一种泵头装置的制作方法

本发明涉及泵领域，特别涉及一种泵头装置。

背景技术：

lng(liquefiednaturalgas，液化天然气)运输船是运输温度低于-162℃的液化天然气的专用船舶。lng的储存、输出、接收等各个环节中，都需要用到lng潜液泵。lng潜液泵的主要结构是泵头装置，泵头装置的结构对lng潜液泵的效率有着很大的影响。

现有的lng潜液泵的泵头装置主要包括套设在一起的柱状外壳和柱状内壳，柱状外壳的内侧壁和柱状内壳的外侧壁之间留有导流间隙。柱状内壳上插设有泵轴，泵轴上同轴连接有叶轮，柱状内壳的外侧壁上设置有向远离叶轮一端螺旋延伸的导叶，lng潜液泵在工作时，泵轴转动从而带动叶轮旋转，lng从叶轮的进液端被吸入，由叶轮的出液端被甩出，顺着柱状内壳的外侧壁上的导叶在导流间隙中螺旋前进，最后从柱状外壳和柱状内壳的远离叶轮的一端甩出。

由于lng从叶轮的出液端被甩出时，lng沿泵轴的径向流动，而进入到导流间隙后，lng沿泵轴的轴向流动，因此lng在进入到导流间隙的过程中会对柱状外壳的内壁产生较大的径向冲击，会使lng潜液泵产生较大的震动，并降低lng潜液泵的效率。

技术实现要素：

为了解决现有的lng潜液泵具有较大的震动，且效率低的问题，本发明实施例提供了一种泵头装置。所述技术方案如下：

一种泵头装置，所述泵头装置包括柱状外壳、柱状内壳、泵轴和叶轮，所述柱状外壳的一端设有泵头入口，所述柱状外壳的另一端设有泵头出口，所述柱状内壳同轴设置在所述柱状外壳中，所述柱状内壳的外壁和所述柱状外壳的内壁之间设有连通所述泵头入口和所述泵头出口的导流间隙，所述泵轴可转动地同轴插设在所述柱状内壳上，所述泵轴的第一端位于所述柱状内壳外，所述泵轴的第二端位于所述柱状内壳内，所述叶轮同轴设置在所述泵轴的第一端上，且所述叶轮的进液端正对所述泵头入口，所述柱状内壳的靠近所述叶轮的一端上设置有以所述叶轮为中心，呈螺旋状向外延伸的第一导叶，且螺旋的方向与所述叶轮的转向相同，所述第一导叶有多片，多片所述第一导叶绕所述泵轴周向阵列布置，所述第一导叶远离所述叶轮的一端到所述泵轴的轴线的最大距离大于所述柱状内壳的外径，所述柱状内壳的外侧壁上设置有多片第二导叶，所述多片第二导叶绕所述泵轴周向阵列布置，所述第二导叶包括沿弧线延伸的弧面部和沿所述泵轴的轴线延伸的平面部，所述弧面部的靠近所述叶轮的一端的表面相切于所述泵轴的径向方向，所述弧面部的远离所述叶轮的一端的表面平行于所述泵轴的轴线，所述平面部与所述弧面部的远离所述叶轮的一端连接。

优选地，所述泵头装置还包括诱导轮，所述诱导轮同轴设置在所述泵轴上，且所述诱导轮位于所述泵头入口处。

进一步地，所述柱状外壳的泵头入口处设置有第一耐磨环，所述叶轮的进液端位于所述第一耐磨环内，且所述叶轮的进液端与所述第一耐磨环间隙配合。

优选地，所述柱状内壳的表面上设置有平衡环，所述平衡环位于所述柱状内壳和所述叶轮之间，所述平衡环与所述泵轴同轴设置，所述平衡环的内壁与所述泵轴之间设置平衡间隙，所述平衡间隙与所述柱状外壳的外部连通。

优选地，所述柱状外壳中设置有导液管，所述柱状内壳内设有平衡回路，所述平衡回路连通所述平衡间隙和所述导液管，所述导液管与所述柱状外壳的外部连通。

可选地，所述柱状外壳靠近所述叶轮的表面设置有圆柱形凹槽，所述圆柱形凹槽的侧壁上设置有第二耐磨环，所述叶轮靠近所述柱状外壳的表面设置有与所述叶轮同轴的凸环，所述凸环设置在所述第二耐磨环内，所述凸环与所述第二耐磨环间隙配合。

