抗抽空磁力泵的製作方法

2023-05-25 01:49:16

專利名稱：抗抽空磁力泵的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種泵，特別是一種磁力泵。
背景技術：
磁力泵通過磁力密封傳動器內、外磁轉子之間的永磁力，驅動泵體內的葉輪旋轉；通過安裝在內、外磁轉子之間的靜止隔離套，保證其泵介質無洩漏。泵轉子由內磁轉子、泵轉軸和葉輪等組成，由前、後徑向軸承支撐，並通過軸向力平衡機構控制其軸向位移。
磁力泵被廣泛用於輸送易燃易爆介質和有毒介質。但當出現泵抽空時，很容易發生磁轉子的高溫退磁和軸承損壞。
磁力泵的隔離套一般需用金屬製造，泵工作時隔離套內會產生大量的渦流熱，需要有冷卻液將其帶走。否則隔離套的溫度就會迅速升高，導致隔離套內外的磁轉子特別是內磁轉子高溫退磁而無力使泵轉動。
泵轉子的徑向支撐軸承一般為滑動軸承。通常軸承在泵液內工作良好，壽命可長達數年。但是，如果沒有充當潤滑冷卻液的泵液將軸承產生的摩擦熱帶走，軸承內的泵液也會迅速氣化，導致軸承幹運轉輕則軸承迅速磨損大大縮短其工作壽命；重則軸承立即碎裂損壞。
一般磁力泵都是從泵的出口引出一股高壓泵液作為冷卻液，流經隔離套內壁和軸承，以此將隔離套的渦流熱帶走，並實現對軸承的冷卻和潤滑。當出現泵抽空時，由於泵流量中斷造成冷卻液中斷，往往不可避免地要出現軸承的幹運轉損壞和磁轉子的高溫退磁。
國外解決磁力泵抽空損壞的主要方法是通過測量泵的流量、壓力和電動機功率等參數，判別泵是否出現了抽空，若出現了抽空，立即通過電控系統切斷電動機的電源使泵停轉；採用在幹運轉條件下不易碎裂且磨損速率較低的耐幹運轉軸承，配合採用防止軸承過度磨損的軸承磨損檢測裝置。
國內的解決方法是設置水冷系統，持續不斷地用冷卻水直接冷卻金屬隔離套外壁；採用耐幹運轉軸承。

發明內容本發明的目的是採用簡易可行的新方法，解決磁力泵因抽空而造成的磁轉子高溫退磁問題和軸承幹運轉損壞問題。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是磁力泵採用泵體、軸承箱、磁力密封傳動器、電動機順序連接結構；利用泵液對磁力泵的隔離套和軸承進行冷卻和潤滑；在泵上安裝一套由自動進水閥和水流開關等組成的、可以在泵抽空時自動給隔離套外壁衝水散熱並發出警報信號的水冷系統，保證泵抽空時磁轉子不會高溫退磁並及時告知磁力泵出現了抽空故障；採用儲液式軸承箱實現泵抽空後一定時間內軸承仍舊在泵液內運轉，結合採用耐幹運轉軸承，使軸承不易抽空損壞；在隔離套口安裝壓力表指示式軸承磨損檢測裝置，判別泵經受其抽空後軸承能否繼續使用。
在本發明中，可以採用從泵的出口或高壓區引出泵液對隔離套和軸承進行冷卻和潤滑的常規散熱技術；也可以採用由輔助葉輪驅動軸承箱內泵液循環流動對隔離套和軸承進行冷卻、再由水冷換熱器冷卻軸承箱內泵液的泵介質內循環散熱技術。
本發明中的自動進水閥，主要有液流控制進水閥和液壓控制進水閥兩種。在液流控制進水閥中，有一個安放在泵介質冷卻液輸液管內的遊動組件，另有一個安裝在泵液外輸液管延長管內的閥杆組件。泵正常工作時，通過同極性磁極之間的磁斥力，將輸液管內泵液對遊動組件的軸向推力轉為推動進水閥的閥杆移動、至閥頭堵塞進水閥的過水孔使其處於關閉狀態的壓力。泵抽空後，泵介質冷卻液斷流、對閥頭的推力消失，閥頭在彈簧力的作用下反方向移動至進水閥的過水孔打開放水。
