CN106286318B - 磁力透平泵及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁力透平泵及控制方法，包括主动泵、从动泵和磁力传动器；主动泵包括第一壳体、设于第一壳体内的第一叶轮和设于第一壳体上的第一泵盖；磁力传动器包括内转子，外转子，设于内转子、外转子之间的隔离套和设于隔离套外部的密封套；从动泵包括第二壳体、设于第二壳体内的第二叶轮和设于第二壳体上的第二泵盖。本发明具有液体不会泄漏，运行平稳性好的特点。

Description

磁力透平泵及控制方法

技术领域

本发明涉及透平流体机械技术领域，尤其是涉及一种密封效果好、稳定性好的磁力透平泵及控制方法。

背景技术

随着生活水平不断提高，人们对能源的需求急剧增加，如何对能量进行回收利用，减少能源消耗已受到越来越受多的重视与关注，在人们生活的各个领域中均存在压力流体输送管道，如建筑的给水管道系统，空调管道系统，工业流体管道系统等。各种有压管道中均存在富余液力能；通常其富余液力能均通过减压阀、平衡阀等管件消除，在小部分液力能较丰富的工业管道中，一般采用水泵反转或水轮机对流体液力能进行回收，使其转化为机械能。

但是，目前水泵返转与微型水轮机液力透平均用在水、风等充许泄漏流体的输送中，在运用过程中存在不同程度的泄漏情况，其泄漏点主要为轴传动动态密封不严所导致，不可用于贵重或有毒流体输送或流体液力能回收利用，使用范围受到限制。

中国专利授权公开号：CN103352855A，授权公开日2013年10月16日，公开一种新型无轴封结构液力透平泵，液力透平和泵采用共轴结构，利用滑动轴承支承轴、推力盘进行轴向限位，省去传动机构和轴封(机械密封和骨架密封等)，用透平介质循环冷却润滑滑动轴承和推力盘，实现无轴封，从而避免了轴封泄漏。透平和泵体两侧开口，结构紧凑，便于安装和维护。液力透平的轴功率与泵的轴功率相等，具有转速自我调节和性能相互匹配功能。该发明的不足之处是，当透平流体与泵输送的流体不属于同一种流体时，液体之间容易相互渗透、污染。

发明内容

本发明的发明目的是为了克服现有技术中的液力透平泵容易泄漏及流体间易相互渗透的不足，提供了一种密封效果好、稳定性好的磁力透平泵及控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种磁力透平泵，包括主动泵、从动泵和磁力传动器；主动泵包括第一壳体、设于第一壳体内的第一叶轮和设于第一壳体上的第一泵盖；磁力传动器包括内转子，外转子，设于内转子、外转子之间的隔离套和设于隔离套外部的密封套；从动泵包括第二壳体、设于第二壳体内的第二叶轮和设于第二壳体上的第二泵盖；第一叶轮的转轴穿过第一泵盖并与外转子连接，内转子的转轴穿过第二泵盖并与第二叶轮连接，密封套分别与第一泵盖和第二泵盖连接，隔离套和第二泵盖连接，外转子、内转子均采用磁性材料制成，隔离套采用非导磁材料制成，第一壳体上设有第一进液口和第一出液口，第二壳体上设有第二进液口和第二出液口。

为实现对不可泄漏流体的输送，本发明将外转子的转轴与第一叶轮连接，隔离套与第二泵盖连接，内转子与第二叶轮连接，根据磁场能穿透空气隙和非磁性介质的原理，当第一叶轮带动外转子旋转时，通过磁力线的作用耦合了内转子作同步旋转，实现了力矩的非接触式传递，由常规的一根轴加设轴封部件改为两根轴加设隔离套结构，将动密封转化为静密封，从而彻底解决了介质的泄漏问题。

