CN101624992B - 一种液压驱动式立式离心泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压驱动式立式离心泵，包括泵体组件，泵体组件包括位于蜗壳(2)内的叶轮(1)等；立式离心泵还包括传动组件和液压驱动组件；传动部件包括主轴(5)和位于蜗壳(2)上方的轴承座(23)，在轴承座(23)内设有至少一个与主轴(5)相连的轴承，主轴(5)依次贯穿轴承座(23)和蜗壳(2)后与叶轮(1)相连；主轴(5)与轴承座(23)之间设有密封件；液压驱动组件包括液压马达(7)，高压油管(11)和回油腔(9)分别与液压马达(7)相连通；主轴(5)与液压马达(7)相连。本发明的立式离心泵具有泵轴短、电气安全性高的特点。

Description

一种液压驱动式立式离心泵

技术领域

本发明涉及一种液压马达驱动的离心泵，尤其是一种具有径向力自平衡的液压驱动立式化工离心泵，其适用于石油、化工、船舶、造纸等行业中化学液体介质的排出与输送。

背景技术

石油化工和造纸等行业大量采用储罐来储存化学品；在海上运输过程中，大型化学品运输货轮也往往利用多个大深度、大容积的货舱来存放危险化学品。上述化学品在进出储罐或货舱的过程中，需要采用化工泵实现化学品的输送，而在储罐或货舱上设置立式深井泵是最为常用的方式。

在传统的应用过程中，立式深井泵大多采用电机驱动，相应的采用长轴立式液下泵的结构形式。这种电机驱动的立式长轴液下泵在危险化学品输送过程中存在以下一些明显的不足：首先，采用电机驱动方式，使得深井泵上存在大量电气设备，包括电机驱动的强电以及控制***的弱电，这对于许多易燃易爆的化学品而言，无疑带来较大的安全隐患；其次，采用电机驱动的深井泵，对于大深度的储罐或货舱，不得不采用很长的泵轴(通常会达到5～10米)，长轴泵转子的挠度较大、转子的稳定性较差，其故障率相对较高，且给安装带来不便，因此，过长的泵轴也给这类电机驱动深井泵的安全可靠性带来隐患。对于危险化学品储运场合，解决上述两个问题对于提高使用可靠性较为关键。

另一方面，传统的立式离心泵多采用单出口的蜗壳结构，由于蜗壳内各断面的液体压力不均匀，会在叶轮上产生不均匀的径向力。在泵轴较长的应用场合，这种不均匀的轴向力作用于轴端，使轴产生较大的扰度，引起密封环和轴套的迅速磨损，并且容易引起振动。更为严重的是，对于旋转的泵轴，径向力还是交变载荷，较大的径向力会使轴因疲劳而破坏，严重影响深井泵的可靠性和实用寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种泵轴短且具有电气安全性的液压驱动式立式离心泵，使用该离心泵能保障化学品的安全输送。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种液压驱动式立式离心泵，包括泵体组件，泵体组件包括位于蜗壳内的叶轮，吸入口与蜗壳的入口相连；在蜗壳上设有至少一个的出口，出口与介质排出管相连通；立式离心泵还包括传动组件、液压驱动组件和控制组件；

传动部件包括主轴和位于蜗壳上方的轴承座，在轴承座内设有至少一个与主轴相连的轴承，主轴依次贯穿轴承座和蜗壳后与叶轮相连；主轴与轴承座之间设有密封件；轴承座内还设有与主轴相连的单向离合器；

液压驱动组件包括液压马达，高压油管和回油腔分别与液压马达相连通；主轴与液压马达相连；

控制组件包括设置在高压油管上的液压控制阀、气提管以及分别设置在介质排出管上的气体阀和截止阀，截止阀靠近介质排出管的出口；气提管的两端分别与位于截止阀两侧的介质排出管相连通。

