密封、充液、密封層內外壓力自動衡定平衡的電機—泵系統的製作方法

2023-08-06 08:42:46 2

專利名稱：密封、充液、密封層內外壓力自動衡定平衡的電機—泵系統的製作方法
技術領域：
本發明是關於電機在潛水、潛油、潛滷、(以下簡稱潛液)，以及防腐、防爆、方面的改進。
現在的潛液電機是定子、轉子置於密封體內並充油、充水，使電機內部與外部液體隔離，但是軸封僅僅是一個動密封，很容易洩漏，加上充油、充水的電機體內外壓力經常不平衡，使內外介質互相滲透非常嚴重。它有一個置於密封體內的儲油(或儲水)的橡皮囊，目的是使密封體內油或水保持一定的量，不能起到使電機密封體內部的壓力隨時與外部泵腔處的壓力保持平衡的作用。所以密封很困難。防腐、防爆電機也是存在密封困難的問題。
本發明就是針對上述的動密封容易洩漏，充油、充水電機體內外壓力經常不平衡，使洩漏更加嚴重，以及防腐、防爆電機存的密封困難的問題提出了新的密封結構和隨時保持電機體內外壓力平衡結構。
本發明是一種密封、充液、密封層內外壓力自動衡定平衡的電機-泵系統。其特徵是電機的定子或整個電機置於一個密封體中，電機密封體外有一個在壓力下很容易變形的容器(通常是一個橡皮囊，也可以用薄的金屬和塑料製成，在我的圖紙中，它的形狀象小救生圈)，它稱為壓力跟隨器，放置於電機密封體外部與泵相連通的空腔B中，以下簡稱為外腔，(該外腔通常通過機械軸密封與泵隔開，但是泵的壓力還是通過無法絕對密封的軸封處傳遞過來)，然後在電機密封體的內腔Q和壓力跟隨器*3中充液(如充油、充水)。外腔的壓力受泵1壓力的影響處在不斷的變化中，因為壓力跟隨器*3的壓力始終與外腔B壓力相等，而壓力跟隨器*3通過連通管4與電機的密封體內腔Q相連通，所以使電機密封體內腔Q的壓力隨時與外腔B的壓力保持平衡，電機密封體即包絡層沒有內外的壓力差，所以比傳統的方法更容易密封。在此系統中，壓力跟隨器是所有種類結構的一個共有的關鍵特徵，另一個特徵是包絡層，它可分為靜密封包絡層和動密封包絡層兩類。


圖1是第一類定子包絡層，它是靜密封。圖2是圖1包絡層形成的示意圖，圖2中定子內圓表面的粗黑線*8是包絡層在位於定子內圓表面的部分，它是關鍵部分之一。用不鏽鋼作為包絡層的這一部分包在定子齒外是一種方法，但是這會使渦流增大且氣隙增大引起空載電流增加。為了不損害電機的機電性能，包絡層在位於定子內圓表面的這一部分(圖2中的粗黑線*8)採用在齒間的槽楔處填滿樹脂材料是一種好方法，樹脂材料與鐵芯的齒部共同組成密封層，然後用壓力浸漬塗料將縫隙填滿。如果要注重電機的效率，電機定子鐵芯內圓表面(圖2中的粗黑線*8)可採用磁性套筒作為包絡層的一部分，磁性套筒由軟磁性材料做成。
磁性套筒具有密封的功能和降低齒諧波損耗的功能，它分為三種結構。
1、整筒式磁性套筒。採用很薄的矽鋼片焊成的圓筒，其外徑等於定子鐵芯的內徑。
