利用介质充当电机夹套冷却水的高压低温立式多级屏蔽泵 |
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| 申请号 | CN202410238683.8 | 申请日 | 2024-03-04 | 公开(公告)号 | CN117914075A | 公开(公告)日 | 2024-04-19 |
| 申请人 | 大连海密梯克泵业有限公司; | 发明人 | 周鑫; 杨春兰; 丛培展; 彭林; 韩鑫月; 金磊; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种利用介质充当 电机 夹套 冷却 水 的高压低温立式多级 屏蔽 泵 ，包括：泵头单元、屏蔽电机单元以及贯穿泵头单元和屏蔽电机单元的轴；电机 外壳 前 法兰 上设置有连通泵体出口与电机冷却腔的循环孔，电机冷却腔与出口连通；连接段上设置有连通泵体出口与辅助 叶轮 机构所在腔室的循环孔，辅助叶轮机构所在腔室与屏蔽电机冷却间隙连通，后 轴承 体上开设有连通屏蔽电机冷却间隙与出口的循环孔。本发明屏蔽电机在不单独设置冷却水的前提下，电机功率及温升能满足用户需求，运行稳定可靠。本发明适用于流量扬程都比较大、介质 粘度 比较小、介质 温度 极低、介质 汽化 压 力 特别高，且介质汽化压力曲线受温度变化影响特别明显的极端工况。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种利用介质充当电机夹套冷却水的高压低温立式多级屏蔽泵，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 利用介质充当电机夹套冷却水的高压低温立式多级屏蔽泵技术领域背景技术[0002] 屏蔽泵是化工、石油化工、化纤、制药、制冷及核电等领域的重要设备。屏蔽泵是离心泵和屏蔽电机的共同体。屏蔽电机的转子和离心泵的叶轮固定在同一根轴上，利用屏蔽套将转子和定子隔开，转子在被输送的介质中转动，其动力通过定子磁场转递给转子，再传递给屏蔽泵的叶轮。 [0003] 在一些特殊工况，比如流量扬程都比较大、介质粘度特别小、介质温度极低、介质汽化压力特别高，且介质汽化压力曲线受温度变化影响特别明显。这就需要选择功率、叶轮直径、进出口口径都较大的立式多级屏蔽泵，且电机的温升要求又较为严格，并且由于介质温度极低电机夹套直接通冷却水将导致冷却水冻住，而且由于介质的汽化压力比较高屏蔽泵本身又需要高压设计，现有设计结构无法满足工况要求。 发明内容[0004] 本发明的目的在于，针对现有屏蔽泵如法满足极端工况的问题，提出一种利用介质充当电机夹套冷却水的高压低温立式多级屏蔽泵，该屏蔽泵运行稳定可靠，适用于流量扬程都比较大、介质粘度比较小、介质温度极低、介质汽化压力特别高，且介质汽化压力曲线受温度变化影响特别明显的极端工况。 [0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种利用介质充当电机夹套冷却水的高压低温立式多级屏蔽泵，包括：泵头单元、屏蔽电机单元以及贯穿泵头单元和屏蔽电机单元的轴； [0006] 所述泵头单元包括：泵夹套、吸入端盖、多级叶轮机构、多个依次固定连接的中段壳体、轴向力平衡机构、泵体、辅助叶轮机构和连接段；所述吸入端盖与第一个泵中段壳体固定连接，最后一个泵中段壳体与泵体连接，所述泵体背离中段壳体的一侧与连接段连接，每一个泵中段壳体对应设置在叶轮机构外部，所述泵体设置在轴向力平衡机构外部，所述连接段设置在辅助叶轮机构外部；所述叶轮机构及辅助叶轮机构均安装在轴上； [0007] 