一种超临界二氧化碳泵的制作方法

本发明涉及超临界流体介质输送技术领域，尤其涉及一种超临界二氧化碳泵。

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。因此用于萃取时萃取速率比液体快速而有效，尤其是溶解能力可随温度，压力和极性而变化。

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，因而具有惊人的溶解能力。用它可溶解多种物质，然后提取其中的有效成分，具有广泛的应用前景。超临界二氧化碳是目前研究最广泛的流体之一，因为它具有临界条件容易达到、化学性质不活泼、无色无味无毒、安全性好、价格便宜、纯度高、容易获得等特点。因而，超临界二氧化碳成为了目前应用最广泛的超临界流体，被广泛应用于食品工业、化妆品工业、化学工业和医学工业等行业中。因此超临界二氧化碳萃取技术值得看好，而用于超临界二氧化碳输送的泵也将会在超临界二氧化碳应用中起到重要作用。

超临界流体通常是在高压下制得，因而在输送过程中，泵承受压力较高，因为其压力原因，泵在发生泄漏时后果非常严重，因而无轴封的磁力驱动泵更适合用于超临界流体输送。磁力驱动泵一般使用滑动轴承并使用输送介质进行润滑，因为超临界流体性质通液体有所差异，介质润滑性差，因此需要滑动轴承具有更好的自润滑性能和强度。而同时超临界流体极易气化造成泵汽蚀，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二氧化碳泵，以提高在输送超临界流体中的承压能力和抗汽蚀能力，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种超临界二氧化碳泵，以提高在输送超临界流体中的承压能力、轴承自润滑性能及强度问题和抗汽蚀能力。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种超临界二氧化碳泵，包括泵头、底座和驱动装置，其中，所述泵头和所述驱动装置直联，且两者均固定在所述底座上，所述泵头包括泵体、叶轮、轴承组件、磁驱组件和支架，所述轴承组件包括泵轴、轴承和卡盘，所述磁驱组件包括内磁转子、外磁转子和隔离套，所述泵体通过所述卡盘固定在所述支架上，所述支架固定在所述底座上，所述泵轴通过所述轴承设置在所述卡盘上，所述隔离套与所述卡盘静密封连接，所述内磁转子设置在所述泵轴的一端且内置在所述隔离套内，所述外磁转子与所述驱动装置的驱动轴连接且套在所述隔离套的外侧，当所述外磁转子转动时驱动所述内磁转子转动，所述叶轮设置在所述泵轴的另一端。

优选的，上述轴承包括外圈和内圈，其中，所述内圈固定在所述泵轴上，所述外圈固定在所述卡盘上，所述外圈为石墨材质，所述内圈为硬质合金材质。

优选的，上述轴承为两套，分别为第一套轴承和第二套轴承，其中，所述第一套轴承设置在所述泵轴与所述卡盘连接处的一侧边缘，所述第二套轴承设置在所述泵轴与所述卡盘连接处的另一侧边缘。

优选的，上述的超临界二氧化碳泵还包括前座盘、后座盘、挡套、第一推力片和第二推力片，所述第二套轴承比所述第一套轴承靠近所述隔离套，所述第二套轴承与所述内磁转子之间依次设置有所述后座盘和所述挡套，所述后座盘与所述第二套轴承之间设置有所述第二推力片，所述叶轮与所述第一套轴承之间设置有所述前座盘，所述前座盘与所述第一套轴承之间设置有所述第一推力片。

优选的，上述支架与所述驱动装置通过法兰盘连接。

优选的，上述驱动装置为电机。

优选的，上述驱动装置为中心线支撑。

优选的，上述隔离套与所述卡盘之间、所述卡盘与所述泵体之间的密封方式为静密封，两者的密封处均设置有密封垫片。

本发明提供的超临界二氧化碳泵，包括泵头、底座和驱动装置，其中，所述泵头和所述驱动装置直联，且两者均固定在所述底座上，所述泵头包括泵体、叶轮、轴承组件、磁驱组件和支架，所述轴承组件包括泵轴、轴承和卡盘，所述磁驱组件包括内磁转子、外磁转子和隔离套，所述泵体通过所述卡盘固定在所述支架上，所述支架固定在所述底座上，所述泵轴通过所述轴承设置在所述卡盘上，所述隔离套与所述卡盘静密封连接，所述内磁转子设置在所述泵轴的一端且内置在所述隔离套内，所述外磁转子与所述驱动装置的驱动轴连接且套在所述隔离套的外侧，当所述外磁转子转动时驱动所述内磁转子转动，所述叶轮设置在所述泵轴的另一端。

