CN110762029A - 绝缘电子水泵 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及燃料电池反应堆的冷却系统用泵领域，提供绝缘电子水泵。绝缘电子水泵包括泵体和与泵体的轴向末端对接形成内腔的机壳，泵体与机壳对接处设有第一密封件；还包括屏蔽套和后轴承座，屏蔽套沿内腔的轴向设于内腔中，后轴承座设于屏蔽套的后端开口内侧，机壳的后端外壁处设有发热部件，屏蔽套的后端开口处设有将后轴承座密封在屏蔽套内的绝缘导热件，绝缘导热件的内侧面与后轴承座相贴合，绝缘导热件的外侧面与机壳的后端内壁相贴合。本发明散热效果好，绝缘导热件所占用空间非常小，挤压在机壳与屏蔽套之间的狭小空间中，不占用额外空间，使得泵体整体结构紧凑，无需设置复杂结构的散热结构。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池反应堆的冷却系统用泵技术领域，尤其涉及绝缘电子水泵。
背景技术
介质绝缘的水冷式电子水泵主要应用于燃料电池反应堆的冷却系统中，主要功能是为系统冷却液提供循环压能。
循环水泵应用于燃料电池反应堆的冷却系统中，就必须满足燃料电池系统的要求。由于燃料电池系统的冷却液存在带电的风险，所以要求系统的循环水泵的管路系统必须与外壳绝缘；另外，燃料电池系统是一个高度集成的系统，每一点点空间都是极其宝贵的，所以传统的给电机驱动器散热的风冷式结构由于其散热翅片或其他散热结构占用空间很大，已不适应于该系统了。此外，现有水泵内部采用金属性屏蔽套，无法做到介质绝缘。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种绝缘电子水泵，以解决现有技术中采用风冷式结构对电机驱动器散热，散热翅片或其他散热结构占用空间大，不适应所安装的系统的问题。
本发明实施例提供了一种绝缘电子水泵，包括：
泵体和与所述泵体的轴向末端对接形成内腔的机壳，所述泵体与所述机壳对接处设有第一密封件；
还包括屏蔽套和后轴承座，所述屏蔽套沿所述内腔的轴向设于所述内腔中，所述后轴承座设于所述屏蔽套的后端开口内侧，所述机壳的后端外壁处设有发热部件，所述屏蔽套的后端开口处设有将所述后轴承座密封在所述屏蔽套内的绝缘导热件，所述绝缘导热件的内侧面与所述后轴承座相贴合，所述绝缘导热件的外侧面与所述机壳的后端内壁相贴合。
根据本发明的一个实施例，还包括设于所述内腔中的轴承座组件，所述轴承座组件包括前轴承座和安装在所述前轴承座内的轴向轴承，所述轴向轴承的外圈固定在所述前轴承座的内周；
所述泵体内周向设有连续的第一内台阶面和第二内台阶面，所述前轴承座的外周向设有与所述第一内台阶面匹配的外台阶面以及与所述外台阶面连接的外翻边，所述外翻边与所述第二内台阶面之间设有第二密封件，所述前轴承座与所述泵体之间形成水利腔体，所述前轴承座与所述机壳的对接处设有绝缘垫。
根据本发明的一个实施例，所述绝缘导热件的形状与所述屏蔽套的后端开口的大小和形状相匹配，且所述绝缘导热件的轴向横截面积大于所述发热部件的轴向横截面积。
根据本发明的一个实施例，所述绝缘导热件为导热硅胶，所述绝缘导热件压缩设置在所述后轴承座与所述机壳之间。
根据本发明的一个实施例，所述泵体为非金属绝缘材料制成，所述前轴承座为金属材料制成。
根据本发明的一个实施例，所述前轴承座用于安装所述轴向轴承处形成轴向套筒，所述屏蔽套的前端开口套接在所述前轴承座上的所述轴向套筒外，所述轴向套筒的外周设有环形凹槽，所述环形凹槽中设有第三密封件，所述屏蔽套的前端开口的内壁挤压在所述第三密封件外。
