用于轴封系统的金属波纹管式蓄压器及其离心泵冲洗系统.pdf

一种用于轴封系统的金属波纹管式蓄压器及其离心泵冲洗系统，蓄压器有分别形成在钢壳侧壁上的进液口、出液口、视窗和补液口，形成在钢壳顶端的充气口和形成在钢壳底端的排液口，钢壳内的下部设置有用于对钢壳内的液体进行降温的冷却盘管，冷却盘管的冷却水进口和冷却水出口分别位于钢壳底端的外侧，钢壳内部通过一个弹性机构分隔为位于上部的气腔和位于下部的液腔。弹性机构包括有分隔底板和金属波纹管，金属波纹管的底端口一周固定且密封地连接在分隔底板的上端面上，金属波纹管的上端口固定且密封地连接在一体形成在钢壳上端内侧壁一周的连接环上，连接环位于补液口的上方。本发明既简化了标准又提高了互换性，同时还提高了系统的可靠性和设备运转的安全性。

1.  一种用于轴封系统的金属波纹管式蓄压器，包括有钢壳(2)，分别形成在所述钢壳(2)侧壁上的进液口(5)、出液口(6)、视窗(4)和补液口(3)，形成在所述钢壳(2)顶端的充气口(1)和形成在所述钢壳(2)底端的排液口(8)，所述的钢壳(2)内的下部设置有用于对钢壳(2)内的液体进行降温的冷却盘管，所述的冷却盘管的冷却水进口(7)和冷却水出口(9)分别位于钢壳(2)底端的外侧，其特征在于，所述的钢壳(2)内部通过一个弹性机构(10)分隔为位于上部的气腔(11)和位于下部的液腔(12)。

2.  根据权利要求1所述的用于轴封系统的金属波纹管式蓄压器，其特征在于，所述的弹性机构(10)包括有分隔底板(101)和金属波纹管(102)，所述的金属波纹管(102)的底端口一周固定且密封地连接在所述分隔底板(101)的上端面上，所述金属波纹管(102)的上端口固定且密封地连接在一体形成在所述钢壳(2)上端内侧壁一周的连接环(103)上，所述的连接环(103)位于补液口(3)的上方。

3.  根据权利要求1或2所述的用于轴封系统的金属波纹管式蓄压器，其特征在于，所述的弹性机构(10)构成钢壳(2)上部的气腔(11)，所述的气腔(11)与钢壳(2)顶端的充气口(1)相连通。

4.  根据权利要求1或2所述的用于轴封系统的金属波纹管式蓄压器，其特征在于，所述的液腔(12)内设置有与外部监控系统相连接的液位传感器。

5.  一种具有权利要求1～3中任一项所述的金属波纹管式蓄压器的离心泵冲洗系统，包括有离心泵(201)和连接在所述离心泵(201)的泵轴(203)侧的密封压盖(202)，其特征在于，所述的密封压盖(202)通过管路连接金属波纹管式蓄压器(204)，所述的金属波纹管式蓄压器(204)包括有：钢壳(2)，分别形成在所述钢壳(2)侧壁上的进液口(5)、出液口(6)、视窗(4)和补液口(3)，形成在所述钢壳(2)顶端的充气口(1)和形成在所述钢壳(2)底端的排液口(8)，所述的钢壳(2)内的下部设置有用于对钢壳(2)内的液体进行降温的冷却盘管，所述的冷却盘管的冷却水进口(7)和冷却水出口(9)分别位于钢壳(2)底端的外侧，所述的钢壳(2)内部通过一个弹性机构(10)分隔为位于上部的气腔(11)和位于下部的液腔(12)。

6.  根据权利要求5所述的离心泵冲洗系统，其特征在于，所述的弹性机构(10)包括有分隔底板(101)和金属波纹管(102)，所述的金属波纹管(102)的底端口固定且密封地连接在所述分隔底板(101)的上端面上，所述金属波纹管(102)的上端口固定且密封地连接在形成在所述钢壳(2)上端内侧壁一周的连接环(103)上。

7.  根据权利要求5或6所述的离心泵冲洗系统，其特征在于，所述的弹性机构(10)构成钢壳(2)上部的气腔(11)，所述的气腔(11)与钢壳(2)顶端的充气口(1)相连通。

