CN104595203A - 一种无叶顶间隙无泄漏轴流泵 - Google Patents

一种无叶顶间隙无泄漏轴流泵 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种无叶顶间隙无泄漏轴流泵，包括带线圈绕组的定子（1）、内含鼠笼结构的转子（2）、支撑轴承（3）和轴承支架（4，5），内含鼠笼结构的转子（2）是由轴、轮毂、叶片和内含鼠笼结构的圆筒形外圈组成，轮毂和轴固定连接，轮毂的外表面固定有叶片，叶片的顶部固定连接圆筒形鼠笼外圈的内壁，轴的两端和支撑轴承（3）相连，支撑轴承（3）分别由两端的轴承支架（4，5）支撑；该轴流泵通电工作时，鼠笼结构的转子旋转，转子上的叶片驱动流体通过泵体进入管道系统。本发明的轴流泵与电动机设计为一体，省掉了传统轴流泵上的密封系统，避免了泵内流体的泄露，也减小了摩擦损失。

Description

一种无叶顶间隙无泄漏轴流泵
技术领域
本发明涉及流体机械，特别涉及一种无叶顶间隙无泄漏轴流泵。
背景技术
轴流泵是通过高速旋转的叶轮推动流体做功而增加流体的压能和动能的装置。在轴流式泵或压缩机中由于叶轮叶片与壳体之间存在叶顶间隙，当叶轮工作时，液体会从高压端沿这一间隙回流到低压端，从而降低了轴流泵的输出压力，增加了损失。
流体机械的另一个难题是密封问题。特别是泵类流体机械，经常输送的流体还包括具有腐蚀性或可能对环境造成特别的污染，工作环境中经常就不允许有任何泄漏。另一方面传统流体机械中的动密封或静密封也会在一定程度上增加轴旋转的阻力，增加能耗损失。
中国专利03114588.4公开了一种新型轴流式流体压缩装置，该压缩装置采用将电机轴、叶片与壳体连成一体的转子结构，同时在转子的两端采用用动密封圈的密封形式，有效解决了轴流式流体机械的叶顶间隙损失。但是当轴流式流体压缩装置体积较大时，就得采用很大直径的动密封，这就增加了实施难度和实施成本。
    中国专利200510017430.5提出了一种旋转轴内螺旋泵，其转子（螺杆）与圆筒的连接形式与专利03114588.4有相似之处，但是该专利的转子是将外圆筒作为轴来工作的，在要求较大通道的情况下就需要直径很大的轴承，给实施推广带来了困难。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种无叶顶间隙无泄漏轴流泵，设计轴流泵与电动机为一体，省掉了传统轴流泵上的密封系统，避免了泵内流体的泄露，也减小了摩擦损失。
为解决上述技术问题，本发明的无叶顶间隙无泄漏轴流泵，包括带线圈绕组的定子、内含鼠笼结构的转子、支撑轴承和轴承支架，内含鼠笼结构的转子位于带线圈绕组的定子的中心，内含鼠笼结构的转子是由轴、轮毂、叶片和圆筒形鼠笼外圈组成，轮毂和轴固定连接，轮毂的外表面固定设计有叶片，所述叶片的顶部固定连接内含鼠笼圆筒形外圈的内壁，轴的两端和支撑轴承相连，所述支撑轴承分别由两端的轴承支架支撑。该轴流泵通电工作时，交变电流在带线圈绕组的定子中产生旋转磁场，驱动内含鼠笼结构的转子旋转，转子上旋转的叶片驱动流体从入口进入泵体，经过出口流出进入管道系统。由于轴流泵与电动机设计为一体，省掉了传统轴流泵上的密封系统，避免了泵内流体的泄露，也减小了摩擦损失。
进一步，所述带线圈绕组的定子和内含鼠笼结构的转子之间设置非导磁材料的隔层，采用在定子和转子之间设置非导磁材料的隔层来密封，轴流泵内不需要动密封装置，降低了轴流泵的实施难度和实施成本，也减小了摩擦损失。
