齒輪增速組裝式高速旋殼泵機(jī)組的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種高速旋殼泵機(jī)組，特別是由齒輪增速組裝式高速旋殼泵組成的旋殼泵機(jī)組，包括齒輪增速組裝式高速旋殼泵、一體式軸頭油泵、聯(lián)軸器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)；聯(lián)軸器將驅(qū)動(dòng)電機(jī)與齒輪增速組裝式高速旋殼泵的低速軸相連；齒輪增速組裝式高速旋殼泵包括定子部件、轉(zhuǎn)子部件及箱體部件，定子部件由兩個(gè)旋殼泵吸入/吐出部件組成，其保護(hù)殼連接在箱體部件的定位法蘭上；軸封部件位于每個(gè)吸入部件的入口側(cè)；轉(zhuǎn)子部件由高速、低速軸系組成，采用單斜齒齒輪副，每個(gè)旋殼泵轉(zhuǎn)子與高速軸直接連接，高速軸小齒輪齒寬兩側(cè)設(shè)有平衡殘余軸向力的雙面推力盤，滿足交變軸向力工況。本實(shí)用新型外形緊湊，軸承承受軸向力小，泵機(jī)組流量應(yīng)用范圍大，抗汽蝕性能好。
【專利說明】齒輪増速組裝式高速旋殼泵機(jī)組

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于旋殼泵【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種齒輪增速組裝式高速旋殼泵機(jī) 組，適用于石油化工、煉油領(lǐng)域的小流量超高揚(yáng)程工況，同時(shí)適用于核電領(lǐng)域的低流量、超 高壓力工況。

【背景技術(shù)】
[0002] 小流量高揚(yáng)程離心泵效率很低的根源是葉輪的圓盤摩擦損失太大，此項(xiàng)損失與葉 輪直徑的5次方成正比，與轉(zhuǎn)速的3次方成正比，要想大幅度提高超低比數(shù)離心泵的效率， 必須在泵的理論上有所突破。為此，美國Kobe公司提出了一種全新的構(gòu)思，將葉輪與泵殼 聯(lián)為一體同步回轉(zhuǎn)，液體在獲得動(dòng)能的過程中的圓盤摩擦損失就幾乎為零，當(dāng)時(shí)稱為旋轉(zhuǎn) 殼體泵，簡稱旋殼泵，該泵使高速液體進(jìn)入皮托管，因皮托管的橫截面積逐步擴(kuò)大，液體流 速逐步降低，從而將液體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能。皮托管內(nèi)流道的設(shè)計(jì)以及制造技術(shù)是這種 新型泵的另一個(gè)關(guān)鍵因素，這種小流量超高揚(yáng)程泵又稱為皮托管泵。
[0003] 但現(xiàn)有技術(shù)的旋殼泵機(jī)組存在以下技術(shù)缺陷：
[0004] 其一，現(xiàn)有旋殼泵技術(shù)因軸承潤滑和冷卻條件所限，泵允許工作轉(zhuǎn)速低；按泵設(shè)計(jì) 理論，提高泵揚(yáng)程的方法主要有：1)提高泵工作轉(zhuǎn)速，2)加大水力轉(zhuǎn)子部件的直徑。現(xiàn)有旋 殼泵技術(shù)采用大直徑轉(zhuǎn)子達(dá)到在低速范圍內(nèi)得到較高揚(yáng)程，而采用加大轉(zhuǎn)鼓直徑來提高揚(yáng) 程的方式，必然使轉(zhuǎn)鼓質(zhì)量加大，在高速回轉(zhuǎn)下轉(zhuǎn)子在徑向易發(fā)生金屬離心變形，機(jī)組可靠 性降低，且制造成本高。美國專利US4, 073, 596,對(duì)高速滾動(dòng)軸承的潤滑和冷卻提出了改進(jìn) 措施，但現(xiàn)有旋殼泵的最高轉(zhuǎn)速未超過6321RPM。
[0005] 其二，旋殼泵在流量較大時(shí)，汽蝕性能很差。美國專利US4, 280, 790提出了改進(jìn)皮 托管泵汽蝕性能的措施，但效果有限，例WEIR公司的R0-D600型皮托管泵最高轉(zhuǎn)速4380r/ min，最高效率點(diǎn)流量70m3/h時(shí)的NPSHr達(dá)到11m，汽蝕性能很差，使皮托管泵的應(yīng)用范圍也 受到限制。
[0006] 其三，受軸承承載能力的約束，現(xiàn)有技術(shù)旋殼泵的入口壓力允許值低。美國皮托管 泵制造公司的產(chǎn)品使用手冊(cè)上規(guī)定，旋殼泵的入口工作壓力不可超過14bar. G。對(duì)于較高的 泵入口側(cè)壓力，美國皮托管泵的制造廠推出了外側(cè)四個(gè)滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)，使用效果并不理 想。