8.  根据权利要求5所述的离心泵冲洗系统，其特征在于，所述的液腔(12)内设置有与外部监控系统相连接的液位传感器(LIT)。

9.  根据权利要求5所述的离心泵冲洗系统，其特征在于，所述的钢壳(2)顶端的充气口(1)处设置有.压力传感器(PIT)。

用于轴封系统的金属波纹管式蓄压器及其离心泵冲洗系统
技术领域
本发明涉及一种离心泵的冲洗系统。特别是涉及一种用于轴封系统的金属波纹管式蓄压器及其离心泵冲洗系统。
背景技术
在炼油、化工产业里，离心泵和回转泵在机械设备中扮演着重要角色，具有完善的轴封系统才能保证设备运转安全。在API682标准中的标准机械密封冲洗计划和辅助金属构件是轴封系统里的重要环节，蓄压器是这些辅助金属构件里其极重要的一种。在造纸行业里的机械设备中蓄压器也同样重要。
在API682标准附录D(标准性附录)里标准密封冲洗计划53A；标准密封冲洗计划53B；和标准密封冲洗计划53C中使用的蓄压器有三种，分别是：53A采用的是气液同室蓄压器；53B采用的是胆式蓄压器；53C采用的是活塞式蓄压器。这三种蓄压器在用于标准密封冲洗计划中均存在有不同的不足。其中，
1、采用气液同室蓄压器的标准密封冲洗计划53A
如图1、图2所示，是在API682标准附录D(标准性附录)里，标准密封冲洗计划53A中采用的蓄压器，蓄压器里的气体和液体始终同处一室，所以气体很容易溶到液体里，而且压力越高溶到液体里的气体就越多，形成了液、气混相的液体，这个液体在机械密封泵效环的作用下流到了机械密封腔内，接着进到了机械密封摩擦副的两个端面之间，破坏了这个摩擦副之间的润滑膜体，甚至于造成闪蒸和气蚀现象，这样就会让机械密封的使用寿命大幅度降低。蓄压器里的液体是阻隔液，也就是说它的压力必须大于工作介质的压力，这个压力一大溶进液体里的气体就多，就越加剧机械密封的损坏。
2.采用胆式蓄压器的标准密封冲洗计划53B
如图3、图4所示，是在API682标准附录D(标准性附录)里，标准密封冲洗计划53B中使用的蓄能器采用的是胆式蓄压器，它的胆是呈空心球形状用橡胶材料制成，其壁厚不可能制作均匀，各处的密度、弹性也不会均匀并且也不是很规则的球体形状。球外阻隔液体，球内是高压气体，用这种方法实现液、气分离。所以它有如下缺点：
(1)不耐高温也不耐低温，丁睛橡胶的使用温度范围大约-20—120℃；氟橡胶橡胶的使用温度范围大约0—180℃；
(2)有腐蚀性强的其它液体混入阻隔液内腐蚀内胆；
(3)阻隔液与内胆材质有所相溶并容易溶胀；
(4)伸缩频率不得过快；
(5)疲劳极限低；
(6)在整个球体表面每个位置伸缩时的位移方向各不相同，所以也就没有液面高度，从而就不容易判断储压器里液体的多少；
(7)由API682标准里标准密封冲洗计划53B可以看出，蓄压器里的液体不参与阻隔液的循环，对于这部分液体来说相当不利；
(8)该储压器必须垂直放置，不能横放更不能倒置，不然内胆会受浮力的影响与壳体单向接触，妨碍内胆正常伸缩运行；
(9)不能象标准密封冲洗计划53A那样利用储压器自身内部的冷却器进行冷却，还需要另加外部冷却器，不但成本提高而且结构复杂。
3.采用活塞式蓄压器的标准密封冲洗计划53C
如图5、图6所示，是在API682标准附录D(标准性附录)里标准密封冲洗计划53C中采用的蓄压器是活塞式蓄压器，其活塞与缸壁之间的密封是依靠橡胶O形圈来解决的，所以它有如下缺点：
(1).不耐高温也不耐低温，丁睛橡胶的使用温度范围大约-20—120度；氟橡胶橡胶的使用温度范围大约0—180度；
(2)有腐蚀性强的其它液体混入阻隔液内腐蚀橡胶圈；
(3)阻隔液与橡胶圈材质有所相溶并容易溶胀；
(4)橡胶圈与蓄压器内壁摩擦就产生磨损；
(5)由API682标准里标准密封冲洗计划53B、53C可以看出，储压器里的液体不参与阻隔液的循环，对于这部分液体来说相当不利；
