CN102691641B

CN102691641B - 运行时能够减少或杜绝漏气的电机定子可拆卸式气泵结构

Info

Publication number: CN102691641B
Application number: CN201110069634.9A
Authority: CN
Inventors: 梁嘉麟
Original assignee: China Jiliang University
Current assignee: China Jiliang University
Priority date: 2011-03-21
Filing date: 2011-03-21
Publication date: 2016-05-04
Anticipated expiration: 2031-03-21
Also published as: CN102691641A

Abstract

一种运行时能够减少或杜绝漏气的电机定子可拆卸式气泵结构，其典型机型是通过了在现有常规而普通的气泵(7)结构形式的基础上，增加了对该气泵(7)及其拖动电机的转子(2)二者实施立体包围性质的金属密封隔离屏蔽(5)，而且，进气管(8)在位于该隔离屏蔽(5)内腔中部分存在一个缝隙宽度(S)的被截除部位，或者，在此基础上，再通过焊接工艺解决其拼缝与管连的密封结构处理。其改进的最高级形式是能够从绝对杜绝该结构泄漏气体分子的量级程度来考虑制止泄漏的问题。其关键的设计理念在于实现：允许气泵(7)不可避免地从其内部泄漏气体，但是，不允许在结构上有可能让泄漏的该气体再继续进入大气空间。它的“性价比”是很高的，它的使用范畴应该是显而易见的。

Description

运行时能够减少或杜绝漏气的电机定子可拆卸式气泵结构

技术领域

本发明涉及气泵装置的密封结构技术，尤其是涉及了能够减少或杜绝运行时漏气的电机定子可拆卸式气泵结构的多种方案技术。

背景技术

目前，大小规格与型号不同的各种气泵，是用途相当广泛而成熟的一种动力设备，其不足在于：运行时主要是它的轴封处最容易对外泄漏其内部的气体。如果泄漏的气体是廉价的空气，则一点也“不伤脾胃”，如果，泄漏的是昂贵的气体或剧毒的气体，就另当别论了。——尽量从结构上减少气泵的上述泄漏问题，一直是一个人们不断地研究并设法解决的大课题。

发明内容

本发明之目的：

就是为了通过不同的技术改造举措来实现不同程度的气泵结构防止泄漏的技术方案。

为了实现本发明目的，拟采用以下的技术：

本发明包括：常规结构形式的由转子与嵌入绕组的定子二者构成的拖动电机通过它的转轴带动的气泵，以及位于最外层的防护外套；

其特征在于：

至少是动子以及该动子通过转轴驱动的气泵是被金属密封隔离屏蔽以立体形式包围着的，并且，用于该转子与该定子二者之间的金属密封隔离屏蔽局部应该采用薄型非导磁材料来充当，而且，该薄型非导磁材料制作的金属密封隔离屏蔽局部是设置在紧贴着嵌入绕组的定子的内环圆周部位的；

所述的金属密封隔离屏蔽外部设置了通过排气管连接该气泵排气口所形成的对外排气接口；

所述的金属密封隔离屏蔽外部设置了通过进气管连接该气泵吸气口所形成的对外进气接口，而且，进气管位于该隔离屏蔽内腔中部分存在缝隙宽度的被截除部位。

所述的进气管在位于金属密封隔离屏蔽内腔中部分存在缝隙宽度的被截除部位，可以扩大到该隔离屏蔽内腔壁至气泵吸气口的部位，即进气管在位于该隔离屏蔽内腔中部分被全部截除。

所述的进气管在位于该隔离屏蔽内腔中部分存在缝隙宽度的被截除部位，可以等于零，即进气管在位于该隔离屏蔽内腔中部分不存在被截除部位。

——所述的金属密封隔离屏蔽本身所涉及到的所有拼接缝隙与管连位置可以都是通过焊接工艺来实现的。

本发明与现有技术比较的特点：

由于本发明是通过了在现有常规而普通的气泵结构形式基础上，增加了对该气泵及其拖动电机中的转子实施立体包围性质的金属密封隔离屏蔽(密封壳体)，这就为在其整机结构上可以相对制止或可以进而绝对制止气泵运行时的漏气现象创造了条件。——其最佳结构形式(必须采用不可拆卸的焊接拼缝与焊接管连技术手段)能够达到绝对制止气体分子泄漏的程度；此时，在其整机结构上让相对易于坏损的嵌入绕组的电机定子又是可拆卸的，不影响拖动电机的实用性(易于检修上述绕组)。