作为本发明的液压驱动式立式离心泵的改进：离心泵还包括密封组件，密封组件包括内设空腔的围堰以及与轴承座密封固定相连的机械密封座，围堰套装在机械密封座外，围堰与轴承座密封地固定相连，围堰的内表面与机械密封座的外表面之间形成空腔，主轴分别贯穿轴承座、机械密封座、围堰和蜗壳后与叶轮相连，在主轴和机械密封座之间设置上轴封，在主轴和围堰之间设置下轴封。

作为本发明的液压驱动式立式离心泵的进一步改进：控制组件还包括检测管和进气口，检测管和进气口均与空腔相连通。

作为本发明的液压驱动式立式离心泵的进一步改进：高压油管和液压马达均位于回油腔内，在回油腔外套装保护套；回油腔与轴承座相连通。

作为本发明的液压驱动式立式离心泵的进一步改进：蜗壳设有3个出口，该3个出口的相位角相差120°。

本发明的液压驱动式立式离心泵，正是从解决电气安全性和泵轴过长的问题出发，采用液压马达来驱动泵体，并把液压马达和离心泵体设计成一体；本发明还设计了用于操纵液压驱动组件的控制组件，从而实现了无电气的驱动和控制；采用本发明的结构，还能大大缩短泵轴的长度；因此，本发明具有转子稳定性强、安全可靠性好的优点，有利于化学品的安全输送。

本发明的液压驱动式立式离心泵，还从减小蜗壳径向力对轴作用的角度出发，采用三出口的蜗壳结构，使泵工作时径向力能够自动平衡。

本发明的液压驱动式立式离心泵，还设计了一种特殊的密封泄露检查方式，可导出泄露物并使泄露物远离被传输介质，通过分析导出的泄露物来判断泄露发生的位置，从而避免了采用传感器等电气设备；这样能进一步保障使用的安全性。

综上所述，本发明的液压驱动式立式离心泵具有传动平稳、易于安装、易于化学品清理和密封安全可靠性佳等特点，可满足抽吸储罐或货舱内的化学品的特殊要求。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1是本发明的液压驱动式立式离心泵的剖视结构示意图(由于图面限制，分为上下两部分；图1A为图1的下半部，图1B为图1的上半部)；

图2是图1中的轴上压圈20的主视示意图；

图3是图2的A-A剖视示意图。

具体实施方式

图1～图3结合给出了一种液压驱动式立式离心泵，包括泵体组件、传动组件、液压驱动组件、控制组件、密封组件以及支撑安装组件。

支撑安装组件由从上至下依次安放的顶部平台12、平台19和底部定位基座26组成。

泵体组件包括位于蜗壳2内的叶轮1，蜗壳2的入口位于蜗壳2的底部位置处，吸入口27与蜗壳2的入口固定相连。蜗壳2采用均布的3出口结构，即在蜗壳2上设有3个出口，这3个出口之间的相位角相差120°，上述3个出口分别通过各自的介质排出支管181与介质排出管18相连通。

上述3出口设计的目的是：由于蜗壳2内各断面的液体压力不均匀，会在叶轮1上产生径向力；上述3出口式的蜗壳2的设计，能使泵工作时径向力自动平衡。同时，采用三出口蜗壳相比双出口蜗壳结构更加稳定，受力更加均匀。

传动部件包括主轴5，还包括位于蜗壳2上方的轴承座23，轴承座23与平台19固定相连，蜗壳2与轴承座23固定相连。在轴承座23内从上至下依次设有轴上压圈20、上轴承21、单向离合器22和下轴承24，轴上压圈20用于上轴承21的轴向定位。主轴5的顶部设有轴肩51，在主轴5的外表面从上至下依次设有上轴套52和下轴套53，下轴套53可采用氮化硅或碳化硅陶瓷材料制成。轴肩51穿过轴上压圈20后与上轴承21相连；上轴套52从上至下依次与单向离合器22和下轴承24相连。由于上轴套52是与单向离合器22的内圈通过键联结，而单向离合器22的外圈与轴承座23通过键联结；因此单向离合器22能实现防止主轴5反转的作用。