所述屏蔽电机单元包括：定子组件和转子；所述定子组件包括电机外壳组件、定子和电机壳后盖；所述电机外壳组件包括出口、内层壳体、外层壳体、电机外壳前法兰、电机外壳后法兰和接线盒座；所述外层壳体上设置出口，所述定子设置在内层壳体内部，所述电机壳后盖与电机外壳后法兰连接；所述定子组件内部镶装有定子屏蔽套，所述定子屏蔽套分别与电机外壳前法兰和电机壳后盖焊接；所述转子外圆部位镶有转子屏蔽套，所述转子的两端分别镶有转子屏蔽板，所述转子屏蔽套与转子屏蔽板焊接，所述转子屏蔽板与轴焊接；所述电机壳后盖上安装有后轴承体； [0008] 所述电机外壳内层壳体、外层壳体之间为电机冷却腔，所述电机外壳前法兰上设置有连通泵体出口与电机冷却腔的电机外壳前法兰循环孔，所述电机冷却腔远离泵体出口的一端与出口连通；所述定子屏蔽套与转子屏蔽套之间设置有屏蔽电机冷却间隙，所述连接段上设置有连通泵体出口与辅助叶轮机构所在腔室的连接段循环孔，所述辅助叶轮机构所在腔室与屏蔽电机冷却间隙连通，所述后轴承体上开设有连通屏蔽电机冷却间隙与出口的后轴承体循环孔。 [0009] 所述电机外壳前法兰循环孔、连接段循环孔和后轴承体循环孔的大小根据屏蔽电机循环量、电机温升、介质汽化压力曲线综合确定。 [0010] 进一步地，所述多级叶轮机构包括但不限于2‑6级。 [0011] 进一步地，所述轴在叶轮一侧开有轴向力平衡循环孔，配合轴向力平衡机构平衡轴向力。 [0012] 进一步地，所述辅助叶轮机构包括辅助叶轮及安装在电机外壳前法兰上的辅助耐磨环。 [0013] 进一步地，所述吸入端盖与泵夹套间设置了止口加O型密封圈密封。吸入端盖与泵夹套之间为止口配合型式，另外增加了O型圈密封，防止介质回流。 [0014] 进一步地，所述叶轮机构包括叶轮以及设置在叶轮上的导叶。 [0015] 进一步地，所述轴向力平衡机构包括安装在最后一级叶轮上的耐磨环、安装在连接段上的平衡环座和安装在平衡环座上的平衡环。 [0016] 进一步地，所述定子屏蔽套外侧安装有加固套。 [0017] 进一步地，所述连接段上安装有滑动轴承；所述后轴承体上安装有滑动轴承。 [0018] 进一步地，所述出口、内层壳体、外层壳体、电机外壳前法兰、电机外壳后法兰和接线盒座通过焊接方式整合为一体。 [0019] 本发明利用介质充当电机夹套冷却水的高压低温立式多级屏蔽泵的工作原理：多级屏蔽泵转动部件通过一对滑动轴承支撑，在输送介质中旋转，绝大部分输送介质经过泵头单元的多级叶轮机构逐级加压从泵体出口排出，在吸入端盖与泵夹套间设置了止口配合加O型密封圈密封，阻止了高压介质回流到入口影响介质的循环，大部分介质经电机外壳前法兰内的电机外壳前法兰循环孔，流向电机外壳内层壳体、外层壳体之间的电机冷却腔内，用来冷却电机，并由出口流出；从泵体出口排出的介质还有一部分经连接段内的连接段循环孔流向辅助叶轮，再经辅助叶轮加压流入转子腔内部，然后经定子屏蔽套、转子屏蔽套间隙，对屏蔽电机进行冷却，然后再经过后轴承体上循环孔流向出口，同时完成自动排气，从整泵最高点排气阀门排出。 [0020] 本发明利用介质充当电机夹套冷却水的高压低温立式多级屏蔽泵包括：泵头单元、屏蔽电机单元以及贯穿泵头单元和屏蔽电机单元的轴。所述泵头单元包括：泵夹套、吸入端盖、多级叶轮机构、多个依次固定连接的中段壳体、轴向力平衡机构、泵体、辅助叶轮机构、连接段等。所述屏蔽电机单元包括：定子组件和转子；所述定子组件包括电机外壳组件、定子和电机壳后盖；所述电机外壳组件包含出口、内层壳体、外层壳体、电机外壳前法兰、电机外壳后法兰、接线盒座，通过焊接方式将六部分整合为一体，在泵运行期间内、外层壳体之间充满低温介质，其中内层壳体承受介质外压，外层壳体承受介质内压；所述定子设置在电机外壳内部，并通过电机壳后盖封装；所述定子组件内部镶装有定子屏蔽套，所述定子屏蔽套分别与电机外壳前法兰和电机壳后盖焊接；所述转子外圆部位镶有转子屏蔽套，所述转子的两端分别镶有转子屏蔽板，所述转子屏蔽套与转子屏蔽板焊接，转子屏蔽板与轴焊接。所述泵头单元与屏蔽电机单元通过连接段与电机外壳前法兰的紧固螺栓连接在一起；所述泵头单元与屏蔽电机单元是以泵夹套和电机外壳前法兰的止口配合加密封垫的形式密封，并通过螺栓连接紧固保证泵内部介质不产生泄露。