專利名稱：高溫高壓往復(fù)泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高溫高壓往復(fù)泵。
背景技術(shù)：
往復(fù)泵廣泛應(yīng)用于石油、化工、醫(yī)藥、食品原子能等行業(yè)中?，F(xiàn)有技術(shù)中，大多數(shù)的往復(fù)泵只能用于壓力≤15MPa，溫度≤200℃的一體輸送，但是，當(dāng)壓力≥15MPa、溫度≥200℃時(shí)，泵頭結(jié)構(gòu)的部分必需做適當(dāng)?shù)母牟拍苓_(dá)到要求。
中國(guó)專利ZL93204941.9公開(kāi)了一種用于往復(fù)泵的密封裝置，該泵適用于壓力≤5MPa、溫度≤250℃或者壓力≤1MPa、溫度≤450℃的工況，其密封裝置的最佳工況壓力為1.6～3MPa，最佳溫度為150～200℃。該密封裝置不能適用于同時(shí)具有高溫和高壓的工況條件下運(yùn)行。
現(xiàn)有生產(chǎn)往復(fù)泵的國(guó)內(nèi)外廠家中，均未有同時(shí)達(dá)到400℃以上高溫及20MPa，并輸送含有固體顆粒的泵。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種新型的往復(fù)泵，該泵可在同時(shí)具有高溫和高壓的工況下穩(wěn)定運(yùn)行。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，本實(shí)用新型的往復(fù)泵包括泵頭、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)，所述的泵頭包括泵缸、進(jìn)口單向閥、出口單向閥，所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)向軸、中間聯(lián)體、柱塞及密封裝置，冷卻系統(tǒng)包括夾套冷卻、循環(huán)冷卻，其特征在于所述的進(jìn)口單向閥和出口單向閥包括透鏡密封墊、閥座、閥球、護(hù)套、升高限制器、透鏡墊座、壓蓋及接管，在閥座和升高限制器之間以及升高限制器和透鏡墊座之間有密封墊片，密封墊片的剖面為平面上、下各凸出一三角形，三角頂角為圓弧狀；所述的冷卻系統(tǒng)由夾套冷卻裝置和循環(huán)冷卻裝置組成，夾套冷卻裝置包括冷卻夾套、冷卻介質(zhì)進(jìn)口及冷卻介質(zhì)出口，循環(huán)冷卻裝置包括循環(huán)介質(zhì)進(jìn)口和循環(huán)介質(zhì)出口，循環(huán)介質(zhì)進(jìn)口和循環(huán)介質(zhì)出口分別有接頭連接在泵缸本體上，泵缸本體內(nèi)有一通道與密封裝置的中間環(huán)連通，中間環(huán)上有一凹槽，保證中間環(huán)在一定距離內(nèi)移動(dòng)時(shí)不會(huì)堵死循環(huán)介質(zhì)流通通道。為使循環(huán)冷卻裝置能夠在一定壓力下正常運(yùn)行，在本實(shí)用新型的往復(fù)泵外還需要外接包括增壓泵、阻尼器、壓力表、穩(wěn)壓控制閥、循環(huán)介質(zhì)容器、冷卻器等設(shè)備，循環(huán)介質(zhì)通道分別與循環(huán)介質(zhì)進(jìn)、出口相接，循環(huán)介質(zhì)是系統(tǒng)同類介質(zhì)或允許進(jìn)入的介質(zhì)。
在輸送高溫高壓流體介質(zhì)時(shí)，泵頭內(nèi)的閥座與升高限制器間的密封需采用硬密封形式。通常的平面密封，所需的預(yù)緊力大，在高溫高壓下，對(duì)平面的加工精度及光潔度要求很高，并且在泵需要停車降溫檢修時(shí)，墊片易失效，高壓介質(zhì)極易從此處泄漏。本設(shè)計(jì)人所設(shè)計(jì)的泵頭密封墊片采用剖面為平面上、下各凸出一三角形的墊片，三角頂角為圓弧狀，分別與閥座和升高限制器以及升高限制器和透鏡墊座接觸，由于是窄面接觸，因此，所需要的預(yù)緊力小，在高壓下還有自緊密封作用。
