[发明专利]超临界CO2溶剂加压离心泵

说明书

本发明提供超临界CO₂溶剂加压离心泵，主要由超临界CO₂溶剂进口、超临界CO₂溶剂出口、泵体、叶轮、泵轴、组合轴承、密封轴承、尾盖、联轴器、电机等部件构成，泵体前端侧面设置临界CO₂溶剂进口，后端侧面临界CO₂溶剂出口；泵轴从前端到后端依次组装组合轴承、叶轮和密封轴承，然后将组装好的泵轴从泵体前端装入泵体，泵轴前端的组合轴承与泵体后端直连的尾盖通过镶嵌形成配合，泵轴后端的密封轴承与泵体前端连接；泵轴前端顶部通过与联轴器与电机连接，大大简化了离心泵的结构，便于拆装维护，使用成本低，有效减少超临界二氧化碳或类似高压介质输送过程中的泄漏、润滑油污染和不安全因素，提高了在输送超临界流体中的承压能力和抗汽蚀能力。

一、技术领域

本发明涉及机械设备领域，特别地，涉及转动轴的非接触式密封结构。

二、背景技术

超临界流体具有类似气体的扩散性及液体的溶解能力，同时兼具低黏度、低表面张力的特性，使得超临界流体能够迅速渗透进入微孔隙的物质。二氧化碳在超临界状态下，性质会发生变化，其密度近于液体，粘度近于气体，扩散系数为液体的100倍，溶解能力超强，可溶解多种物质，然后提取其中的有效成分，具有广泛的应用前景。加之超临界CO₂的临界条件容易达到、化学性质不活泼、无色无味无毒、安全性好、价格便宜、纯度高、容易获得，是目前研究和应用最广泛的超临界流体，用于超临界CO₂溶剂输送的泵也将会在其应用中起到重要作用。

超临界CO₂溶剂通常是在超高压下制得的强溶解性溶剂，因而在输送过程中易受到泵体润滑油以及密封填料中可溶物的污染。另外泵承受压力较高，如果发生泄漏时后果非常严重，加之超临界CO₂发电需要大规模化，因而超临界CO₂溶剂输送需要自润滑、大流量、无填充料、强密封性的离心泵。

目前现有的离心泵主要由进水段、出水段、尾盖、叶轮，泵体，泵轴，轴承，密封环，填料函等部件构成，具有结构紧凑、流量和扬程范围宽、流量均匀、运转平稳、振动小、流量大、设备安装、维护检修费用较低等优点，具有满足超临界CO2输送要求的潜力。但在泵的前后端都有填料函，轴承需要润滑剂，密封环极易因高低压交变应力而加剧疲劳破坏；轴端密封采用机械密封，无法承受较大的入口压力，实现密封较为困难。另外泵内高压会产生轴向窜动破坏轴承，泵体动密封点过多也不利于抗泄露。同时超临界CO₂溶剂极易汽化造成泵汽蚀，所以泵需要有较好的抗汽蚀性能。因此，如何提供一种超临界CO₂溶剂加压离心泵，以提高在输送超临界流体中的承压能力、抗汽蚀和抗污染能力，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

三、发明内容

本发明的目的就是为了克服现有离心泵技术存在的上述缺陷和不足而提供一种超临界CO₂溶剂加压离心泵，通过端面径向迷宫式密封、推力轴承、向心轴承和凸缘法兰组合的密封轴承，简化了泵前端的结构，解决了超临界CO₂溶剂高速转动轴的超大压差密封难题；径向迷宫式无接触密封减少了摩擦生热，避免了超临界CO₂溶剂极易汽化造成泵汽蚀的难题；尾盖与泵体末端直连以及推力轴承与尾盖镶嵌配合，防止避免形成动密封泄露点，从而进一步提高了离心泵的密封性和承压能力；通过选用自润滑的密封轴承和组合轴承，避免使用润滑剂污染超临界CO₂溶剂。

本发明的技术方案：