CN112682319A - 一种用于磁性液体抛光循环系统的离心泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于磁性液体抛光循环系统的离心泵，电机与电机安装座上端固定连接，电机安装座为中空设置，电机输出轴穿设过电机安装座通过联轴器与叶轮轴同轴固定连接，电机安装座一侧固设有离心泵挂钩，离心泵挂钩与离心泵安装座上开设的方槽适配连接，离心泵安装座上与方槽相邻的两侧开设有螺孔，紧定旋钮螺入该螺孔内，电机安装座底座下端与储液罐装置上端固定连接，储液罐装置下端与叶轮底座固定连接，叶轮底座内开设有容置腔室，容置腔室内安装有叶轮，叶轮通过叶轮挡圈与叶轮轴下端固定连接。本发明结构简单，离心泵整体安装采用快拆式的结构，拆装时只需松紧一个紧定旋钮即可，方便清洗、维护时的拆装，提高了维护效率。

Description

一种用于磁性液体抛光循环系统的离心泵

技术领域

本发明是涉及离心泵技术领域，具体地说是涉及一种用于磁性液体抛光循环系统的离心泵。

背景技术

磁性液体抛光技术是光学元件加工领域的一种重要超精密加工手段，同传统光学抛光技术相比，磁性液体抛光技术在对工件面形进行修整和降低表面粗糙度的基础上，不会产生亚表面损伤，且加工效率高。磁性液体是一种由磁性颗粒、载液和抛光粉等其他添加成分组成的智能材料。磁性液体中的磁性颗粒在磁场的作用下能产生明显的磁流变效应，根据外部磁场的大小可在液体和固体或半固体之间实现快速可逆的切换。当磁性液体由喷嘴输送至抛光轮上端并随其旋转至抛光区域时，在抛光轮内置磁铁磁场的作用下，磁性液体转变为具有粘塑性的流体，形成一条柔性的抛光缎带与工件面接触，从而实现工件表面材料的去除。抛光完成后，柔性缎带随抛光轮流出加工区域，此时磁场大幅衰弱，磁性液体重新切换成液体状态，由回收器回收。

在光学加工领域，因其对光学镜片表面质量的要求极高，磁性液体在循环使用一段时间(一般三周左右)后会产生变性或混入其他杂质，从而对光学镜片的加工质量产生一定的不良影响。因此，实际应用中需定期对整个磁性液体循环系统进行清洗，并更换磁性液体。此外，磁性液体由于对各成分配方有比较严格的要求，价格昂贵，为控制使用成本，每次更换时需根据实际需求添加合适量的磁性液体抛光液。

磁性液体抛光循环系统是磁性液体抛光技术得以实现的根本保障，而离心泵是整套循环系统的“心脏”，其为磁性液体的输送提供输送压力，并通过调整泵本身电机的转速可初步控制输送液体的流量。

当前，用于磁性液体循环系统的离心泵大都采用市场上的成品离心泵，结合需求增加储液罐等外围部件以满足实际使用要求，而这种方式往往会存在以下缺陷：

(1)在更换磁性液体时，需对离心泵及其外围部件进行拆卸，成品的离心泵拆卸比较复杂，而且清洗完后很难装配至出厂水平；

(2)市场上的离心泵叶轮大都采用黄铜或者其他钢制材料，由于磁性液体的研磨特性，在叶轮高速泵送的时候，在磁性液体抛光粉的作用下，叶轮磨损严重；

(3)根据所选的离心泵增加储液罐等外围部件时会受到很大的限制，一方面储液罐的容积难以同离心泵匹配；另一方面储液罐同离心泵的安装比较繁琐，而且还容易出现密封不当而发生泄漏；而离心泵及外围部件又需经常进行清洗，导致每次拆卸、再组装需花费大量的时间，效率低下。