附图说明

图示意了作为本发明的结构原理而提出的较为理想的一个实施例。

1：嵌入绕组的电机定子；2：电机转子；3：电机轴承；4：可拆卸的防护外套；5：金属密封隔离屏蔽；6：排气管；7：普通或常规的气泵(例如：常用的叶片型)；8：进气管；9：电机转轴：S：进气管在其直线管道局部(位于金属密封隔离屏蔽腔内部分)中被截除的缝隙宽度。

具体实施方式

本发明的结构不是很复杂，其制造难度也不高，其关键在于：在常规而普通的现有气泵7及其拖动电机的结构基础上，增加了一个以立体形式包围前二者的金属密封隔离屏蔽5以及相关配套的技术举措，就可以在不同程度上实现制止本发明运行时气体的泄漏，甚至最终还能够实现制止气体分子从本发明中泄漏的可能性。

本发明中的金属密封隔离屏蔽5的壁厚不是均等的，用于在电机转子2与电机定子1二者之间的金属密封隔离屏蔽5部分应该采用尽可能薄的刚性非导磁金属材料制成，例如，可以取0.2毫米左右的不锈钢或黄铜板材来充当；其他部分的金属密封隔离屏蔽5壁厚，视具体情况，一般可以取其厚度在2毫米之5毫米左右。

本发明中的防护外套4主要由于定位与加固电机定子1，以及通过金属密封隔离屏蔽5定位其中的电机轴承3(再由上、下二个轴承3定位电机转子2)的；该防护外套4可以利用若干个螺丝一类的紧固件将它定位在金属密封隔离屏蔽5厚实的侧部，注意：螺栓孔不能穿透该隔离屏蔽5的壁厚。——设置螺栓孔位置处可以适当地增加其局部的厚度，其厚度应该大于螺栓孔的总长度。

本发明的第一个防漏改进方案见本发明权利要求的主权项(权利要求1)，其结构原理见说明书附图的示意：

由气泵7以及配用以立体形式包围该气泵7及其拖动电机转子2的金属密封隔离屏蔽5的整体结构形式，并且，进气管8在位于该隔离屏蔽5内腔中管段部分存在缝隙宽度S的被截除部位。。

在进气管8的直线部位中设置了一个被截除的缝隙宽度S，等于使得气泵7的吸气口有限地敞开在金属密封隔离屏蔽5的内腔当中，目的是让气泵7运行时绝对有可能从其内部泄漏的气体(处于相对静止状态)，很容易受到流经进气管8而进入气泵7的高速气流的吸引，从其直线管道上被截除的缝隙宽度S当中进入，混进上述高速气体洪流当中。——高速气流能够在该进气管8内的位于直线管道上被截除的缝隙宽度S附近形成的气流高速低压区，为形成吸引从气泵7内部不断泄漏气体的自然动力源创造了条件。

一般的气体在特定的条件下都会液化，由于在上述的进气管8被截除的缝隙宽度S附近能够形成高速低压区，即便对于不断泄漏的相对静止而易于液化的气体来说，同样能够起到促其气化而易于被本发明重新回收使用的作用。

本发明中气泵7的吸气口是对准伸进金属密封隔离屏蔽5内腔中引导高速气流进入的进气管8被截除之后的管口位置的。——其被截除部位的缝隙宽度S可以取2毫米左右。其目的是让由由该气泵7吸入的大量高速气流，能够以最简捷的直线运动方式(流阻最小)高速地被引导进入气泵7的体内，经过该气泵7提压之后再继续排出。

气泵7的功率越大，其进气管8的管径也就越大，然而，其漏气量不会很大，否则，该气泵7就存在质量问题了，因此，上述的直线间隙宽度S取2毫米左右应该就足够了。——而且，在实际的设备设计当中，应该尽量地将该直线间隙宽度S取得小一些为妥，因为：

上述的直线间隙宽度S越小，高速气流跨越该直线间隙宽度S时，其气流截面面积突然由小到大、再突然由大到小的变化过程中，所形成的高速气体的“节流”损失就会越小。尤其在大功率机型的高速气流当中，由于这个“节流”问题所引起的能量损失不可低估，因此，适当减小直线间隙宽度S的数值应该被视为是减小上述“节流”损失的重要技术手段。

