CN108331762B - 一种基于电磁活塞径向驱动的一体式轴流泵 - Google Patents

Abstract

一种基于电磁活塞径向驱动的一体式轴流泵，包括叶轮、导叶体、整流罩、线圈、轴承以及曲柄，泵的主轴（17）直连曲轴（15），曲柄（25）置于中间的三棱柱式整流罩（11）内，曲柄（25）连接连杆（12），连杆（12）穿过导叶体（27）中空的部分；连接外部活塞缸（9）里的磁性活塞（8），电磁活塞装置放置于完全密封的泵壳（29）外；所述进水喇叭（30）设置在叶轮外壳（19）前，导叶体（27）固定在泵体（29）上，并支撑主轴三棱整流罩（26），主轴三棱整流罩（26）通过后轴承组（4）和前轴承组（16）支撑主轴（17）。

Description

一种基于电磁活塞径向驱动的一体式轴流泵

技术领域

本发明涉及轴流泵中的一体式轴流泵，尤其是涉及通过电磁活塞径向驱动的一体式轴流泵。

背景技术

轴流泵是依靠旋转叶轮的叶片对流体产生的作用力使其沿轴线方向升力输送液体的泵，鉴于传统式的泵为了保证主轴刚度和驱动电机的放置等设计结构，需要在中间管后端再接一个出水弯管来改变水流的方向，而造成流体额外的流动阻力，而后出现的一体式轴流泵，即将电机直接设计在导叶体用来支撑叶轮的整流罩中，这样省去了较长的主轴，并且避免了出水弯管造成额外的阻力，但是为放置电机，造成了整流罩横截面积过大，也会引起额外的流动阻力，并且由于体积限制，不能放置过大的电机，导致电机功率小扭矩小。同时也导致需要更为严格的密封和防水处理等的技术要求。

发明内容

本发明是一种基于电磁活塞径向驱动的一体式轴流泵，包括叶轮、导叶体、整流罩、线圈、轴承以及曲柄，泵的主轴17直连曲轴15，曲柄25置于中间的三棱柱式整流罩11内，曲柄15连接连杆12，连杆12穿过导叶体27中空的部分；连接外部活塞缸9里的磁性活塞8，电磁活塞装置放置于完全密封的泵壳29外；所述进水喇叭30设置在叶片19前，导叶体27固定在泵体29上，并支撑主轴三棱整流罩26，主轴三棱整流罩26通过后轴承组4和前轴承组16支撑主轴17。

本发明的有益效果是：（1）由于这种泵是通过位于泵壳外部的线圈直接利用电磁活塞通过延长连杆驱动曲轴，再传递转矩给主轴并驱动叶轮，即将电机和轴流泵整合成一体式的，不在需要后接或是内置电机，省去了传统泵中在后方外设电机而需要使用出水弯管这种结构或是内置电机需要增加主轴套筒整流罩的横截面积，避免了额外的阻力。同时避开了在出水弯管上设置主轴开孔的密封问题。

（2）由于电机和泵一体化，只有一个旋转部件即叶轮，只会存在一个转动中心，不会产生像传统轴流泵那样因为制造和安装误差，造成电机的叶轮的转动中心对不上，引发偏心共振，这样能有效减少噪音和工作震动。

（3）应用于推进泵时，可以再设置一个总整流罩外壳用于容纳线圈和附件等，叶轮所处的推进涵道可以做到完全密封，不用考虑传动轴开孔密封等的问题。

（4）由于是直结驱动叶轮主轴，省去了传统轴流泵的多级传动机构，所以避免了传动时的机械摩擦造成的功率损失，也会节能。

附图说明

图1为本发明一体式轴流泵的侧面剖视图，图2为本发明一体式轴流泵电磁活塞动力驱动系统示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明是一种基于电磁活塞径向驱动的一体式轴流泵，包括叶轮、导叶体、整流罩、线圈、轴承以及曲柄，泵的主轴17直连曲轴15，曲柄25置于中间的三棱柱式整流罩11内，曲柄25连接连杆12，连杆12穿过导叶体27中空的部分；连接外部活塞缸9里的磁性活塞8，电磁活塞装置放置于完全密封的泵壳29外；所述进水喇叭30设置在叶轮外壳19前，导叶体27固定在泵体29上，并支撑主轴三棱整流罩26，主轴三棱整流罩26通过后轴承组4和前轴承组16支撑主轴17。

