[发明专利]一种齿轮增速组装式高速旋壳泵机组

说明书

技术领域

本发明属于旋壳泵技术领域，特别涉及一种齿轮增速组装式高速旋壳泵机组，适用于石油化工、炼油领域的小流量超高扬程工况，同时适用于核电领域的低流量、超高压力工况。 

背景技术

小流量高扬程离心泵效率很低的根源是叶轮的圆盘摩擦损失太大，此项损失与叶轮直径的5次方成正比，与转速的3次方成正比，要想大幅度提高超低比数离心泵的效率，必须在泵的理论上有所突破。为此，美国Kobe公司提出了一种全新的构思，将叶轮与泵壳联为一体同步回转，液体在获得动能的过程中的圆盘摩擦损失就几乎为零，当时称为旋转壳体泵，简称旋壳泵，该泵使高速液体进入皮托管，因皮托管的横截面积逐步扩大，液体流速逐步降低，从而将液体的动能转化为压力能。皮托管内流道的设计以及制造技术是这种新型泵的另一个关键因素，这种小流量超高扬程泵又称为皮托管泵。 

但现有技术的旋壳泵机组存在以下技术缺陷： 

其一，现有旋壳泵技术因轴承润滑和冷却条件所限，泵允许工作转速低；按泵设计理论，提高泵扬程的方法主要有：1）提高泵工作转速，2）加大水力转子部件的直径。现有旋壳泵技术采用大直径转子达到在低速范围内得到较高扬程，而采用加大转鼓直径来提高扬程的方式，必然使转鼓质量加大，在高速回转下转子在径向易发生金属离心变形，机组可靠性降低，且制造成本高。美国专利US4,073,596，对高速滚动轴承的润滑和冷却提出了改进措施，但现有旋壳泵的最高转速未超过6321RPM。

其二，旋壳泵在流量较大时，汽蚀性能很差。美国专利US4,280,790提出了改进皮托管泵汽蚀性能的措施，但效果有限，例WEIR公司的RO-D600型皮托管泵最高转速4380r/min，最高效率点流量70m³/h时的NPSHr达到11m，汽蚀性能很差，使皮托管泵的应用范围也受到限制。 

其三，受轴承承载能力的约束，现有技术旋壳泵的入口压力允许值低。美国皮托管泵制造公司的产品使用手册上规定，旋壳泵的入口工作压力不可超过14bar.G。对于较高的泵入口侧压力，美国皮托管泵的制造厂推出了外侧四个滚动轴承的结构，使用效果并不理想。 

国内外大功率旋壳泵机组大都采用旋壳泵外置增速高速齿轮箱的传统模式，需两套膜片联轴器，设备整体布局松散、不紧凑，轴承功耗大，占地面积大，成本高。 

发明内容

本发明的目的要解决上述技术问题，研制出性能可靠、结构紧凑的一种齿轮增速组装式高速旋壳泵机组。 

本发明的技术方案是这样实现的：一种齿轮增速组装式高速旋壳泵机组，其特征在于：泵机组包括齿轮增速组装式高速旋壳泵、一体式轴头油泵、联轴器、驱动电机。 

所述的齿轮增速组装式高速旋壳泵包括定子部件、转子部件、箱体部件；转子部件由高速、低速轴系组成，包括泵转子、高速轴、大齿轮、小齿轮、推力盘、径向滑动轴承、低速轴、推力滑动轴承；低速轴上设置有大齿轮，低速轴左侧设置有高速轴，高速轴上设置有小齿轮；定子部件包括2个旋壳泵吸入/吐出组件；定子部件的保护壳连接在增速部件的定位法兰上。 

所述的驱动电机通过联轴器与齿轮增速组装式高速旋壳泵的低速轴直接相连。 

所述的转子部件位于箱体部件和保护壳体内；所述的高速轴的两端与旋壳泵转子直接连接；所述的大齿轮前后两侧分别设置有推力滑动轴承，小齿轮前后两侧分别设置有径向滑动轴承；所述的大齿轮与小齿轮组成的齿轮副采用单斜齿结构，小齿轮齿宽两侧设有推力盘，推力盘与大齿轮侧面设有1°～3°倾斜角。 

所述的齿轮增速组装式高速旋壳泵每个旋壳泵吸入/吐出部件的轴封安装在泵的入口侧。 

所述的齿轮增速组装式高速旋壳泵每个旋壳泵吸入/吐出部件，均采用皮托管作为能量转换元件。 

本发明采用齿轮增速组装式旋壳泵结构，提出了一种新型全新的旋壳泵机组技术路线，除了具有现有旋壳泵技术的安全稳定性好、连续运转周期长，维护方便的优点外，还具有允许承受入口压力大，允许工作转速高，流量应用范围大，抗汽蚀性能好的优点，具体为： 

1）本发明取消了现有技术机组中的旋壳轴承座部件、滚动轴承，联轴器的使用数量由原2套，减为只在齿轮组装式高速旋壳泵与驱动电机之间设置1套，机组较现有技术更为紧凑，外形尺寸更小；

2）本发明机组中齿轮增速组装式高速旋壳泵高速轴两端连有2个旋壳泵转子，可实现1台机组内两旋壳泵并联使用，扩大了流量应用范围，单泵的抗汽蚀性能提高了1倍，解决了现有旋壳泵机组技术在大流量工况下不能满足装置汽蚀余量（NPSHa）要求，限制了其应用的难题；