CN108730195B - 风力发电变流器专用冲焊多级屏蔽泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风力发电变流器专用冲焊多级屏蔽泵，包括底盘以及泵体，在泵体上安装有叶轮组件以及屏蔽电机组件，其特征在于：叶轮组件包括叶轮转动轴以及至少有两级叶轮转动件，所述的叶轮转动轴与电机轴位于同一轴线上；在叶轮组件外设有储压筒，叶轮组件与储压筒之间形成有流体出口，且在储压筒底处设有开有储压筒出口，储压筒与屏蔽电机组件之间设有作为共用配件的泵机连体共用盖，上述的电机轴一端伸至前轴承组件配合并与叶轮转动轴螺纹连接；还包括内循环冷却系统。本设计为风能发电变流器设备，结构紧凑设计合理，具有长寿命（能达到10年稳定工作），做到不泄漏、低噪声、低振动且能适应各种恶劣环境，降低了成本，具有很好的经济效益和社会效益。

Description

风力发电变流器专用冲焊多级屏蔽泵

技术领域

本发明涉及风电发电行业变流器，特别是指风力发电变流器专用冲焊多级屏蔽泵。

背景技术

我国风力发电机组的开发研制是从1985-1995为起点阶段，当时是利用外国贷款进行小规模项目示范，在吸收国外先进经验的基础上研制了120Kw至300Kw的风力发电机组，到2003年随着国家发改委相继出台多项发展绿色可再生资源奖励机制，风力发电产业在优惠政策的激励下，先后研制了600Kw和750Kw的发电机组奠定了我国风电并网送电运行的基础。再经过19年的发展，目前我国已能制造6MW的大型风力发电机组。计划到2020年要实现我国风电总装机台数超过十万台以上，同时也有数量可观的风电运行设备零部件已到了该维护检修期，或未到期及出现主要漏水故障需要检修更换零部件的机组。

据风电企业透露的信息其中故障出现最早最多的配套部件是变流器冷却水泵，至目前为止我国风能冷却水泵几乎都是进口产品，而使用最多的水泵是进口丹麦格兰富泵或后来在国内组装生产的格兰富水泵产品。虽然它的质量比国内水泵好的多，但因其是动密封的结构原因决定着该泵在一个规定的间段使用周期内由于多种原因泵质量的稳定性达不到不漏液的密封性能，而不可避免的会有一定数量的泵会漏液，由于风电场大多数环境不佳甚至恶劣，一定数量的泵不能在规定期检修维护，这会大大增加风电运行成本与维护难度。因此寻找一种稳定性好，在一个规定使用周期8-10年内永不漏液的，而水力性能按装尺寸又同原泵一样的泵来替换故障泵，是目前风电运行中故障或到期需检修更换的泵是当务之急。

发明内容

本发明提出一种风力发电变流器专用冲焊多级屏蔽泵，解决了现有技术中使用过程中存在的上述问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种风力发电变流器专用冲焊多级屏蔽泵，包括底盘以及安装在底盘上方的连接有法兰的泵体，泵体与底盘相配合固定，在泵体上安装有叶轮组件以及屏蔽电机组件，屏蔽电机组件包括电机壳、电机轴、定子组件和转子组件，转子组件安装在电机轴上，定子组件位于转子组件外侧且两者之间均设有屏蔽套，其特征在于：叶轮组件包括叶轮转动轴以及至少有两级叶轮转动件，处于下级的叶轮转动件具有供流体向上一级叶轮转动件流动的流体通道，叶轮转动件套于叶轮转动轴上并随其转动产生压力，所述的叶轮转动轴与电机轴位于同一轴线上；

在叶轮转动件外设有储压筒，叶轮转动件与储压筒之间形成有流体出口，且在储压筒底处设有开有连通泵体出口的储压筒出口，储压筒与屏蔽电机组件之间设有作为共用配件的泵机连体共用盖，泵机连体共用盖一端与所述电机壳配合连接，另一端与储压筒连接，在泵机连体共用盖内设有前轴承组件，上述的电机轴一端伸至前轴承组件配合并与叶轮转动轴螺纹连接；