如图1所示，所述主轴17前端是机械密封环23和透盖22，并由主轴17连接支撑叶轮部件18。

如图1所示，所述叶片19固定在叶轮部件18上，叶轮部件18前方是叶轮部件整流罩20，主轴17后方是曲轴15。

如图1所示，所述曲轴15上连接曲柄25，主轴三棱整流罩26后方是后整流罩2。

如图1所示，所述泵体29的外部设有中间泵体加强筋板5，后方是中间管3，中间管3外部设置有基础环5，中间管3后方是出水直管1。

如图1所示，主轴三棱整流罩26后方是后整流罩2、6、14、24、28分别是三棱整流罩的前/后修型整流罩。

如图1所示。本发明将泵的主轴17直连曲轴15，曲柄25置于中间的三棱柱式整流罩11内，曲柄15连接连杆12，连杆12穿过导叶体27中空的部分；连接外部活塞缸9里的磁性活塞8，将电磁活塞装置放置于完全密封的泵壳29外，从而避免的线圈10的防水密封问题及相关结构设计和整流罩体积限制的问题，同时，泵壳29除了进水喇叭30和出水直管1，不存在其他开口，避免了像传统离轴流泵那样的在出水弯管处的主轴处防水密封问题，并且由于是一体泵，不需要在泵后设置驱动电机，所以不需要设置出水弯管，避免了产生额外的阻力。将电磁活塞驱动线圈阵列10放置在泵壳外，使得驱动线圈的尺寸不受整流罩体体积限制，可以设置大功率线圈。

本发明的工作过程为：泵通过设置在泵壳29外的驱动线圈阵列10来直接径向驱动电磁活塞，当驱动线圈阵列10中通以随磁性活塞8活塞行程而改变方向的脉冲电流时，磁性活塞8会受到相应方向的吸引和排斥的磁力作用，由于线圈阵列10固定不动，磁性活塞8将会受到相对的力，并做往复运动，通过活塞连杆12带动曲柄25和曲轴15，将活塞连杆的往复运动专为曲轴的回转运动，并产生扭矩驱动主轴17，并带动叶片和叶轮一起旋转，来泵送流体。

如图1、图2所示，本发明的工作过程为：给径向线圈10通电，由此线圈产生N-S磁极，与活塞缸9中电磁活塞8磁极相反，推动电磁活塞8运动，通过改变径向线圈10电流方向，产生周期性互换N-S磁极，使得电磁活塞8做往复运动，径向线圈10中电流大小和方向互换速度决定泵的转速。

如图1、图2所示，由活塞位置传感控制的驱动电路驱动线圈阵列10分布，牵引电磁活塞8在其活动平面内做径向往复运动，并通过穿过泵壳29和导叶体27的连杆12，由曲柄25和曲轴15，将活塞的往复运动转换为转换为扭矩，再由主轴17将扭矩传递给（18）叶轮部件，驱使叶片19围绕主轴旋转，并产生升力，输送流体。

将泵和径向往复活塞式电动机的转子结合成一个整体，即叶轮-主轴（曲轴）部件。由此可以使得整个结构只有一个转动中心（省去了后部驱动电机），不在需要联轴器等结构，减小运行震动和噪音，避免偏心共振。并且由于不再需要外置电机传动，主轴长度减小，而且不再需要担心后部漏水的问题。这样不在需要外置电机传动或是在主轴支撑整流罩内置电机驱动，可以在避免设置弯管导致额外局部阻力损失的同时，解决了主轴密封，电机密封，不能放置过大体积（功率）的电机和内置电机散热等的问题。

Claims (5)

1.一种基于电磁活塞径向驱动的一体式轴流泵，包括叶轮、导叶体、整流罩、线圈、轴承以及曲柄，其特征在于泵的主轴（17）直连曲轴（15），整流罩包括中间的三棱柱式整流罩（11）、支撑主轴三棱整流罩（26）和叶轮前端整流罩（20），曲柄（25）置于中间的三棱柱式整流罩（11）内，曲柄（25）连接连杆（12），连杆（12）穿过导叶体（27）中空的部分，连接外部活塞缸（9）里的磁性活塞（8），磁性活塞（8）连接线圈（10），并且磁性活塞（8）装置放置于完全密封的泵壳（29）外；进水喇叭（30）设置在叶片（19）前，导叶体（27）固定在泵体（29）上，并支撑主轴三棱整流罩（26），轴承包括前轴承组（16）和后轴承组（4），主轴三棱整流罩（26）通过后轴承组（4）和前轴承组（16）支撑主轴（17）。

2.根据权利要求1所述的基于电磁活塞径向驱动的一体式轴流泵，其特征在于，所述主轴（17）前端是机械密封（23）和压盖（22），并由主轴（17）连接支撑叶轮部件（18）。

3.根据权利要求1所述的基于电磁活塞径向驱动的一体式轴流泵，其特征在于，所述叶片（19）固定在叶轮部件（18）上，叶轮部件（18）前方是叶轮前端整流罩（20），主轴（17）后方是曲轴（15）。

4.根据权利要求1所述的基于电磁活塞径向驱动的一体式轴流泵，其特征在于，所述曲轴（15）上连接曲柄（25），主轴三棱整流罩（26）后方是后整流罩（2）。

5.根据权利要求1所述的基于电磁活塞径向驱动的一体式轴流泵，其特征在于，所述泵体（29）的外部设有中间泵体加强筋板（5），泵体（29）后方是中间管（3），中间管（3）外部设置有基础环（5），中间管（3）后方是出水直管（1）。

Images