2、薄圓環疊層式磁性套筒。圖3是一個薄圓環單層式磁性套筒，其外徑等於定子鐵芯的內徑，它是由一些薄的矽鋼片長條焊制而成的圓環組成，相當於將一個薄圓筒切成許多小段以減小渦流損耗，裝入定子鐵芯內圓表面，就成了薄圓環單層式磁性套筒，將環與環之間的縫隙用膠填滿，使之不滲漏也可以作為包絡層的一部分，但是因為每兩個相鄰的圓環之間都有一條縫隙，有可能洩漏，為了密封可靠，採用薄圓環疊層式磁性套筒較好，再裝入一組同樣寬的圓環，其外徑等於前一個磁性套筒的內徑，兩組磁性套筒的接縫相互錯開，就組成了疊層式磁性套筒，這樣就得到了很好的密封效果。
3、薄長條螺旋疊層式磁性套筒。圖4是一個薄長條螺旋單層式磁性套筒，其外徑等於定子鐵芯的內徑，它是由一根薄且窄的矽鋼片長條繞制而成的螺旋式磁性套筒，裝入定子鐵芯內圓表面，就成了薄長條螺旋單層式磁性套筒。將相鄰的環與環之間的縫隙用膠填滿，使之不滲漏也可以作為包絡層的一部分，但是因為每兩個相鄰的環之間都有一條縫隙，有可能洩漏，為了密封可靠，採用薄長條螺旋疊層式磁性套筒較好，即再裝入一組同樣的薄長條螺旋單層式磁性套筒，其外徑等於前一個磁性套筒的內徑，兩組磁性套筒的接縫相互錯開，就組成了疊層式磁性套筒，這樣就得到了很好的密封效果。
實施例結合以下附圖加以說明。
以圖1的結構為例，1表示泵體，B是泵所處的空間，*3是壓力跟隨器，*8是定子包絡層(圖1中的粗黑線)，它將定子線圈與鐵芯7全部包絡並密封起來，實現靜密封，包絡層內腔Q通過連通管4與壓力跟隨器*3連通，包絡層內腔Q和壓力跟隨器*3內充滿液體，當外腔壓力(泵和轉子所處的空腔B的壓力)高時，壓力跟隨器*3中的液體被壓向包絡層內腔Q，使內腔Q壓力升高至與外壓平衡，當內腔壓力高時，壓力跟隨器被鼓大，內腔Q壓力下降至與外腔壓力平衡。在這樣一個可以隨時保持內外壓平衡的包絡層密封裝置中，因為包絡層無須承受大的壓力，所以密封和避免洩漏的問題可以比目前的方法更容易得到很好的解決。
靜密封包絡層的整體結構有兩種一種是獨立包絡層，圖2中的包絡層上部1、2和包絡層下部5、6與定子內圓包絡層(圖2中的粗黑線*8)共同組成一個獨立包絡層，包絡層上部2的內徑與包絡層下部6的外徑相等並預留一段疊合長度，各部分之間的結合採用疊合粘接的方式。
另一種是共用機殼式包絡層，圖5中，定子內圓包絡層及延伸體(圖5中的粗黑線*8)與上端蓋5、機殼6、下端蓋10共同組成包絡層。
粘接用膠和包絡層部件以及壓力跟隨器採用耐(所接觸的介質)腐蝕的材料，那麼這種電機就成了定子耐腐蝕電機。可以做成氨製冷封閉式壓縮機的電機或耐氟電機。
第二類是整個電機密封(軸為動密封)層，這是準密封層。圖6的定子7沒有包絡層，而通過上端蓋5、機殼6、下端蓋10在電機外殼形成密封，軸部是一個動密封2，從廣義上說，對整個電機構成了一個準包絡層。其外腔B裝置了一個壓力跟隨器*3，通過連通管4與電機內腔Q連通，使電機內腔Q與外腔之間壓力相等，從而使電機內腔Q充的油(或水)不外洩，防止了腐蝕性介質進入電機。為了使密封更加可靠，可以加一級或多級隔離艙。圖6中殼體13與軸封12構成了一級隔離艙，它同樣在外腔B處裝置了一個壓力跟隨器*15，通過連通管14使艙內外壓力相等。
如果將第一類和第二類的複合結構也算作一類的話，就算為圖7的第三類，既採用了靜密封的定子包絡層，又採用了動密封的(僅有軸為動密封，其它部位為靜密封)整個電機的準包絡層，每個包絡層都有一個壓力跟隨器相配合，壓力跟隨器*3與靜密封的定子包絡層(5、6、*8、10)相配合，壓力跟隨器*12與動密封的整個電機準包絡層(2、5、6、10)相配合。
