一种用于输送低温液体的自真空绝热泵制造技术

本发明专利技术提供了一种用于输送低温液体的自真空绝热泵，包括壳体、自真空绝热壳体、位于壳体中的轴承、支承在轴承上的主轴、以及安装在主轴上的电机和安装在主轴端部的叶轮；绝热壳体焊接安装在壳体外侧形成自真空结构；轴承包括前轴承和后轴承，前轴承和后轴承上均设有通孔；主轴支承在前轴承和后轴承上；电机包括超导励磁磁极转子和超导电枢绕组定子；叶轮安装在主轴的靠近低温液体的入口的端部。轴承和叶轮之间不存在温差，使离心泵的轴向导热量大大减少，从而具有较小的冷量损失；同时，轴承能长时间可靠工作，且超导电机的工作温度保持在超导临界温度以下。本发明专利技术所述一种用于输送低温液体的自真空绝热泵可广泛应用于低温液体输送领域。

【技术实现步骤摘要】
一种用于输送低温液体的自真空绝热泵
本专利技术涉及低温液体输送
，特别是涉及一种用于输送低温液体的自真空绝热泵。
技术介绍
低温技术在近些年来获得了长足的发展。低温液体，如液氮、液氢、液氦的使用呈现多样化以及持续增长的趋势。在液氮、液氢、液氦等低温液体的产业链中，其生产、运输以及使用的各个环节都需要采用低温液体泵进行输送和升压。现今采用的低温液体泵分为两种，一种为电机处于常温区的常规低温液体泵，另一种为电机处于低温区的低温潜液泵或管道泵。电机处于常温区的常规低温液体泵的泵体与电机通过跨越大温区的轴相连，并通过机械密封或迷宫密封等密封件来进行密封。泵的叶轮侧为低温环境，而电机侧则是常温环境，温差很大，会通过轴向导热造成跑冷损失；并且密封件仍存在泄漏，容易造成工质损失和危害。因此，电机处于低温区的低温潜液泵或管道泵是低温液体输送的发展趋势。专利技术人发现，低温潜液泵或管道泵仍存在如下问题：1)低温管道泵连接在低温绝热管道上，低温流体在泵中流通，因此存在绝热问题；2)浸泡在低温液体中的电机运转带来的热量会由其泵送的低温液体吸收，导致其因吸收能量而汽化；3)浸泡在低温液体中轴承也存在发热，造成冷量损失并降低了轴承可靠性。因此，专利技术一种冷量损失小的用于输送低温液体的自真空绝热泵就显得十分迫切。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种冷量损失小的离心泵，以用于低温液体输运。为此，本专利技术采用如下技术方案：一种用于输送低温液体的自真空绝热泵，包括壳体、自真空绝热壳体、位于所述壳体中的轴承、支承在所述轴承上的主轴、以及安装在所述主轴上的电机和安装在所述主轴端部的叶轮；所述壳体设有供低温液体流入的入口和供低温液体流出的出口；所述自真空绝热壳体焊接安装在壳体外侧；所述轴承包括靠近低温液体的入口的前轴承和靠近低温液体的出口的后轴承，所述前轴承和后轴承上均设有供低温液体通过的通孔；所述主轴支承在所述前轴承和后轴承上；所述电机包括固定在所述主轴上的电机转子和设置于所述电机转子外侧的电机定子；所述叶轮安装在所述主轴的靠近低温液体的入口的端部。在本专利技术的一些实施例中，所述离心泵包括包围在所述壳体外侧的自真空绝热壳体，所述自真空绝热壳体内表面上设有支撑结构，所述支撑结构抵靠在所述壳体上，自真空绝热壳体焊接在壳体上，绝热壳体与壳体之间有一定的间隔空间，当输送极低温液体如液氦、液氢等时，该间隔空间内原有的空气会凝结在壳体外表面，形成真空绝热腔，即自真空结构。由于本专利技术结构可以形成自真空腔体，无需人工抽真空即可达到良好绝热效果。在本专利技术的一些实施例中，所述轴承为工质自润滑液体动压轴承，通过输送的低温液体对其进行润滑和冷却，包括前轴承和后轴承。所述轴承的前轴承包括间隙配合的前轴套和前轴承座，所述前轴套固定在所述主轴上、所述前轴承座固定在所述壳体上；所述轴承的后轴承包括间隙配合的后轴套和后轴承座，所述后轴套固定在所述主轴上，所述后轴承座固定在所述壳体上。在本专利技术的一些实施例中，所述前轴套的与所述前轴承座配合的外周面为圆柱面、与所述前轴承座配合的端面为圆环面，所述前轴承座的与所述前轴套配合的内周面为径向承载圆柱面、与所述前轴套配合的端面为止推承载圆环面；以及，在所述圆柱面和所述径向承载圆柱面之间安装有径向箔片、且在所述圆环面和所述止推承载圆环面之间安装有止推箔片；或者，在所述圆柱面和所述圆环面上加工有型线槽道，和/或在所述径向承载圆柱面和所述止推承载圆环面上加工有型线槽道。在本专利技术的一些实施例中，所述后轴套的与所述后轴承座配合的外周面为圆柱面、与所述后轴承座配合的端面为圆环面，所述后轴承座的与所述后轴套配合的内周面为径向承载圆柱面、与所述后轴套配合的端面为止推承载圆环面；以及，在所述圆柱面和所述径向承载圆柱面之间安装有径向箔片、且在所述圆环面和所述止推承载圆环面之间安装有止推箔片；或者，在所述圆柱面和所述圆环面上加工有型线槽道，和/或在所述径向承载圆柱面和所述止推承载圆环面上加工有型线槽道。在本专利技术的一些实施例中，不同于常规电机和只有转子励磁绕组使用超导材料的半超导电机(均会发热)，所述电机为全超导电机，采用双超导设计，转子和定子都是利用超导性材料制造的，电机转子为超导励磁磁极，电机定子为超导电枢绕组。在本专利技术的一些实施例中，所述壳体包括筒体，所述筒体的一端连接有前壳体、另一端连接有后壳体，所述入口设置在所述前壳体上，所述出口设置在所述后壳体上。在本专利技术的一些实施例中，所述叶轮的径向外侧设置有导叶盘。在本专利技术实施例提供的离心泵中，所述叶轮、导叶盘、轴承及壳体部分共同构成被输送低温液体的流道。利用进入离心泵的低温液体对轴承部分进行润滑和冷却，保证了离心泵的长时间可靠运行；同时将超导电机中工作温度保持在超导临界温度以下，电机不发热，不会造成低温液体的气化。由于所述壳体内部为低温液体环境，所述轴承和所述叶轮之间不存在温差，使离心泵的轴向导热量大大减少，从而具有较小的冷量损失；同时，包围在所述壳体外侧的绝热壳体还能进一步隔热保温。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种用于输送低温液体的自真空绝热泵的结构示意图。图2为图1所示的用于输送低温液体的离心泵中轴承的结构示意图。具体实施方式随着低温技术在近些年的长足发展，液氢、液氦等低温液体出现了很多不同的应用。例如，氢能源是零碳绿色清洁的二次能源，具有燃烧值高、清洁无污染、利用形式多、可储存等优点，广泛应用于交通、分布式能源、军事动力、航空航天、大科学工程等领域，被视为二十一世纪的终极能源。氢能综合利用产业链主要包括制氢、储氢、运氢和用氢等环节。氢的储运方式主要有：高压气态、低温液态和固态等，其中高压气态和低温液态储运两种方式最为常见。液氢的低温储运技术效率高、成本低，是实现氢能源长距离、大规模经济输运的理想选择。再如，目前普遍使用液氦作为低温液体使超导线缆中的导体温度保持在超导临界温度以下。低温液体还可以用于其它领域，比如液氢还可以用于卫星、导弹的发射，液氦也应用于医学中的核磁共振成像。随着液氢、液氦在工业、科研等领域的应用愈加广泛，低温液体的输运需求也随之增多。液氮、液氢往往以消耗为目的进行输运，由于液氮、液氢的造价相对较低，而且其输运量一般较大，输运过程中产生的热损失相对较小，因此还可以考虑采用常规低温液体泵或者低温潜液泵进行输运。但是低温流体如液氦却不宜使用常规低温液体泵进行输运，这是因为：1)采用常规低温液体泵时，其泵体内电机需要采用滚动或滑动轴承，由于自身材料硬度和干摩擦热聚集等问题，根本无法实现循环泵的长时间、高速稳定运行；而且由于存在固体接触和磨损，需要进行定期更换/维护，严重影响低温储运系统的连续运行。2)常规低温液体泵电机、轴承一般处于常温环境(273K)，而增压叶轮与液氦接触，一般处于低温环境(约4.5K)，常温端与叶轮之间巨大的温差(＞265K)会带来巨大的轴向导热量，造成冷量损失。3)同时，由于液氦的蒸发潜热较小，泵体漏热和电机发热也会导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于输送低温液体的自真空绝热泵，其特征在于，包括壳体、自真空绝热壳体、位于所述壳体中的轴承、支承在所述轴承上的主轴、以及安装在所述主轴上的电机和安装在所述主轴端部的叶轮；/n所述自真空绝热壳体安装在壳体外侧；/n所述轴承包括靠近低温液体的入口的前轴承和靠近低温液体的出口的后轴承，所述前轴承和后轴承上均设有供低温液体通过的通孔；/n所述主轴支承在所述前轴承和后轴承上；/n所述电机包括固定在所述主轴上的电机转子和设置于所述电机转子外侧的电机定子；/n所述叶轮安装在所述主轴的靠近低温液体的入口的端部。/n