本发明的第二个防漏改进方案，由本发明的主权项与第二个权项二者内容组合而成，其结构主体可以参考说明书附图的示意：

该方案将进气管8在位于金属密封隔离屏蔽5内腔中的部分全部截除。

由于进入金属密封隔离屏蔽5内腔中的高速气流失去了原来进气管8的引导，气流断面突然大幅度地扩大，其气体流速也将会随之突然大减，然而，当该低速气流进入气泵7相对很小的进气口时，由于进气口径的突然缩小，其已经大幅度减小的气体流速此时又会因进入小口径管道而突然剧增，该气流突减与突增的过程，必然会产生明显的“节流”损失。——解决这个“节流”损失问题的技术手段，就是应该在整体或宏观上适当地降低通过该气泵7的气体流速。因此，这个需要降低气体流速的防漏改进方案，最适用于让中、低速气流通过本发明的结构形式的情况，因此，该第二个防漏改进方案适用范围是有限的，但是，在该适用于中、低速气流的气泵7的结构形式的市场需求数量仍然是很大的，因此，该第二个防漏改进方案仍然可以成为一个在有限范围内可以接受的实用的防漏改进方案。

显然，第二个防漏改进方案亚于上述的第一个防漏改进方案。其对于完全回收由气泵7内部泄漏的气体的作用机理或功能，与上述的第一个防漏改进方案完全相同，没有变化，不同的只是：第二个防漏改进方案是让其中的气泵7的进气口完全敞开在金属密封隔离屏蔽5的内腔当中，而上述的第一个防漏改进方案是让其中的气泵7的进气口有限地敞开在金属密封隔离屏蔽5的内腔当中。

本发明的第三个防漏改进方案，由主权项与第三个权项二者内容而成，其结构主体可以参考说明书附图的示意：

该方案让进气管8完整地在位于金属密封隔离屏蔽5内腔中，不存在其中的被截除部分，即直线间隙宽度S等于零。

显然，当该直线间隙宽度S为零时，就成就了让同一根完整的进气管8穿过了金属密封隔离屏蔽5的部分内腔之后直接与气泵7的进气口接通，高速气流完全通过进气管8的全程引导之后再被气泵7吸入，当然就不存在上述所谓的“节流”损失问题了，然而，在特定情况下难以解决的如下问题是：

一般气体在特定的条件下都会液化，如果通过气泵7的是易挥发性气体(也相对容易液化)，被封闭在金属密封隔离屏蔽5腔体内部的泄漏气体就也是易挥发性的，存在气体液化的可能，而且该可能性很大。长此下去，该泄漏被封闭在该金属密封隔离屏蔽5腔内的易挥发性气体，必然会有很多机会液化，而该液化积液的情况又会积少成多，并且，在结构上有不存在能够将该积少成多的液化积液引出本发明的通道或途径，最后，就会让电机转子2浸泡在该不断液化的液体当中：

由于液体的粘稠度一般会远高于气体的粘稠度，该高粘稠度的液体将会迫使电机转子2的转速大幅度地下降，引起嵌入电机定子1中绕组的通过电流剧增，最终烧坏绕组而损坏拖动电机。”

显然，该第三个防漏改进方案与上述的前二个方案的不同点在于：

上述的前二个防漏改进方案，即第一个防漏改进方案与第二个防漏改进方案，在其结构上既允许其中气泵7泄漏其内部的气体，然而，该前二者又能够以100％地再次回收使用该泄漏的气体，而该第三个防漏改进方案只允许其中气泵7的泄漏，但无法将该泄漏的气体再回收重复使用，因此，在其实用性方面或适用范围方面将会大打折扣，因此，当本发明中的该直线间隙宽度S为零时，所形成的第三个防漏改进方案，其适用范围仅仅限于在常温附近的条件下绝对不会液化的气体，例如，不含有水分的空气，其适用范围极其有限。

本发明的第四个防漏改进方案(达到从气体分子量级来阻止泄漏的程度)，是在上述第一个防漏改进方案或第二个防漏改进方案或第三个防漏改进方案的基础上，再增加“权利要求4”的内容，就可以实现本发明中的上述三个防漏改进方案进而达到相对应的三个最高级别的绝对密封的程度，其技术举措是：

让金属密封隔离屏蔽5涉及到的所有拼接缝隙与管连位置都是通过焊接工艺来实现的。

显然，如附图所示意，尽管转轴9进入气泵7体内的轴封处在气泵7运行时很容易泄漏气泵7内部的气体，但是，由于采用了焊接工艺来实现其拼缝与管连的技术举措，该泄漏的气体会被该金属密封隔离屏蔽5绝对地封闭在其腔体当中，并在该内腔封闭结构中，不存在让泄漏的该气体分子有可能继续进入大气空间的机会，因为，气体分子无法穿透由金属分子形成的防止气体分子泄漏的立体防线。