本发明能保证屏蔽电机在不单独设置冷却水的前提下，电机功率及温升满足用户需求，运行稳定可靠。 [0021] 本发明无须单独设置电机夹套冷却水管线，防止了冷却水冻住，直接利用高压低温介质冷却电机，非常好的控制了电机的温升且能满足用户对于功率的需求；传统设计中由于屏蔽泵的特殊结构导致内部介质在电机部位最易产生汽化现象，本发明在介质进入转子腔的前端增加了辅助叶轮机构，进一步增加了转子腔内压力，有效的防止了介质在转子腔内的汽化，且整泵承压边界均采用高压设计保证整泵运行的安全性及无泄漏密封性。 [0022] 本发明屏蔽泵运行稳定可靠，适用于流量扬程都比较大、介质粘度比较小、介质温度极低、介质汽化压力特别高，且介质汽化压力曲线受温度变化影响特别明显的极端工况。3 2 本发明屏蔽泵流量最大可达400m/h，扬程最高可达800m，介质粘度可以低于0.1mm /s，介质温度可低至‑100℃。本发明至少可以适用于汽化压力大于1.2MPa的介质。 [0023] 本发明能通过定、转子屏蔽套的间隙和电机外壳内、外层壳体之间的低温介质对电机进行双重冷却，这种结构特点使得定子绕组温度得到很好的控制，转子上下两个腔室温度差异非常小(正常介质经过定、转子屏蔽套间隙会被电机加热)，这种结构特别适用于那些温度升高很小，汽化压力增加很大的低温介质，也与用户系统给定的流量有很大关系，因为介质通过电机外壳前法兰上的循环孔15进入电机内、外层壳体之间冷却电机，需要具体工况做具体的热平衡计算分析，可以通过改变循环孔15的孔径或者数量以及电机内、外层壳体之间间隙的大小来调整冷却效果控制温度。附图说明 [0024] 图1是本发明提供的一种可利用介质充当电机夹套冷却水的高压低温立式多级屏蔽泵的结构示意图。 [0025] 图2是图1泵头部分的局部放大图。 [0026] 图3是图1电机部分的局部放大图。 [0027] 附图标记：1、泵夹套；2、O型圈密封；3、吸入端盖；4、中段壳体；5、导叶；6、叶轮；7、平衡环；8、耐磨环；9、平衡环座；10、泵体；11、连接段；12、连接段循环孔；13、辅助叶轮；14、电机外壳前法兰；15、电机外壳前法兰循环孔；16、外层壳体；17、内层壳体；18、出口；19、电机外壳后法兰；20、电机壳后盖；21、后轴承体；22、接线盒座；23、轴；24、转子；25、定子；26、转子屏蔽套；27、转子屏蔽板；28、加固套；29、定子屏蔽套；30、辅助耐磨环；31、滑动轴承；32、后轴承体循环孔。 具体实施方式[0028] 以下结合实施例对本发明进一步说明： [0029] 实施例1 [0030] 本实施例公开了一种利用介质充当电机夹套冷却水的高压低温立式多级屏蔽泵。如图1、图2、图3所示，利用介质充当电机夹套冷却水的高压低温立式多级屏蔽泵包括：泵头单元、屏蔽电机单元以及贯穿泵头单元和屏蔽电机单元的轴23。 [0031] 所述泵头单元包括：泵夹套1、吸入端盖3、多级叶轮机构、多个依次固定连接的中段壳体4、轴向力平衡机构、泵体10、辅助叶轮机构和连接段11；所述吸入端盖3与第一个泵中段壳体4固定连接，最后一个泵中段壳体4)与泵体10连接，所述泵体10背离中段壳体4的一侧与连接段11连接，每一个泵中段壳体4对应设置在叶轮机构外部，所述泵体10设置在轴向力平衡机构外部，所述连接段11设置在辅助叶轮机构外部；所述叶轮机构包括叶轮6以及设置在叶轮6上的导叶5；所述轴向力平衡机构包括安装在最后一级叶轮6上的耐磨环8、安装在连接段11上的平衡环座9和安装在平衡环座9上的平衡环7，并配合轴23在叶轮侧的循环孔完成轴向力的平衡，泵运转时耐磨环8随着最后一级叶轮6一起旋转，平衡环7固定不动；所述辅助叶轮机构包括辅助叶轮13及安装在电机外壳前法兰14上的辅助耐磨环30，用来增加转子腔内部介质压力；所述叶轮机构及辅助叶轮机构均安装在轴23上。 [0032] 所述屏蔽电机单元包括：定子组件和转子24；所述定子组件包括电机外壳组件、定子25和电机壳后盖20；所述电机外壳组件包括出口18、内层壳体17、外层壳体16、电机外壳前法兰14、电机外壳后法兰19和接线盒座22，通过焊接方式将六部分整合为一体，泵运行期间内、外层壳体之间充满介质，用来冷却电机，内层壳体17承受外压，外层壳体16承受内压；所述定子25设置在内层壳体17内部，且定子25对于内层壳体17可以起到辅助承压作用，所述电机壳后盖20与电机外壳后法兰19连接封闭电机腔；所述定子组件内部镶装有定子屏蔽套29，所述定子屏蔽套29分别与电机外壳前法兰14和电机壳后盖20焊接，保证屏蔽电机定子组件与输送介质隔离。所述转子24外圆部位镶有转子屏蔽套26，所述转子24的两端分别镶有转子屏蔽板27，所述转子屏蔽套26与转子屏蔽板27焊接，所述转子屏蔽板27与轴23焊接，保证转子24与输送介质隔离。 [0033] 所述轴23在叶轮6一侧轴向和径向分别开有循环孔，配合轴向力平衡机构平衡轴向力。 [0034] 所述电机外壳内层壳体17、外层壳体16之间为电机冷却腔，所述电机外壳前法兰14上设置有连通泵体10出口与电机冷却腔的电机外壳前法兰循环孔15，所述电机冷却腔远离泵体10出口的一端与出口18连通； [0035] 所述定子屏蔽套29与转子屏蔽套26之间设置有屏蔽电机冷却间隙，所述连接段11上设置有连通泵体10出口与辅助叶轮13所在腔室的连接段循环孔12，所述辅助叶轮13所在腔室与屏蔽电机冷却间隙连通，所述后轴承体21上开设有连通屏蔽电机冷却间隙与出口18的后轴承体循环孔32。循环孔的大小根据屏蔽电机循环量、电机温升、介质汽化压力曲线等因素综合确定； [0036] 所述吸入端盖3与泵夹套1间设置了止口配合加O型密封圈密封2； [0037] 所述定子屏蔽套29外侧安装有加厚的加固套28，根据转子腔内压力确定加固套28厚度； [0038] 所述外层壳体16上设置了出口18； [0040] 在本实施例中，叶轮6、轴23、转子24、一对滑动轴承31、耐磨环8、辅助叶轮13等组成泵的转动部件。泵头单元的泵夹套1内部充满输送介质，屏蔽电机单元的电机外壳内、外层壳体之间充满输送介质，屏蔽电机单元的转子腔内充满输送介质，屏蔽电机的定子组件通过定子屏蔽套29与输送介质隔离，转子24通过转子屏蔽套26及转子屏蔽板27与输送介质隔离，定子屏蔽套29以内都充满了输送介质。 [0041] 本发明的具体工作过程如下：多级屏蔽泵转动部件通过一对滑动轴承31支撑，在输送介质中旋转，绝大部分输送介质经过泵头单元的多级叶轮机构逐级加压从泵体10出口排出，在吸入端盖3与泵夹套1间设置了止口配合加O型密封圈密封，阻止了高压介质回流到入口影响介质的循环，大部分介质经电机外壳前法兰14内的电机外壳前法兰循环孔15，流向电机外壳内层壳体17、外层壳体16之间的电机冷却腔内，用来冷却电机，并由出口18流出；从泵体10出口排出的介质还有一部分经连接段11内的连接段循环孔12流向辅助叶轮13，再经辅助叶轮13加压流入转子腔内部，然后经定子屏蔽套29、转子屏蔽套26间隙，对屏蔽电机进行冷却，然后再经过后轴承体21上循环孔32流向出口18，同时完成自动排气，从整泵最高点排气阀门排出。根据工况要求，流量扬程都比较大、介质粘度特别小、介质温度极低、介质汽化压力特别高，且介质汽化压力曲线受温度变化影响特别明显等，并且由于介质温度极低电机夹套直接通冷却水将导致冷却水冻住，而且由于介质的汽化压力比较高屏蔽泵本身又需要高压设计，本发明在现有水力、电机基础上通过结构调整、配合理论计算、电机热平衡计算，使得泵完美适应介质的工况要求，泵运行稳定。 [0042] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。 |
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