优选地，所述泵轴通过深沟球轴承设置在所述柱状内壳上。

进一步地，所述柱状外壳的外侧壁上设置有多个滚轮，所述多个滚轮沿所述柱状外壳的周向布置，每个所述滚轮均与所述柱状外壳的轴线共面。

可选地，所述柱状外壳的外侧壁上设置有吊环。

可选地，所述泵轴上设置有轴肩，所述泵轴上套设有挡圈，所述叶轮限位安装在所述轴肩和所述挡圈之间。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过将柱状内壳同轴设置在柱状外壳中，使柱状内壳的外壁和柱状外壳的内壁之间形成连通泵头入口和泵头出口的导流间隙，通过将泵轴插设在柱状内壳上，在泵轴上设置叶轮，叶轮的进液端正对泵头入口，从而可以通过控制叶轮旋转，从泵头入口吸入液体，并从叶轮的出液端甩出。由于柱状内壳的靠近叶轮的一端上设置有以叶轮为中心，呈螺旋状向外延伸的第一导叶，且螺旋的方向与叶轮的转向相同，柱状内壳的外侧壁上设置有多片第二导叶，第二导叶包括弧面部和平面部，弧面部的靠近叶轮的一端的表面相切于泵轴的径向方向，弧面部的远离叶轮的一端的表面平行于泵轴的轴线，使得液体从叶轮的出液端甩出后会沿着第一导叶流动，由于第一导叶远离叶轮的一端到泵轴的轴线的最大距离大于柱状内壳的外径，因此第一导叶远离叶轮的一端与柱状内壳分离，液体顺着第一导叶螺旋移动到第一导叶远离叶轮的一端处时，会继续顺着弧面部以螺旋状的形式沿泵轴的轴向流动，且随着移动距离的增加，液体的流动方向逐渐变为与泵轴平行，最终从泵头出口流出。由于液体在从叶轮中甩出后在第一导叶作用下继续呈螺旋流动，并逐渐将液体的运动方向转变为沿泵轴轴向的螺旋流动，最终在平面部的作用下变为直线流动，降低了液体对柱状外壳产生的冲击，从而减小了lng潜液泵的震动，提高了lng潜液泵的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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是本发明实施例提供的一种泵头装置的外部结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种泵头装置的内部结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种柱状内壳的仰视图；

图4是本发明实施例提供的一种泵头装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1是本发明实施例提供的一种泵头装置的外部结构示意图。如图1所示，该泵头装置包括柱状外壳10、柱状内壳20。

图2是本发明实施例提供的一种泵头装置的内部结构示意图，如图2所示，该泵头装置还包括泵轴30和叶轮40。柱状外壳10的一端设有泵头入口10a，柱状外壳10的另一端设有泵头出口10b，柱状内壳20同轴设置在柱状外壳10中，柱状内壳20的外壁和柱状外壳10的内壁之间设有连通泵头入口10a和泵头出口10b的导流间隙10c。

泵轴30可转动地同轴插设在柱状内壳20上，泵轴30的第一端位于柱状内壳20外，泵轴30的第二端位于柱状内壳20内。叶轮40同轴设置在泵轴30的第一端上，且叶轮40的进液端正对泵头入口10a。

图3是本发明实施例提供的一种柱状内壳的仰视图。如图3所示，柱状内壳20的靠近叶轮40的一端上设置有以叶轮40为中心，呈螺旋状向外延伸的第一导叶51，且螺旋的方向与叶轮40的转向相同，第一导叶51有多片，多片第一导叶51绕泵轴30周向阵列布置。第一导叶51远离叶轮40的一端到泵轴30的轴线的最大距离大于柱状内壳20的外径。

图4是本发明实施例提供的一种泵头装置的结构示意图，为了便于说明，图4中去除了柱状外壳10。如图4所示，柱状内壳20的外侧壁上设置有多片第二导叶52，多片第二导叶52绕泵轴30周向阵列布置。第二导叶52包括沿弧线延伸的弧面部521和沿泵轴30的轴线延伸的平面部522，弧面部521的靠近叶轮40的一端的表面相切于泵轴30的径向方向，弧面部521的远离叶轮40的一端的表面平行于泵轴30的轴线，平面部522与弧面部521的远离叶轮40的一端连接。

泵头装置在工作时，可以将泵轴与电机的转轴传动连接。

本发明实施例通过将柱状内壳同轴设置在柱状外壳中，使柱状内壳的外壁和柱状外壳的内壁之间形成连通泵头入口和泵头出口的导流间隙，通过将泵轴插设在柱状内壳上，在泵轴上设置叶轮，叶轮的进液端正对泵头入口，从而可以通过控制叶轮旋转，从泵头入口吸入液体，并从叶轮的出液端甩出。由于柱状内壳的靠近叶轮的一端上设置有以叶轮为中心，呈螺旋状向外延伸的第一导叶，且螺旋的方向与叶轮的转向相同，柱状内壳的外侧壁上设置有多片第二导叶，第二导叶包括弧面部和平面部，弧面部的靠近叶轮的一端的表面相切于泵轴的径向方向，弧面部的远离叶轮的一端的表面平行于泵轴的轴线，使得液体从叶轮的出液端甩出后会沿着第一导叶流动，由于第一导叶远离叶轮的一端到泵轴的轴线的最大距离大于柱状内壳的外径，因此第一导叶远离叶轮的一端与柱状内壳分离，液体顺着第一导叶螺旋移动到第一导叶远离叶轮的一端处时，会继续顺着弧面部以螺旋状的形式沿泵轴的轴向流动，且随着移动距离的增加，液体的流动方向逐渐变为与泵轴平行，最终从泵头出口流出。由于液体在从叶轮中甩出后在第一导叶作用下继续呈螺旋流动，并逐渐将液体的运动方向转变为沿泵轴轴向的螺旋流动，最终在平面部的作用下变为直线流动，降低了液体对柱状外壳产生的冲击，从而减小了lng潜液泵的震动，提高了lng潜液泵的效率。

