CN110289716B - 无轴离心泵的磁体转子以及无轴离心泵 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无轴离心泵的磁体转子，所述磁体转子包括磁体以及包围所述磁体的保护涂层，所述保护涂层为具有一定厚度且在所述厚度内具有多个中空的腔室的结构。本发明还提供一种无轴离心泵，所述无轴离心泵包括：泵体，具有流体入口和流体出口；以及叶轮，布置在所述泵体内，所述叶轮包括所述磁体转子。根据本发明的磁体转子通过将保护涂层设置成具有多个中空的腔室的结构，对磁体转子的磁体提供更有效的保护。
Description
技术领域
本发明涉及流体控制技术领域，尤其涉及一种无轴离心泵的磁体转子。本发明还涉及一种包括所述磁体转子的无轴离心泵。
背景技术
在对产品进行蚀刻、制板、清洗或抛光等加工过程中需要用到腐蚀性化学液体，产品质量很大程度上取决于化学液体质量，因此液体输送泵是关键的一个环节。像酸液、有机溶剂等腐蚀的化学液体，泵必须无污染可靠传输，并且泵要具有抗腐蚀和耐一定温度的要求。无轴电机离心泵的磁体转子通过电磁场悬浮并根据电磁场变化而驱动，相对于传统有轴电机离心泵有很多优点，目前已得到广泛的应用。
无轴电机离心泵的磁体转子通常由常规的磁体转子以及其表面上的保护涂层构成。由于其使用环境的不稳定性，例如由进液口吸入异物或者气泡，以及离心泵泵体本身的驱动异常，都会严重影响磁体转子的平衡性。在6000～8000rad/min的高转速下，磁体转子在泵体的腔内发生瞬间的剧烈抖动，此过程严重会导致磁体转子的保护涂层与泵体侧壁的碰撞和摩擦，甚至导致保护涂层局部破裂，进而导致强酸渗透至磁体处，使磁体受到腐蚀，金属离子扩散析出，进入流体循环管路而发生重大污染。根据其酸碱与磁体发生腐蚀的剧烈程度，直至磁体结构发生变化，直至其平衡性改变，离心泵根据其运行参数反馈异常发现故障，此过程最快都要持续一个月，即金属污染长达一个月，这严重影响了产品的质量。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种无轴离心泵的磁体转子以及包括所述磁体转子的离心泵，通过将保护涂层设置成具有多个中空的腔室的结构，从而对磁体转子的磁体提供更有效的保护。
根据本发明的一个方面，提供一种无轴离心泵的磁体转子，所述磁体转子包括磁体以及包围所述磁体的保护涂层，所述保护涂层为具有一定厚度且在所述厚度内具有多个中空的腔室的结构。
可选地，所述保护涂层包括至少一个子涂层，所述子涂层具有蜂窝状结构。
可选地，所述子涂层包括多个子腔室，相邻的子腔室之间通过腔室壁间隔并通过所述腔室壁上的孔相连通。
可选地，所述保护涂层采用聚四氟乙烯材料形成。
可选地，至少一个子腔室内设有压力检测单元，用于检测所述至少一个子腔室内的实际压力值。
可选地，所述压力检测单元包括压力传感器和信号发生器，所述压力传感器用于检测所述至少一个子腔室内的实际压力值，并将检测到的实际压力值发送给所述信号发生器，所述信号发生器基于接收到的实际压力值产生与之相对应的压力信号。
可选地，所述至少一个子腔室内设有隔膜，所述隔膜将所述至少一个子腔室分成第一腔室和第二腔室，所述第一腔室与所述腔室壁上的孔连通，所述压力检测单元布置在所述第二腔室内。
可选地，所述压力检测单元通过连杆连接到所述隔膜，所述隔膜能够响应所述第一腔室和所述第二腔室之间的压力差带动所述连杆相对于所述压力检测单元移动，所述压力传感器根据所述连杆移动的位移确定所述至少一个子腔室内的实际压力值。
可选地，所述隔膜采用聚四氟乙烯材料形成。
根据本发明的另一个方面，提供一种无轴离心泵，所述无轴离心泵包括：泵体，具有流体入口和流体出口；以及叶轮，布置在所述泵体内，所述叶轮包括前面所述的磁体转子。
可选地，所述无轴离心泵设有信号接收器以及控制器，所述信号接收器被配置为接收来自信号发生器的压力信号并将接收到的压力信号发送给所述控制器。
可选地，所述控制器将与压力信号相对应的实际压力值和预设压力值进行比较，如果所述实际压力值小于或等于所述预设压力值，则根据压力信号产生警报信号。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