使用时，驱动装置驱动外磁转子旋转，外磁转子与内磁转子之间通过磁性材料的异极相吸、同极相斥的作用，传递输送介质的扭矩，即外磁转子通过磁力耦合把扭矩传递给内磁转子，当外磁转子转动时驱动内磁转子转动，内磁转子通过泵轴带动叶轮转动，使叶轮做功于介质，实现介质的输送。由于外磁转子与内磁转子之间为隔离套，隔离套将内磁转子和外磁转子隔离，也完全把介质和内磁转子与外界隔离将，隔离套与卡盘固定连接，两者之间没有相对运动，连接处设有密封垫，实现泵与介质之间静密封，其结构安全可靠，因而泵基本不会有泄漏存在，可有效减少超临界二氧化碳或类似高压介质输送过程中的不安全因素，提高泵在运行过程中的安全可靠性，提高了在输送超临界流体中的承压能力和抗汽蚀能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的超临界二氧化碳泵的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的超临界二氧化碳泵的泵体的结构示意图。

上图1-2中：

1-泵体，2-密封环，3-叶轮螺母，4-叶轮，5-前座盘，6-第一推力片，7-卡盘，8-外圈，9-泵轴，10-内圈，11-后座盘，12-挡套，13-内磁转子，14-隔离套，15-外磁转子，16-支架，17-电机，18-底座。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1和图2，图1为本发明实施例提供的超临界二氧化碳泵的结构示意图；图2为本发明实施例提供的超临界二氧化碳泵的泵体的结构示意图。

本发明实施例提供的超临界二氧化碳泵，包括泵头、底座18和驱动装置，其中，泵头和驱动装置直联，且两者均固定在底座18上，泵头包括泵体1、叶轮4、轴承组件、磁驱组件和支架16，轴承组件包括泵轴9、轴承和卡盘7，磁驱组件包括内磁转子13、外磁转子15和隔离套14，泵体1通过卡盘7固定在支架16上，支架16固定在底座18上，泵轴9通过轴承设置在卡盘7上，隔离套14与卡盘7静密封连接，内磁转子13设置在泵轴9的一端且内置在隔离套14内，外磁转子15与驱动装置的驱动轴连接且套在隔离套14的外侧，当外磁转子15转动时驱动内磁转子13转动，叶轮4通过叶轮螺母3固定在泵轴9的另一端，在叶轮4的顶端设置密封环2进行密封。

使用时，驱动装置驱动外磁转子15旋转，驱动装置为电机17，外磁转子15与内磁转子13之间通过磁性材料的异极相吸、同极相斥的作用，传递输送介质的扭矩，即外磁转子15通过磁力耦合把扭矩传递给内磁转子13，当外磁转子15转动时驱动内磁转子13转动，内磁转子13通过泵轴9带动叶轮4转动，使叶轮4做功于介质，实现介质的输送。由于外磁转子15与内磁转子13之间为隔离套14，隔离套14将内磁转子13和外磁转子15隔离，也完全把介质和内磁转子13与外界隔离将，隔离套14与卡盘7固定连接，两者之间没有相对运动，连接处设有密封垫，实现泵与介质之间静密封，其结构安全可靠，因而泵基本不会有泄漏存在，可有效减少超临界二氧化碳或类似高压介质输送过程中的不安全因素，提高泵在运行过程中的安全可靠性，提高了在输送超临界流体中的承压能力和抗汽蚀能力。