进一步，非导磁材料的隔层与转子外圈的圆筒的内表面上有沿轴向设计的一系列环形或螺旋形凹槽，能减小沿转子与非导磁材料的隔层之间从高压端到低压端流体的泄露。
进一步，带线圈绕组的定子可以与非导磁材料的隔层设计成一体，有利于轴流泵的加工组装。
进一步，带线圈绕组的定子与非导磁材料的隔层设计成一体时，定子的圆柱外侧安装有线圈绕组，该线圈绕组外边加一个带散热结构的圆柱筒形外壳。
进一步，轴承支架与带线圈绕组的定子之间设置密封垫片。
进一步，轴承支架的外侧分别设置入口导流管和出口导流管，并与带线圈绕组的定子之间用螺栓连接，入口导流管及出口导流管与轴承支架之间也设置密封垫片。
进一步，轴承支架设计有导流结构、该带导流结构的轴承支架与带线圈绕组的定子之间用螺栓连接。
进一步，内含鼠笼结构的转子可以为与带线圈绕组的定子配套的永久磁铁材料和结构。
该轴流泵与电动机设计为一体，轴流泵内的流体通过电机内部流动，带走了部分电机工作时发出的热量，提高了电机的运行效率和安全性；带导流结构的轴承支架对流入叶轮的液体有一个引导作用，减小了部分叶轮的入口损失，提高了效率；带导流结构的轴承支架对流出叶轮的液体有一个引导作用，减小了部分叶轮流出液体的动能损失。
本发明的轴流泵的入口和出口连接形式可以是直管连接、法兰连接、螺纹连接等形式。
本发明的轴流泵的内含鼠笼结构的转子也可以只由轴、叶片和圆筒形鼠笼外圈组成，轴的外表面固定设计有叶片，所述叶片的顶部固定连接内含鼠笼圆筒形外圈的内壁。
附图说明
图1是轴流泵结构图；
图2是内含鼠笼结构的转子结构图；
图3是入口端带导流结构的轴承支架结构图；
图4是出口端带导流结构的轴承支架结构图；
图5是非导磁体材料隔层结构图；
图6是密封垫片结构图；
图7是入口导流管和出口导流管结构图；
图8是带线圈绕组的定子与非导磁材料的隔层设计成一体的轴流泵结构图；
图9是带滤网结构零件的轴流泵结构图。
具体实施方式
下面参照附图来介绍发明的一种无叶顶间隙无泄漏轴流泵的具体实施方式。如图1至图7所示，第一种具体实施方式中的无叶顶间隙无泄漏轴流泵，包括带线圈绕组的定子1、内含鼠笼结构的转子2、非导磁材料的隔层9、支撑轴承3和带导流结构的轴承支架（4，5），内含鼠笼结构的转子2位于带线圈绕组的定子1的中心，所述带线圈绕组的定子1和内含鼠笼结构的转子2之间设置非导磁材料的隔层9，内含鼠笼结构的转子2是由轴21、轮毂22、叶片23和内含鼠笼圆筒形外圈24组成，轮毂和轴固定连接，轮毂22的外表面固定设计有叶片23，所述叶片23的顶部固定连接内含鼠笼圆筒形外圈24的内壁，轴21的两端分别与支撑轴承3相连，所述支撑轴承3分别由两端的带导流结构的轴承支架（4，5）支撑，非导磁材料的隔层9与转子外圈24的圆筒的内表面上沿轴向有一系列的环形或螺旋形凹槽，轴承支架（4，5）的外侧分别设置入口导流管7和出口导流管8，并与带线圈绕组的定子之间用螺栓连接，入口导流管7及出口导流管8与轴承支架（4，5）之间设置密封垫片6，轴承支架（4，5）与带线圈绕组的定子1及非导磁材料的隔层9之间也设置密封垫片6。该轴流泵通电工作时，交变电流在带线圈绕组的定子1中产生旋转磁场，驱动鼠笼结构的转子2旋转，转子上旋转的叶片23驱动流体从入口导流管7经过带导流结构的轴承支架4进入鼠笼结构的转子2中，流体在鼠笼结构的转子2中不断地被叶片23驱动做功，最后经过带导流结构的轴承支架5及出口导流管8流出鼠笼结构的转子2，进入管道系统。