【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种根据独立权利要求的前序部分的用于输送工艺流体的旋转泵。
技术介绍
1、在许多不同行业中使用了用于输送流体(例如，诸如水的液体)的旋转泵。示例为油气行业、发电行业、化学行业、水行业或制浆造纸行业。旋转泵具有至少一个叶轮和用于旋转叶轮的泵轴。所述至少一个叶轮可例如被构造为径向叶轮，或被构造为轴向或半轴向叶轮，或被构造为螺旋轴流式叶轮。此外，叶轮可被构造为开式叶轮或闭式叶轮，其中护罩设置在叶轮上，所述护罩至少部分地覆盖叶轮的叶片。
2、旋转泵可被设计为仅具有安装到轴的一个叶轮的单级泵，或被设计为包括多个叶轮的多级泵，其中，这些叶轮一个接一个地布置在轴上。这些叶轮可按如下各者布置：直列式布置，其中由单个叶轮生成的轴向推力对于所有叶轮而言都沿同一方向引导；或背靠背布置，其中由第一组叶轮生成的轴向推力沿与由第二组叶轮生成的轴向推力相反的方向引导。
3、许多旋转泵设置有至少一个平衡装置或平衡系统以用于至少部分地平衡在泵的操作期间由(多个)叶轮生成的轴向推力。平衡装置至少减少了必须由轴向轴承或推力轴承承载的轴向推力。已知的平衡装置包括例如平衡鼓或平衡盘。
4、平衡鼓以防转矩的方式固定地连接到泵的泵轴，且此外相对于轴向方向固定地连接到泵轴。泄放通道设置在平衡鼓和相对于泵壳体固定的固定部分之间。泄放通道沿轴向方向从平衡鼓的前侧延伸到平衡鼓的后侧。在前侧处，高压占优势，例如泵的排放压力。后侧通常借助于平衡管线连接到泵的吸入侧或低压位置。因此，在泵的操作期间，平衡鼓生成了轴向力，该轴向力抵消由(多个
5、其它已知的平衡装置包括平衡盘。平衡盘类似于平衡鼓工作，然而，泄放通道通常沿垂直于轴向方向的径向方向或沿斜向于轴向方向的方向延伸。平衡盘以防转矩的方式固定地连接到泵轴。此外，平衡盘相对于轴向方向固定地连接到泵轴。平衡盘与布置成面向平衡盘的配对物(counterpart)合作。配对物是固定部分，其固定地连接到泵壳体。平衡盘的前侧(其为面向固定配对物的一侧)暴露于高压(例如，泵的排放压力或降低的排放压力)，而平衡盘的后侧连接到低压(例如，泵的吸入压力)。有时节流阀设置在高压侧和平衡盘的前侧之间和/或平衡盘的后侧和泵的低压侧之间。
6、通常，平衡盘包括旋转滑动面，并且固定部分包括面向旋转滑动面的固定滑动面。泄放通道设置在旋转滑动面和固定滑动面之间。如果不采取措施，则固定滑动面和旋转滑动面在泵静止时(即，当泵不生成任何压力时)邻接抵靠彼此。当泵开始生成压力时，平衡盘的前侧处的较高压力将平衡盘和泵轴推离固定部分，使得径向泄放通道在固定滑动面和旋转滑动面之间打开。
7、与平衡鼓相比，平衡盘的优点在于如下事实：平衡盘是自调节的，并且完全平衡由(多个)叶轮生成的轴向推力，使得泵轴不需要轴向轴承。当泵例如以其标称速度操作时，径向泄放通道具有标称宽度，例如约100微米。如果现在出于任何原因前侧处的压力增加，则平衡盘沿轴向方向远离固定部分移动，这进而增加了径向泄放通道的宽度。因此，穿过平衡盘的压降减小，并且平衡盘沿轴向方向朝向固定部分移动。以这种已知的方式，平衡盘是自调节的，并且可以完全平衡由(多个)旋转叶轮产生的轴向推力。
8、平衡盘的一个问题是干运转，特别是在泵启动期间以及还有在关闭期间。如果旋转滑动面和固定滑动面之间不存在流体膜或者流体膜没有充分发展，则这些滑动面之间发生干摩擦或混合摩擦。干摩擦或混合摩擦引起严重的磨损和热量的大量生成，从而在平衡盘、固定部分和泵的其它部件中强加重的热应力。
9、已经将许多材料配对用于旋转滑动面和固定滑动面，例如沿着硬化表面滑动的高性能塑料(诸如，聚合物peek(聚醚醚酮)、或沿着sic滑动的sic(碳化硅)、沿着硬化金属滑动的硬化金属或许多其它材料组合。然而，所有这些材料配对都未提供真正令人满意的结果。
10、为了解决这些问题，已提出了提供一种提升(lift-off)装置，其在启动和关闭期间桥接关键阶段以避免平衡盘和固定部分之间的直接物理接触。为了确保泵的非接触式启动和关闭，提升装置沿轴向方向产生泵轴的位移，使得旋转滑动面和固定滑动面彼此不触及。泵轴的位移可以例如通过磁力生成或通过机械装置使用弹簧力使泵轴位移来生成。例如，在ep 3832143 a1中公开了这种机械提升装置。