另外，泵体1内部的过流部件采用高强度的不锈钢并采用较大的厚度，具有较高的承压能力。通过各项措施可保证泵在输送超临界二氧化碳时安全可靠的运行。泵体1装配完成后与电机17共同安装于底座18上，然后整体使用地脚螺栓固定于安装基础上，必要时可进行灌浆。泵体1、卡盘7以及隔离套14等关键部件采用高强度不锈钢材质并进行了加厚，用以承受超临界二氧化碳所具有的高压。泵体1自身各个零部件的连接方式为直联，装配中省去了对中的过程，组装拆卸更为方便，使维修简单快捷。

本发明实施例提供的超临界二氧化碳泵是一种用于超临界二氧化碳或类似高压介质输送的卧式磁力驱动离心泵，该磁力驱动泵能够保证超临界二氧化碳在输送过程中不泄露和不出现汽蚀，并能承受足够高的压力，滑动轴承能够长时间连续稳定工作，确保泵在输送超临界二氧化碳过程中安全可靠的运行。

为了进一步优化上述方案，轴承包括外圈8和内圈10，其中，内圈10固定在泵轴9上，外圈8固定在卡盘7上，外圈8为石墨材质，内圈10为硬质合金材质。轴承为滑动轴承，滑动轴承的内圈10采用强度较高的硬质合金材料，外圈8采用润滑性能极佳的石墨材质，因而滑动轴承同时具有较好的强度和润滑性能，解决了轴承自润滑性能及强度问题。滑动轴承润滑方式为自润滑，一部分介质通过卡盘7预设的孔进入滑动轴承内外圈间隙中实现润滑。

本发明实施例提供的超临界二氧化碳泵在技术上具有以下优点和特点：

1、所选用泵体1的类型为离心泵，结构简单可靠，维护使用方便；

2、所用轴承的材质为强度较高的硬质合金和润滑性能优异的石墨，不易损坏并具有较好的润滑性能，运行安全可靠；

3、关键零部件采用高强度材质并具有较大厚度，承压等级高，在输送高压介质时做到安全可靠。

为了进一步优化上述方案，轴承为两套，分别为第一套轴承和第二套轴承，其中，第一套轴承设置在泵轴9与卡盘7连接处的一侧边缘，第二套轴承设置在泵轴9与卡盘7连接处的另一侧边缘。

为了进一步优化上述方案，上述的超临界二氧化碳泵还包括前座盘5、后座盘11、挡套12、第一推力片6和第二推力片，第二套轴承比第一套轴承靠近隔离套14，第二套轴承与内磁转子13之间依次设置有后座盘11和挡套12，后座盘11与第二套轴承之间设置有第二推力片，叶轮4与第一套轴承之间设置有前座盘5，前座盘5与第一套轴承之间设置有第一推力片6，第一推力片6和第二推力片采用硬质合金材质，在保证润滑性能同时也保证了强度，不易损坏，运行可靠。

为了进一步优化上述方案，支架16与驱动装置通过法兰盘连接，具体的，卡盘7的外周与泵体1及支架16连接，卡盘7设有与泵体1和支架16相配合的台阶面，卡盘7的一端与支架16固定连接，一端与泵体1固定连接，支架16另一端与电机17通过法兰盘连接。

为了进一步优化上述方案，驱动装置为中心线支撑，具有运行稳定可靠地优点。

为了进一步优化上述方案，隔离套14与卡盘7之间、卡盘7与泵体1之间均设置有密封垫，即隔离套14与卡盘7之间、卡盘7与泵体1之间的密封方式为静密封，两者的密封处均设置有密封垫片。泵体工作时，隔离套14与卡盘7之间没有相对运动，卡盘7与泵体1之间也没有相对运动，各个连接处均可以采用静密封方式连接在一起，相对于动密封，静密封的密封性能更好，使用寿命更长，可靠性更高，防泄漏的性能更强，可以进一步减少超临界二氧化碳或类似高压介质输送过程中的不安全因素，提高泵在运行过程中的安全可靠性，通过泵体的上述的各部件之间均用静密封代替动密封，使之具有较好的防泄漏性能，这样可以有效减少维修频次，降低维修成本。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。