【技术特征摘要】
20190222 CN 20191013667851.一种用于输送低温液体的自真空绝热泵，其特征在于，包括壳体、自真空绝热壳体、位于所述壳体中的轴承、支承在所述轴承上的主轴、以及安装在所述主轴上的电机和安装在所述主轴端部的叶轮；
所述自真空绝热壳体安装在壳体外侧；
所述轴承包括靠近低温液体的入口的前轴承和靠近低温液体的出口的后轴承，所述前轴承和后轴承上均设有供低温液体通过的通孔；
所述主轴支承在所述前轴承和后轴承上；
所述电机包括固定在所述主轴上的电机转子和设置于所述电机转子外侧的电机定子；
所述叶轮安装在所述主轴的靠近低温液体的入口的端部。


2.根据权利要求1所述的用于输送低温液体的自真空绝热泵，其特征在于，
所述自真空绝热壳体和壳体焊接形成一种自真空结构，绝热壳体与壳体之间有一定的间隔空间，当输送极低温液体如液氦、液氢等时，该间隔空间内原有的空气会凝结在壳体外表面，形成自真空绝热腔。


3.根据权利要求1所述的用于输送低温液体的真空绝热泵，其特征在于，
所述轴承为工质自润滑液体动压轴承，通过输送的低温液体对其进行润滑和冷却，包括靠近低温液体的入口的前轴承和靠近低温液体的出口的后轴承。
所述轴承的前轴承包括间隙配合的前轴套和前轴承座，所述前轴套固定在所述主轴上、所述前轴承座固定在所述壳体上；
所...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯予，陈双涛，赖天伟，陈良，刘秀芳，张蓓乐，张泽，
申请(专利权)人：西安交通大学，西安交通大学苏州研究院，
类型：发明
国别省市：陕西;61