(4)现有离心泵及其储液罐等外围部件都是一个封闭的、不透明的部件，不能实时观察到储液罐中液位，不方便操作人员判断液位变化。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于磁性液体抛光循环系统的离心泵，包括电机驱动机构、储液罐装置和叶轮组件，所述电机驱动机构与储液罐装置固定连接，所述储液罐装置另一端与叶轮组件固定连接，所述电机驱动装置包括电机、电机安装座、离心泵挂钩、离心泵安装座、紧定旋钮、联轴器和叶轮轴，所述电机与电机安装座上端固定连接，所述电机安装座为中空设置，所述电机输出轴穿设过所述电机安装座通过联轴器与叶轮轴同轴固定连接，所述电机安装座一侧固设有离心泵挂钩，所述离心泵挂钩与离心泵安装座上开设的方槽适配连接，所述离心泵安装座上与所述方槽相邻的两侧开设有螺孔，所述紧定旋钮螺入该螺孔内，所述电机安装座底座下端与所述储液罐装置上端固定连接，所述叶轮组件包括叶轮底座、叶轮、第一出液口、第二出液口和叶轮挡圈，所述储液罐装置下端与叶轮底座固定连接，所述叶轮底座内开设有容置腔室，所述容置腔室内安装有叶轮，所述叶轮通过叶轮挡圈与所述叶轮轴下端固定连接，所述叶轮底座外侧设有第一出液口，其相对的内侧开设有第二出液口，所述第一出液口与第二出液口连通。

优选地，所述叶轮底座上端面开设有环形台阶面，该环形台阶面内开设有环形沟槽，所述环形沟槽内安装有第二密封件。

优选地，所述储液罐装置包括储液罐底座、罐体、盖板、加水口、第一密封件、回收液入口、冷却水入口、冷却水出口和磁性液体加液口，所述储液罐底座中间开设有锥形通孔，所述储液罐底座上端同轴开设有环形台阶面，所述储液罐底座上端环形台阶面通过第一密封件与罐体下端固定连接，所述罐体上端嵌设有盖板，所述盖板上安装有加水口和磁性液体加液口，所述储液罐底座下端通过第二密封件与所述叶轮底座上端面适配连接，所述储液罐底座一侧分别开设有回收液入口、冷却水入口和冷却水出口，所述储液罐底座内开设有过水孔，所述回收液入口与所述罐体通过外设磁性液体循环系统连通，所述冷却水入口通过过水孔与冷却水出口连通。

优选地，所述罐体为透明亚克力材料。

优选地，所述罐体上端面开设有螺孔，所述电机安装座下端面设有相对应的螺钉间隙孔，所述罐体与所述电机安装座底座通过螺栓固定连接。

优选地，所述电机安装座侧面开设有连通的安装槽，所述加水口和磁性液体加液口的入口端均伸出该安装槽外。

优选地，所述储液罐底座下端面开设有沉孔，所述叶轮底座上端面同轴抵设于所述沉孔内。

优选地，离心泵挂钩呈U形槽状。

优选地，所述叶轮为陶瓷材料。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)离心泵整体安装采用快拆式的结构，拆装时只需松紧一个紧定旋钮即可，方便清洗、维护时的拆装，提高了维护效率；

(2)本发明结构简单，自带储液罐，进行离心泵清洗时，只需拆下上下固定螺钉，可对离心泵零部件完全分离，可做到罐内无死角的彻底清洗，组装简单可靠，可显著提高离心泵清洗的效率；

(3)解决了离心泵叶轮磨损的问题，本发明离心泵叶轮采用陶瓷材料，得益于陶瓷本身的特性，可阻止叶轮磨损，并防止磁性液体对叶轮的腐蚀，延长其使用寿命，重要的是可减少磨损杂质对后续加工产生的不利影响；

