一种采用复合支撑方式的螺旋轴流式混输泵

1.本发明属于流体机械工程技术领域，具体涉及一种采用复合支撑方式的螺旋轴流式混输泵。


背景技术：

2.随着人类社会的进步发展，对能源的需要量不断增加，海上油气田的发展正处于上升阶段。海上油田的产品为含油、气、水和各种杂质的多相混物，其气液比超过了普通泵或压缩机的正常工作范围，而螺旋轴流式混输泵可以直接输送多相介质，其直接运输的方式简化了化工企业的生产过程，降低了基础设施成本。
3.螺旋轴流式多相混输泵在型式兼具离心泵和轴流式压缩机的性能特点，其适用含气率范围广，使用寿命长。螺旋轴流式气液混输泵是一种串联式多级泵，其每一个压缩级包括一个叶轮和一个导叶，介质在叶轮的转动下获得动能，从而进入导叶级，通过导叶的扩压作用使得运输介质的动能转换为压力能，保证了泵的正常工作。
4.传统螺旋轴流式混输泵前后支撑均采用滚动轴承，滚动轴承需要油润滑，并设置相符合的轴承箱，结构复杂，且滚动轴承内腔体采用密封方式，未解决因轴承与轴摩擦发热的问题，同时密封磨损导致轴承与介质接触易生锈，减少混输泵使用寿命，传统铸铁材料支撑因重量过大需对轴进行加粗保证强度，增加了泵体的重量。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种采用复合支撑方式的螺旋轴流式混输泵，转动部分外壳可采用有机玻璃，使得实验过程中的可视化更加明了，便于观察进出口处气液混合状况与叶轮导叶处的水力情况；整体混输泵相邻结构方便拆卸替换；通过前后滑动轴承与滚动轴承平衡轴向力，保证螺旋轴流式混输泵运行过程中的稳定性；相邻泵壳间均设置o型圈保证混输泵运行过程中的密封性；入口导流器径向中心打孔贯穿，便于流体进入滑动轴承与轴套之间的缝隙，起到水润滑的作用。出口支撑下端设置孔贯穿，缓解出口支撑内部机械密封因磨损造成的内部空间压力变化，并对滚动轴承进行降温，避免发生气蚀。
6.本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
7.一种采用复合支撑方式的螺旋轴流式混输泵，包括内圆外方的泵壳、叶轮和轴，所述轴一端穿入泵壳内部，所述轴上安装若干级叶轮，每一级叶轮之间设有安装在泵壳上的导叶；所述泵壳轴向两端分别安装入口支撑管道和出口支撑管道，所述入口支撑管道与入口管道连接，所述出口支撑管道与出口管道连接；所述泵壳轴向一端与入口支撑管道之间安装径向固定的入口支撑，所述泵壳轴向另一端与出口支撑管道之间安装径向固定的出口支撑；所述入口支撑和出口支撑分别支撑轴的两端；所述入口支撑和出口支撑内部分别设有轴承腔，所述入口支撑一端安装入口导流器，所述入口导流器上设有与入口支撑的轴承腔连通的第一通孔，用于将入口的流体引入轴承腔内作为冷却液，节省设置轴承所需的轴
轴；14-拉杆；15-出口支撑管道；16-出口支撑；17-泵壳；18-第二轴套；19-首级导叶；20-首级叶轮；21-法兰；22-轴套；23-o型圈。
具体实施方式
23.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
24.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
25.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
26.如图1所示，本发明所述的采用复合支撑方式的螺旋轴流式混输泵，包括内圆外方的泵壳17、叶轮和轴13，所述泵壳17可以有多节泵壳轴向拼接而成，相邻泵壳之间设有o型圈23；所述泵壳17轴向两端分别安装入口支撑管道3和出口支撑管道15，所述入口支撑管道3与入口管道1连接，所述出口支撑管道15与出口管道12连接；所述泵壳17与入口支撑管道3之间和泵壳17与出口支撑管道15之间分别通过止口配合设有法兰21，所述入口管道1一端和出口管道12一端分别安装法兰21，若干法兰21之间通过拉杆14连接，使泵壳17、入口支撑管道3、出口支撑管道15、入口管道1和出口管道12密封连接。