11、然而，为泵轴提供提升装置需要附加的设备，这增加了用于制造泵的人力和成本。
技术实现思路
1、从该现有技术出发，因此，本专利技术的目的是提出一种用于输送工艺流体的旋转泵，该旋转泵具有包括平衡盘的平衡装置，其中，平衡装置暴露于低磨损，而不会减少对在泵的操作期间作用在泵轴上的轴向推力的平衡。
2、满足该目的的本专利技术的主题由独立权利要求的特征来表征。
3、因此，根据本专利技术，提出了一种用于输送工艺流体的旋转泵，该旋转泵包括：泵壳体，其具有用于接收工艺流体的入口、用于排放工艺流体的出口；泵轴，其被构造成用于绕轴向方向旋转；以及用于输送和加压工艺流体的液压单元，其中，该液压单元包括固定地安装在泵轴上的至少一个叶轮，泵进一步包括用于平衡由液压单元生成的轴向推力的平衡装置，该平衡装置包括固定地连接到泵轴并具有旋转滑动面的平衡盘、以及固定地连接到泵壳体并具有固定滑动面的固定部分，其中，旋转滑动面和固定滑动面面向彼此，并且其中，径向泄放通道设置在旋转滑动面和固定滑动面之间。旋转滑动面和固定滑动面中的每一个包括按体积计至少30％的金刚石。
4、通过向平衡盘的旋转滑动面和固定部分的固定滑动面两者提供按体积计至少30％的金刚石含量，这两个滑动面具有出色的耐磨性和非常低的摩擦系数，使得即使在干运转条件下，这两个滑动面也可以沿着彼此滑动而没有显著的磨损。因此，即使旋转滑动面和旋转滑动面彼此邻接抵靠，使得这两个滑动面之间存在干摩擦或混合摩擦，也不存在显著的磨损，这是由于金刚石的摩擦系数非常低并且金刚石的抗磨性高所致。另外，金刚石的高压缩应力强度确保了即使这两个滑动面在彼此直接物理接触的情况下沿着彼此滑动，这些滑动面也不会损坏。
5、在许多应用中，旋转滑动面和固定滑动面之间的流体膜由工艺流体组成，即平衡装置是工艺流体润滑的。对于这些应用，含金刚石的固定滑动面和旋转滑动面具有如下优点：工艺流体可包含磨料(例如，沙子)，而不会危及平衡装置的正确和可靠操作。
6、此外，不再需要提供提升装置，该提升装置用于沿轴向方向产生泵轴的位移(特别是在启动和关闭期间)以避免平衡盘和固定部分之间的直接物理接触。根据本专利技术的旋转泵可在固定滑动面和旋转滑动面直接物理接触的情况下开始和停止。
7、根据优选实施例，旋转滑动面和固定滑动面中的每一个被构造为环形面。
8、存在几种优选的可能性来向旋转滑动面和固定滑动面提供按体积计至少30％的金刚石含量。
9、在一些实施例中，旋转滑动面和固定滑动面中的每一个被构造为金刚石面。在这些实施例中，旋转滑动面和固定滑动面完全本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于输送工艺流体的旋转泵，所述旋转泵包括：泵壳体(2)，其具有用于接收所述工艺流体的入口(3)、用于排放所述工艺流体的出口(4)；泵轴(6)，其被构造成用于绕轴向方向(A)旋转；以及用于输送和加压所述工艺流体的液压单元(5)，其中，所述液压单元(5)包括固定地安装在所述泵轴(6)上的至少一个叶轮(51、52、53)，所述泵进一步包括用于平衡由所述液压单元(5)生成的轴向推力的平衡装置(7)，所述平衡装置(7)包括固定地连接到所述泵轴(6)并具有旋转滑动面(75)的平衡盘(70)、以及固定地连接到所述泵壳体(2)并具有固定滑动面(95)的固定部分(9)，其中，所述旋转滑动面(75)和所述固定滑动面(95)面向彼此，并且其中，径向泄放通道(79)设置在所述旋转滑动面(75)和所述固定滑动面(95)之间，其特征在于，所述旋转滑动面(75)和所述固定滑动面(95)中的每一个包括按体积计至少30％的金刚石。
2.根据权利要求1所述的旋转泵，其中，所述旋转滑动面(75)和所述固定滑动面(95)中的每一个被构造为环形面。
3.根据前述权利要求中任一项所述的旋转泵
4.根据前述权利要求中任一项所述的旋转泵，其中，所述旋转滑动面(75)和所述固定滑动面(95)中的每一个包括多晶金刚石。
5.根据权利要求1至2中任一项所述的旋转泵，其中，所述旋转滑动面(75)和所述固定滑动面(95)中的每一个包括金刚石颗粒增强的碳化硅。