本发明解决了泄漏问题，可直接用于输送不可泄漏流体或对不可泄漏流体液力能的回收，扩大应用范围，提高能源利用效率，节省运行能耗。

作为优选，还包括控制器、液力能流体进入管道，液力能流体排出管道，设于液力能流体进入管道和液力能流体排出管道之间的第一联通管道和第二联通管道，第一联通管道上设有电泵和止回阀，第二联通管道上设有电动调节阀，第一进液口和第一出液口内均设有压力传感器，液力能流体进入管道的出口与第一进液口连接，液力能流体排出管道的入口与第一出液口连接，控制器分别与2个压力传感器、电泵和电动调节阀电连接。

作为优选，液力能流体进入管道和第一壳体之间设有用于导流液体的连通管，从第一进液口和连通管出口流出的液体使第一叶轮同向旋转，连通管上设有电磁阀，电磁阀与控制器电连接。

作为优选，第一壳体内包括进液通道、腔体和出液通道；第一进液口位于进液通道上，第一叶轮位于腔体中，第一出液口位于出液通道上，进液通道和出液通道的轴心线相互垂直，进液通道和第一叶轮的轴心线相互垂直。

作为优选，第一叶轮包括转盘和设于转盘上的若干个叶片；每个叶片中均设有呈L形的导流通道；外转子呈一端开口的圆筒状，隔离套的剖面呈几字形。

一种磁力透平泵的控制方法，包括如下步骤：

控制器中设有标准压力差区间[A1，A2]，2个压力传感器分别检测有第一进液口和第一出液口的压力值，控制器计算两个压力值的压力差A；

(6-1)当A＜A1时，控制器控制电泵工作，从液力能流体排出管道中抽取液体进入液力能流体进入管道内；

(6-2)当A＞A2时，控制器控制电动调节阀打开，多余液体通过第二联通管道进入液力能流体排出管道。

作为优选，液力能流体进入管道和第一壳体之间设有用于导流液体的连通管，从第一进液口和连通管出口流出的液体使第一叶轮同向旋转，连通管上设有电磁阀，电磁阀与控制器电连接；步骤(6-2)由下述步骤替换：

当A＞A2时，控制器控制电磁阀打开，液体通过连通管进入第一壳体，第一叶片快速旋转；

当电磁阀已经打开时间T并且A＞A2，则控制器控制电动调节阀打开，多余液体通过第二联通管道进入液力能流体排出管道。

作为优选，还包括报警器和存储器，报警器和存储器均与控制器电连接；在步骤(6-1)之前还包括压力传感器故障检测步骤：

存储器中设有压力传感器的标准信号曲线；

(8-1)控制器获得压力传感器的信号曲线S(t)，控制器提取S(t)中与各个时间间隔相对应的信号值M₁，…，M_n；设定信号值的序号为i，i＝1，…，n；

(8-2)控制器利用公式

计算每个信号值M_i的平稳率ratio_i；

当S(t)和标准温度信号曲线无交点并且各个信号值的ratio_i均位于[1-C1，1+C1]范围之外，则控制器控制报警器发出报警信息。

因此，本发明具有如下有益效果：液体不会泄漏，运行平稳性好。

附图说明

图1是本发明的一种剖视图；

图2是本发明的一种原理框图；

图3是本发明的实施例1的一种流程图；

图4是本发明安装到管道上的一种结构示意图；

图5是本发明的连通管的一种结构示意图。

图中：主动泵1、从动泵2、磁力传动器3、电磁阀5、存储器6、报警器7、磁力透平泵8、不可泄漏流体流入管道9、不可泄漏流体流出管道10、第一壳体11、第一叶轮12、第一泵盖13、第二进液口14、第二出液口15、连通管16、内转子21、外转子22、隔离套23、密封套24、第二壳体31、第二叶轮32、第二泵盖33、第一进液口111、第一出液口112、控制器201、液力能流体进入管道202、液力能流体排出管道203、第一联通管道204、第二联通管道205、电泵206、止回阀207、电动调节阀208、压力传感器209、转盘121、叶片122、导流通道1221。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1