27.所述泵壳17轴向一端与入口支撑管道3之间安装径向固定的入口支撑4，所述泵壳17轴向另一端与出口支撑管道15之间安装径向固定的出口支撑16；所述入口支撑4和出口支撑16分别支撑轴13的两端；所述轴13一端穿入泵壳17内部，所述轴13上安装若干级叶轮，每一级叶轮之间设有安装在泵壳17上的导叶；所述入口支撑4和出口支撑16内部分别设有轴承腔。
28.如图2所示，所述入口支撑4径向外沿通过入口支撑管道3与法兰21夹紧固定，入口支撑4靠近入口侧设置入口导流器2，入口导流器2通过销钉同轴固定于入口支撑4，滑动轴承5通过销钉固定于入口支撑4的轴承腔径向内侧，滑动轴承5靠近出口端同轴设置推力盘6，滑动轴承5径向内侧设置轴套22，轴套22靠近入口端设置螺母固定，轴套22靠近出口段与推力盘接触固定。首级叶轮20靠近入口侧与推力盘6同轴接触固定，首级叶轮20靠近出口侧设置第二轴套18，首级叶轮20与第二轴套18通过键径向固定于轴13并同轴转动，首级导叶外沿通过相邻泵壳17夹紧固定，第二轴套18靠近出口方向同轴依次设置两组叶轮导叶轴
套，叶轮轴套通过键同轴固定于轴13，导叶通过泵壳17夹紧固定，末级叶轮7通过泵壳17与钢板21夹紧固定，相邻泵壳17轴向接触面均设置o型圈23。
29.所述入口支撑4一端安装入口导流器2，所述入口导流器2上设有与入口支撑4的轴承腔连通的第一通孔，用于将入口的流体引入轴承腔内作为冷却液，部分介质流入滑动轴承5与轴套22间的间隙，起到降温润滑的作用，避免因摩擦导致的温度过高问题，同时预防发生气蚀，滑动轴承5与轴套22之间存在间隙，利于形成润滑油膜，保证混输泵运行的稳定性。
30.如图3所示，出口支撑16径向外侧两端通过法兰21与出口管道12夹紧固定，所述出口支撑16的轴承腔一侧设有密封腔，出口支撑16的密封腔靠近入口方向设置旋转密封9，旋转密封9径向内侧固定于轴13，出口支撑16内侧的轴承腔靠近出口方向设置滚动轴承10，滚动轴承10径向内侧固定于轴13，出口导流器11通过销钉同轴固定于出口支撑靠近出口侧，出口导流器11径向内侧靠近入口方向设置旋转密封。所述密封腔底部设有第二通孔，所述第二通孔连通出口支撑16的密封腔与壳体内流道。随着叶轮导叶的增压作用，工作介质进入出口支撑16，由于轴13的旋转与旋转密封9进行摩擦存在磨损的可能，导致部分介质进入出口支撑16径向内部的油封区域，出口支撑16下部打孔保证介质顺利排出，对滚动轴承10安装的轴承腔进行降温处理，避免内部区域存在死水。
31.工作时，气液混合物通过入口管道1进入管道，通过入口导流器2进入工作区域，入口导流器2中心开孔使得少部分介质流入入口导流器2内部，由于介质拥有初速度，介质通过滑动轴承5与轴套22之间的间隙，并从入口支撑4与首级叶轮20之间的间隙流入工作区域，大部分介质通过入口支撑4进入工作区域，依次经过首级叶轮20，首级导叶21，并进入下一级压缩级，随着各级叶轮旋转而增压最后通过末级导叶7流入出口支撑管道15。
32.入口管道1，泵壳17，出口管道12与导叶均为有机玻璃材料，通过入口管道1可观察来流气液混合物混合情况，入口支撑4保证来流介质的平稳性，减少流动损失，同时对入口支撑管道3与轴13起到支撑作用，减少轴受力负担，出口支撑16对出口支撑管道15与轴13起到支撑作用，减少轴受力负担。
33.各级叶轮与泵壳之间存在0.5mm叶顶间隙，且各级叶轮径向内部进行减材处理，剖面设置为“工”形，节约材料使用，减少轴负担，导叶径向内部掏空，减少泵壳夹紧固定导叶的负担。
34.所述推力盘6与滑动轴承5之间存在间隙0.4mm间隙，滚动轴承10靠近入口侧与出口支撑存在0.3mm间隙，以上设计平衡泵在工作中的轴向力，避免在运行过程中转动部分的轴向窜动。实施例中叶轮与导叶均设置有3级。