根据本发明的一个实施例，所述屏蔽套的后端开口的内壁设有向其轴线方向延伸的定位凸台，所述后轴承座用于插设在所述屏蔽套内的一端外周设有阶梯型凸台，所述定位凸台的外侧面与内周面与所述阶梯型凸台的内侧面与外周面相匹配，且所述后轴承座与所述屏蔽套之间通过第四密封件密封；
所述机壳朝向所述屏蔽套的后端开口的一侧设有用于套设在所述屏蔽套外的环形定位凸缘。
根据本发明的一个实施例，还包括转子组件和定子组件，所述转子组件包括转子轴和固定套设于所述转子轴上的转子，所述转子设于所述屏蔽套内，所述定子组件包括套设于所述屏蔽套外的定子。
根据本发明的一个实施例，还包括前推力轴承，所述转子轴设有前定位轴肩，所述前推力轴承用于抵设在所述前定位轴肩处，所述前定位轴肩处构造有外凸的球形曲面，所述前推力轴承的内圈与所述前定位轴肩接触处设置为与所述外凸的球形曲面相匹配的内凹的球形曲面。
根据本发明的一个实施例，所述转子轴为阶梯轴，所述阶梯轴的前端台阶处形成所述前定位轴肩，所述阶梯轴的后端台阶处形成后定位轴肩，所述阶梯轴在所述前定位轴肩的周向间隔设有至少两个槽部；
还包括推力轴承座，所述推力轴承座的内周设有与所述槽部一一对应的齿部，所述齿部用于插设到所述槽部内。
根据本发明的一个实施例，还包括推力轴承套，所述推力轴承套用于套设在所述推力轴承座外，所述推力轴承套的内孔构造有内阶梯面，所述推力轴承座的外表面构造有与所述内阶梯面相匹配的外阶梯面；
所述推力轴承套由弹性材料制成，所述推力轴承套的开口处形成向其中心轴线方向延伸的翻边凸台。
根据本发明的一个实施例，还包括径向轴承，所述径向轴承固定套设在所述转子轴的后端末端，且位于所述后轴承座内。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例绝缘电子水泵的整体装配示意图；
图2是本发明实施例绝缘电子水泵中主要部件的爆炸示意图；
图3是图2的局部放大示意图；
图4是本发明实施例转子轴、转子以及前推力轴承等部件的装配示意图。
附图标记：
1：泵体；2：水利腔体；3：第三密封件；4：轴承座组件；41：前轴承座；42：轴向轴承；5：第二密封件；6：绝缘垫；7：第一密封件；8：屏蔽套；9：转子；10：定子；11：机壳；12：第四密封件；13：后轴承座；14：径向轴承；15：绝缘导热件；16：发热部件；17：电机驱动器；18：定位凸台；19：定位台阶面；20：阶梯型凸台；21：环形定位凸缘；22：转子轴；23：前推力轴承；24：推力轴承座；25：推力轴承套。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
本实施例仅以电子水泵为例进行说明，然而其他形式的流体泵同样适用。
本发明实施例提供的一种绝缘电子水泵，如图1至图4所示，具体包括：
泵体1和与所述泵体1的轴向末端对接形成内腔的机壳11，所述泵体1与所述机壳11对接处设有第一密封件7，从而保证泵体1与机壳11之间的密封性，此处，第一密封件7可以是弹性密封垫或弹性密封圈等，弹性密封垫或弹性密封圈可以由橡胶材料制成，确保具有一定的可压缩变形，以确保密封效果。
本实施例的绝缘电子水泵还包括屏蔽套8和后轴承座13，所述屏蔽套8沿所述内腔的轴向设于所述内腔中，所述后轴承座13设于所述屏蔽套8的后端开口内侧，所述机壳11的后端外壁处设有发热部件16，此处所说的发热部件16是用于驱动该泵的电机而产生热量的部件，该发热部件16连接电机驱动器17，所述屏蔽套8的后端开口处设有将所述后轴承座13密封在所述屏蔽套8内的绝缘导热件15，一方面，绝缘导热件15对屏蔽套8的内部腔体起到密封作用，避免介质进入屏蔽套8内，所述绝缘导热件15的内侧面与所述后轴承座13相贴合，所述绝缘导热件15的外侧面与所述机壳11的后端内壁相贴合，另一方面，在泵运转时，发热部件16产生的热量经机壳11、绝缘导热件15传到给后轴承座13，后轴承座13再将热量传导给屏蔽套8的内部介质，内部介质通过泵系统的内循环持续把热量带走，从而实现给发热部件16散热。此外，绝缘导热件15也具有绝缘性能，从而也实现了介质绝缘功能。而且，绝缘导热件15所占用空间非常小，挤压在机壳11与屏蔽套8之间的狭小空间中，不占用额外空间，使得泵体1整体结构紧凑，无需设置复杂结构的散热结构。