(4)离心泵集成了冷却水循环系统，解决了磁性液体在叶轮高速旋转时产生的高热量问题，有利于磁性液体保持稳定，为后续加工性能的保障提供了有益的条件；

(5)离心泵的罐体采用透明的亚克力材料，操作人员可实时关注罐内液位的变化，同时亚克力罐体不黏贴磁性液体，可减少清洗时的洗刷时间，提高清洗效率。

附图说明

图1为本发明的剖视图。

图2为本发明的结构示意图。

图3为本发明的叶轮示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步说明。

如图1至图3所示，一种用于磁性液体抛光循环系统的离心泵，包括电机驱动机构1、电机11、电机安装座12、离心泵挂钩13、离心泵安装座14、紧定旋钮15、联轴器16、叶轮轴17、储液罐装置2、储液罐底座21、罐体22、盖板23、加水口24、第一密封件25、回收液入口26、冷却水入口27、冷却水出口28、磁性液体加液口29、叶轮组件3、叶轮底座31、叶轮32、第一出液口331、第二出液口332、第二密封件34、叶轮挡圈35。

电机驱动机构1与储液罐装置2固定连接，具体的，电机驱动机构1包括电机11、电机安装座12、离心泵挂钩13、离心泵安装座14、紧定旋钮15、联轴器16和叶轮轴17，电机11与电机安装座12上端固定连接，在本实施例中，电机安装座12上端面开设有与电机11法兰安装面对应的安装螺孔，电机11和电机安装座12通过螺接固定，电机安装座12为中空设置，依次用于穿设电机11输出轴、联轴器16及叶轮轴17，电机11输出轴穿设过电机安装座12通过联轴器16与叶轮轴17同轴固定连接，当电机11启动时，叶轮轴17通过联轴器16同电机轴同步转动。电机安装座12侧面开设有连通的安装槽，能方便安装联轴器时进入扳手紧固联轴器16的螺丝。电机安装座12一侧固设有离心泵挂钩13，离心泵挂钩13呈U形槽形状，离心泵挂钩13与离心泵安装座14上开设的方槽适配连接，离心泵安装座14上与方槽相邻的两侧开设有螺孔，紧定旋钮15螺入该螺孔内，用于旋紧紧定旋钮15。安装离心泵时，只需将离心泵通过离心泵挂钩13扣入离心泵安装座14对应的方槽中，然后旋紧紧定旋钮15即可实现离心泵整体的安装。同样，需要拆卸离心泵整体进行清洗时，松开紧定旋钮15，就可将离心泵整体从离心泵安装座14方槽中取出。这种快拆式的设计，有效的减短了后续清洗时拆装的时间，提高了工作效率。

电机安装座12底座下端与储液罐装置2上端固定连接，具体的，储液罐装置2包括储液罐底座21、罐体22、盖板23、加水口24、第一密封件25、回收液入口26、冷却水入口27、冷却水出口28和磁性液体加液口29，罐体22上端面开设有螺孔，电机安装座12下端面设有相对应的螺钉间隙孔，罐体22与电机安装座12底座通过螺栓固定连接。储液罐底座21中间开设有锥形通孔，上端大口，下端小口，储液罐底座21上端同轴开设有环形台阶面，内部锥面通孔有利于磁性液体往下聚集，储液罐底座21上端环形台阶面通过第一密封件25与罐体22下端固定连接，在本实施例中，罐体22与底座21外周通过螺钉进行紧固连接，同时挤压第一密封件25，实现底座21与罐体22的密封固定连接，以防磁性液体泄漏。罐体22中心开设圆柱形通孔，用于储存磁性液体，且罐体22为透明亚克力材料，一方面操作人员可以随时直观观察罐体22中磁性液体液位，另一方面磁性液体不会黏贴在亚克力材料上，有利于罐体22的清洗。

罐体22上端嵌设有盖板23，盖板23上端同样开设有环形台阶面，电机安装座12开设的中心通孔同轴的套设于该台阶面上，盖板23上安装有加水口24和磁性液体加液口29，当循环系统上位机警示磁性液体粘度过高或过低时，通过加水口24加水、磁性液体加液口29加磁性液体可调节罐体22内磁性液体的粘度值。