35.应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
36.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种采用复合支撑方式的螺旋轴流式混输泵，包括泵壳(17)、叶轮和轴(13)，所述轴(13)一端穿入泵壳(17)内部，所述轴(13)上安装若干级叶轮，每一级叶轮之间设有安装在泵壳(17)上的导叶；其特征在于，所述泵壳(17)轴向两端分别安装入口支撑管道(3)和出口支撑管道(15)，所述入口支撑管道(3)与入口管道(1)连接，所述出口支撑管道(15)与出口管道(12)连接；所述泵壳(17)轴向一端与入口支撑管道(3)之间安装径向固定的入口支撑(4)，所述泵壳(17)轴向另一端与出口支撑管道(15)之间安装径向固定的出口支撑(16)；所述入口支撑(4)和出口支撑(16)分别支撑轴(13)的两端；所述入口支撑(4)和出口支撑(16)内部分别设有轴承腔，所述入口支撑(4)一端安装入口导流器(2)，所述入口导流器(2)上设有与入口支撑(4)的轴承腔连通的第一通孔，用于将入口的流体引入轴承腔内作为冷却液。2.根据权利要求1所述的采用复合支撑方式的螺旋轴流式混输泵，其特征在于，所述入口支撑(4)的轴承腔内安装滑动轴承(5)，所述滑动轴承(5)靠近出口端同轴设置推力盘(6)，所述滑动轴承5径向内侧设置安装在轴(13)上的轴套(22)，所述轴套(22)靠近出口段与推力盘(6)接触。3.根据权利要求2所述的采用复合支撑方式的螺旋轴流式混输泵，其特征在于，所述推力盘(6)与滑动轴承(5)之间设有0.2～0.5mm的间隙，冷却液通过滑动轴承(5)与轴套(22)之间的缝隙和推力盘(6)与滑动轴承(5)之间的间隙，用于冷却润滑滑动轴承(5)和推力盘(6)。4.根据权利要求2所述的采用复合支撑方式的螺旋轴流式混输泵，其特征在于，所述出口支撑(16)的轴承腔内安装滚动轴承(10)；所述出口支撑(16)的轴承腔一侧设有密封腔，所述密封腔内安装密封组件，所述密封腔底部设有第二通孔，所述第二通孔连通出口支撑(16)的密封腔与壳体内流道。5.根据权利要求4所述的采用复合支撑方式的螺旋轴流式混输泵，其特征在于，所述出口支撑(16)出口方向安装出口导流器(11)，所述滚动轴承(10)靠近入口侧与出口支撑(16)的轴承腔设有0.2～0.3mm的轴向间隙。6.根据权利要求1所述的采用复合支撑方式的螺旋轴流式混输泵，其特征在于，若干级叶轮分别与泵壳(17)之间设有不超过0.5mm的叶顶间隙，每级叶轮剖面设置为“工”形。7.根据权利要求1所述的采用复合支撑方式的螺旋轴流式混输泵，其特征在于，所述导叶径向内部为空心结构。8.根据权利要求1所述的采用复合支撑方式的螺旋轴流式混输泵，其特征在于，所述泵壳(17)为透明有机材料。

技术总结
本发明提供了一种采用复合支撑方式的螺旋轴流式混输泵，包括内圆外方的泵壳、叶轮和轴，所述轴一端穿入泵壳内部，所述泵壳轴向两端分别安装入口支撑管道和出口支撑管道，所述泵壳轴向一端与入口支撑管道之间安装径向固定的入口支撑，所述泵壳轴向另一端与出口支撑管道之间安装径向固定的出口支撑；所述入口支撑和出口支撑分别支撑轴的两端；所述入口支撑和出口支撑内部分别设有轴承腔，所述入口支撑一端安装入口导流器，所述入口导流器上设有与入口支撑的轴承腔连通的第一通孔，用于将入口的流体引入轴承腔内作为冷却液。本发明可保证混输泵运行中的稳定性，减少泵体所承受载荷。减少泵体所承受载荷。减少泵体所承受载荷。


技术研发人员：张德胜 张睿杰 耿琳琳 高一博 田中杰
受保护的技术使用者：江苏大学
技术研发日：2023.04.03
技术公布日：2023/8/1