如图1所示的实施例是一种磁力透平泵，包括主动泵1、从动泵2和磁力传动器3；主动泵包括第一壳体11、设于第一壳体内的第一叶轮12和设于第一壳体上的第一泵盖13；磁力传动器包括内转子21，外转子22，设于内转子、外转子之间的隔离套23和设于隔离套外部的密封套24；从动泵包括第二壳体31、设于第二壳体内的第二叶轮32和设于第二壳体上的第二泵盖33；第一叶轮的转轴穿过第一泵盖并与外转子连接，内转子的转轴穿过第二泵盖并与第二叶轮连接，密封套分别与第一泵盖和第二泵盖连接，隔离套和第二泵盖连接，外转子、内转子均采用磁性材料制成，隔离套采用非导磁材料制成，第一壳体上设有第一进液口111和第一出液口112，第二壳体上设有第二进液口14和第二出液口15。

如图3所示，将本发明的磁力透平泵8与不可泄漏流体流入管道9、不可泄漏流体流出管道10，液力能流体进入管道202和液力能流体排出管道203连接，还包括控制器201、设于液力能流体进入管道和液力能流体排出管道之间的第一联通管道204和第二联通管道205，第一联通管道上设有电泵206和止回阀207，第二联通管道上设有电动调节阀208，第一进液口和第一出液口内均设有压力传感器209，液力能流体进入管道的出口与第一进液口连接，液力能流体排出管道的入口与第一出液口连接，控制器分别与2个压力传感器、电泵和电动调节阀电连接。图3中，其它纺锤形标记为阀门。不可泄漏流体流入管道与第二进液口连接，不可泄漏流体流出管道与第二出液口连接。

富有液力能流体从液力能流体进入管道流入磁力透平泵，经过磁力透平泵能量回收后再经液力能流体排出管道流出；不可泄漏流体经不可泄漏流体流入管道进入磁力透平泵，获得能量由不可泄漏流体流出管道流出。

如图1所示，第一壳体内包括进液通道、腔体和出液通道；第一进液口位于进液通道上，第一叶轮位于腔体中，第一出液口位于出液通道上，进液通道和出液通道的轴心线相互垂直，进液通道和第一叶轮的轴心线相互垂直。

第一叶轮包括转盘121和设于转盘上的4个叶片122；每个叶片中均设有呈L形的导流通道1221；外转子呈一端开口的圆筒状，隔离套的剖面呈几字形。还包括报警器7和存储器6，报警器和存储器均与控制器电连接；

如图3所示，一种磁力透平泵的控制方法，包括如下步骤：

存储器中设有压力传感器的标准信号曲线；

步骤10，压力传感器故障检测

步骤11，控制器获得压力传感器的信号曲线S(t)，控制器提取S(t)中与各个时间间隔相对应的信号值M₁，…，M_n；设定信号值的序号为i，i＝1，…，n；n＝20；

步骤12，控制器利用公式计算每个信号值M_i的平稳率ratio_i；

当S(t)和标准温度信号曲线无交点并且各个信号值的ratio_i均位于[1-C1，1+C1]范围之外，则控制器控制报警器发出报警信息；C1＝0.2；

控制器中设有标准压力差区间[A1，A2]，2个压力传感器分别检测有第一进液口和第一出液口的压力值，控制器计算两个压力值的压力差A；A1为0.5MPa，A2为0.6MPa。

步骤100，补充液体

当A＜A1时，控制器控制电泵工作，从液力能流体排出管道中抽取液体进入液力能流体进入管道内；

步骤200，旁流液体

当A＞A2时，控制器控制电动调节阀打开，多余液体通过第二联通管道进入液力能流体排出管道。

实施例2

实施例2包括实施例1的所有结构和方法部分，如图5所示的实施例2的液力能流体进入管道和第一壳体之间设有用于导流液体的连通管16，从第一进液口和连通管出口流出的液体使第一叶轮同向旋转，连通管上设有电磁阀5，电磁阀与控制器电连接；实施例1的步骤200由下述步骤替换：