还包括内循环冷却系统，内循环冷却系统由流体通道、前轴承组件通道以及电机流体通道组成。

优选地，叶轮转动件包括依次沿着叶轮转动轴设置的第一级叶轮转动件、第二级叶轮转动件以及第三级叶轮转动件组成的三级叶轮转动件。

优选地，每级叶轮转动件包括安装在所述叶轮转动轴并随其转动的叶轮以及在叶轮外对应匹配的储压钵，储压钵具有开口，储压钵套于叶轮转动轴且储压钵开口与叶轮转动轴之间形成有储压钵流体通道出口，每个储压钵均具有安装扣环，上方的储压钵的安装扣环扣于下方的储压钵端面上，其中位于底部的储压钵固定于上述泵体通道口上，每个叶轮上端均配有导叶组件，导叶组件配合于储压钵的开口处并与储压钵内壁配合固定，每个导叶组件上具有引进来自叶轮产生的高压流体的通道，由第一级叶轮转动件、第二级叶轮转动件以及第三级叶轮转动件逐级增压的高压流体在经过第三级叶轮转动件的储压钵流体通道出口流出至泵机连体共用盖内腔中，经泵机连体共用盖抵挡高压流体沿着流体出口流至泵体出口。

优选地，储压钵还具有斜区以及设置于斜区上的配合槽口，配合槽口设于储压钵开口处，上述的叶轮具有置于配合槽口上活动的凸环，斜区设置方式以储压钵外侧端面为起点向靠近叶轮转动轴方向向上倾斜，导叶组件具有导叶，导叶贴着所述储压钵的斜面内壁设置，导叶与储压钵的斜面之间形成流道空间逐渐增大的导叶流道。

优选地，在所述电机壳内设有用于配合所述电机轴另一端的后轴承组件，后轴承组件开有后轴承组件流孔，定子组件和转子组件两屏蔽套之间开有与后轴承组件流孔相通的定转子气隙流道，位于同一轴线上的电机轴与叶轮转动轴的中心均开有轴内流孔，泵体具有水平进水管和沿着水平进水管相通的竖直方向的竖直进水管口，叶轮转动轴下端置于竖直进水管口上方，且其中叶轮转动轴上的轴内流孔下端口与竖直进水管口通道相通，电机轴的轴内流孔与所述后轴承组件流孔相连通，所述定转子气隙流道、后轴承组件流孔以及轴内流孔组成电机流体通道；在所述的前轴承组件上开有若干个导流孔做为前轴承组件通道，前轴承组件通道与定转子气隙流道相通。

优选地，在所述泵机连体共用盖上设有安装所述前轴承组件的安装环座，泵机连体共用盖具有与电机壳配合的上内凹口以及与储压钵相匹配的下内凹口，在电机壳上设有一体成型的安装环台，在安装环台上开有四个位于安装环台端面的安装孔，在每个安装孔上安装有螺杆，螺杆另一端经储压筒、泵体伸至底盘配合固定安装。

优选地，所述的电机壳、储压筒、叶轮以及储压钵均采用不锈钢材经冲焊成型。

优选地，屏蔽电机组件还包括后盖，后盖与电机壳螺纹配合连接，在储压筒与泵体配合处、叶轮转动轴与电机轴配合处均设有密封圈。

优选地，电机轴与叶轮转动轴的轴内流孔直径相同，其中叶轮转动轴的轴内流孔下方直径小于轴内流孔上方的直径，小于部分直径尺寸为0.2-2cm，高度为3-5cm；在所述的电机轴的轴内流孔至少加工有一段直径小于轴内流孔其他位置的增速流道，增速流道直径为2-8mm，该增速流道设于电机轴与前轴承组件配合处上方的0.5-2cm处，该增速流道高度设定为0.8-2cm。