泵在高溫高壓下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，冷卻系統(tǒng)的設(shè)置可起到防護(hù)部分密封裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、電動(dòng)機(jī)在常溫下工作，避免高溫對(duì)傳動(dòng)元件的影響。本實(shí)用新型的冷卻系統(tǒng)由夾套冷卻裝置和循環(huán)冷卻裝置組成。當(dāng)往復(fù)泵運(yùn)轉(zhuǎn)溫度≤300℃、壓力≤20MPa時(shí)，采用夾套冷卻裝置冷卻，結(jié)合柱塞密封結(jié)構(gòu)即可滿足往復(fù)泵正常運(yùn)行的需要。當(dāng)往復(fù)泵運(yùn)轉(zhuǎn)溫度≥300℃、壓力≥20MPa時(shí)，冷卻系統(tǒng)需要將夾套冷卻裝置和循環(huán)冷卻裝置同時(shí)使用。當(dāng)夾套冷卻裝置和循環(huán)冷卻裝置同時(shí)使用時(shí)，應(yīng)設(shè)置循環(huán)冷卻介質(zhì)時(shí)系統(tǒng)允許進(jìn)入的介質(zhì)和同類介質(zhì)，循環(huán)冷卻介質(zhì)的壓力與泵系統(tǒng)操作壓力的壓差在0.5MPa左右，且所提供的壓力需恒定。如往復(fù)泵系統(tǒng)允許循環(huán)冷卻介質(zhì)進(jìn)入，設(shè)置循環(huán)冷卻裝置系統(tǒng)的壓力高于往復(fù)泵系統(tǒng)操作壓力；如往復(fù)泵系統(tǒng)不允許循環(huán)冷卻介質(zhì)進(jìn)入，設(shè)置循環(huán)冷卻裝置系統(tǒng)壓力低于往復(fù)泵系統(tǒng)操作壓力。這樣，密封裝置中間環(huán)前端的密封組受壓約0.5MPa，只需要選擇耐高溫密封填料即可，可降低高溫高壓條件下對(duì)密封填料較高的要求，可提高對(duì)密封填料的選擇性。另外，由于夾套冷卻裝置和循環(huán)冷卻裝置共同作用，中間環(huán)后端的密封填料處在較低的操作溫度下，此時(shí)，只需要選擇耐壓大于20.0MPa、耐溫150℃的密封填料即可，有時(shí)在靠近壓緊螺母處，還可采用F4材料作密封填料。
本實(shí)用新型的冷卻系統(tǒng)由于采用夾套冷卻裝置和循環(huán)冷卻裝置組合使用，在柱塞桿上產(chǎn)生了溫度梯度，采用幾種密封材料的組合使用，使泵運(yùn)轉(zhuǎn)狀況和壽命都大大提高。
本實(shí)用新型所述往復(fù)泵的密封裝置安裝在柱塞周圍，包括安裝在靠近泵缸處的背環(huán)，然后是中間環(huán)、壓環(huán)、壓緊螺母，在背環(huán)和中間環(huán)之間裝有高溫密封組，在中間環(huán)和壓環(huán)之間裝有密封組。背環(huán)靠近高壓一側(cè)開(kāi)有環(huán)隙。在中間環(huán)的兩側(cè)和壓環(huán)的一側(cè)具有錐度，錐度θ是140°～160°。
本實(shí)用新型所述往復(fù)泵的高溫密封組或密封組填料是碳纖維盤根、柔性石磨、V形密封圈，或上述密封填料的組合。
柱塞密封結(jié)構(gòu)是往復(fù)泵可否正常工作及壽命的關(guān)鍵，本實(shí)用新型的背環(huán)面向泵缸高壓側(cè)有20～40絲的環(huán)隙，環(huán)隙直徑小于填料箱的的安裝直徑，環(huán)隙直徑內(nèi)的壓力與泵的壓力相等，減少泵內(nèi)液體壓力對(duì)填料的沖擊，并使液體壓力可均勻作用在環(huán)徑上，對(duì)柱塞填料起到密封作用。
中間環(huán)、壓環(huán)的材質(zhì)為金屬，與泵缸為同一材料，保證在升溫過(guò)程中膨脹系數(shù)相同。中間環(huán)的兩端和壓環(huán)的一端可以有一定的錐度，錐度為120°～150°，最佳為150°，當(dāng)填料被壓緊時(shí)，由于錐度的存在，力被分解為一軸向力和一徑向力，軸向力使填料軸向壓緊，起到極好的密封效果。中間環(huán)的內(nèi)徑與主軸間隙在50絲以內(nèi)，在高溫金屬熱膨脹后，金屬環(huán)與主軸的間隙更小，起到部分間隙密封的效果。
密封填料由碳纖維盤根、柔性石墨間隔組成。碳纖維盤根為方型盤根，盤根編織時(shí)可添加預(yù)氧絲或金屬絲以增加強(qiáng)度，可耐30MPa壓力；柔性石墨為柔性石墨方型盤根、柔性石墨環(huán)、柔性石墨加金屬絲網(wǎng)成型環(huán)，以柔性石墨方型盤根最佳。
