本發(fā)明涉及到在為循環(huán)使用的熱流體提供穩(wěn)定壓力及流速的系統(tǒng)中，輸送高溫液體介質(zhì)的高溫泵的懸架體冷卻裝置，尤其涉及到一種高溫泵懸架體的冷卻裝置。

背景技術(shù)：

在冶金、電站、化工、余熱余能等領(lǐng)域的系統(tǒng)中,采用高溫泵為循環(huán)使用的熱載體提供穩(wěn)定壓力及流速。

高溫泵較多的采用外接冷卻水的冷卻系統(tǒng)，利用冷卻水的循環(huán)來隔離輸送介質(zhì)的熱量傳遞，以避免機(jī)械密封和軸承受到高溫的影響，保證高溫泵能夠穩(wěn)定運(yùn)行。但這種冷卻系統(tǒng)存在著許多問題，首先，該冷卻系統(tǒng)在長期運(yùn)行時(shí)需要大量的冷卻水；其次，當(dāng)外部冷卻水水量的不足，或者通冷卻水的冷卻管路發(fā)生堵塞時(shí)，會(huì)導(dǎo)致密封和軸承在高溫下運(yùn)行，進(jìn)而影響高溫泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn)；在該種冷卻系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，專利：ZL201210331189.3提出一種內(nèi)壁面帶有溝槽結(jié)構(gòu)的懸架體，但該種結(jié)構(gòu)的懸架體表面直接與空氣進(jìn)行熱交換，對流換熱系數(shù)較小，且溝槽內(nèi)的環(huán)隙流動(dòng)無軸向流動(dòng)，導(dǎo)致冷卻裝置傳熱效果較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，通過在懸架體上開設(shè)孔，在泵軸上安裝密封葉片，同時(shí)利用散熱器對懸架體進(jìn)行散熱。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：

一種高溫泵懸架體的冷卻裝置，包括導(dǎo)軸承、散熱器、懸架體、泵軸和密封葉片；所述懸架體內(nèi)壁軸向開設(shè)有孔A；所述泵軸套裝在懸架體開設(shè)的孔A內(nèi)；所述泵軸一端通過導(dǎo)軸承安裝在懸架體一端，另一端通過軸承D安裝在懸架體的另一端；所述泵軸中間軸段圓周上焊接有數(shù)個(gè)密封葉片；沿懸架體徑向一側(cè)開設(shè)有螺紋孔B，且該螺紋孔B靠近密封葉片；所述進(jìn)水管中間依次連接有散熱器和節(jié)流閥；進(jìn)水管一端與螺紋孔B螺紋連接，且節(jié)流閥靠近螺紋孔B。

進(jìn)一步的，所述泵軸和導(dǎo)軸承之間設(shè)置有軸套。

進(jìn)一步的，所述散熱器底部開有螺紋孔C，散熱器通過螺紋孔C與熱管相連接。

進(jìn)一步的，所述熱管通過管接頭與熱管相連接。

進(jìn)一步的，所述散熱器為圓柱形，且圓柱形表面徑向開有環(huán)形槽。

進(jìn)一步的，所述密封葉片個(gè)數(shù)大于1。

進(jìn)一步的，所述密封葉片個(gè)數(shù)2-4。

進(jìn)一步的，所述懸架體內(nèi)壁面開有軸向均布的溝槽，溝槽數(shù)量為9。

進(jìn)一步的，所述泵軸中間裝有密封葉片軸端外徑為D₁，懸架體內(nèi)壁面直徑為D₂，則溝槽寬度為0.8*(D₂-D₁)，溝槽深度為0.6*(D₂-D₁)。

進(jìn)一步的，所述泵軸左側(cè)端沿軸向開設(shè)有兩條矩形槽，深度不大于該處泵軸軸徑的0.2倍，寬度不超過該處泵軸軸徑的0.3倍，兩條矩形槽夾角為180°。

有益效果：

1.通過從泵的出口引出高壓流體經(jīng)過散熱器冷卻后在密封葉片的帶動(dòng)下在環(huán)隙內(nèi)形成泰勒庫艾特泊肅葉流動(dòng)的過程，該種流動(dòng)會(huì)大幅強(qiáng)化傳熱性能，有利于機(jī)械密封和軸承處的溫度降低。

2.通過在懸架體上開設(shè)孔，在泵軸上安裝密封葉片，同時(shí)利用散熱器對懸架體進(jìn)行散熱。

3.導(dǎo)軸承的作用主要是減小軸的偏心，并且導(dǎo)軸承與軸之間存在液膜可以起到支撐作用，如果直接利用水潤滑而不采用導(dǎo)軸承，在導(dǎo)軸承附近由于軸的旋轉(zhuǎn)震動(dòng)會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生大量的漩渦，流場情況非常復(fù)雜，會(huì)影響泵的正常運(yùn)行，加了導(dǎo)軸承后該種情況會(huì)大大減緩。