[0007] 國內(nèi)外大功率旋殼泵機(jī)組大都采用旋殼泵外置增速高速齒輪箱的傳統(tǒng)模式，需兩 套膜片聯(lián)軸器，設(shè)備整體布局松散、不緊湊，軸承功耗大，占地面積大，成本高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本實(shí)用新型的目的要解決上述技術(shù)問題，研制出性能可靠、結(jié)構(gòu)緊湊的齒輪增速 組裝式高速旋殼泵機(jī)組。
[0009] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：齒輪增速組裝式高速旋殼泵機(jī)組，其特征 在于：泵機(jī)組包括齒輪增速組裝式高速旋殼泵、一體式軸頭油泵、聯(lián)軸器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)；所述 的齒輪增速組裝式高速旋殼泵包括定子部件、轉(zhuǎn)子部件、箱體部件；轉(zhuǎn)子部件由高速、低速 軸系組成，包括泵轉(zhuǎn)子、高速軸、大齒輪、小齒輪、推力盤、徑向滑動(dòng)軸承、低速軸、推力滑動(dòng) 軸承；低速軸上設(shè)置有大齒輪，低速軸左側(cè)設(shè)置有高速軸，高速軸上設(shè)置有小齒輪；定子部 件包括2個(gè)旋殼泵吸入/吐出組件；定子部件的保護(hù)殼連接在增速部件的定位法蘭上。
[0010] 所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過聯(lián)軸器與齒輪增速組裝式高速旋殼泵的低速軸直接相連；所 述的轉(zhuǎn)子部件位于箱體部件和保護(hù)殼體內(nèi)；所述的高速軸的兩端與旋殼泵轉(zhuǎn)子直接連接； 所述的大齒輪前后兩側(cè)分別設(shè)置有推力滑動(dòng)軸承，小齒輪前后兩側(cè)分別設(shè)置有徑向滑動(dòng)軸 承；所述的大齒輪與小齒輪組成的齒輪副采用單斜齒結(jié)構(gòu)，小齒輪齒寬兩側(cè)設(shè)有推力盤，推 力盤與大齒輪側(cè)面設(shè)有Γ?3°傾斜角。
[0011] 所述的齒輪增速組裝式高速旋殼泵每個(gè)旋殼泵吸入/吐出部件的軸封安裝在泵 的入口側(cè)。
[0012] 所述的齒輪增速組裝式高速旋殼泵每個(gè)旋殼泵吸入/吐出部件，均采用皮托管作 為能量轉(zhuǎn)換元件。
[0013] 本實(shí)用新型采用齒輪增速組裝式旋殼泵結(jié)構(gòu)，提出了一種新型全新的旋殼泵機(jī)組 技術(shù)路線，除了具有現(xiàn)有旋殼泵技術(shù)的安全穩(wěn)定性好、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)周期長，維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn) 夕卜，還具有允許承受入口壓力大，允許工作轉(zhuǎn)速高，流量應(yīng)用范圍大，抗汽蝕性能好的優(yōu)點(diǎn)， 具體為：
[0014] 1)本實(shí)用新型取消了現(xiàn)有技術(shù)機(jī)組中的旋殼軸承座部件、滾動(dòng)軸承，聯(lián)軸器的使 用數(shù)量由原2套，減為只在齒輪組裝式高速旋殼泵與驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間設(shè)置1套，機(jī)組較現(xiàn)有技 術(shù)更為緊湊，外形尺寸更?。?br> [0015] 2)本實(shí)用新型機(jī)組中齒輪增速組裝式高速旋殼泵高速軸兩端連有2個(gè)旋殼泵轉(zhuǎn) 子，可實(shí)現(xiàn)1臺(tái)機(jī)組內(nèi)兩旋殼泵并聯(lián)使用，擴(kuò)大了流量應(yīng)用范圍，單泵的抗汽蝕性能提高了 1倍，解決了現(xiàn)有旋殼泵機(jī)組技術(shù)在大流量工況下不能滿足裝置汽蝕余量（NPSHa)要求，限 制了其應(yīng)用的難題；