优选地，定子组件上定子的外径为φ120mm～φ300mm，屏蔽泵总长为500mm～1000mm，电机壳体的外径为φ130mm～φ170mm。

综上所述，本发明的有益效果在于：本设计为风能发电变流器设备，结构紧凑设计合理，具有长寿命（能达到10年稳定工作），做到不泄漏、低噪声、低振动且能适应各种恶劣环境，该变流器冷却水泵同样适用于其他车辆和工业用变流器装置中，降低了成本，具有很好的经济效益和社会效益。

本设计的一种风力发电变流器专用冲焊多级屏蔽泵，具体流程为：流体沿泵体的水平通道后转弯90°由其配合在出口上的叶轮进口吸入流体通过高速旋转的叶轮做功而被多级设置的叶轮以加能量，由最后一级叶轮形成的高压流体吐出，由于前面泵机连体共用盖的泵盖的阻挡，已具备一定能量的流体经由叶轮的储压钵外围与储压筒之间形成的空腔向下回压，由泵体出口排出。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为图1中A-A剖视图；

图3为图2中C处的结构示意图；

图4为图1中A-A剖视图；

图5为多级屏蔽泵的内循环冷却系统中流体流动方向示意图；

图6为泵机连体共用盖的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图1-6，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

如图1至图6所示，本发明公开了一种风力发电变流器专用冲焊多级屏蔽泵，包括底盘19以及安装在底盘上方的泵体，泵体具有法兰进口18和法兰出口17，在泵体上安装有叶轮组件以及屏蔽电机组件，屏蔽电机组件包括电机壳8、电机轴22、定子组件6和转子组件7，转子组件7安装在电机轴22上，定子组件6位于转子组件7外侧且两者之间均设有屏蔽套5，叶轮组件包括叶轮转动轴23以及至少有两级叶轮转动件，本发明采用三级叶轮转动件，叶轮转动件包括依次沿着叶轮转动轴设置的第一级叶轮转动件、第二级叶轮转动件以及第三级叶轮转动件组成的三级叶轮转动件。每一级叶轮转动件具有供流体向上流动的流体通道，具体地处于下级的叶轮转动件具有供流体向上一级叶轮转动件流动的流体通道，叶轮转动件套于叶轮转动轴上并随着叶轮转动轴转动产生压力，所述的叶轮转动轴23与电机轴22位于同一轴线上；

在叶轮组件外设有储压筒16，叶轮组件与储压筒16之间形成有流体出口30，且在储压筒底处设有开有连通泵体出口17的储压筒出口，储压筒16与屏蔽电机组件之间设有作为共用配件的泵机连体共用盖10，泵机连体共用盖10一端与所述电机壳8配合连接，另一端与储压筒16连接，在泵机连体共用盖内设有前轴承组件9，上述的电机轴22一端伸至前轴承组件9配合并与叶轮转动轴23螺纹连接11，电机轴22开有内配合孔，内配合孔周壁带有螺纹，叶轮转动轴具有螺纹头，螺纹头与内配合孔配合固定，为了提高稳定性也可以在内配合孔外壁开个内凹环槽，在内凹环槽嵌入垫圈提高螺纹连接的可靠性。