4.散熱器周圍開有環(huán)形槽，以增大散熱器的散熱面積。

5.泵軸和泵軸上焊接的密封葉片相對于懸架體高速轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)的密封葉片帶動(dòng)流體沿軸向作向左的定向運(yùn)動(dòng)，在懸架體和泵軸間的環(huán)隙內(nèi)部形成Talyor-Couette Poiseuille流動(dòng)，該種流動(dòng)能將泵軸上的熱量快速傳遞給環(huán)隙內(nèi)的低溫流體，強(qiáng)化了傳熱效果，避免熱量從泵溫度較高的運(yùn)行區(qū)沿著軸向通過泵軸傳遞給軸承和密封，提高了密封和軸承的壽命和運(yùn)行穩(wěn)定。

6.泵軸上的焊接的密封葉片在懸架體上進(jìn)水口右端，高速旋轉(zhuǎn)的密封葉片帶動(dòng)其左側(cè)環(huán)隙內(nèi)的流體產(chǎn)生向左的軸向速度，同時(shí)，密封葉片能降低其右端靠近軸承箱處流場的壓力，減小懸架體與軸承箱連接處的密封泄漏。

7.該結(jié)構(gòu)替代了外接冷卻水形式的冷卻系統(tǒng)，提高了密封和軸承的使用壽命，節(jié)約了水資源，同時(shí)具有傳熱效率高，易加工制造的特點(diǎn)。

附圖說明

圖1為高溫泵懸架體的冷卻裝置整體剖面圖；

圖2為高溫泵懸架體的冷卻裝置B-B剖面圖；

圖3為高溫泵懸架體的冷卻裝置A-A剖面結(jié)構(gòu)圖；

圖4為散熱器剖面圖；

圖5為泵軸與密封葉片焊接處正視圖。

附圖標(biāo)記如下：

1-軸套；2-導(dǎo)軸承；3-進(jìn)水管；4-管接頭；5.熱管；6-散熱器；7-節(jié)流閥；8-懸架體；9-泵軸；10-密封葉片；11-矩形槽。

具體實(shí)施方式

為對本發(fā)明做進(jìn)一步的了解，現(xiàn)結(jié)合附圖說明：

結(jié)合附圖1，一種高溫泵懸架體的冷卻裝置，包括導(dǎo)軸承2、散熱器6、懸架體8、泵軸9和密封葉片10；所述懸架體8內(nèi)壁軸向開設(shè)有孔A；所述泵軸9套裝在懸架體8開設(shè)的孔A內(nèi)；所述泵軸9一端通過導(dǎo)軸承2安裝在懸架體8一端，另一端通過軸承D安裝在懸架體8的另一端；所述泵軸9中間軸段圓周上焊接有數(shù)個(gè)密封葉片10；沿懸架體8徑向一側(cè)開設(shè)有螺紋孔B，且該螺紋孔B靠近密封葉片10；所述進(jìn)水管3中間依次連接有散熱器6和節(jié)流閥7；進(jìn)水管3一端與螺紋孔B螺紋連接，且節(jié)流閥7靠近螺紋孔B。

結(jié)合附圖4，其中，所述泵軸9和導(dǎo)軸承2之間設(shè)置有軸套1；所述散熱器6底部開有螺紋孔C，散熱器6通過螺紋孔C與熱管5相連接。所述熱管5通過管接頭4與熱管3相連接。所述散熱器6為圓柱形，且圓柱形表面徑向開有環(huán)形槽。

結(jié)合附圖5，所述密封葉片10個(gè)數(shù)為奇數(shù)，取為3個(gè)或者5個(gè)。所述懸架體8內(nèi)壁面開有軸向均布的溝槽，溝槽數(shù)量為9。

結(jié)合附圖1、2和3，所述泵軸9中間裝有密封葉片10軸端外徑為D₁，懸架體8內(nèi)壁面直徑為D₂，則溝槽寬度為0.8*(D₂-D₁)，溝槽深度為0.6*(D₂-D₁)。所述泵軸9左側(cè)端沿軸向開設(shè)有兩條矩形槽11，深度不大于該處泵軸9軸徑的0.2倍，寬度不超過該處泵軸9軸徑的0.3倍，兩條矩形槽11夾角為180°。

泵軸9旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)焊接在泵軸上靠近軸承箱處的密封葉片10旋轉(zhuǎn)，流體在旋轉(zhuǎn)的密封葉片10帶動(dòng)下在懸架體8與泵軸9之間的環(huán)隙內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)向左的軸向速度，泵軸9上安裝軸套1，軸套1與懸架體8之間安裝導(dǎo)軸承2，懸架體8左端通過法蘭與泵蓋相連，懸架體8右端通過法蘭與軸承箱連接。懸架體8上靠近密封葉片10左端處開有螺紋孔B，螺紋孔B連接進(jìn)水管3，進(jìn)水管3中段安裝散熱器6和節(jié)流閥7，泵出口處的高溫流體經(jīng)過散熱器6冷卻降溫。

