实施例。

本实用新型高温高压往复泵，包括泵头、传动机构、冷却系统，所述的泵头包括泵缸21、进口单向阀、出口单向阀，所述的传动机构包括导向轴1、中间联体2、柱塞3及密封装置，所述的进口单向阀和出口单向阀包括透镜密封垫20、阀座18、阀球22、护套15、升高限制器16、透镜垫座19、压盖23及接管14，在阀座18和升高限制器16之间以及升高限制器16和透镜垫座19之间有密封垫片17，密封垫片17剖面为平面上、下各凸出一三角形，三角顶角为圆弧状；所述的冷却系统由夹套冷却装置和循环冷却装置组成，夹套冷却装置包括冷却夹套10、冷却介质11、冷却介质进口9及冷却介质出口24，循环冷却装置包括循环介质进口接头7和循环介质出口接头26，循环介质进口接头7和循环介质出口接头26分别设置在泵缸本体内的循环介质进口通道6和循环介质出口通道25与密封装置的中间环12连通。

所述密封装置安装在柱塞3周围，包括安装在靠近泵缸处的背环28，然后是中间环12、压环5、压紧螺母4，在背环28和中间环12之间装有高温密封组13，在中间环12和压环5之间装有密封组8。所述背环28靠近高压一侧开有环隙27。所述中间环12的两侧和压环5的一侧具有锥度，锥度θ是140°～160°。所述高温密封组13或密封组8填料是碳纤维盘根、柔性石磨、V形密封圈，或上述密封填料的组合。

Claims (5)

1.一种高温高压往复泵，包括泵头、传动机构、冷却系统，所述的泵头包括泵缸[21]、进口单向阀、出口单向阀，所述的传动机构包括导向轴[1]、中间联体[2]、柱塞[3]及密封装置，其特征在于：

所述的进口单向阀和出口单向阀包括透镜密封垫[20]、阀座[18]、阀球[22]、护套[15]、升高限制器[16]、透镜垫座[19]、压盖[23]及接管[14]，在阀座[18]和升高限制器[16]之间以及升高限制器[16]和透镜垫座[19]之间有密封垫片[17]，密封垫片[17]剖面为平面上、下各凸出一三角形，三角顶角为圆弧状；

所述的冷却系统由夹套冷却装置和循环冷却装置组成，夹套冷却装置包括冷却夹套[10]、冷却介质进口[9]及冷却介质出口[24]，循环冷却装置包括循环介质进口接头[7]和循环介质出口接头[26]，循环介质进口接头[7]和循环介质出口接头[26]分别设置在泵缸本体内的循环介质进口通道[6]和循环介质出口通道[25]与密封装置的中间环[12]连通。

2.如权利要求1所述的往复泵，其特征在于：所述密封装置安装在柱塞[3]周围，包括安装在靠近泵缸处的背环[28]，然后是中间环[12]、压环[5]、压紧螺母[4]，在背环[28]和中间环[12]之间装有高温密封组[13]，在中间环[12]和压环[5]之间装有密封组[8]。

3.如权利要求2所述的往复泵，其特征在于所述背环[28]靠近高压一侧开有环隙[27]。

4.如权利要求2所述的往复泵，其特征在于所述中间环[12]的两侧和压环[5]的一侧具有锥度，锥度θ是140°～160°。

5.如权利要求2所述的往复泵，其特征在于所述高温密封组[13]或密封组[8]填料是碳纤维盘根、柔性石磨、V形密封圈，或上述密封填料的组合。

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