密封组件包括内设空腔的围堰25以及机械密封座29，机械密封座29位于轴承座23的下方，且机械密封座29与轴承座23密封地固定相连；围堰25套装在机械密封座29外，围堰25与轴承座23密封地固定相连，围堰25的内表面与机械密封座29的外表面之间形成空腔28。带有上轴套52和下轴套53的主轴5依次穿过轴承座23、机械密封座29、围堰25和蜗壳2后与叶轮1相连。在上轴套52和机械密封座29之间设置上轴封4，在下轴套53和围堰25设置之间下轴封3。该上轴封4和下轴封3可采用骨型密封圈，例如为GB9877.1-88FB型外露骨架唇形密封圈。

轴上压圈20如图2和图3所示，由于液压油要通过轴承座23与上轴承21之间的间隙流入轴承座23中作为润滑油，为了使润滑油流动通畅，因此在轴上压圈20的侧面开设若干个小通孔201。

液压驱动组件包括液压马达7、高压油管11和回油腔9；液压马达7安装在平台19上，轴肩51与液压马达7相连。高压油管11和液压马达7均位于回油腔9内，在回油腔9外面套装起保护作用的保护套10。高压油管11与液压马达7的进口相连通，回油腔9与液压马达7的出口相连通；因此从液压马达7流出的液压油通过回油腔9进行回油收集。在平台19上设有通道192，回油腔9通过通道192与轴承座23的内腔相连通；这样，回油腔9中的液压油能流到轴承座23内作为上轴承21、单向离合器22和下轴承24等的润滑油。

控制组件包括安装在顶部平台12上的液压控制阀14以及包括气体阀16和截止阀15；液压控制阀14设置在高压油管11上，用于控制液压油的压力和流量，进而控制液压马达7的输出扭矩和转速。在介质排出管18上按照介质的流动方向分别设有气体阀16和截止阀15，即截止阀15靠近介质排出管18的出口182。气提管17的出口端与介质排出管18的出口182(位于截止阀15的后侧)相连，气提管17的进口端与介质排出管18的进口(即介质排出支管181与介质排出管18的连接处)相连；在气提管17上设有截止阀171，该截止阀171用于控制气提管17的开关。检测管8与空腔28相连通。在顶部平台12上还安装了进气口13，回油腔9的外表面和保护套10的内表面之间形成通道30，在平台19上设有小通孔191，在轴承座23的顶部设有小通孔231，小通孔191和小通孔231的轴心线相重叠。由于实际工作时，本发明的液压驱动式立式离心泵要浸入被传输介质内，为了防止被传输介质进入小通孔191和小通孔231内，因此在平台19与轴承座23的顶部之间设置O形密封圈。在轴承座23的底部设有小通孔232，在轴承座23外套装套筒6，因此套筒6的内表面与轴承座23的外表面之间形成气流通道31。进气口13、通道30、小通孔191、小通孔231、气流通道31、小通孔232和空腔28依次相连通。因此，由进气口13通入的气体依次通过通道30、小通孔191、小通孔231、气流通道31、小通孔232最终进入空腔28内，用于将空腔28中的少量泄露液体顺着检测管8吹出。

本发明的液压驱动式立式离心泵实际工作时，以大型储罐为例，顶部平台12安装在储罐的顶部，平台19安装在储罐的中部，底部定位基座26安装在储罐的底部；底部定位基座26仅仅在安装离心泵时起导向作用，使蜗壳2位于底部定位基座26内。

具体工作内容如下：

从液压站输出的液压油通过高压油管11带动液压马达7转动，并进一步依次通过轴肩51和主轴5带动叶轮1转动。在离心力的作用下，被传输介质从吸入口27进入蜗壳2内，然后从蜗壳2的每个出口通过相应的介质排出支管181汇总至介质排出管18，最终从介质排出管18的出口182被排出。液压马达7中流出的回油通过回油腔9进行收集，液压油的压力和流量由液压控制阀14控制，从而相应地控制液压马达7的输出扭矩和转速。

正常工作状态下，介质排出管18上的截止阀15打开、气体阀16关闭，气提管17上的截止阀171关闭；此时叶轮1通过液压马达7驱动旋转，将储罐内的被传输介质通过介质排出管18排出。