当A＞A2时，控制器控制电磁阀打开，液体通过连通管进入第一壳体，第一叶片快速旋转；

当电磁阀已经打开时间T并且A＞A2，则控制器控制电动调节阀打开，多余液体通过第二联通管道进入液力能流体排出管道。其中，T＝10分钟。

应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (5)

1.一种磁力透平泵，其特征是，包括主动泵(1)、从动泵(2)和磁力传动器(3)；主动泵包括第一壳体(11)、设于第一壳体内的第一叶轮(12)和设于第一壳体上的第一泵盖(13)；磁力传动器包括内转子(21)，外转子(22)，设于内转子、外转子之间的隔离套(23)和设于隔离套外部的密封套(24)；从动泵包括第二壳体(31)、设于第二壳体内的第二叶轮(32)和设于第二壳体上的第二泵盖(33)；第一叶轮的转轴穿过第一泵盖并与外转子连接，内转子的转轴穿过第二泵盖并与第二叶轮连接，密封套分别与第一泵盖和第二泵盖连接，隔离套和第二泵盖连接，外转子、内转子均采用磁性材料制成，隔离套采用非导磁材料制成，第一壳体上设有第一进液口(111)和第一出液口(112)，第二壳体上设有第二进液口和第二出液口；

还包括控制器(201)、液力能流体进入管道(202)，液力能流体排出管道(203)，设于液力能流体进入管道和液力能流体排出管道之间的第一联通管道(204)和第二联通管道(205)，第一联通管道上设有电泵(206)和止回阀(207)，第二联通管道上设有电动调节阀(208)，第一进液口和第一出液口内均设有压力传感器(209)，液力能流体进入管道的出口与第一进液口连接，液力能流体排出管道的入口与第一出液口连接，控制器分别与2个压力传感器、电泵和电动调节阀电连接；

液力能流体进入管道和第一壳体之间设有用于导流液体的连通管(16)，从第一进液口和连通管出口流出的液体使第一叶轮同向旋转，连通管上设有电磁阀(5)，电磁阀与控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的磁力透平泵，其特征是，第一壳体内包括进液通道、腔体和出液通道；第一进液口位于进液通道上，第一叶轮位于腔体中，第一出液口位于出液通道上，进液通道和出液通道的轴心线相互垂直，进液通道和第一叶轮的轴心线相互垂直。

3.根据权利要求1或2所述的磁力透平泵，其特征是，第一叶轮包括转盘(121)和设于转盘上的若干个叶片(122)；每个叶片中均设有呈L形的导流通道(1221)；外转子呈一端开口的圆筒状，隔离套的剖面呈几字形。

4.一种基于权利要求1所述的磁力透平泵的控制方法，其特征是，包括如下步骤：

控制器中设有标准压力差区问[A1，A2]，2个压力传感器分别检测有第一进液口和第一出液口的压力值，控制器计算两个压力值的压力差A；

(4-1)当A＜A1时，控制器控制电泵工作，从液力能流体排出管道中抽取液体进入液力能流体进入管道内；

(4-2)当A＞A2时，控制器控制电磁阀打开，液体通过连通管进入第一壳体，第一叶片快速旋转；

当电磁阀已经打开时间T并且A＞A2，则控制器控制电动调节阀打开，多余液体通过第二联通管道进入液力能流体排出管道。

5.根据权利要求4所述的磁力透平泵的控制方法，还包括报警器(7)和存储器(6)，报警器和存储器均与控制器电连接；其特征是，在步骤(4-1)之前还包括压力传感器故障检测步骤：

存储器中设有压力传感器的标准信号曲线；

(5-1)控制器获得压力传感器的信号曲线S(t)，控制器提取S(t)中与各个时间间隔相对应的信号值M₁，…，M_n；设定信号值的序号为i，i＝1，…，n；

(5-2)控制器利用公式计算每个信号值M_i的平稳率ratio_i；

当S(t)和标准温度信号曲线无交点并且各个信号值的ratio_i均位于[1-C1，1+C1]范围之外，则控制器控制报警器发出报警信息。

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