(6)不能象标准密封冲洗计划53A那样利用储压器自身内部的冷却器进行冷却，还需要另加外部冷却器，不但成本提高而且结构复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能做到液、气隔离、气体不会进到液体里的用于轴封系统的金属波纹管式蓄压器及其离心泵冲洗系统。
本发明所采用的技术方案是：一种用于轴封系统的金属波纹管式蓄压器，包括有钢壳，分别形成在所述钢壳侧壁上的进液口、出液口、视窗和补液口，形成在所述钢壳顶端的充气口和形成在所述钢壳底端的排液口，所述的钢壳内的下部设置有用于对钢壳内的液体进行降温的冷却盘管，所述的冷却盘管的冷却水进口和冷却水出口分别位于钢壳底端的外侧，所述的钢壳内部通过一个弹性机构分隔为位于上部的气腔和位于下部的液腔。
所述的弹性机构包括有分隔底板和金属波纹管，所述的金属波纹管的底端口一周固定且密封地连接在所述分隔底板的上端面上，所述金属波纹管的上端口固定且密封地连接在一体形成在所述钢壳上端内侧壁一周的连接环上，所述的连接环位于补液口的上方。
所述的弹性机构构成钢壳上部的气腔，所述的气腔与钢壳顶端的充气口相连通。
所述的液腔内设置有与外部监控系统相连接的液位传感器。
一种具有金属波纹管式蓄压器的离心泵冲洗系统，包括有离心泵和连接在所述离心泵的泵轴侧的密封压盖，所述的密封压盖通过管路连接金属波纹管式蓄压器，所述的金属波纹管式蓄压器包括有：钢壳，分别形成在所述钢壳侧壁上的进液口、出液口、视窗和补液口，形成在所述钢壳顶端的充气口和形成在所述钢壳底端的排液口，所述的钢壳内的下部设置有用 于对钢壳内的液体进行降温的冷却盘管，所述的冷却盘管的冷却水进口和冷却水出口分别位于钢壳底端的外侧，所述的钢壳内部通过一个弹性机构分隔为位于上部的气腔和位于下部的液腔。
所述的弹性机构包括有分隔底板和金属波纹管，所述的金属波纹管的底端口固定且密封地连接在所述分隔底板的上端面上，所述金属波纹管的上端口固定且密封地连接在形成在所述钢壳上端内侧壁一周的连接环上。
所述的弹性机构构成钢壳上部的气腔，所述的气腔与钢壳顶端的充气口相连通。
所述的液腔内设置有与外部监控系统相连接的液位传感器。
所述的钢壳顶端的充气口处设置有.压力传感器。
本发明的用于轴封系统的金属波纹管式蓄压器及其离心泵冲洗系统，具有如下有益效果：
1、在API682标准里的标准密封冲洗计划53A中保留其所有优点的前提下还能做到液、气隔离，所以机械密封摩擦副之间始终存在阻隔液的润滑膜体，保护机械密封正常运转。
2、因为金属波纹管式蓄压器里没有橡胶材料制成的元件，所以用它来代替API682标准里的标准密封冲洗计划53B中的胆式蓄压器和53C中活塞式蓄压器可以大幅度提高耐低温和高温能力，工作温度可达-100—400℃。
3、因为金属波纹管式蓄压器里没有橡胶材料制成的元件，所以用它来代替API682标准里的标准密封冲洗计划53B中的胆式蓄压器和53C中活塞式蓄压器可以大幅度提高耐腐蚀能力和耐溶胀能力。
4、金属波纹管的伸缩是沿着唯一的轴线进行位移来实现，所以用金属波纹管蓄压器代替API682标准里的标准密封冲洗计划53B中内胆式蓄压器不但可以用视窗来直接观察液面，而且还可以布置液位传感器进行远程控制。
5、用金属波纹管蓄压器代替API682标准里的标准密封冲洗计划53A中气液同室蓄压器和API682标准里的标准密封冲洗计划53B中内胆式蓄压器不但可以倾斜或水平放置，甚至于可以倒置。
6、尤其是受交变载荷时，金属波纹管的疲劳极限高于橡胶件的疲劳极限，用它来代替API682标准里的标准密封冲洗计划53B中的胆式蓄压器和53C中活塞式蓄压器可以提高疲劳寿命。
7、金属波纹管式蓄压器可以象API682标准里的标准密封冲洗计划53A中气液同室蓄压器那样内设冷却盘管，用它来代替API682标准里的标准密封冲洗计划53B中的胆式蓄压器和53C中活塞式蓄压器可以省去外部冷却器，简化系统、节省空间、节省成本。