根据本发明实施例的绝缘电子水泵，该泵以公知的方式配备有吸入口和排出口，此处轴向末端是指泵体1开口侧的轴向一端。
根据本发明的一个实施例，还包括设于所述内腔中的轴承座组件4，所述轴承座组件4包括前轴承座41和安装在所述前轴承座41内的轴向轴承42，所述轴向轴承42的外圈固定在所述前轴承座41的内周，实现轴向轴承42的定位。
所述泵体1内周向设有连续的第一内台阶面和第二内台阶面，即泵体1内周向形成两级台阶面，所述前轴承座41的外周向设有与所述第一内台阶面匹配的外台阶面以及与所述外台阶面连接的外翻边，所述外翻边与所述第二内台阶面之间设有第二密封件5，具体地，外翻边包括竖直面和沿竖直面向泵体1侧延伸的水平面，水平面与竖直面之间限定出第二密封件5的安装槽，第二密封件5设于安装槽中并抵紧在泵体1的第二内台阶面处，起到密封效果。所述前轴承座41与所述泵体1之间形成水利腔体2，所述前轴承座41与所述机壳11的对接处设有绝缘垫6，因泵体1为非金属绝缘材料制成，从而实现了水利腔体2中介质与机壳11之间的绝缘。
根据本发明的一个实施例，所述绝缘导热件15的形状与所述屏蔽套8的后端开口的大小和形状相匹配，当然，绝缘导热件15可以略大于屏蔽套8的后端开口，便于绝缘导热件15覆盖到屏蔽套8的后端的整个开口，确保安装方便且具有足够的密封效果。此外，所述绝缘导热件15的轴向横截面积大于所述发热部件16的轴向横截面积，以使得绝缘导热件15能够具有足够的导热面积，将发热部件16的热量充分传导，便于发热部件16的热量较快传递。
根据本发明的一个具体实施例，所述绝缘导热件15为导热硅胶，导热硅胶绝缘性好，导热性好，也具有一定的弹性，所述绝缘导热件15压缩设置在所述后轴承座13与所述机壳11之间，从而可以适应后轴承座13与所述机壳11之间的狭小空间，而且导热硅胶具有弹性，能够通过适当的变形适应所在空间的厚度。具体地，通过控制绝缘导热件15的压缩量，从而完成各部件的位置定位。
根据本发明的一个实施例，所述泵体1为非金属绝缘材料制成，所述前轴承座41为金属材料制成，确保具有足够的强度。
根据本发明的一个实施例，所述前轴承座41用于安装所述轴向轴承42处形成轴向套筒，所述屏蔽套8的前端开口套接在所述前轴承座41上的所述轴向套筒外，所述轴向套筒的外周设有环形凹槽，所述环形凹槽中设有第三密封件3，所述屏蔽套8的前端开口的内壁挤压在所述第三密封件3外，确保屏蔽套8与前轴承座41之间的密封效果。
根据本发明的一个实施例，所述屏蔽套8的后端开口的内壁设有向其轴线方向延伸的定位凸台18，所述后轴承座13用于插设在所述屏蔽套8内的一端外周设有阶梯型凸台20，所述定位凸台18的外侧面与内周面与所述阶梯型凸台20的内侧面与外周面相匹配，实现屏蔽套8与后轴承座13之间的径向配合和轴向定位，限制后轴承座13沿轴向的位移，此外，所述后轴承座13与所述屏蔽套8之间通过第四密封件12密封，确保屏蔽套8与后轴承座13之间的密封效果。
需要说明的是，第二密封件5，第三密封件3和第四密封件12，均可以采用和第一密封件7相同的材质和结构。