本发明中“全密封”型绝对密封概念的提出：

通常所指的密封是存在程度上面的差别，因此，密封是个相对的概念。如果，让该密封达到了不允许气体分子泄漏的程度，那么，这样的密封就可以达到绝对密封的程度，即本发明中所述的“全密封”的程度。——本发明第四个权项内容所指的就是实现这个“全密封”的程度。

众所周知，自行车与汽车一段时间不打气是不行的，这就充分地说明了一个很简单的问题：诸如橡皮一类的非金属密封材料的密封程度是不高的，起码不能够阻止空气分子从该非金属密封材料的穿透，只是穿透的速率慢一些。如果上述金属密封隔离屏蔽5在其拼缝位置和与它接触的管连位置采用的办法是利用诸如橡皮一类的非金属密封材料来密封，或是让极其光洁(再光洁也是有粗糙度的)的金属面之间的压合拼缝接触处理，都是绝对不能够实现杜绝气体分子从中穿透的。

至此看来，上述本发明的第一个、第二个与第三个防漏改进方案，由于其密封结构的上述缺陷，只能够起到相对制止气体泄漏的程度。

而“全密封”型密封概念的提出，就是为了实现其不让气体分子穿透的程度，欲达到这样的程度，一般采用由金属材料形成的阻止泄漏的防线是最容易办到的技术手段。——为了实现这一点，在金属的拼缝结合与管连位置必须采用焊接工艺才行。

泄漏问题对于廉价的空气来说可能是无所谓的，然而，对于一些贵重的气体泄漏或强毒性的气体泄漏，就非同小可了，尽管其泄漏的速率很慢。

至此，更应该理解本发明结构设计的关键理念在于：允许构成本发明的气泵7不可避免地从其内部泄漏气体，但是，不允许在本发明的结构上有可能让泄漏的该气体存在继续进入大气空间的机会或可能，而造成浪费或不良影响(指昂贵或剧毒的气体)。

本发明涉及的是最通用而最简单的气泵工业产品，属于使用过程中最不易自损的工业产品(一般的一次性使用寿命可达10年至20年)，为实现其不可拆卸的焊接工艺创造了条件；其适用范畴，更应该是显而易见的；因此，可以说，依据本发明由最高档次的防泄漏手段(焊接)所形成的产品，其实用性最强，并且，还具有很高的“性价比”。

Claims

1.一种运行时能够减少或杜绝漏气的电机定子可拆卸式气泵结构，包括：常规结构形式的由转子(2)与嵌入绕组的定子(1)二者构成的拖动电机，通过拖动电机的转轴(9)带动的气泵(7)，以及位于最外层的防护外套(4)；

其特征在于：

至少是转子(2)以及该转子(2)通过转轴(9)驱动的气泵(7)是被金属密封隔离屏蔽(5)以立体形式包围着的，并且，用于该转子(2)与该定子(1)二者之间的金属密封隔离屏蔽(5)局部应该采用薄型非导磁材料来充当，而且，该薄型非导磁材料制作的金属密封隔离屏蔽(5)局部是设置在紧贴着嵌入绕组的定子(1)的内环圆周部位的；

所述的金属密封隔离屏蔽(5)外部设置了通过排气管(6)连接该气泵(7)排气口所形成的对外排气接口；

所述的金属密封隔离屏蔽(5)外部设置了通过进气管(8)连接该气泵(7)吸气口所形成的对外进气接口，而且，进气管(8)位于该隔离屏蔽(5)内腔中部分存在具有缝隙宽度(S)的被截除部位。

2.一种运行时能够减少或杜绝漏气的电机定子可拆卸式气泵结构，

包括：常规结构形式的由转子(2)与嵌入绕组的定子(1)二者构成的拖动电机，通过拖动电机的转轴(9)带动的气泵(7)，以及位于最外层的防护外套(4)；

其特征在于：

所述的金属密封隔离屏蔽(5)外部设置了通过进气管(8)形成的对外进气接口，所述气泵(7)的吸口完全敞开在金属密封隔离屏蔽(5)的内腔中。

3.一种运行时能够减少或杜绝漏气的电机定子可拆卸式气泵结构，

其特征在于：

所述的金属密封隔离屏蔽(5)外部设置了通过进气管(8)连接该气泵(7)吸气口所形成的对外进气接口，进气管(8)在位于金属密封隔离屏蔽(5)内腔中部分不存在被截除部位。

4.一种如权利要求1或2或3所述的运行时能够减少或杜绝漏气的电机定子可拆卸式气泵结构，其特征在于：所述的金属密封隔离屏蔽(5)本身所涉及到的所有拼接缝隙与管连位置都是通过焊接工艺来实现的。