储液罐底座21下端通过第二密封件34与叶轮底座31上端面适配连接，储液罐底座21一侧分别开设有回收液入口26、冷却水入口27和冷却水出口28，储液罐底座21内开设有过水孔，回收液入口26与罐体22通过外设磁性液体循环系统连通(该外设磁性液体循环系统为市面上常见的装置，非本发明的主要创新点，故未详写)，用于将外设循环系统吸收回来的磁性液体回收至罐体22内，让磁性液体得到回收与再利用；冷却水入口27由储液罐底座内设的过水孔与冷却水出口28连通，冷却水入口27、冷却水出口28通过管接头、管路与外部冷却水循环系统相连通(该外部冷却水循环系统为市面上常见的冷却水循环装置，非本发明的主要创新点，故未详写)，外部循环水系统的冷却液流经冷却水入口27、过水孔、冷却水出口28再通过接头、管路等构成离心泵的整个冷却装置，对罐体22内的磁性液体进行冷却。

储液罐装置2下端与叶轮组件3固定连接，具体的，叶轮组件3包括叶轮底座31、叶轮32、第一出液口331、第二出液口332、第二密封件34和叶轮挡圈35，储液罐装置2下端与叶轮底座31固定连接，叶轮底座31内开设有容置腔室，容置腔室内安装有叶轮32，叶轮32通过叶轮挡圈35与叶轮轴17下端固定连接，叶轮32为陶瓷材料，优先采用氧化铝陶瓷，氧化铝陶瓷材质具有耐高温、高强度、耐磨、耐腐蚀性等优良性能，可以阻止叶轮32在高速旋转过程中由于磁性液体中抛光粉的研磨而对其产生的磨损，并防止磁性液体对叶轮32的腐蚀，延长其使用寿命并减少磨损杂质对后续加工产生的不利影响。如图3所示，叶轮32的旋转方向应为逆时针旋转。具体的，在本实施例中叶轮32上端均匀设有6块圆弧形叶片，中间开设有D形通孔，叶轮轴17下轴段为与叶轮32中间D形孔相匹配的轴段，下端面设有螺孔，叶轮32通过中间开设的D形孔套入叶轮轴17下轴段，由叶轮挡圈35、螺钉把叶轮32固定在叶轮轴17上，所述叶轮底座31外侧设有第一出液口331，其相对的内侧开设有第二出液口332，所述第一出液口331与第二出液口332连通，具体的，电机11启动时，依次通过联轴器16、叶轮轴17带动叶轮32旋转，叶轮32通过其设置的圆弧形叶片将其上方的磁性液体推送至第二出液口332，第二出液口332同叶轮底座31侧面的第一出液口331相连通，磁性液体由此被泵送至外部循环系统进行下一步的处理。

叶轮底座31上端面开设有环形台阶面，该环形台阶面内开设有环形沟槽，环形沟槽内安装有第二密封件34，叶轮底座31上端台阶面同轴的抵设于底座21下端面开设的沉孔内，通过螺栓将叶轮底座31固定于底座21上，同时挤压第二密封件34，如此，叶轮底座31与底座21构成了密封的固定连接，阻止离心泵内磁性液体外泄。