在液壓控制進水閥中，設有其內部與泵出口相通的壓力腔。泵正常工作時，通過泵的出口壓力使壓力腔的腔壁發生形變，直接推動閥杆組件上的閥頭移動堵塞進水閥的過水孔；在出現泵抽空其出口壓力下降以後，同樣閥頭在彈簧力的作用下將進水閥打開放水。根據泵介質的性質、溫度、壓力的不同，液壓控制進水閥的結構、選材可以多種多樣。
本發明中，對儲液式軸承箱的要求是軸承箱內可以存儲較多泵液；泵抽空時軸承箱內的泵液不易流失；灌泵時葉輪腔內的泵液可以進入軸承箱內。其解決辦法是採用大容積軸承箱；消除軸承箱上的靜洩漏，將軸承箱出液通道上的前止推軸承的二接觸面設計成可以在泵抽空時自動閉合為機械密封的結構，在軸承箱葉輪端靠水平頂部的位置安裝一隻可以將泵抽空時軸承箱內產生的泵液蒸氣排入葉輪腔的單向排氣閥；採用空心泵轉軸，並在泵轉軸的葉輪端安裝一隻灌泵時可以讓葉輪腔內的泵液經空心泵轉軸進入軸承箱內的單向進液閥。
實現泵正常工作時前止推軸承的二接觸面分開、泵抽空時二接觸面自動閉合為機械密封的方法是泵轉子採用葉輪平衡型自動軸向力平衡機構；將前止推軸承的二接觸面均加工成嚴格與泵轉軸垂直的光滑平面，包括採用具有彈性接觸面的前止推軸承；在泵轉子上附加一個或幾個指向電動機方向、且在泵抽空時不會消失的適當大小的軸向力。此處所述的附加軸向力，可以是外磁轉子對內磁轉子的軸向拉力、泵內靜止永磁體(或鐵磁體)對泵轉子上永磁體(或鐵磁體)的軸向磁引力或磁斥力、軸承箱內泵液對輔助葉輪的軸向推力或這幾種軸向力的組合。
本發明中，在出現泵抽空造成泵介質冷卻液中斷後有自動進水閥及時放水將隔離套的渦流熱帶走，可以保證隔離套的溫度不會過高、磁轉子不會高溫退磁；有儲液式軸承箱實現其軸承仍舊在泵液內運轉，可以保證泵抽空後一定時間內軸承不會發生幹運轉；有水流開關電接通報警裝置發出警報信號，可以使有關人員及早採取措施排除泵抽空故障，進一步減少軸承幹運轉損壞的可能性。
另一方面，即使軸承箱內沒有了泵液，其耐幹運轉軸承也不會碎裂；此外還可以通過軸承磨損檢測裝置，判別其軸承能否繼續使用。


下面結合附圖和實施例，對本發明作進一步說明。
圖1是本發明抗抽空磁力泵實施例1的結構圖。
圖2是圖1中液流控制進水閥的結構圖。
圖3是本發明抗抽空磁力泵實施例2的結構圖。
圖4是與圖3相對應的俯視圖中液壓控制進水閥的結構圖。
圖中1、泵體，2、葉輪，3、單向排氣閥，4、液流控制進水閥，5、過水管，6、連接體，7、內磁轉子，8、隔離套，9、外磁轉子，10、電動機軸，11、出水嘴，12、後止推盤，13、過水法蘭，14、探頭安裝法蘭、15、箱蓋，16、探頭，17、後軸承，18、箱體，19、前軸承，20、限流板，21、前止推盤，22、泵轉軸，23、單向進液閥，24、輸液管，25、遊動組件，26、閥杆組件，27、彈簧(A)，28、閥杆座，29、進液管，30、液壓控制進水閥，31、長過水管，32、泵口側法蘭，33、橡膠膜片，34、傘形架，35、彈簧(B)，36、閥杆，37、密封墊，38、閥體組件，39、軸承箱，40、磁力密封傳動器，41、電動機，42、葉輪腔，43、擋板，44、閥頭，45、過水孔，46、軸向環縫，47、壓力腔。
具體實施方式
5.1實施例1在圖1所示的實施例1中，泵體1、軸承箱39、磁力密封傳動器40、電動機41順序連接。當電動機41旋轉時，電動機軸10上的外磁轉子9即通過磁力帶動由內磁轉子7、泵轉軸22和葉輪2等組成的泵轉子同步旋轉而使泵工作。隔離套8與探頭安裝法蘭14之間為靜密封，可以保證泵介質無洩漏。