本方案还包括内循环冷却系统，内循环冷却系统由流体通道、前轴承组件通道以及电机流体通道组成。具体地：在所述电机壳8内设有用于配合所述电机轴22另一端的后轴承组件3，后轴承组件具有轴承以及后轴承轴套4，屏蔽电机组件还包括后盖2，为了便于运输，在后盖2上加工有吊钩1，后盖2与电机壳8螺纹连接，后轴承组件3固定在后盖2上，后轴承组件3开有后轴承组件流孔29作为后轴承组件流道，定子组件和转子组件两屏蔽套之间开有与后轴承组件流孔相通的定转子气隙流道31，位于同一轴线上的电机轴与叶轮转动轴均开有轴内流孔，轴内流孔分为电机轴轴内流孔32以及叶轮电机轴轴内流孔33，其中叶轮转动轴上的轴内流孔33下端口与泵体入口通道相通，叶轮转动轴上的轴内流孔33下端设置的位置位于泵体水平管道的上方，其不置于泵体水平管道内，具体的是泵体具有水平进水管和沿着水平进水管相通的竖直方向的竖直进水管口，叶轮转动轴下端置于竖直进水管口上方，其中叶轮转动轴末端离竖直进水管口1.5-3cm，采用该距离的高度可以提高循环的通畅性，叶轮转动轴23末端通过锁紧螺母15与叶轮组件连接，电机轴的轴内流孔与所述后轴承组件流孔相连通，所述屏蔽套流道31、后轴承组件流孔以及轴内流孔组成电机流体通道；内循环冷却系统的流体通道由三级的叶轮组件形成的高压流体通道组成，在所述的前轴承组件上开有若干个导流孔做为前轴承组件通道。

电机轴22与叶轮转动轴23的轴内流孔直径相同，其中叶轮转动轴的轴内流孔下方直径小于轴内流孔上方的直径，小于部分23-1直径尺寸为0.2-2cm，高度为3-5cm；在所述的电机轴的轴内流孔至少加工有一段直径小于轴内流孔其他位置的增速流道22-1，增速流道22-1直径为2-8mm，该增速流道设于电机轴与前轴承组件配合处上方的0.5-2cm处，该增速流道高度设定为0.8-2cm，首先，利用在电机轴内增设了增速流道，能起到流体快速下流，主要是由于电机轴和叶轮转动轴的转动，在叶轮转动轴末端与竖直进水管口处会产生负压，流体本来就是有重力，在配合负压，其能快速的把流体从轴内流孔中往下引，电机轴的轴内流孔中设置的增速流道由于其直径减小，但是从前轴承组件处的流体一直往轴内流孔中流，会产生一定的压力，随着压力的推挤，流体实现了第一道的增速，同理在叶轮转动轴末端采用直径小于其他部分的设计，也是为了能让流体顺利的流往负压口，实现了流体的交换，上述的合理简单方式设计能增加流体在内循环冷却系统中快速流动，把屏蔽电机组件中带的热量快速进行交换，保证了屏蔽电机组件内的正常，大大提高了使用寿命。

每级叶轮转动件包括安装在所述叶轮转动轴并随其转动的叶轮以及在叶轮外对应匹配上的储压钵14，储压钵14具有开口并套在叶轮转动轴上，每个储压钵14均具有安装扣环43，上方的储压钵的安装扣环43扣于下方的储压钵端面上，其中位于底部的储压钵的安装扣环43固定于上述泵体通道口上，每个叶轮上端均配有导叶组件，导叶组件配合于储压钵的开口处，每个导叶组件上具有引进来自叶轮产生的高压流体的通道，高压流体在经过储压筒流出至泵体出口。

储压钵14还具有斜区26以及设置于斜区上的配合槽口27，配合槽口27设于储压钵开口处，上述的叶轮具有与配合槽口相卡嵌的嵌脚28，斜区设置方式以储压钵端面为起点向靠近叶轮转动轴方向向上倾斜，导叶组件具有导叶25，导叶25贴着所述储压钵的斜面内壁设置，两者配合可以是焊接固定，导叶与储压钵的斜面之间形成流道空间逐渐增大的导叶流道，斜区的角度10-25°，能减少水的阻力的同时也不损失流体压力。

在所述泵机连体共用盖10上设有安装所述前轴承组件的安装环座10-1，前轴承组件与安装环座之间具有引入前轴承组件通道的流体通道间隙B，泵机连体共用盖具有与电机壳配合的上内凹口10-3以及与储压钵相匹配的下内凹口10-2。通过设置流体通道间隙B能引入前轴承组件流孔的流体，实现对部件（前轴承组件）的冷却，让其处于正常温度工作，提高使用寿命。