另外，泵軸9在靠近軸套1處從靠近密封葉片10端至軸肩處開有兩條矩形槽11，矩形槽11深度不超過該處軸徑的0.2倍，寬度不超過該處軸徑的0.3倍，兩條矩形槽11夾角為180°，同時(shí)在泵軸上開有一個(gè)鍵槽，從密封葉片10出口處流出的高壓流體經(jīng)過進(jìn)水管3輸送至散熱器6，流體經(jīng)過散熱器6降溫和散熱器6出口處的節(jié)流閥7調(diào)速后流入懸架體8和泵軸9間的環(huán)隙內(nèi)，該環(huán)隙內(nèi)開有軸向溝槽，流體從懸架體的小孔處流入環(huán)隙，由于泵出口的壓力高于進(jìn)口，并且焊接在泵軸上的密封葉片10高速旋轉(zhuǎn)時(shí)給環(huán)隙流體提供一個(gè)向左的軸向速度，環(huán)隙流體在泵進(jìn)出口的壓差和密封葉片10的帶動(dòng)下經(jīng)過軸套和泵軸上開設(shè)的矩形槽流到壓力相對較低的泵的進(jìn)口，形成一個(gè)自循環(huán)回路。

所述泵軸中間裝有密封葉片軸端外徑為D₁，懸架體9內(nèi)壁面直徑為D₂，溝槽寬度為0.8*(D₂-D₁)，溝槽深度為0.6*(D₂-D₁)，在高溫泵正常運(yùn)行時(shí)，泵軸9和焊接在泵軸9上的密封葉片10相對于懸架體8高速轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)的密封葉片10帶動(dòng)流體沿軸向作向左的定向運(yùn)動(dòng)，在懸架體8和泵軸10間的環(huán)隙內(nèi)部形成Talyor-Couette Poiseuille流動(dòng)，該種流動(dòng)能將泵軸9上的熱量快速傳遞給環(huán)隙內(nèi)的低溫流體，強(qiáng)化了傳熱效果，避免熱量從泵溫度較高的運(yùn)行區(qū)沿著軸向通過泵軸傳遞給軸承和密封，提高了密封和軸承的壽命和運(yùn)行穩(wěn)定。

散熱器6周圍開有環(huán)形槽，以增大散熱器的散熱面積，其底部開有N個(gè)與散熱器6同軸的螺紋孔C，用于安裝表面帶有螺紋的熱管5，熱管5蒸發(fā)端旋入與散熱器6同軸的螺紋孔內(nèi)，冷凝端與空氣直接接觸。假設(shè)通過泵軸9的熱流量為Φ，單根熱管的功率為P，則熱管數(shù)量N>Φ/P。

泵軸9上的焊接的密封葉片10在懸架體8上進(jìn)水口右端，高速旋轉(zhuǎn)的密封葉片10帶動(dòng)其左側(cè)環(huán)隙內(nèi)的流體產(chǎn)生向左的軸向速度，同時(shí)，密封葉片能降低其右端靠近軸承箱處流場的壓力，減小懸架體與軸承箱連接處的密封泄漏。

工作原理：

當(dāng)高溫泵運(yùn)行時(shí)，流體在泵出口處的高壓帶動(dòng)下，經(jīng)過進(jìn)水管3流入散熱器6，散熱器6底部依靠螺紋孔C與熱管5連接，從泵出口處流入的高溫流體首先通過安裝在散熱器6底部的熱管5與外界環(huán)境進(jìn)行熱交換，同時(shí)，散熱器6圓柱表面開有環(huán)形槽，顯著增大了散熱器和外界環(huán)境的熱交換面積和流體經(jīng)過的區(qū)域面積，增強(qiáng)了散熱能力，使得流體被二次降溫。高溫流體降溫后，經(jīng)過進(jìn)水管4流入懸架體8與泵軸9之間的環(huán)隙，進(jìn)水管4上安裝有節(jié)流閥7，以便控制管內(nèi)流體的流速，在泵軸9右端的密封葉片10和泵的進(jìn)出口壓差的作用下，流體產(chǎn)生了向左的軸向流動(dòng)，懸架體8內(nèi)壁面開有沿軸向的結(jié)構(gòu)尺寸相同的矩形槽11，當(dāng)泵軸9高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)焊接在泵軸9上的密封葉片10轉(zhuǎn)動(dòng)，該種流動(dòng)能加強(qiáng)泵軸9與流體間的熱交換。流經(jīng)環(huán)隙的流體通過泵軸9上開設(shè)的兩條矩形槽11，流到壓力較低的泵的進(jìn)口完成自循環(huán)，這兩條矩形槽11同時(shí)也起到了潤滑導(dǎo)軸承的作用。

所述實(shí)施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見的改進(jìn)、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。