通过将保护涂层设置成具有多个中空的腔室的结构，对磁体提供更有效的保护，能够在外层破损的情况下保护磁体不与腐蚀性液体发生接触，故避免了流体的金属污染，从而避免了对产品的污染。
通过设置压力检测单元，可以检测到保护涂层内的至少一个子腔室内的实际压力值，因为所有的子腔室是连通的，如果检测到一个子腔室内的实际压力值小于或等于预设压力值，就可以及时地监测到保护涂层破损，得以及时处理。
附图说明
本发明的其它特征以及优点将通过以下结合附图详细描述的可选实施方式更好地理解，附图中相同的标记表示相同或相似的部件，其中：
图1示出了根据本发明的实施例的磁体转子的纵向剖视图；
图2示出了根据本发明的实施例的磁体转子的横向剖视图；
图3示出了包括根据本发明的实施例的磁体转子的叶轮的结构示意图；
图4示出了根据本发明的实施例的无轴离心泵的结构示意图，示意性地示出了根据本发明的实施例的磁体转子以及叶轮；
图5示出了根据本发明的实施例的磁体转子的一部分的示意图，其中涂层处于未破损的状态；以及
图6示出了根据本发明的实施例的磁体转子的一部分的示意图，其中涂层处于破损的状态。
具体实施方式
下面详细讨论实施例的实施和使用。然而，应当理解，所讨论的具体实施例仅仅示范性地说明实施和使用本发明的特定方式，而非限制本发明的范围。在描述时各个部件的结构位置例如上、下、顶部、底部等方向的表述不是绝对的，而是相对的。当各个部件如图中所示布置时，这些方向表述是恰当的，但图中各个部件的位置改变时，这些方向表述也相应改变。
在现有的无轴离心泵中，由于使用环境的不稳定，以及离心泵的泵体本身的驱动异常，会严重影响磁体转子的平衡性。在6000～8000rad/min的高转速下，磁体转子在泵体的旋转腔体内发生瞬间的剧烈抖动，此过程严重会导致磁体转子的保护涂层与离心泵的泵体的侧壁的碰撞、摩擦，甚至导致保护涂层局部破裂，进而导致强酸渗透至磁体处，导致其腐蚀，金属离子扩散析出、进入循环管路而发生重大污染。
为此，根据本发明的实施例，提供一种改进的无轴离心泵的磁体转子，所述磁体转子包括磁体以及包围所述磁体的保护涂层，所述保护涂层为具有一定厚度且在所述厚度内具有多个中空的腔室的结构。通过将保护涂层设置成具有多个中空的腔室的结构，对磁体提供更有效的保护，能够在外层破损的情况下保护磁体不与腐蚀性液体发生接触，故避免了流体的金属污染，从而避免了对产品的污染。
根据本发明的一些实施例，所述保护涂层包括至少一个子涂层，所述子涂层具有蜂窝状结构。所述蜂窝状结构包括多个子腔室或蜂窝单元，相邻的子腔室或蜂窝单元通过腔室壁间隔开。
根据本发明的一些实施例，所述子涂层包括包含多个子腔室，相邻的子腔室之间通过腔室壁间隔并通过所述腔室壁上的孔相连通。
图1示出了根据本发明的实施例的磁体转子的纵向剖视图。图2示出了根据本发明的实施例的磁体转子的横向剖视图。具体地，磁体转子100包括磁体10和包围磁体10的保护涂层20，保护涂层20采用本领域已知的方式固定到磁体10上。
磁体10可以包括任何合适的磁性材料，例如稀土永磁材料。并且，磁体10可以具有不同的形状和尺寸，图中所示磁体10为圆柱体，但是应该理解，其他形状也可能是合适的。
保护涂层20具有蜂窝状结构，包括内层21、芯层22、外层23，芯层22位于内层21和外层23之间。芯层22由多个子腔室或蜂窝单元221彼此紧邻排列组成，使得保护涂层20具有一圈蜂巢栅格保护层。在一些实施例中，内层21、芯层22、外层23一体地形成。保护涂层20通常采用具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性的材料形成，例如，聚四氟乙烯材料，其具有良好的密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化性、耐温跨度大。
图3示出了包括根据本发明的实施例的磁体转子的叶轮200的结构示意图。叶轮200包括叶轮本体210以及磁体转子100，磁体转子100通过本领域已知的方式固定到叶轮本体210内。叶轮本体210包括叶轮进口211以及与叶轮进口211连通的多个叶轮出口212，通常设有4个叶轮出口212，相应地，在叶轮进口211和叶轮出口212之间分别形成4个供流体通过的流体通道，所述流体通道具有弯曲的形状。