由于轴流泵与电动机设计为一体，省掉了传统轴流泵传动轴上的密封系统，避免了泵内流体的泄露，也减小了摩擦损失；同时该轴流泵的流体通过电机内部流动，带走了部分电机工作时发出的热量，提高了电机的运行效率和安全性；定子和转子之间设置非导磁材料的隔层来密封，轴流泵内不需要动密封装置，降低了轴流泵的实施难度和实施成本；并且带导流结构的轴承支架对流入叶轮的液体有一个引导作用，减小了部分叶轮的入口损失，带导流结构的轴承支架对流出叶轮的液体有一个引导作用，减小了部分叶轮流出液体的动能损失，提高了工作效率。
如图8所示，本发明第二种具体实施方式中的无叶顶间隙无泄漏轴流泵，和第一种具体实施方式不同的是，该轴流泵带线圈绕组的定子1与非导磁材料的隔层9设计成一体，定子的圆柱外侧安装有线圈绕组，该线圈绕组外边加一个带散热结构的圆柱筒形外壳。该轴流泵的工作过程同第一种具体实施方式，采用这样的结构，有利于轴流泵的加工组装。
如图9所示，本发明第三种具体实施方式中的无叶顶间隙无泄漏轴流泵，和第一种具体实施方式不同的是，该轴流泵的流体入口处增加一个滤网结构的零件，就能构成一种潜水泵使用。该轴流泵的工作过程与上述两种具体实施方式类似。
以上所述，仅是本发明的具体实施方式而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上具体实施方式所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种无叶顶间隙无泄漏轴流泵，包括带线圈绕组的定子、内含鼠笼结构的转子、支撑轴承和轴承支架，内含鼠笼结构的转子位于带线圈绕组的定子的中心，其特征在于，内含鼠笼结构的转子由轴、轮毂、叶片和圆筒形鼠笼外圈组成，轮毂和轴固定连接，轮毂的外表面固定有叶片，所述叶片的顶部固定连接内含鼠笼圆筒形外圈的内壁，轴的两端和支撑轴承相连，所述支撑轴承分别由两端的轴承支架支撑。
2.根据权利要求1所述的无叶顶间隙无泄漏轴流泵，其特征在于，所述带线圈绕组的定子和鼠笼结构的转子之间设置非导磁材料的隔层。
3.根据权利要求2所述的无叶顶间隙无泄漏轴流泵，其特征在于，所述非导磁材料的隔层与鼠笼结构的转子外圈的圆筒的内表面上沿轴向有一系列环形或螺旋形凹槽。
4.根据权利要求2所述的无叶顶间隙无泄漏轴流泵，其特征在于，所述带线圈绕组的定子与非导磁材料的隔层设计成一体。
5.根据权利要求4所述的无叶顶间隙无泄漏轴流泵，其特征在于，所述带线圈绕组的定子的圆柱外侧安装有线圈绕组，该线圈绕组外边加一个带散热结构的圆柱筒形外壳。
6.根据权利要求1或2所述的无叶顶间隙无泄漏轴流泵，其特征在于，所述轴承支架与带线圈绕组的定子之间设置密封垫片。
7.根据权利要求1或2所述的无叶顶间隙无泄漏轴流泵，其特征在于，所述轴承支架的外侧分别设置入口导流管和出口导流管，并与带线圈绕组的定子之间用螺栓连接，入口导流管及出口导流管与轴承支架之间也设置密封垫片。
8.根据权利要求1或2所述的无叶顶间隙无泄漏轴流泵，其特征在于，轴承支架设计有导流结构，该带导流结构的轴承支架与带线圈绕组的定子之间用螺栓连接。
9.根据权利要求1或2所述的无叶顶间隙无泄漏轴流泵，其特征在于，鼠笼结构的转子为与带线圈绕组的定子配套的永久磁铁材料及结构。
10.根据权利要求1或2所述的无叶顶间隙无泄漏轴流泵，其特征在于，该轴流泵在流体的入口处增加一个滤网结构的零件。
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