以上結構的電機可用於潛水、潛油、潛滷，只要將密封材料選用為耐腐蝕的材料，則整個電機將具有很強的防腐蝕能力，成了防腐蝕電機。
圖8是一個防爆電機，它的火花被由上端蓋5、機殼6、下端蓋10共同組成包絡層中的油與外界隔開。如果壓力跟隨器*3中的液面下將太多，液位繼電器12將切斷電機電源。
權利要求
1.一種密封、充液、密封層內外壓力自動衡定平衡的電機-泵系統。其特徵是電機的定子或整個電機置於一個密封體中，電機密封體外有一個在壓力下很容易變形的容器(通常是一個橡皮囊，也可以用薄的金屬和塑料製成，在我的圖紙中，它的形狀象小救生圈)，它稱為壓力跟隨器，放置於電機密封體外部與泵相連通的空腔B中，以下簡稱為外腔，(該外腔通常通過機械軸密封與泵隔開，但是泵的壓力還是通過無法絕對密封的軸封處傳遞過來)，然後在電機密封體的內腔Q和壓力跟隨器*3中充液(如充油、充水)。外腔的壓力受泵1壓力的影響處在不斷的變化中，因為壓力跟隨器*3的壓力始終與外腔B壓力相等，而壓力跟隨器*3通過連通管4與電機的密封體內腔Q相連通，所以使電機密封體內腔Q的壓力隨時與外腔B的壓力保持平衡，電機密封體即包絡層沒有內外的壓力差，所以比傳統的方法更容易密封。在此系統中，壓力跟隨器是所有種類結構的一個共有的關鍵特徵，另一個特徵是包絡層，它可分為靜密封包絡層和動密封包絡層兩類。包絡層在位於定子內圓表面的部分(圖2中的*8，用粗黑線表示)是關鍵部分之一。用整塊的不鏽鋼片做一個薄壁圓筒作為包絡層的這一部分包在定子齒外是一種方法，但是這會使渦流增大且氣隙增大引起空載電流增加。為了不損害電機的機電性能，包絡層在位於定子內圓表面的這一部分(圖2中的粗黑線*8)採用在齒間的槽楔處填滿樹脂材料是一種好方法，樹脂材料與鐵芯的齒部共同組成密封層，然後用壓力浸漬塗料將縫隙填滿。如果要注重電機的效率，電機定子鐵芯內圓表面(圖2中的粗黑線*8)可採用磁性套筒作為包絡層的一部分，磁性套筒由軟磁性材料做成。磁性套筒具有密封的功能和降低齒諧波損耗的功能，它分為三種結構。1、整筒式磁性套筒。採用很薄的矽鋼片焊成的圓筒，其外徑等於定子鐵芯的內徑。2、薄圓環疊層式磁性套筒。薄圓環單層式磁性套筒(圖3)，其外徑等於定子鐵芯的內徑，它是由一些薄矽鋼片長條焊制而成的圓環組成，相當於將一個薄圓筒切成許多小段以減小渦流損耗，裝入定子鐵芯內圓表面，就成了薄圓環單層式磁性套筒，將環與環之間的縫隙用膠填滿，使之不滲漏也可以作為包絡層的一部分，但是因為每兩個相鄰的圓環之間都有一條縫隙，有可能洩漏，為了密封可靠，採用薄圓環疊層式磁性套筒較好，再裝入一組同樣寬的圓環，其外徑等於前一個磁性套筒的內徑，兩組磁性套筒的接縫相互錯開，就組成了疊層式磁性套筒，得到了很好的密封效果。3、薄長條螺旋疊層式磁性套筒。薄長條螺旋單層式磁性套筒(圖4)的外徑等於定子鐵芯內徑，它是由薄且窄的矽鋼片長條繞制而成的螺旋式磁性套筒，裝入定子鐵芯內圓表面，就成了薄長條螺旋單層式磁性套筒。