密封填料由碳纖維盤根和柔性石墨間隔組合使用，是因?yàn)樘祭w維盤根具有強(qiáng)度高、成型后變形量少的特點(diǎn)，彌補(bǔ)了柔性石墨強(qiáng)度低的缺陷，而柔性石墨彈性好，高溫下變形量小，及石墨的自潤(rùn)滑性，在高溫度的工作環(huán)境下，既起密封作用，又潤(rùn)滑主軸，延長(zhǎng)密封填料組的使用壽命。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)一、本實(shí)用新型采用的三角形密封墊片由于是窄面接觸，所需預(yù)緊力小，密封效果好，能夠保證泵長(zhǎng)期的安全可靠運(yùn)行，同時(shí)降低了密封墊片的加工要求，節(jié)約了成本。
二、本實(shí)用新型的冷卻系統(tǒng)采用夾套冷卻裝置和循環(huán)冷卻裝置組合使用，能夠在柱塞桿上產(chǎn)生溫度梯度，采用幾種密封材料的組合使用，使泵運(yùn)轉(zhuǎn)狀況和壽命都大大提高。
三、本實(shí)用新型的密封填料組碳纖維盤根和柔性石墨間隔組合，柱塞遠(yuǎn)離介質(zhì)端密封用四氟石墨和四氟組合使用，延長(zhǎng)了柱塞密封填料的使用壽命。
四、由于本實(shí)用新型采用以上措施，該往復(fù)泵可用于操作溫度最高達(dá)470℃、壓力25.0MPa，輸送固體顆粒(200目)含量高達(dá)35％的狀態(tài)下長(zhǎng)期穩(wěn)定地正常運(yùn)行。


圖1是本實(shí)用新型的高溫高壓往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型密封墊片的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實(shí)用新型密封裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)號(hào)所示為1—導(dǎo)向軸，2—中間聯(lián)體，3—柱塞，4—壓緊螺母，5—壓環(huán)，6—循環(huán)介質(zhì)進(jìn)口通道，7—循環(huán)介質(zhì)進(jìn)口接頭，8—密封組，9—冷卻介質(zhì)進(jìn)口，10—冷卻夾套，11—冷卻介質(zhì)，12—中間環(huán)，13—高溫密封組，14—接管，15—護(hù)套，16—升高限制器，17—密封墊片，18—閥座，19—透鏡墊座，20—透鏡密封墊，21—泵缸，22—閥球，23—壓蓋，24—冷卻介質(zhì)出口，25—循環(huán)介質(zhì)出口通道，26—循環(huán)介質(zhì)出口接頭，27—環(huán)隙，28—背環(huán)。
具體實(shí)施方式
下面將通過(guò)對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例的詳細(xì)闡述來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型，但本實(shí)用新型并不限于這些實(shí)施例。
本實(shí)用新型高溫高壓往復(fù)泵，包括泵頭、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)，所述的泵頭包括泵缸21、進(jìn)口單向閥、出口單向閥，所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)向軸1、中間聯(lián)體2、柱塞3及密封裝置，所述的進(jìn)口單向閥和出口單向閥包括透鏡密封墊20、閥座18、閥球22、護(hù)套15、升高限制器16、透鏡墊座19、壓蓋23及接管14，在閥座18和升高限制器16之間以及升高限制器16和透鏡墊座19之間有密封墊片17，密封墊片17剖面為平面上、下各凸出一三角形，三角頂角為圓弧狀；所述的冷卻系統(tǒng)由夾套冷卻裝置和循環(huán)冷卻裝置組成，夾套冷卻裝置包括冷卻夾套10、冷卻介質(zhì)11、冷卻介質(zhì)進(jìn)口9及冷卻介質(zhì)出口24，循環(huán)冷卻裝置包括循環(huán)介質(zhì)進(jìn)口接頭7和循環(huán)介質(zhì)出口接頭26，循環(huán)介質(zhì)進(jìn)口接頭7和循環(huán)介質(zhì)出口接頭26分別設(shè)置在泵缸本體內(nèi)的循環(huán)介質(zhì)進(jìn)口通道6和循環(huán)介質(zhì)出口通道25與密封裝置的中間環(huán)12連通。