[0016] 3)本實(shí)用新型技術(shù)在齒輪增速組裝式高速旋殼泵的高、低速軸設(shè)置滑動(dòng)軸承，突 破了現(xiàn)有技術(shù)滾動(dòng)軸承極限轉(zhuǎn)速的限制，采用較小直徑的泵轉(zhuǎn)子，及高轉(zhuǎn)速下的金屬離心 力產(chǎn)生的形變大大降低，使泵轉(zhuǎn)子在更高的轉(zhuǎn)速下，具有優(yōu)良的動(dòng)力學(xué)特性；
[0017] 4)本實(shí)用新型在齒輪增速組裝式高速旋殼泵的高速軸上小齒輪齒寬兩側(cè)設(shè)置推 力盤，推力盤與大齒輪側(cè)面的接觸點(diǎn)距節(jié)圓越近，兩者的相對(duì)速度越?。ü?jié)圓處的相對(duì)速 度為零）。利用大小齒輪節(jié)圓處的相對(duì)速度為零，高速軸兩端旋殼泵轉(zhuǎn)子未平衡的軸向力與 單斜齒園柱齒輪軸向力之差（或和）通過高速軸上的推力盤傳到大齒輪的側(cè)面，再傳到低 速軸的推力滑動(dòng)軸承上，僅在低速軸上設(shè)置軸位移監(jiān)測器，因此可取消所有高速軸的高速 推力軸承，減小高速軸承的功耗，提高了泵機(jī)組的效率；
[0018] 5)美國皮托管泵制造公司的產(chǎn)品使用手冊(cè)上規(guī)定，泵的入口工作壓力不可超過 14bar. G。本實(shí)用新型技術(shù)采用在高速軸的兩端裝旋殼泵轉(zhuǎn)子的方法，幾何對(duì)稱布置的結(jié) 構(gòu)，使高進(jìn)口壓力引起的軸向推力大部分自平衡，克服了現(xiàn)有旋殼泵技術(shù)在高入口壓力時(shí) 的軸向力對(duì)軸承、機(jī)械密封的影響。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)的大功率旋殼泵機(jī)組結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖2現(xiàn)有旋殼泵技術(shù)（軸承潤滑改進(jìn)方案）。
[0021] 圖3是本實(shí)用新型齒輪增速組裝式高速旋殼泵的結(jié)構(gòu)圖。
[0022] 圖4是本實(shí)用新型定子部件圖。
[0023] 圖5是本實(shí)用新型轉(zhuǎn)子部件圖。
[0024] 圖6是本實(shí)用新型箱體部件圖。
[0025] 圖7是本實(shí)用新型推力盤技術(shù)圖。
[0026] 圖中：1.定子部件；2.轉(zhuǎn)子部件；3.箱體部件；4.卡套；5.卡環(huán)；6. -體式軸頭油 泵；7.聯(lián)軸器；8.驅(qū)動(dòng)電機(jī)；11.聯(lián)接頭；12.出液管；13.軸封部件；14.保護(hù)筒體；15.皮 托管；21.泵轉(zhuǎn)子；22.高速軸；23.大齒輪；24.小齒輪；25.推力盤；26.徑向滑動(dòng)軸承； 27.低速軸；28.推力滑動(dòng)軸承；31.定位法蘭。

【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，但不作為對(duì)本實(shí)用新型的限制：
[0028] 如圖3所示，本實(shí)用新型取消了現(xiàn)有技術(shù)的軸承箱、軸承等部件，本實(shí)用新型由定 子部件1，轉(zhuǎn)子部件2,箱體部件3組成，定子部件1的保護(hù)殼體與箱體部件3的定位法蘭31 連接，轉(zhuǎn)子部件2位于箱體部件3和保護(hù)殼體13內(nèi)。
[0029] 如圖4所示，定子部件1包括：聯(lián)接頭11、出液管12、軸封部件13、保護(hù)筒體14、皮 托管15,保護(hù)筒體14通過螺栓及止口連接在定位法蘭31上。
[0030] 如圖5所示，轉(zhuǎn)子部件2包括：泵轉(zhuǎn)子21、高速軸22、大齒輪23、小齒輪24、推力盤 25、徑向滑動(dòng)軸承26、低速軸27、推力滑動(dòng)軸承28,高速軸22的兩端分別安裝泵轉(zhuǎn)子21， 徑向滑動(dòng)軸承26和推力盤25分別安裝于小齒輪24的兩側(cè)，低速軸27上大齒輪23兩側(cè)分 別安裝推力滑動(dòng)軸承28。
[0031] 如圖6所示，箱體部件3上設(shè)置有2個(gè)定位法蘭31。
[0032] 如圖7所示，推力盤結(jié)構(gòu)包括卡套4、卡環(huán)5、推力盤25、大齒輪23、小齒輪24,推力 盤25上設(shè)置Γ?3°傾斜角，以便形成油楔，提高其承載能力；大齒輪23的側(cè)面與齒面一 起進(jìn)行表面滲氮處理，大齒輪23側(cè)面應(yīng)與推力盤25側(cè)面有一個(gè)硬度差HB50?70,前者的 硬度大一些，以便于維修或更換推力盤25小件。