电机安装座12侧面开设有连通的安装槽，加水口24和磁性液体加液口29的入口端均伸出该安装槽外，方便添加水和磁性液体。

上述的实施例仅为本发明的优选实施例，不能以此来限定本发明的权利范围，因此，依本发明申请专利范围所作的修改、等同变化、改进等，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种用于磁性液体抛光循环系统的离心泵，其特征在于：包括电机驱动机构(1)、储液罐装置(2)和叶轮组件(3)，所述电机驱动机构(1)与储液罐装置(2)固定连接，所述储液罐装置(2)另一端与叶轮组件(3)固定连接，所述电机(11)驱动装置包括电机(11)、电机安装座(12)、离心泵挂钩(13)、离心泵安装座(14)、紧定旋钮(15)、联轴器(16)和叶轮轴(17)，所述电机(11)与电机安装座(12)上端固定连接，所述电机安装座(12)为中空设置，所述电机(11)输出轴穿设过所述电机安装座(12)通过联轴器(16)与叶轮轴(17)同轴固定连接，所述电机安装座(12)一侧固设有离心泵挂钩(13)，所述离心泵挂钩(13)与离心泵安装座(14)上开设的方槽适配连接，所述离心泵安装座(14)上与所述方槽相邻的两侧开设有螺孔，所述紧定旋钮(15)螺入该螺孔内，所述电机安装座(12)底座下端与所述储液罐装置(2)上端固定连接，所述叶轮组件(3)包括叶轮底座(31)、叶轮(32)、第一出液口(331)、第二出液口(332)和叶轮挡圈(35)，所述储液罐装置(2)下端与叶轮底座(31)固定连接，所述叶轮底座(31)内开设有容置腔室，所述容置腔室内安装有叶轮(32)，所述叶轮(32)通过叶轮挡圈(35)与所述叶轮轴(17)下端固定连接，所述叶轮底座(31)外侧设有第一出液口(331)，其相对的内侧开设有第二出液口(332)，所述第一出液口(331)与第二出液口(332)连通。

2.根据权利要求1所述的一种用于磁性液体抛光循环系统的离心泵，其特征在于：所述叶轮底座(31)上端面开设有环形台阶面，该环形台阶面内开设有环形沟槽，所述环形沟槽内安装有第二密封件(34)。

3.根据权利要求1所述的一种用于磁性液体抛光循环系统的离心泵，其特征在于：所述储液罐装置(2)包括储液罐底座(21)、罐体(22)、盖板(23)、加水口(24)、第一密封件(25)、回收液入口(26)、冷却水入口(27)、冷却水出口(28)和磁性液体加液口(29)，所述储液罐底座(21)中间开设有锥形通孔，所述储液罐底座(21)上端同轴开设有环形台阶面，所述储液罐底座(21)上端环形台阶面通过第一密封件(25)与罐体(22)下端固定连接，所述罐体(22)上端嵌设有盖板(23)，所述盖板(23)上安装有加水口(24)和磁性液体加液口(29)，所述储液罐底座(21)下端通过第二密封件(34)与所述叶轮底座(31)上端面适配连接，所述储液罐底座(21)一侧分别开设有回收液入口(26)、冷却水入口(27)和冷却水出口(28)，所述储液罐底座(21)内开设有过水孔，所述回收液入口(26)与所述罐体(22)通过外设磁性液体循环系统连通，所述冷却水入口(27)通过过水孔与冷却水出口(28)连通。

4.根据权利要求3所述的一种用于磁性液体抛光循环系统的离心泵，其特征在于：所述罐体(22)为透明亚克力材料。

5.根据权利要求3或4所述的一种用于磁性液体抛光循环系统的离心泵，其特征在于：所述罐体(22)上端面开设有螺孔，所述电机安装座(12)下端面设有相对应的螺钉间隙孔，所述罐体(22)与所述电机安装座(12)底座通过螺栓固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于磁性液体抛光循环系统的离心泵，其特征在于：所述电机安装座(12)侧面开设有连通的安装槽，所述加水口(24)和磁性液体加液口(29)的入口端均伸出该安装槽外。

7.根据权利要求3所述的一种用于磁性液体抛光循环系统的离心泵，其特征在于：所述储液罐底座(21)下端面开设有沉孔，所述叶轮底座(31)上端面同轴抵设于所述沉孔内。

8.根据权利要求1所述的一种用于磁性液体抛光循环系统的离心泵，其特征在于：离心泵挂钩(13)呈U形槽状。

9.根据权利要求1所述的一种用于磁性液体抛光循环系统的离心泵，其特征在于：所述叶轮(32)为陶瓷材料。

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