所述机壳11朝向所述屏蔽套8的后端开口的一侧设有用于套设在所述屏蔽套8外的环形定位凸缘21，此处，屏蔽套8的外周面设有与环形定位凸缘21相匹配的定位台阶面19，使得屏蔽套8能够与机壳11稳固安装在一起，且能够将绝缘导热件15定位在机壳11的环形定位凸缘21内。
根据本发明的一个实施例，还包括转子组件和定子组件，所述转子组件包括转子轴22和固定套设于所述转子轴22上的转子9，所述转子9设于所述屏蔽套8内，所述定子组件包括套设于所述屏蔽套8外的定子10。屏蔽套8将定子组件和转子组件分割成两个腔体，屏蔽套8内用于流通液体介质。
根据本发明的一个实施例，还包括前推力轴承23，所述转子轴22设有前定位轴肩，所述前推力轴承23用于抵设在所述前定位轴肩处，所述前定位轴肩处构造有外凸的球形曲面，所述前推力轴承23的内圈与所述前定位轴肩接触处设置为与所述外凸的球形曲面相匹配的内凹的球形曲面。使得在相同轴径条件下，接触面积更大，前推力轴承23的承载能力更高，且使得由转子组件传递来的轴向力更多的作用在转子轴22上，减小作用到前推力轴承23上的轴向力，减少前推力轴承23的磨损；在泵高速运转条件下，两球形曲面配合，两球形曲面能相互滑移，降低各振动源之间的相互影响，以提高使用寿命。
优选的，转子轴22由优质不锈钢材料制成。
根据本发明的一个实施例，所述转子轴22为阶梯轴，具体地，转子轴22为中间轴的直径大于两端轴的直径的阶梯轴，所述阶梯轴的前端台阶处形成所述前定位轴肩，所述阶梯轴的后端台阶处形成后定位轴肩，所述阶梯轴在所述前定位轴肩的周向间隔设有至少两个槽部，例如可以设置两个、三个或四个等槽部，设置的多个槽部优选均布在所述前定位轴肩的周向，以便于受力均匀。
还包括推力轴承座24，所述推力轴承座24的内周设有与所述槽部一一对应的齿部，所述齿部用于插设到所述槽部内。例如，该推力轴承座24的内周设有两个、三个或四个等齿部，多个齿部均布在推力轴承座24的内周，从而在推力轴承座24套设在转子轴22上时，所述推力轴承座24利用其上的齿部插设到所述转子轴22的相应槽部内，用于限制推力轴承座24沿转子轴22的转动自由度。
根据本发明的一个实施例，还包括推力轴承套25，推力轴承套25的轴向设有用于套设在转子轴22上的内孔，且所述推力轴承套25用于套设在所述推力轴承座24外，所述推力轴承套25的内孔构造有内阶梯面，所述推力轴承座24的外表面构造有与所述内阶梯面相匹配的外阶梯面。装配时，所述推力轴承座24的所述外阶梯面与所述推力轴承套25的内阶梯面相接触，阶梯结构的推力轴承座24与阶梯结构的推力轴承套25相配合，使得推力轴承座24具有缓冲作用。
所述推力轴承套25由弹性材料制成，例如由橡胶材料制成，形成橡胶推力轴承套25，所述推力轴承套25的开口处形成向其中心轴线方向延伸的翻边凸台。便于推力轴承座24装配到推力轴承套25中后，翻边凸台对推力轴承座24起到定位止挡作用，从而可以吸收转子在转动时作用到前推力轴承23上的轴向力，降低轴承在电子水泵工作过程中的磨损。进一步地，所述推力轴承套25的内孔与转子轴22的外表面相匹配。
根据本发明的一个实施例，还包括径向轴承14，所述径向轴承14固定套设在所述转子轴22的后端末端，且位于所述后轴承座13内，径向轴承14过盈压装在后轴承座13内，径向轴承14用于承受径向力。径向轴承14可以为陶瓷轴承。
本实施例中，沿转子轴22的轴向，从前至后依次套设有叶轮，轴承座组件4，前推力轴承23，推力轴承座24，推力轴承套25，转子，径向轴承14以及后轴承座13，由转子轴22带动以上各部件随转子轴22一起转动。
以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
Claims (10)
1.一种绝缘电子水泵，其特征在于，包括：
