[發明專利]一種利用熱管冷卻的熱水循環泵泵軸

有效

• 申請號: 201510229186.2
• 申請日: 2015-05-08
• 公開（公告）號: CN104879315B
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 劉棟;湯承;晁長青;王穎澤
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: F04D29/043
• 分類號: F04D29/043;F04D29/58;F04D7/06
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及水泵技術領域，尤其是涉及一種利用熱管冷卻的熱水循環泵泵軸。

背景技術

在冶金、電站、化工、余熱余能等領域中會需要使用水泵用于系統中管路或封閉回路中的熱水循環。

普通的熱水循環泵沒有對泵軸實施冷卻，這導致泵軸將熱流體的熱量由葉輪處向后傳導至機械密封和軸承上，增加了機械密封和軸承的工作溫度，易發生端面磨損，使得循環泵不能保持穩定運行；此外，在高溫下，泵軸材料的機械性能會下降，減少了泵軸的使用壽命。

發明內容

本發明的目的是為了對熱水循環泵泵軸進行降溫，從而降低泵軸傳導到機械密封及軸承的溫度，避免由于高溫導致的泵運行事故。

為達到上述目的，本發明的采用以下技術方案：一種利用熱管冷卻的熱水循環泵泵軸，其特征在于：所述泵軸為分段泵軸，所述分段泵軸分為兩段，由套筒聯軸器連接；所述泵軸內設有同軸盲孔，所述同軸盲孔中插有熱管，熱管的蒸發端插在泵軸近葉輪端的同軸盲孔內，熱管的冷凝端插在泵軸另一端的同軸盲孔內。

熱管具有極高的傳熱效率，是由管殼、吸液芯即管芯和傳遞熱能的工作液體即工質等組成一個高真空封閉系統，憑借封閉系統內的工作介質反復發生相變而進行熱量傳遞的一種高效傳熱元件，其工作原理是：當冷凝端的溫度低于蒸發段的溫度時，蒸發端的冷凝液由于壓力較低，吸熱后很容易汽化成蒸汽，并在微小壓差的作用下流向熱管的冷凝段；在冷凝端釋放出熱量后又冷凝為液體，在吸液芯的毛細力作用下重新回到蒸發段；如此反復循環，達到傳熱的目的；由于該過程是相變傳熱，熱管內部熱阻很小，所以能以較小的溫差獲得較大的傳熱率 。

將泵軸抽象成一個等截面圓柱體，視為一維穩態導熱問題，泵軸與葉輪配合端視為熱源，穩定輸入熱量；視熱量僅沿軸向向后傳播，熱流量為，截面面積為，泵軸長度為，其導熱系數為λ，泵軸熱源端截面溫度為，泵軸末端端面溫度為，泵軸與機械密封配合處截面溫度為，此截面與熱源截面相距距離為。

由傅里葉定律可知：，；熱管的功率為，熱管總傳熱系數為；選用熱管的功率，加上熱管后，泵軸與機械密封配合處截面溫度降為，，由于,所以，泵軸達到降溫效果。

進一步的，所述熱管與同軸盲孔為間隙配合,泵軸內的同軸盲孔內壁與熱管之間填充有傳熱銅粉，泵軸的熱量可以通過傳熱銅粉傳遞到熱管的表面；傳熱銅粉使熱管與同軸盲孔內壁之間形成了一種柔性連接，一方面削弱了在泵運行中，同軸盲孔內壁面的震動對熱管的影響，另一方面大大降低了同軸盲孔的制造精度，便于其加工制造。

進一步的,所述泵軸內的同軸盲孔在其開口處與所述熱管之間安放有密封環，密封環可以避免傳熱銅粉的外泄。

進一步的，所述泵軸在熱管冷凝端處固定有散熱風扇，散熱風扇對泵軸在熱管冷凝端處的熱量進行傳導，并與空氣形成強制對流，達到散熱目的。

進一步的，所述同軸盲孔與所述熱管間隙為1mm。

進一步的，所述冷卻風扇采用輕質鋁片制成，鋁傳熱效果更好，更輕。

進一步的，所述熱管采用鈦合金制成，所述熱管的工作溫度很高，滿足了熱水循環泵輸送不同溫度介質的要求。

因此，本發明具有結構簡單、易加工制造、傳熱效率高等突出特點，有效降低了泵軸傳導到機械密封及軸承的溫度，避免由于泵軸高溫導致的泵運行事故，保證了熱水循環泵長期穩定地運行；另外，可以選擇適當工質的熱管，以滿足不同的工作溫度。

附圖說明

圖1為使用本發明的一種熱水循環泵泵軸的剖視圖。

圖2為泵軸的主視圖。

圖3為泵軸的傳熱模型圖。

圖4為熱水循環泵的結構示意圖。

圖1中標號名稱：1.泵軸，2.傳熱銅粉，3.熱管，4.同軸盲孔，5.套筒聯軸器，6.密封環，7.緊固套箍，8.散熱風扇，9.蒸發端，10.冷凝端。

圖4中標號名稱：11.葉輪，12.聯軸器。

具體實施方式

本發明的具體實施方式是，如圖1、2、3、4所示，一種利用熱管冷卻的熱水循環泵泵軸，泵軸1為分段泵軸，分為兩段，由套筒聯軸器5連接。泵軸1內設有同軸盲孔4，將熱管3插入同軸盲孔4中，使熱管3的蒸發端9與同軸盲孔4近葉輪11的一段內壁形成間隙配合，使熱管3的冷凝端10與同軸盲孔4另一段內壁形成間隙配合，將傳熱銅粉2填充在同軸盲孔4內壁與熱管3之間的間隙中，并且同軸盲孔4在其開口處與熱管3之間安放密封環6，泵軸1在熱管3冷凝端10處裝有用于導熱散熱的散熱風扇8，冷卻風扇8由緊固套箍7固定在泵軸1上。