6.根据权利要求5所述的旋转泵，其中，所述旋转滑动面(75)和所述固定滑动面(95)中的每一个由金刚石颗粒增强的碳化硅组成。
7.根据前述权利要求中任一项所述的旋转泵，其中，所述平衡盘(70)包括布置在环形凹槽(77)中并形成所述旋转滑动面(75)的旋转环(76)，并且其中，所述固定部分(90)包括布置在环形凹槽(97)中并形成所述固定滑动面(95)的固定环(96)。
8.根据权利要求7所述的旋转泵，其中，所述旋转环(76)的所述旋转滑动面(75)和所述固定环(96)的所述固定滑动面(95)由金刚石颗粒增强的碳化硅制成。
9.根据权利要求7至8中任一项所述的旋转泵，其中，所述旋转环(76)包括沿着所述旋转环(76)的圆周延伸的环形凹口(773)，并且其中，旋转嵌体(774)布置在所述环形凹口(773)中，所述旋转嵌体(774)形成所述旋转滑动面(75)。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的旋转泵，其中，所述固定环(96)包括沿着所述固定环(96)的圆周延伸的环形凹口(973)，并且其中，固定嵌体(974)布置在所述环形凹口(973)中，所述固定嵌体(974)形成所述固定滑动面(95)。
11.根据权利要求10所述的旋转泵，其具有带有所述环形凹口(773)的所述旋转环(76)和带有所述环形凹口(973)的所述固定环(96)，其中，所述旋转环(76)和所述固定环(96)由碳化硅制成。
12.根据权利要求11所述的旋转泵，其中，所述旋转嵌体(774)和所述固定嵌体(974)由金刚石颗粒增强的碳化硅制成。
13.根据前述权利要求中任一项所述的旋转泵，其中，所述旋转滑动面(75)和所述固定滑动面(95)中的每一个包括按体积计至少50％的金刚石。
14.根据前述权利要求中任一项所述的旋转泵，其中，所述径向泄放通道(79)被构造成在所述旋转泵的操作期间为至多80微米、优选地至多50微米。
15.根据前述权利要求中任一项所述的旋转泵，其被构造为多级离心泵。
...【技术特征摘要】
1.一种用于输送工艺流体的旋转泵，所述旋转泵包括：泵壳体(2)，其具有用于接收所述工艺流体的入口(3)、用于排放所述工艺流体的出口(4)；泵轴(6)，其被构造成用于绕轴向方向(a)旋转；以及用于输送和加压所述工艺流体的液压单元(5)，其中，所述液压单元(5)包括固定地安装在所述泵轴(6)上的至少一个叶轮(51、52、53)，所述泵进一步包括用于平衡由所述液压单元(5)生成的轴向推力的平衡装置(7)，所述平衡装置(7)包括固定地连接到所述泵轴(6)并具有旋转滑动面(75)的平衡盘(70)、以及固定地连接到所述泵壳体(2)并具有固定滑动面(95)的固定部分(9)，其中，所述旋转滑动面(75)和所述固定滑动面(95)面向彼此，并且其中，径向泄放通道(79)设置在所述旋转滑动面(75)和所述固定滑动面(95)之间，其特征在于，所述旋转滑动面(75)和所述固定滑动面(95)中的每一个包括按体积计至少30％的金刚石。
2.根据权利要求1所述的旋转泵，其中，所述旋转滑动面(75)和所述固定滑动面(95)中的每一个被构造为环形面。
3.根据前述权利要求中任一项所述的旋转泵，其中，所述旋转滑动面(75)和所述固定滑动面(95)中的每一个被构造为金刚石面。
4.根据前述权利要求中任一项所述的旋转泵，其中，所述旋转滑动面(75)和所述固定滑动面(95)中的每一个包括多晶金刚石。
5.根据权利要求1至2中任一项所述的旋转泵，其中，所述旋转滑动面(75)和所述固定滑动面(95)中的每一个包括金刚石颗粒增强的碳化硅。
6.根据权利要求5所述的旋转泵，其中，所述旋转滑动面(75)和所述固定滑动面(95)中的每一个由金刚石颗粒增强的碳化硅组成。
7.根据前述权利要求中任一项所述的旋转泵，其中，所述平衡盘(70)...
【专利技术属性】
技术研发人员：T·克兰兹勒，T·维斯钦格，
申请(专利权)人：苏尔寿管理有限公司，
类型：发明
国别省市：
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