泵轉子由前軸承19、後軸承17作徑向支撐，由葉輪平衡型自動軸向力平衡機構和前止推盤21、後止推盤12進行軸向限位。
本實施例中的儲液式軸承箱39，由箱體18、箱蓋15等圍成，其容積要比一般磁力泵用軸承箱大得多。在箱體18上葉輪2端的靠水平頂部的位置，裝有在泵抽空時可以將軸承箱39內產生的泵液蒸氣排入葉輪腔42的單向排氣閥3。在葉輪2入口處的空心泵轉軸22上，裝有灌泵時可以讓葉輪腔42內泵液進入軸承箱39內的單向進液閥23。軸承箱39出液通道上的前止推軸承，由前止推盤21和前軸承19的前端面組成。
本實施例中，裝有由液流控制進水閥4、過水管5、過水法蘭13、連接體6、出水嘴11和水流開關(圖1中未畫出)等組成的水冷系統。液流控制進水閥4的結構見圖2由輸液管24、遊動組件25、閥杆組件26、彈簧(A)27、閥杆座28等組成；閥杆組件26中的閥杆可以在閥杆座28中滑動；在遊動組件25與閥杆組件26的相鄰端上，面對面分別裝有同極性磁極N(或同極性磁極S)，且二者之間由輸液管24上的密封隔板隔開。
遊動組件25的進液端擋板43與輸液管24一起構成阻流通道。泵正常工作時，泵液對擋板43具有一定的軸向推力。此推力可以通過遊動組件25、閥杆組件26上同極性磁極N(或S)之間的磁斥力，轉為推動閥杆組件26移動、至閥頭44堵塞液流控制進水閥4的過水孔45的壓力，使該閥處於關閉狀態。泵液流經液流控制進水閥4後，再流經隔離套8的內壁將隔離套8的渦流熱帶走，或再流經後軸承17、前軸承19對其進行冷卻和潤滑。最後，冷卻液依次流經前止推軸承的二接觸面之間的環縫和葉輪2上的平衡孔，進入葉輪2的入口。
當出現泵抽空時，泵介質冷卻液中斷，液流控制進水閥4中遊動組件25上的擋板43對閥頭44的推力消失，液流控制進水閥4的過水孔45在彈簧(A)27的彈力作用下自動打開。自來水管中的冷卻水，經水流開關(圖中未畫出)後，沿泵蓋15上進水孔→液流控制進水閥4內的過水孔45→過水管5→過水法蘭13中的徑向進水孔→隔離套8外壁→外磁轉子9上的徑向出水孔→連接體6內的導流槽→出水嘴11的路線流動，對隔離套8的外壁進行水冷散熱。與此同時，自來水管上的水流開關電接通報警裝置使其發出警報信號。
本實施例中泵轉子採用由葉輪2和限流板20等組成的葉輪平衡型自動軸向力平衡機構；外磁轉子9的磁極(圖中用雙線剖面線表示)比內磁轉子7的磁極(圖中用雙線剖面線表示)離電動機41近，可以產生出外磁轉子9對內磁轉子7的指向電動機41方向的軸向拉力；前止推盤21的止推面以及前軸承19的前端面，均為其上沒有過流槽的光滑平面，且此二平面均與泵轉軸22嚴格垂直。
這一組合結構，在泵正常工作時，可以保證葉輪2和限流板20之間有約0.4mm左右的軸向間隙；可以實現前止推盤21與前軸承19的前端面之間有約0.2mm左右的軸向間隙。當出現泵抽空時，葉輪腔42內泵液對葉輪2的軸向作用力消失，泵轉子將在外磁轉子9的軸向拉力的作用下朝電動機41的方向運動，直至前止推盤21的止推面與前軸承19的前端面接觸構成機械密封。
本實施例中在隔離套8口，還裝有由探頭16、探頭安裝法蘭14、後止推盤12上圓柱形磨削麵和指示壓力表(圖1中未畫出)等組成的壓力表指示式軸承磨損檢測裝置。
5.2實施例2實施例2的結構見圖3，其主要特點是在泵出口裝有液壓控制進水閥30和長過水管31；在前止推盤21上開有可使其止推面成為彈性接觸面的軸向環縫46；實施例1中的液流控制進水閥4為進液管29所取代。圖3中箱體18葉輪2端靠水平頂部的單向排氣閥3未畫出。