8、金属波纹管蓄压器可以象API682标准里的标准密封冲洗计划53A中气液同室蓄压器那样里面的液体参与阻隔液的循环，对于保证这部分液体性质的稳定相当有利。
9、金属波纹管的伸缩频率比橡胶内胆的伸缩频率快得多，也比橡胶圈摩擦蓄压器内壁动作灵敏得多，因此，可以避免很多误判断和误操作。
10、可以在金属波纹管式蓄压器内部增设弹簧并且用弹簧事先调制好液体和气体之间的压力差，这个压力差我们想要多大就能调到多大。
11、把金属波纹管蓄压器的外形尺寸制作得跟API682标准里的标准密封冲洗计划53A、 53B和53C中蓄压器的外形尺寸一模一样，达到互换。
12、金属波纹管蓄压器不但保留了API682标准里的标准密封冲洗计划53A、53B和53C中蓄压器所有优点而且克服了它们的缺点。也就是说金属波纹管蓄压器集优点于一身。
13、把API682标准附录D(标准性附录)里标准密封冲洗计划53A；标准密封冲洗计划53B；和标准密封冲洗计划53C中使用的三种蓄压器，改成金属波纹管蓄压器一种，进而把API682标准附录D(标准性附录)里标准密封冲洗计划53A；标准密封冲洗计划53B；和标准密封冲洗计划53C三种标准密封冲洗计划合并成一种，即：标准密封冲洗计划53。这样既简化了标准又提高了互换性，同时还提高了系统的可靠性和设备运转的安全性。
附图说明
图1是现有技术的气液同室蓄压器的结构示意图；
图2是具有气液同室蓄压器标准密封冲洗计划53A的离心泵冲洗系统的结构示意图；
图3是现有技术的内胆式蓄压器的结构示意图；
图4是具有内胆式蓄压器标准密封冲洗计划53B的离心泵冲洗系统的结构示意图；
图5是现有技术的活塞式蓄压器的结构示意图；
图6是具有活塞式蓄压器标准密封冲洗计划53C的离心泵冲洗系统的结构示意图；
图7是本发明的用于轴封系统的金属波纹管式蓄压器的结构示意图；
图8是本发明具有用于轴封系统的金属波纹管式蓄压器的离心泵冲洗系统结构示意图；
图9是图8的密封腔内部剖视图。
图中
1：充气口                          2：钢壳
3：补液口                          4：视窗
5：进液口                          6：出液口
7：冷却水进口                      8：排液口
9：冷却水出口                      10：弹性机构
11：气腔                           12：液腔
21：工作介质液压力引入口           22：工作液介质腔
23：密封阻隔液腔                   24：阻隔液压力引入口
25：活塞                           26：橡胶密封圈
27：钢壳                           101：分隔底板
102：金属波纹管                    103：连接环
201：离心泵                        202：密封压盖
203：泵轴                          204：金属波纹管式蓄压器
205：菌形阀                        206：橡胶内胆
207：气液同室蓄压器                208：内胆式蓄压器
209：活塞式蓄压器                  210：补液口
211：检测阀门
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的用于轴封系统的金属波纹管式蓄压器及其离心泵冲洗系统做出详细说明。