在电机壳上设有一体成型的安装环台21，在安装环台上开有四个位于安装环台端面的安装孔，在每个安装孔上安装有螺杆20，螺杆20另一端经储压筒、泵体伸至底盘配合固定安装这种模块式安装，其中泵体和底盘焊接或卡配一起，可知可以实现直接把电机壳、泵机连体共用盖、储压筒以及泵体连接起来，减少了安装的工时，大大减少了安装的时间，提高了劳动效益。

本设备全机采用不锈钢材经冲、焊制造而成，其目的避免泵的主要部件不再经二次冶炼铸造，一方面增加部件的可靠性，也能做到节能减排的效果，其中至少电机壳、储压筒、叶轮以及储压钵需采用不锈钢材经冲焊成型。

本发明在配合处基本上设有密封件，如在储压钵与泵体配合处、叶轮转动轴与电机轴配合处等均设有密封圈。

通过上述的合理布局本设计的一些尺寸可参考：定子组件上定子的外径为φ120mm～φ300mm，屏蔽泵总长为500mm～1000mm，电机壳体的外径为φ130mm～φ170mm，比较小巧，不占空间。

对本发明的工作原理作进一步说明：

参考图5，工作时，流体从泵体的进口18进入，由于屏蔽电机组件通电，会带动电机轴的转动，叶轮转动轴与电机轴螺纹联接，继而叶轮转动轴也随其转动，安装在叶轮转动轴上的叶轮转动件，会高速旋转，把流体往两侧甩，实现把流体分为左右两路，由于把流体往储压钵内壁上引，会出现减少了流体的流速，但是由于流速的降低，压力反而大大增加，会快速进入位于叶轮上的导叶组件通道内，这里由于设置了三级叶轮组件，工作原理都一样，但是经过第二级叶轮组件时流体压力增加了10倍，在经过第三级叶轮组件时形成高压水，一方面高压水从储压筒下方流出至泵体出口，另一方面由于在第三级叶轮组件位置时，产生的高压流体，在前轴承组件上开有导流孔，高压流体会流入至其中，然后流至定转子气隙流道内，接着流到通过后轴承组件的流孔，流入至电机轴以及叶轮转动轴的轴内流孔，由于叶轮转动轴上的轴内流孔33下端口与泵体入口通道相通，在经叶轮转动轴的轴内流孔流出至泵体内与流体进行交换热量，由于叶轮转动轴转动的时候叶轮转动轴的轴内流孔保持一定的负压，保证了流体只会下流，也保证整个内循环冷却系统可靠的进行，其中流体是时时刻刻在交换，可知本设备内的屏蔽电机组件以及叶轮转动轴温度都处于正常温度下运行，保证了产品的可靠性，增加了使用寿命。

Claims (1)

1.一种风力发电变流器专用冲焊多级屏蔽泵，包括底盘以及安装在底盘上方的连接有法兰的泵体，泵体与底盘相配合固定，在泵体上安装有叶轮组件以及屏蔽电机组件，屏蔽电机组件包括电机壳、电机轴、定子组件和转子组件，转子组件安装在电机轴上，定子组件位于转子组件外侧且两者之间均设有屏蔽套，其特征在于：叶轮组件包括叶轮转动轴以及至少有两级叶轮转动件，处于下级的叶轮转动件具有供流体向上一级叶轮转动件流动的流体通道，叶轮转动件套于叶轮转动轴上并随其转动产生压力，所述的叶轮转动轴与电机轴位于同一轴线上；在叶轮转动件外设有储压筒，叶轮转动件与储压筒之间形成有流体出口，且在储压筒底处设有开有连通泵体出口的储压筒出口，储压筒与屏蔽电机组件之间设有作为共用配件的泵机连体共用盖，泵机连体共用盖一端与所述电机壳配合连接，另一端与储压筒连接，在泵机连体共用盖内设有前轴承组件，上述的电机轴一端伸至前轴承组件配合并与叶轮转动轴螺纹连接；还包括内循环冷却系统，内循环冷却系统由流体通道、前轴承组件通道以及电机流体通道组成；