当储罐内的被传输介质抽空后，进入气提阶段。关闭截止阀15，打开截止阀171，从气体阀16通入气体，把介质排出管18内残留的介质通过气提管17排出。此时，泵的叶轮1在液压马达7的带动下低速旋转，起到阻止介质回流的作用。

回油腔9内的液压油通过通道192进入轴承座23的内腔，作为上轴承21、单向离合器22和下轴承24等的润滑油。

空腔28由于是依次通过小通孔232、气流通道31、小通孔231、小通孔191、通道30和进气口13与外界相连通的，因此，空腔28内的压力低于润滑油的液压、也低于被输送介质的液压。上轴封4用于对润滑油进行密封，当意外情况导致上轴封4密封失败时，润滑油穿越上轴封4进入空腔28内。下轴封3用于对被传输介质进行密封，当意外情况导致下轴封3密封失败时，被传输介质穿越下轴封3进入空腔28内(由于骨架密封结构不会导致瞬间大量泄露)。可定期由进气口13向空腔28内充入空气、氮气或惰性气体(此时，空腔28内的压力仍然低于润滑油的液压、也低于被输送介质的液压)，就能带动空腔28内可能存在的液体一起从检测管8排出；检测管8外接气液分离器，通过气液分离后再检测液体成分，就能判断是否存在泄露及为何种液体泄露。这样的装置避免了在介质中使用传感器，减小了检测的危险性。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种液压驱动式立式离心泵，包括泵体组件，所述泵体组件包括位于蜗壳(2)内的叶轮(1)，吸入口(27)与蜗壳(2)的入口相连；在蜗壳(2)上设有至少一个的出口，所述出口与介质排出管(18)相连通；其特征是：立式离心泵还包括传动组件、液压驱动组件和控制组件；

传动组件包括主轴(5)和位于蜗壳(2)上方的轴承座(23)，在所述轴承座(23)内设有至少一个与主轴(5)相连的轴承，所述主轴(5)依次贯穿轴承座(23)和蜗壳(2)后与叶轮(1)相连；主轴(5)与轴承座(23)之间设有密封件；轴承座(23)内还设有与主轴(5)相连的单向离合器(22)；

液压驱动组件包括液压马达(7)，高压油管(11)和回油腔(9)分别与液压马达(7)相连通；主轴(5)与液压马达(7)相连；

控制组件包括设置在高压油管(11)上的液压控制阀(14)、气提管(17)以及分别设置在介质排出管(18)上的气体阀(16)和截止阀(15)，所述截止阀(15)靠近介质排出管(18)的出口(182)；所述气提管(17)的两端分别与位于截止阀(15)两侧的介质排出管(18)相连通。

2.根据权利要求1所述的液压驱动式立式离心泵，其特征是：所述离心泵还包括密封组件；所述密封组件包括内设空腔的围堰(25)以及与轴承座(23)密封固定相连的机械密封座(29)，所述围堰(25)套装在机械密封座(29)外，围堰(25)与轴承座(23)密封地固定相连，围堰(25)的内表面与机械密封座(29)的外表面之间形成空腔(28)，主轴(5)分别贯穿轴承座(23)、机械密封座(29)、围堰(25)和蜗壳(2)后与叶轮(1)相连，在主轴(5)和机械密封座(29)之间设置上轴封(4)，在主轴(5)和围堰(25)之间设置下轴封(3)。

3.根据权利要求2所述的液压驱动式立式离心泵，其特征是：所述控制组件还包括检测管(8)和进气口(13)，所述检测管(8)和进气口(13)均与空腔(28)相连通。

4.根据权利要求3所述的液压驱动式立式离心泵，其特征是：所述高压油管(11)和液压马达(7)均位于回油腔(9)内，在回油腔(9)外套装保护套(10)；回油腔(9)与轴承座(23)相连通。

5.根据权利要求4所述的液压驱动式立式离心泵，其特征是：所述蜗壳(2)设有3个出口，所述3个出口的相位角相差120°。

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