如图7所示，本发明的用于轴封系统的金属波纹管式蓄压器，包括有钢壳2，分别形成在所述钢壳2侧壁上的进液口5、出液口6、视窗4和补液口3，形成在所述钢壳2顶端的充气口1和形成在所述钢壳2底端的排液口8，所述的钢壳2内的下部设置有用于对钢壳2内的液体进行降温的冷却盘管，所述的冷却盘管的冷却水进口7和冷却水出口9分别位于钢壳2底端的外侧，所述的钢壳2内部通过一个弹性机构10分隔为位于上部的气腔11和位于下部的液腔12。所述的液腔12内还可以设置有与外部监控系统相连接用于远程控制的液位传感器LIT。所述的弹性机构10构成钢壳2内上部的气腔11，所述的气腔11与钢壳2顶端的充气口1相连通。位于上部的气腔11和位于下部的液腔12是相互不连通的，用这种方法实现液、气分离。
所述的弹性机构10包括有分隔底板101和金属波纹管102，所述的金属波纹管102的底端口一周固定且密封地连接在所述分隔底板101的上端面上，所述金属波纹管102的上端口固定且密封地连接在一体形成在所述钢壳2上端内侧壁一周的连接环103上。其中，所述的连接环103位于补液口3的上方且与钢壳2制作成一体。所以，当液体泄漏致使液面至低位点以后可以在保持原有系统压力的情况下强行从补液口3补充阻隔液，使液面重新恢复至正常位置。
金属波纹管102是用成型的金属钢带焊接或压制而成，它与钢壳2制成一体，也与分隔底板101制成一体。但它的长短可以自由伸缩，因此由分隔底板101和金属波纹管102构成的弹性机构10的容积在工作时随时可以根据需要而变化。
由于，蓄压器的容积＝蓄压器内气体的容积+蓄压器内液体的容积。蓄压器的容积是一个常数，当蓄压器内液体的容积增加时蓄压器内气体的容积就减小，如果气腔的容积变化而该气体的质量没有变化，那么，当气腔的容积减小时，整个蓄压器内的压力增加；反之蓄压器内的压力就减小。
本发明的用于轴封系统的金属波纹管式蓄压器，可以替代以下三种蓄压器：
标准密封冲洗计划53A中所使用的气液同室蓄压器、标准密封冲洗计划53B中所使用的胆式蓄压器和标准密封冲洗计划53C中所使用的活塞式蓄压器。
把金属波纹管式蓄压器的外形尺寸制作得跟API682标准里的标准密封冲洗计划53A、53B和53C中蓄压器的外形尺寸一模一样，就可以达到互换。
替代后的金属波纹管式蓄压器不但保留了API682标准里的标准密封冲洗计划53A、53B和53C中蓄压器所有优点而且克服了它们的缺点。也就是说金属波纹管蓄压器集优点于一身。
所以在API682标准里的标准密封冲洗计划53A、标准密封冲洗计划53B和标准密封冲洗计划53C中，保留整个系统里的其它部件，仅仅更换蓄压器即可。
如图7、图8、图9所示，本发明的具有用于轴封系统的金属波纹管式蓄压器的离心泵冲洗系统，包括有离心泵201和连接在所述离心泵201的泵轴203侧的密封压盖202，所述的 密封压盖202通过管路连接金属波纹管式蓄压器204，所述的金属波纹管式蓄压器204包括有：钢壳2，分别形成在所述钢壳2侧壁上的进液口5、出液口6和视窗4，形成在所述钢壳2顶端的充气口1和形成在所述钢壳2底端的排液口8，所述的钢壳2内的下部设置有用于对钢壳2内的液体进行降温的冷却盘管，所述的冷却盘管的冷却水进口7和冷却水出口9分别位于钢壳2底端的外侧，所述的钢壳2内部通过一个弹性机构10分隔为位于上部的气腔11和位于下部的液腔12。所述的液腔12内还可以设置有与外部监控系统相连接的液位传感器LIT。所述的弹性机构10构成钢壳2内上部的气腔11，所述的气腔11与钢壳2顶端的充气口1相连通，所述的钢壳2顶端的充气口1处设置有.压力传感器PIT。
所述的弹性机构10包括有分隔底板101和金属波纹管102，所述的金属波纹管102的底端口一周固定且密封地连接在所述分隔底板101的上端面上，所述金属波纹管102的上端口固定且密封地连接在一体形成在所述钢壳2上端内侧壁一周的连接环103上。