图4示出了根据本发明的实施例的无轴离心泵300的结构示意图。无轴离心泵300包括泵体310、叶轮200以及电机320。泵体310具有流体入口311、流体腔室312以及流体出口313，叶轮200布置在泵体310的流体腔室312中。电机320包括定子321以及缠绕在定子321上的线圈322。在使用过程中，流体从流体入口311进入流体腔室312，流体充满整个流体腔室312。流体腔室312内的流体从叶轮进口211进入叶轮200的流体通道，然后从叶轮出口212再流入流体腔室312，最后从流体出口313流出。当线圈322通电时产生磁场，驱动磁体转子100旋转，磁体转子100带动叶轮200旋转，对位于叶轮200内的流体做功，流体受离心作用，由叶轮中心被抛向外围，然后经过流体出口313流出，从而实现流体的输送。
根据本发明的实施例，通过设置具有蜂窝状结构的保护涂层，对磁体提供更有效的保护，能够在外层破损的情况下保护磁体不与腐蚀性液体发生接触，故避免了流体的金属污染，从而避免了对产品的污染。
图5和图6分别示出了根据本发明的实施例的磁体转子的一部分的示意图。在根据本发明的一些实施例中，每个蜂窝单元221设有与相邻的蜂窝单元221连通的通孔222，这样所有的蜂窝单元221是相连通的，使得蜂窝单元221内具有相同的压力P1。通过向蜂窝单元221内通入惰性气体例如N2，使得蜂窝单元221内的压力P1大于离心泵的输出压力P。
在一些实施例中，在至少一个蜂窝单元221内设有压力检测单元30，用于检测蜂窝单元221内的实际压力值。因为所有的蜂窝单元221是相连通的，所以检测到一个蜂窝单元内的压力P1即可。该压力检测单元30包括压力传感器和信号发生器，压力传感器用于检测蜂窝单元221内的实际压力值，并将检测到的实际压力值发送给信号发生器，信号发生器基于接收到的实际压力值产生与之相对应的压力信号。
相应地，无轴离心泵300设有信号接收器以及控制器(图未示)，所述信号接收器被配置为接收来自所述信号发生器的压力信号并将接收到的压力信号发送给所述控制器。所述控制器将与压力信号相对应的实际压力值和预设压力值进行比较，如果实际压力值小于或等于预设压力值，则根据压力信号产生警报信号。
例如，无轴离心泵300的输出压力P为1.5MPa。通过向蜂窝单元221内通入惰性气体例如N2，使得蜂窝单元221内的压力P1为2.5MPa，大于无轴离心泵的输出压力P。如果磁体转子100的保护涂层20发生破损，那么保护涂层20的外层23先发生破损。这时，保护涂层20的蜂窝单元221内的压力气体会释放出来，使得其内部的压力P1逐渐减小至离心泵的输出压力P。
压力传感器将检测到的实际压力值发送给信号发生器，信号发生器基于接收到的实际压力值产生与之相对应的压力信号，并发送到信号接收器。所述控制器将与压力信号相对应的实际压力值与预设压力值进行比较，预定压力值可以等于或者略大于输出压力P，如果实际压力值小于或等于预设压力值，那么表示保护涂层20的外层23已经发生破损，通过控制器控制报警器进行报警，得以及时处理。
如图5中所示，在根据本发明的一些实施例中，至少一个蜂窝单元221内设有隔膜40，隔膜40将蜂窝单元221分成第一腔室2211和第二腔室2212，第一腔室2211与通孔222连通，压力检测单元30布置在第二腔室2212内。将第二腔室2212内的压力设定为P2，在正常状态下，第二腔室2212内的压力P2小于第一腔室内2211内的压力P1，大于离心泵的输出压力P，隔膜40处于水平状态。压力检测单元30通过连杆50连接到隔膜40，隔膜40能够响应第一腔室2211和第二腔室2212之间的压力差带动连杆50相对于压力检测单元30移动。压力检测单元30的压力传感器根据连杆50移动的位移确定至少一个蜂窝单元221内的压力值。例如，将连杆50连接到压力传感器中的膜片上，连杆50在压力传感器的作用下并不能向下运动。