將相鄰的環與環之間的縫隙用膠填滿，使之不滲漏也可以作為包絡層的一部分，但是因為每兩個相鄰的環之間都有一條縫隙，有可能洩漏，為了密封可靠，採用薄長條螺旋疊層式磁性套筒較好，即再裝入一組同樣的薄長條螺旋單層式磁性套筒，其外徑等於前一個磁性套筒的內徑，兩組磁性套筒的接縫相互錯開，就組成了疊層式磁性套筒，得到了很好的密封效果。定子包絡層(圖1中的粗黑線*8)將定子線圈與鐵芯7全部包絡並密封起來，實現靜密封，包絡層內腔Q通過連通管4與壓力跟隨器*3連通，包絡層內腔Q和壓力跟隨器*3內充滿液體，當外腔壓力(泵1和轉子所處的空腔B的壓力)高時，壓力跟隨器*3中的液體被壓向包絡層內腔Q，使內腔Q壓力升高至與外壓平衡，當內腔壓力高時，壓力跟隨器被鼓大，內腔Q壓力下降至與外腔壓力平衡。在這樣一個可以隨時保持內外壓平衡的包絡層密封裝置中，因為包絡層無須承受大的壓力，所以密封和避免洩漏的問題可以比目前的方法更容易得到很好的解決。靜密封定子包絡層的整體結構有兩種一種是獨立包絡層，包絡層(圖2中的)上部1、2和包絡層下部5、6與定子內圓包絡層(圖2中的粗黑線*8)共同組成一個獨立包絡層，包絡層上部2的內徑與包絡層下部6的外徑相等並預留一段疊合長度，各部分之間的結合採用疊合粘接的方式。另一種是共用機殼式包絡層，定子內圓包絡層及延伸體(圖5中的粗黑線*8)與上端蓋5、機殼6、下端蓋10共同組成包絡層。粘接用膠和包絡層部件以及壓力跟隨器採用耐(所接觸的介質)腐蝕的材料，那麼這種電機就成了定子耐腐蝕電機。可以做成氨製冷封閉式壓縮機的電機或耐氟電機。第二類是整個電機密封(軸為動密封)層，這是準密封層。圖6的定子7沒有包絡層，而通過上端蓋5、機殼6、下端蓋10在電機外殼形成密封，軸部是一個動密封2，從廣義上說，對整個電機構成了一個準包絡層。其外腔B裝置了一個壓力跟隨器*3，通過連通管4與電機內腔Q連通，使電機內腔Q與外腔之間壓力相等，從而使電機內腔Q充的油(或水)不外洩，防止了腐蝕性介質進入電機。為了使密封更加可靠，可以加一級或多級隔離艙。殼體13與軸封12構成了一級隔離艙，它同樣在外腔B處裝置了一個壓力跟隨器*15，通過連通管14使艙內外壓力相等。如果將第一類和第二類的複合結構也算作一類的話，就算為第三類，既採用靜密封的定子包絡層，又採用動密封的(僅有軸為動密封，其它部位為靜密封)整個電機的準包絡層，每個包絡層都有一個壓力跟隨器相配合，壓力跟隨器(圖7中的)*3與靜密封的定子包絡層(5、6、*8、10)相配合，壓力跟隨器*12與動密封的整個電機準包絡層(2、5、6、10)相配合。以上結構的電機可用於潛水、潛油、潛滷，只要將密封材料選用為耐腐蝕的材料，則整個電機將具有很強的防腐蝕能力，成了防腐蝕電機。這種結構還可以構成防爆電機，它的火花被由(圖8)上端蓋5、機殼6、下端蓋10共同組成包絡層中的油與外界隔開。如果壓力跟隨器*3中的液面下將太多，液位繼電器12將切斷電機電源。