实现时，柱状内壳20可以包括内层壳体201和外层壳体202，外层壳体202套装在内层壳体201外，第一导叶51和第二导叶52可以设置在外层壳体202上，第一导叶51和第二导叶52可以与外层壳体202为一体构件，这样在加工时，可以便于对外层壳体202的表面进行精加工，而内层壳体201则可以采用相对外层壳体202较低的加工精度进行加工，以降低加工成本。

如图2所示，泵轴30可以通过深沟球轴承303设置在柱状内壳20上。lng潜液泵在工作时，泵轴30上会产生一定的轴向力，深沟球轴承303可以承受一定的轴向载荷，使泵轴30可以平稳转动。

实现时，深沟球轴承303为耐低温轴承，以适应低温lng环境。深沟球轴承303的内圈和外圈可以采用不锈钢材料制成，深沟球轴承303的滚珠可以采用绝缘的陶瓷材料制成。

具体地，柱状内壳20上可以设置有用于安装深沟球轴承303的轴承座，深沟球轴承303设置在轴承座中，泵轴30上还可以设置轴承挡圈304，

泵轴30上可以设置有轴肩301，泵轴30上套设有挡圈302，叶轮40限位安装在轴肩301和挡圈302之间，通过轴肩301和限位挡圈302的配合固定叶轮40，可以便于叶轮40的拆卸和安装。实现时叶轮40可以通过平键周向限位，使叶轮40与泵轴30一起转动。

优选地，泵头装置还可以包括诱导轮60，诱导轮60同轴设置在泵轴30上，且诱导轮60位于泵头入口10a处。通过设置诱导轮60可以提高lng潜液泵工作时，泵头入口10a处对液体的吸引力。

优选地，柱状外壳10的泵头入口10a处可以设置有第一耐磨环71，叶轮40的进液端位于第一耐磨环71内，且叶轮40的进液端与第一耐磨环71间隙配合。通过设置第一耐磨环71可以有利于减小叶轮40与泵头入口10a处的柱状外壳10之间的间隙，同时可以降低叶轮40与柱状外壳10之间的磨损。

实现时，叶轮40的进液端与第一耐磨环71之间的间隙可以为0.2mm～0.3mm，优选为0.25mm，以减小叶轮40的进液端与第一耐磨环71之间的间隙处的泄漏。

如图2所示，柱状外壳10靠近叶轮40的表面可以设置有圆柱形凹槽20a，圆柱形凹槽20a的侧壁上可以设置有第二耐磨环72，叶轮40靠近柱状外壳10的表面设置有与叶轮40同轴的凸环41，凸环41设置在第二耐磨环72内，凸环41与第二耐磨环72间隙配合。通过设置第二耐磨环72可以减小叶轮40与柱状内壳20之间的摩擦。

优选地，柱状内壳20的表面上可以设置有平衡环73，平衡环73位于柱状内壳20和叶轮40之间，平衡环73与泵轴30同轴设置，平衡环73的内壁与泵轴30之间设置平衡间隙73a，平衡间隙73a与柱状外壳10的外部连通。在泵轴30转动的过程中，由于叶轮40的靠近进液端的表面的压力与叶轮40的靠近柱状内壳20的表面的压力不相等，当叶轮40的靠近进液端的表面的压力较大时，叶轮40向靠近柱状内壳20一侧移动，平衡环73与叶轮40之间的间隙逐渐减小，经由平衡环73与泵轴30之间的平衡间隙73a流向柱状外壳10的外部的液体减少，叶轮40与柱状内壳20之间的间隙中的压力升高，平衡叶轮40两侧的压力，实现时平衡环73可以通过螺栓连接在柱状内壳20上。

具体地，柱状外壳10中可以设置有导液管10d，柱状内壳20内设有平衡回路，平衡回路连通平衡间隙73a和导液管10d，导液管10d与柱状外壳10的外部连通，从而使平衡间隙73a中的液体流到泵外。

其中，平衡回路可以是柱状内壳20中可以供流体流通的通道，包括深沟球轴承303与泵轴30之间的间隙、深沟球轴承303与柱状内壳20之间的间隙、深沟球轴承303上各机构之间的间隙、泵轴30与柱状内壳20之间的间隙、柱状内壳20的内部空腔。

导液管10d可以是设置在柱状外壳10上的外部管道，也可以是通过钻孔等工艺直接在柱状外壳10上开设的管道。

参见图2，柱状外壳10的外侧壁上可以设置有多个滚轮81，多个滚轮81沿柱状外壳10的周向布置，每个滚轮81均与柱状外壳10的轴线共面。通过设置滚轮81可以便于将泵头装置放置到容器，内或是从容器内取出。

进一步地，柱状外壳10的外侧壁上还设置有吊环82。通过吊环82可以方便泵头装置的吊运。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。