泵体和与所述泵体的轴向末端对接形成内腔的机壳，所述泵体与所述机壳对接处设有第一密封件；
还包括屏蔽套和后轴承座，所述屏蔽套沿所述内腔的轴向设于所述内腔中，所述后轴承座设于所述屏蔽套的后端开口内侧，所述机壳的后端外壁处设有发热部件，所述屏蔽套的后端开口处设有将所述后轴承座密封在所述屏蔽套内的绝缘导热件，所述绝缘导热件的内侧面与所述后轴承座相贴合，所述绝缘导热件的外侧面与所述机壳的后端内壁相贴合。
2.根据权利要求1所述的绝缘电子水泵，其特征在于，还包括设于所述内腔中的轴承座组件，所述轴承座组件包括前轴承座和安装在所述前轴承座内的轴向轴承，所述轴向轴承的外圈固定在所述前轴承座的内周；
所述泵体内周向设有连续的第一内台阶面和第二内台阶面，所述前轴承座的外周向设有与所述第一内台阶面匹配的外台阶面以及与所述外台阶面连接的外翻边，所述外翻边与所述第二内台阶面之间设有第二密封件，所述前轴承座与所述泵体之间形成水利腔体，所述前轴承座与所述机壳的对接处设有绝缘垫。
3.根据权利要求1所述的绝缘电子水泵，其特征在于，所述绝缘导热件的形状与所述屏蔽套的后端开口的大小和形状相匹配，且所述绝缘导热件的轴向横截面积大于所述发热部件的轴向横截面积。
4.根据权利要求1所述的绝缘电子水泵，其特征在于，所述绝缘导热件为导热硅胶，所述绝缘导热件压缩设置在所述后轴承座与所述机壳之间。
5.根据权利要求2所述的绝缘电子水泵，其特征在于，所述泵体为非金属绝缘材料制成，所述前轴承座为金属材料制成。
6.根据权利要求5所述的绝缘电子水泵，其特征在于，所述前轴承座用于安装所述轴向轴承处形成轴向套筒，所述屏蔽套的前端开口套接在所述前轴承座上的所述轴向套筒外，所述轴向套筒的外周设有环形凹槽，所述环形凹槽中设有第三密封件，所述屏蔽套的前端开口的内壁挤压在所述第三密封件外。
7.根据权利要求1所述的绝缘电子水泵，其特征在于，所述屏蔽套的后端开口的内壁设有向其轴线方向延伸的定位凸台，所述后轴承座用于插设在所述屏蔽套内的一端外周设有阶梯型凸台，所述定位凸台的外侧面与内周面与所述阶梯型凸台的内侧面与外周面相匹配，且所述后轴承座与所述屏蔽套之间通过第四密封件密封；
所述机壳朝向所述屏蔽套的后端开口的一侧设有用于套设在所述屏蔽套外的环形定位凸缘。
8.根据权利要求1所述的绝缘电子水泵，其特征在于，还包括转子组件和定子组件，所述转子组件包括转子轴和固定套设于所述转子轴上的转子，所述转子设于所述屏蔽套内，所述定子组件包括套设于所述屏蔽套外的定子。
9.根据权利要求8所述的绝缘电子水泵，其特征在于，还包括前推力轴承，所述转子轴设有前定位轴肩，所述前推力轴承用于抵设在所述前定位轴肩处，所述前定位轴肩处构造有外凸的球形曲面，所述前推力轴承的内圈与所述前定位轴肩接触处设置为与所述外凸的球形曲面相匹配的内凹的球形曲面。
10.根据权利要求9所述的绝缘电子水泵，其特征在于，所述转子轴为阶梯轴，所述阶梯轴的前端台阶处形成所述前定位轴肩，所述阶梯轴的后端台阶处形成后定位轴肩，所述阶梯轴在所述前定位轴肩的周向间隔设有至少两个槽部；
还包括推力轴承座，所述推力轴承座的内周设有与所述槽部一一对应的齿部，所述齿部用于插设到所述槽部内；
还包括推力轴承套，所述推力轴承套用于套设在所述推力轴承座外，所述推力轴承套的内孔构造有内阶梯面，所述推力轴承座的外表面构造有与所述内阶梯面相匹配的外阶梯面；
所述推力轴承套由弹性材料制成，所述推力轴承套的开口处形成向其中心轴线方向延伸的翻边凸台；
还包括径向轴承，所述径向轴承固定套设在所述转子轴的后端末端，且位于所述后轴承座内。
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