所述密封裝置安裝在柱塞3周圍，包括安裝在靠近泵缸處的背環(huán)28，然后是中間環(huán)12、壓環(huán)5、壓緊螺母4，在背環(huán)28和中間環(huán)12之間裝有高溫密封組13，在中間環(huán)12和壓環(huán)5之間裝有密封組8。所述背環(huán)28靠近高壓一側(cè)開(kāi)有環(huán)隙27。所述中間環(huán)12的兩側(cè)和壓環(huán)5的一側(cè)具有錐度，錐度θ是140°～160°。所述高溫密封組13或密封組8填料是碳纖維盤根、柔性石磨、V形密封圈，或上述密封填料的組合。
權(quán)利要求1.一種高溫高壓往復(fù)泵，包括泵頭、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)，所述的泵頭包括泵缸[21]、進(jìn)口單向閥、出口單向閥，所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)向軸[1]、中間聯(lián)體[2]、柱塞[3]及密封裝置，其特征在于所述的進(jìn)口單向閥和出口單向閥包括透鏡密封墊[20]、閥座[18]、閥球[22]、護(hù)套[15]、升高限制器[16]、透鏡墊座[19]、壓蓋[23]及接管[14]，在閥座[18]和升高限制器[16]之間以及升高限制器[16]和透鏡墊座[19]之間有密封墊片[17]，密封墊片[17]剖面為平面上、下各凸出一三角形，三角頂角為圓弧狀；所述的冷卻系統(tǒng)由夾套冷卻裝置和循環(huán)冷卻裝置組成，夾套冷卻裝置包括冷卻夾套[10]、冷卻介質(zhì)進(jìn)口[9]及冷卻介質(zhì)出口[24]，循環(huán)冷卻裝置包括循環(huán)介質(zhì)進(jìn)口接頭[7]和循環(huán)介質(zhì)出口接頭[26]，循環(huán)介質(zhì)進(jìn)口接頭[7]和循環(huán)介質(zhì)出口接頭[26]分別設(shè)置在泵缸本體內(nèi)的循環(huán)介質(zhì)進(jìn)口通道[6]和循環(huán)介質(zhì)出口通道[25]與密封裝置的中間環(huán)[12]連通。
2.如權(quán)利要求1所述的往復(fù)泵，其特征在于所述密封裝置安裝在柱塞[3]周圍，包括安裝在靠近泵缸處的背環(huán)[28]，然后是中間環(huán)[12]、壓環(huán)[5]、壓緊螺母[4]，在背環(huán)[28]和中間環(huán)[12]之間裝有高溫密封組[13]，在中間環(huán)[12]和壓環(huán)[5]之間裝有密封組[8]。
3.如權(quán)利要求2所述的往復(fù)泵，其特征在于所述背環(huán)[28]靠近高壓一側(cè)開(kāi)有環(huán)隙[27]。
4.如權(quán)利要求2所述的往復(fù)泵，其特征在于所述中間環(huán)[12]的兩側(cè)和壓環(huán)[5]的一側(cè)具有錐度，錐度θ是140°～160°。
5.如權(quán)利要求2所述的往復(fù)泵，其特征在于所述高溫密封組[13]或密封組[8]填料是碳纖維盤根、柔性石磨、V形密封圈，或上述密封填料的組合。
專利摘要一種高溫高壓往復(fù)泵，主要包括泵頭、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)，泵頭的進(jìn)、出口單向閥在閥座和升高限制器以及升高限制器和透鏡墊座之間有剖面為平面上、下各凸出一三角形，三角頂角為圓弧狀的密封墊片，冷卻系統(tǒng)由夾套冷卻裝置和循環(huán)冷卻裝置組成。本實(shí)用新型的密封墊片密封效果好，可保證泵的長(zhǎng)期安全可靠運(yùn)行，夾套冷卻裝置和循環(huán)冷卻裝置組合能夠在柱塞桿上產(chǎn)生溫度梯度，結(jié)合幾種密封材料的配合使用，延長(zhǎng)了密封填料的使用壽命，使泵運(yùn)轉(zhuǎn)狀況和壽命都大大提高，并可在470℃、25.0MPa、輸送介質(zhì)固含量達(dá)35％的工況下正常運(yùn)行。
文檔編號(hào)F04B17/00GK2668890SQ200320122830
公開(kāi)日2005年1月5日 申請(qǐng)日期2003年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月25日
發(fā)明者章序文, 何鍵鏵, 吳訓(xùn)玉, 陳玨 申請(qǐng)人:上?；ぱ芯吭?br>