[0033] 本實(shí)用新型利用大小齒輪節(jié)圓處的相對(duì)速度為零，在高速軸22的小齒輪24軸向 兩側(cè)安裝推力盤25 ;高速軸22兩端泵轉(zhuǎn)子21未平衡的軸向力與單斜齒圓柱齒輪軸向力之 差通過高速軸22上的推力盤25傳到大齒輪23的側(cè)面，再傳到低速軸27的推力滑動(dòng)軸承 28上，僅在低速軸27上設(shè)置軸位移監(jiān)測器，因此能取消高速軸22的高速推力軸承，高速軸 承的功耗與平均半徑處的線速度之差成正比，決定了推力盤具有很小功耗。
[0034] 推力盤平衡軸向力原理：
[0035] 采用錐面推力盤傳遞軸向力，簡化了高速軸上的止推軸承結(jié)構(gòu)，
[0036] 具體實(shí)施時(shí)，實(shí)施例一：
[0037] 某石化100萬噸/年汽柴油加氫裂化裝置工程加氫進(jìn)料泵，其性能參數(shù)為流 量：63m 3/h，揚(yáng)程：l83lm，入 口壓力 0· 8MPa. G，出 口壓力 I6. I6MPa. G，密度 855· 5Kg/m3,溫度 50 °C，NPSHa 為彡 8m。
[0038] 本技術(shù)與現(xiàn)有旋殼泵技術(shù)選型方案比較：
[0039]

【權(quán)利要求】
1. 齒輪增速組裝式高速旋殼泵機(jī)組，其特征在于：泵機(jī)組包括齒輪增速組裝式高速旋 殼泵、一體式軸頭油泵￠)、聯(lián)軸器（7)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)（8);所述的齒輪增速組裝式高速旋殼泵 包括定子部件（1)、轉(zhuǎn)子部件（2)、箱體部件（3);轉(zhuǎn)子部件（2)由高速、低速軸系組成，包括 泵轉(zhuǎn)子（21)、高速軸（22)、大齒輪（23)、小齒輪（24)、推力盤（25)、徑向滑動(dòng)軸承（26)、低 速軸（27)、推力滑動(dòng)軸承（28);低速軸（27)上設(shè)置有大齒輪（23)，低速軸（27)左側(cè)設(shè)置 有高速軸（22)，高速軸（22)上設(shè)置有小齒輪（24);定子部件（1)包括2個(gè)旋殼泵吸入/吐 出組件；定子部件（1)的保護(hù)殼連接在增速部件的定位法蘭（31)上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪增速組裝式高速旋殼泵機(jī)組，其特征在于：所述的驅(qū)動(dòng) 電機(jī)⑶通過聯(lián)軸器（7)與齒輪增速組裝式高速旋殼泵的低速軸（27)直接相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪增速組裝式高速旋殼泵機(jī)組，其特征在于：所述的轉(zhuǎn)子 部件（2)位于箱體部件（3)和保護(hù)殼體內(nèi)；所述的高速軸（22)的兩端與旋殼泵轉(zhuǎn)子（21) 直接連接；所述的大齒輪（23)前后兩側(cè)分別設(shè)置有推力滑動(dòng)軸承（28)，小齒輪（24)前后 兩側(cè)分別設(shè)置有徑向滑動(dòng)軸承（26);所述的大齒輪（23)與小齒輪（24)組成的齒輪副采用 單斜齒結(jié)構(gòu)，小齒輪（24)齒寬兩側(cè)設(shè)有推力盤（25)，推力盤（25)與大齒輪（23)側(cè)面設(shè)有 1°?3°傾斜角。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪增速組裝式高速旋殼泵機(jī)組，其特征在于：所述的齒輪 增速組裝式高速旋殼泵每個(gè)旋殼泵吸入/吐出部件的軸封（13)安裝在泵的入口側(cè)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪增速組裝式高速旋殼泵機(jī)組，其特征在于：所述的齒輪 增速組裝式高速旋殼泵每個(gè)旋殼泵吸入/吐出部件，均采用皮托管（15)作為能量轉(zhuǎn)換元 件。
【文檔編號(hào)】F04D29/046GK204152801SQ201420527500
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】項(xiàng)偉 申請(qǐng)人:江蘇海獅泵業(yè)制造有限公司