2.根據權利要求1所述的電機-泵系統，其進一步的特徵是它的定子包絡層，靜密封包絡層由圖2中的*8與上蓋1、2以及下蓋5、6構成，定子內圓表面的粗黑線*8是包絡層嵌在位於定子內圓表面的部分，它是關鍵部分之一。用不鏽鋼作為包絡層的這一部分包在定子齒外是一種方法，但是這會使渦流增大且氣隙增大引起空載電流增加。為了不損害電機的機電性能，包絡層在位於定子內圓表面的這一部分(圖2中的粗黑線*8)採用在齒間的槽楔處填滿樹脂材料是一種好方法，樹脂材料與鐵芯的齒部共同組成密封層，然後用壓力浸漬塗料將縫隙填滿。如果要注重電機的效率，電機定子鐵芯內圓表面(圖2中的粗黑線*8)可採用磁性套筒作為包絡層的一部分，磁性套筒由軟磁性材料做成。
3.根據權利要求1、2所述的電機-泵系統，其進一步的特徵是磁性套筒，磁性套筒具有密封的功能和降低齒諧波損耗的功能，它分為三種結構。整筒式磁性套筒是用薄矽鋼片焊成的圓筒，外徑等於定子鐵芯的內徑。薄圓環疊層式磁性套筒。薄圓環單層式磁性套筒(圖3)的外徑等於定子鐵芯的內徑，它是由一些薄的矽鋼片長條焊制而成的圓環組成，相當於將一個薄圓筒切成許多小段以減小渦流損耗，裝入定子鐵芯內圓表面，就成了薄圓環單層式磁性套筒，將環與環之間的縫隙用膠填滿，使之不滲漏也可以作為包絡層的一部分，但是因為每兩個相鄰的圓環之間都有一條縫隙，有可能洩漏，為了密封可靠，採用薄圓環疊層式磁性套筒較好，再裝入一組同樣寬的圓環，其外徑等於前一個磁性套筒的內徑，兩組磁性套筒的接縫相互錯開，就組成了疊層式磁性套筒，得到了很好的密封效果。薄長條螺旋疊層式磁性套筒。薄長條螺旋疊層式磁性套筒圖4的外徑等於定子鐵芯的內徑，它是由一根薄且窄的矽鋼片長條繞制而成的螺旋式磁性套筒，裝入定子鐵芯內圓表面，就成了薄長條螺旋單層式磁性套筒。將相鄰的環與環之間的縫隙用膠填滿，使之不滲漏也可以作為包絡層的一部分，但是因為每兩個相鄰的環之間都有一條縫隙，有可能洩漏，為了密封可靠，採用薄長條螺旋疊層式磁性套筒較好，即再裝入一組同樣的薄長條螺旋單層式磁性套筒，其外徑等於前一個磁性套筒的內徑，兩組磁性套筒的接縫相互錯開，就組成了疊層式磁性套筒，得到了很好的密封效果。
4.根據權利要求1所述的電機-泵系統，其進一步的特徵是壓力跟隨器，電機密封體外有一個在壓力下很容易變形的容器(通常是一個橡皮囊，也可以用薄的金屬和塑料製成，在我的圖紙中，它的形狀象小救生圈)，它稱為壓力跟隨器，放置於電機密封體外部與泵相連通的空腔B中，以下簡稱為外腔，(該外腔通常通過機械軸密封與泵隔開，但是泵的壓力還是通過無法絕對密封的軸封處傳遞過來)，然後在電機密封體的內腔Q和壓力跟隨器*3中充液(如充油、充水)。外腔的壓力受泵1壓力的影響處在不斷的變化中，因為壓力跟隨器*3的壓力始終與外腔B壓力相等，而壓力跟隨器*3通過連通管4與電機的密封體內腔Q相連通，所以使電機密封體內腔Q的壓力隨時與外腔B的壓力保持平衡，電機密封體即包絡層沒有內外的壓力差，所以比傳統的方法更容易密封。在此系統中，壓力跟隨器是所有種類結構的一個共有的關鍵特徵。