在所述电机壳内设有用于配合所述电机轴另一端的后轴承组件，后轴承组件开有后轴承组件流孔，定子组件和转子组件两屏蔽套之间开有与后轴承组件流孔相通的定转子气隙流道，位于同一轴线上的电机轴与叶轮转动轴的中心均开有轴内流孔，泵体具有水平进水管和沿着水平进水管相通的竖直方向的竖直进水管口，叶轮转动轴下端置于竖直进水管口上方，且其中叶轮转动轴上的轴内流孔下端口与竖直进水管口通道相通，电机轴的轴内流孔与所述后轴承组件流孔相连通，所述定转子气隙流道、后轴承组件流孔以及轴内流孔组成电机流体通道；在所述的前轴承组件上开有若干个导流孔做为前轴承组件通道，前轴承组件通道与定转子气隙流道相通；

每级叶轮转动件包括安装在所述叶轮转动轴并随其转动的叶轮以及在叶轮外对应匹配的储压钵；

所述的电机壳、储压筒、叶轮以及储压钵均采用不锈钢材经冲焊成型；

屏蔽电机组件还包括后盖，后盖与电机壳螺纹配合连接，在储压筒与泵体配合处、叶轮转动轴与电机轴配合处均设有密封圈；

电机轴与叶轮转动轴的轴内流孔直径相同，其中叶轮转动轴的轴内流孔下方直径小于轴内流孔上方的直径，小于部分直径尺寸为0.2-2cm，高度为3-5cm；在所述的电机轴的轴内流孔至少加工有一段直径小于轴内流孔其他位置的增速流道，增速流道直径为2-8mm，该增速流道设于电机轴与前轴承组件配合处上方的0.5-2cm处，该增速流道高度设定为0.8-2cm；

叶轮转动件包括依次沿着叶轮转动轴设置的第一级叶轮转动件、第二级叶轮转动件以及第三级叶轮转动件组成的三级叶轮转动件；

储压钵具有开口，储压钵套于叶轮转动轴且储压钵开口与叶轮转动轴之间形成有储压钵流体通道出口，每个储压钵均具有安装扣环，上方的储压钵的安装扣环扣于下方的储压钵端面上，其中位于底部的储压钵固定于上述泵体通道口上，每个叶轮上端均配有导叶组件，导叶组件配合于储压钵的开口处并与储压钵内壁配合固定，每人导叶组件上具有引进来自叶轮产生的高压流体的通道，由第一级叶轮转动件、第二级叶轮转动件以及第三级叶轮转动件逐级增压的高压流体在经过第三级叶轮转动件的储压钵流体通道出口流出至泵机连体共用盖内腔中，经泵机连体共用盖抵挡高压流体沿着流体出口流至泵体出口；

储压钵还具有斜区以及设置于斜区上的配合槽口，配合槽口设于储压钵开口处，上述的叶轮具有置于配合槽口上活动的凸环，斜区设置方式以储压钵外侧端面为起点向靠近叶轮转动轴方向向上倾斜，导叶组件具有导叶，导叶贴着所述储压钵的斜面内壁设置，导叶与储压钵的斜面之间形成流道空间逐渐增大的导叶流道；

在所述泵机连体共用盖上设有安装所述前轴承组件的安装环座，泵机连体共用盖具有与电机壳配合的上内凹口以及与储压钵相匹配的下内凹口，在电机壳上设有一体成型的安装环台，在安装环台上开有四个位于安装环台端面的安装孔，在每个安装孔上安装有螺杆，螺杆另一端经储压筒、泵体伸至底盘配合固定安装；

定子组件上定子的外径为φ120mm~φ300mm，屏蔽泵总长为500mm~1000mm，电机壳体的外径为φ130mm~ φ170mm。