液壓控制進水閥30的結構見圖4，它由泵口側法蘭32、壓力腔47、橡膠膜片33、傘形架34、彈簧(B)35、閥杆36、密封墊37、閥體組件38等組成。
泵正常工作時，泵的出口壓力使橡膠膜片33向外膨脹，直接推動閥杆36在傘形架34內移動，至閥頭上的密封墊37將閥體組件38上的過水孔45堵塞，使液壓控制進水閥30處於關閉狀態。泵抽空時，泵的出口壓力以及橡膠膜片33對閥杆36的軸向推力將大幅度下降，閥杆36在彈簧(B)35的彈力作用下反方向移動，將液壓控制進水閥30中的過水孔45打開放水。水流經長過水管31及泵蓋15上的進水孔後，直接進入過水管5，再按實施例1中的路線流動，對隔離套8的外壁進行水冷散熱。
液壓控制進水閥30中的橡膠膜片33也可以用其它適當的形變元件代替，如採用聚四氟乙烯膜片、採用耐泵介質腐蝕能力強的金屬膜片或金屬波紋管等。
權利要求
1.一種抗抽空磁力泵，泵體、軸承箱、磁力密封傳動器、電動機順序連接，用泵液對隔離套和軸承進行冷卻和潤滑，其特徵是裝有一套由自動進水閥和水流開關等組成的、可以在泵抽空時自動給隔離套外壁衝水散熱並發出警報信號的水冷系統；採用儲液式軸承箱實現泵抽空後一定時間內軸承仍舊在泵液內運轉，結合採用耐幹運轉軸承。
2.根據權利要求1所述的抗抽空磁力泵，其特徵是在隔離套口裝有壓力表指示式軸承磨損檢測裝置。
3.權利要求1或2抗抽空磁力泵中使用的水冷系統，其特徵是裝有可以在泵抽空時能自動打開給隔離套外壁衝水散熱的自動進水閥。
4.根據權利要求3所述的水冷系統，其特徵是所採用的自動進水閥為液流控制進水閥。
5.根據權利要求3所述的水冷系統，其特徵是所採用的自動進水閥為液壓控制進水閥。
6.權利要求1或2抗抽空磁力泵中使用的儲液式軸承箱，其特徵是軸承箱容積大；軸承箱出液通道上的前止推軸承的二接觸面，可以在泵抽空時自動閉合為機械密封；在軸承箱葉輪端靠水平頂部的位置，裝有可以將泵抽空時軸承箱內產生的泵液蒸氣排入葉輪腔的單向排氣閥；採用空心泵轉軸，並在泵轉軸的葉輪端裝有灌泵時可以讓葉輪腔內的泵液進入軸承箱內的單向進液閥。
7.根據權利要求6所述的儲液式軸承箱，其特徵是通過將前止推軸承的二接觸面均加工成與泵轉軸垂直的光滑平面並採用彈性接觸面、泵轉子採用葉輪平衡型自動軸向力平衡機構、在泵轉子上附加指向電動機方向的適當大小的軸向力，實現泵抽空時前止推軸承的二接觸面自動閉合為機械密封。
8.根據權利要求7所述的儲液式軸承箱，其特徵是附加在泵轉子上的軸向力為外磁轉子對內磁轉子的軸向拉力、或泵內靜止永磁體(或鐵磁體)對泵轉子上永磁體(或鐵磁體)的軸向磁作用力、或軸承箱內泵液對輔助葉輪的軸向推力、或這幾種軸向力的組合。
全文摘要
一種抗抽空磁力泵。泵體、軸承箱、磁力密封傳動器、電動機順序連接，用泵液對隔離套和軸承進行冷卻和潤滑。裝有一套由自動進水閥和水流開關等組成的、可以在泵抽空時自動給隔離套外壁衝水散熱並發出警報信號的水冷系統；採用儲液式軸承箱使泵抽空後一定時間內軸承仍舊在泵液內運轉，結合採用耐幹運轉軸承；在隔離套口裝有壓力表指示式軸承磨損檢測裝置。可以保證泵抽空時磁轉子不會高溫退磁、軸承不易幹運轉損壞，可判別泵抽空後軸承能否繼續使用。
文檔編號F04D15/02GK1704611SQ20041004437
公開日2005年12月7日 申請日期2004年5月30日 優先權日2004年5月30日
發明者劉命輝 申請人:劉命輝