5.根據權利要求1所述的電機-泵系統，其進一步的特徵是靜密封定子包絡層的整體結構，圖1中的1表示泵體，B是泵所處的空間，*3是壓力跟隨器，*8是定子包絡層(圖1中的粗黑線)，它將定子線圈與鐵芯7全部包絡並密封起來，實現靜密封，包絡層內腔Q通過連通管4與壓力跟隨器*3連通，包絡層內腔Q和壓力跟隨器*3內充滿液體，當外腔壓力(泵和轉子所處的空腔B的壓力)高時，壓力跟隨器*3中的液體被壓向包絡層內腔Q，使內腔Q壓力升高至與外壓平衡，當內腔壓力高時，壓力跟隨器被鼓大，內腔Q壓力下降至與外腔壓力平衡。在這樣一個可以隨時保持內外壓平衡的包絡層密封裝置中，因為包絡層無須承受大的壓力，所以密封和避免洩漏的問題可以比目前的方法更容易得到很好的解決。靜密封定子包絡層的整體結構有兩種一種是獨立包絡層，包絡層上部(圖2中的)1、2和包絡層下部5、6與定子內圓包絡層(圖2中的粗黑線*8)共同組成一個獨立包絡層，包絡層上部2的內徑與包絡層下部6的外徑相等並預留一段疊合長度，各部分之間的結合採用疊合粘接的方式。另一種是共用機殼式包絡層，定子內圓包絡層及延伸體(圖5中的粗黑線*8)與上端蓋5、機殼6、下端蓋10共同組成包絡層。粘接用膠和包絡層部件以及壓力跟隨器採用耐(所接觸的介質)腐蝕的材料，那麼這種電機就成了定子耐腐蝕電機。可以做成氨製冷封閉式壓縮機的電機或耐氟電機。
6.根據權利要求1所述的電機-泵系統，其進一步的特徵是整個電機密封(軸為動密封)層，這是準密封層。圖6中的定子7沒有包絡層，而通過上端蓋5、機殼6、下端蓋10在電機外殼形成密封，軸部是一個動密封2，從廣義上說，對整個電機構成了一個準包絡層。其外腔B裝置了一個壓力跟隨器*3，通過連通管4與電機內腔Q連通，使電機內腔Q與外腔之間壓力相等，從而使電機內腔Q充的油(或水)不外洩，防止了腐蝕性介質進入電機。為了使密封更加可靠，可以加一級或多級隔離艙。殼體13與軸封12構成了一級隔離艙，它同樣在外腔B處裝置了一個壓力跟隨器*15，通過連通管14使艙內外壓力相等。
7.根據權利要求1所述的電機-泵系統，其進一步的特徵是既採用了靜密封的定子包絡層，又採用了動密封的(僅有軸為動密封，其它部位為靜密封)整個電機的準包絡層，每個包絡層都有一個壓力跟隨器相配合，壓力跟隨器*3與靜密封的定子包絡層圖7中的(5、6、*8、10)相配合，壓力跟隨器*12與動密封的整個電機準包絡層(2、5、6、10)相配合。
8.根據權利要求1所述的電機-泵系統，其進一步的特徵是以上結構的電機只要將密封材料選用為耐腐蝕材料，則整個電機將具有很強的防腐蝕能力，成了防腐蝕電機。
9.根據權利要求1所述的電機-泵系統，其進一步的特徵是構成一個防爆電機，它的火花被由(圖8)上端蓋5、機殼6、下端蓋10共同組成包絡層中的油與外界隔開。如果壓力跟隨器*3中的液面下將太多，液位繼電器12將切斷電機電源。
全文摘要
一種電機—泵系統。其電機的定子或整個電機置於一個密封體中，電機密封體外有一個在壓力下很容易變形的容器它稱為壓力跟隨器，放置於電機密封體外部與泵相連通的空腔B中，然後在電機密封體的內腔Q和壓力跟隨器*3中充液(如充油、充水)。外腔的壓力受泵1壓力的影響處在不斷的變化中，因為壓力跟隨器*3的壓力始終與外腔B壓力相等，又與電機的密封體內腔Q相連通，所以使電機密封體內腔Q的壓力隨時與外腔B的壓力保持平衡，比傳統的方法更容易密封。
文檔編號H02K5/12GK1146653SQ9511246
公開日1997年4月2日 申請日期1995年9月28日 優先權日1995年9月28日
發明者陳啟星 申請人:陳啟星