如图6中所示，当保护涂层20的外层23发生破损时，第一腔室2211内气体发生泄漏，使得第一腔室2211内的压力P1逐渐下降，当压力P1小于第二腔室2212内的压力P2时，隔膜40向上变形，从而带动连杆50向上移动，与连杆50连接的压力传感器的膜片发生形变，从而改变压力传感器的电阻，由此检测到压力。压力传感器的结构和作用对于本领域技术人员来说是已知的，所以这里不再详细描述。
在根据本发明的一些实施例中，所述隔膜40也采用具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性的材料形成，例如，聚四氟乙烯材料，当保护涂层20的外层发生破损，流体进入蜂窝单元内时，聚四氟乙烯隔膜可以起到保护压力传感器的作用。
在其他的实施例中，保护涂层可以包括多个子涂层，这些子涂层分别包括多个蜂窝单元221，这些子涂层围绕磁体10的周围相互连接，形成完整的保护涂层，包围整个磁体10。或者，这些子涂层沿着垂直于磁体10的方向相互重叠布置，形成了多层的保护涂层。
根据本发明的实施例，通过设置具有蜂窝状结构的保护涂层，对磁体提供更有效的保护，能够在外层破损的情况下保护磁体不与腐蚀性液体发生接触，故避免了流体的金属污染，从而避免了对产品的污染。
根据本发明的实施例，通过设置压力检测单元，可以检测到保护涂层内的至少一个子腔室内的实际压力值，因为所有的子腔室是连通的，如果检测到一个子腔室内的实际压力值小于或等于预设压力值，就可以及时地监测到保护涂层破损，得以及时处理。
以上已揭示本发明的技术内容及技术特点，然而可以理解，在本发明的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述公开的构思作各种变化和改进，但都属于本发明的保护范围。上述实施方式的描述是例示性的而不是限制性的，本发明的保护范围由权利要求所确定。
Claims (10)
1.一种无轴离心泵的磁体转子，其特征在于，所述磁体转子包括磁体以及包围所述磁体的保护涂层，所述保护涂层为具有一定厚度且在所述厚度内具有多个中空的腔室的结构；
其中，所述保护涂层包括至少一个子涂层，所述子涂层具有蜂窝状结构；
所述子涂层包括多个子腔室，相邻的子腔室之间通过腔室壁间隔并通过所述腔室壁上的孔相连通。
2.如权利要求1所述的无轴离心泵的磁体转子，其特征在于，所述保护涂层采用聚四氟乙烯材料形成。
3.如权利要求1所述的无轴离心泵的磁体转子，其特征在于，至少一个子腔室内设有压力检测单元，用于检测所述至少一个子腔室内的实际压力值。
4.如权利要求3所述的无轴离心泵的磁体转子，其特征在于，所述压力检测单元包括压力传感器和信号发生器，所述压力传感器用于检测所述至少一个子腔室内的实际压力值，并将检测到的实际压力值发送给所述信号发生器，所述信号发生器基于接收到的实际压力值产生与之相对应的压力信号。
5.如权利要求4所述的无轴离心泵的磁体转子，其特征在于，所述至少一个子腔室内设有隔膜，所述隔膜将所述至少一个子腔室分成第一腔室和第二腔室，所述第一腔室与所述腔室壁上的孔连通，所述压力检测单元布置在所述第二腔室内。
6.如权利要求5所述的无轴离心泵的磁体转子，其特征在于，所述压力检测单元通过连杆连接到所述隔膜，所述隔膜能够响应所述第一腔室和所述第二腔室之间的压力差带动所述连杆相对于所述压力检测单元移动，所述压力传感器根据所述连杆移动的位移确定所述至少一个子腔室内的实际压力值。
7.如权利要求5或6所述的无轴离心泵的磁体转子，其特征在于，所述隔膜采用聚四氟乙烯材料形成。
8.一种无轴离心泵，其特征在于，包括：
泵体，具有流体入口和流体出口；以及
叶轮，布置在所述泵体内，所述叶轮包括如权利要求1到7任一项所述的磁体转子。
9.如权利要求8所述的无轴离心泵，其特征在于，所述无轴离心泵设有信号接收器以及控制器，所述信号接收器被配置为接收来自信号发生器的压力信号并将接收到的压力信号发送给所述控制器。
10.如权利要求9所述的无轴离心泵，其特征在于，所述控制器将与压力信号相对应的实际压力值和预设压力值进行比较，如果所述实际压力值小于或等于所述预设压力值，则根据压力信号产生警报信号。
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