CN113494462A - 一种能够在水下与陆地使用的水泵及其采用电机结构的设计方案 - Google Patents

Abstract

一种能够在水下与陆地使用的水泵及其采用电机结构的设计方案：其电机中至少是转子(2)是由电机的全密封型金属密封隔离腔以立体的形式包围着，腔壳中不存在可拆卸且非焊接的任何接触性的密封缝隙，并且，在该腔壳的底部设置了电机轴封(7)以及最多是通过管连的充气嘴机构(P)与压力显示装置接口(K)，以此实现由内部的高压气体利用电机轴封(7)中的动配合缝隙来顶托住外部的高压水体分子的对内渗入。——它在水下一次性的工作与闲置的连续累计时间取决于在气体中运行的电机寿命(约20至30年，可参照家用冰箱全密封型压缩机的一次性使用寿命)，它结构简单，成本低廉，即“性价比”极高，明显胜于现有技术产品，这就为本发明可以成为水泵类的全能换代产品创造了条件。

Description

一种能够在水下与陆地使用的水泵及其采用电机结构的设计 方案

技术领域

本发明涉及利用空气顶托原理防水(液体)密封的潜水泵(包括深潜泵可潜水的深度无限与一次性持续潜水的时间均由电机寿命来确定)的泵结构及其在潜水与陆地全方位的使用过程中均能确保不会将泵内部被输送液体的分子存在对外泄漏的可能。

背景技术

目前，各种规格与型号不同的潜水泵层出不穷，是用途相当广泛而成熟的一种动力设备，其不足在于：现有技术的潜水泵在水下主要依靠其密封结构来抵御外界水体对于潜水泵拖动电机内部的渗入。——主要由高分子软材料制成的各种规格的密封圈以及具有粗糙度的光滑金属面紧压来充当，该现有技术中的这类所谓的“密封”只能够认为是绝对不能够制止诸如常见空气分子与水分子从中穿越的“半密封”举措，否则，汽车轮胎与自行车轮胎就能够永远不需要充气了。

为此，人们使用潜水泵作业时，一般的维护间隔时间不会太长(少则十几天或个把月而多则难以超过一年——潜水深度越大则潜水泵的维护间隔时间越短)，只要使用后，就必须定期地将它提出水面维护(不是坏损维修)，让已经进入潜水泵电机内部的渗水有机会被人为地及时清除，以避免电机转子触及不断增多的渗水而造成整个电机坏损。——小型潜水泵这样地反复许多次上岸维护除水尚能允许，可中型、甚至大型潜水泵这样经常性地离水上岸维护除水，就有麻烦了，而且，潜水越深，“上岸除水”维护的周期就越短或越频繁。

发明内容

本发明之目的：

从水泵技术上要求最高的潜水泵类的防水密封环节入手，即利用空气顶托密封原理来取代现有技术中的所有静态密封结构及其所必须配用的密封件入手，并同时又顺便解决了不会对外泄漏水泵内部被输送的液体分子的结构处理问题。

本发明的关键主要在于：

通过从结构上提出能够实现的防水密封的原理方法(利用空气顶托原理)入手而颠覆了现有技术的整体结构来实现上述之目的。

本发明的特点：

一、由于本发明在结构上可以通过设置的充气嘴机构对潜水泵内部充气(例如：采用最简单的手动打气筒充气增压或压缩机增压)，就能确保在自行设定的潜水深度中工作的潜水泵能够以所需要压力的内部气体顶托的方式抵御具有一定外界压力或很大的外界压力的外界水体的渗入，进而奠定了本发明能够适用于任何潜水深度工作的潜水泵创造了条件。

二、由于本发明结构中由电机所在的窄型金属密封隔离或宽型金属密封隔离分别形成的金属密封隔离腔体，与作为构成本发明下部的液泵部分的金属密封结构之间也是通过不可拆卸的焊接圈部位的焊接工艺来实现连接的，这就为本发明能够在工作时让途径本发明液泵部分内部的液体分子不会外泄创造了条件。——在工程上，若泵取某些贵重的液体或极毒的液体时，这类工程上所具有的不可能外泄被输送液体分子的高要求，很可能就是能否采用它的先决条件。

三.由于构成本发明的电机中的“全密封型”腔体的整机结构中，所有允许穿越流体分子的部位均设置在位于金属密封隔离腔体底部(例如：电机的“轴封位置”的位置与充气机构管连的“入口处”位置)，然而，在上的能够成为流体分子穿越的任何缝隙(“出口处”)的位置就不存在了，即在电机的“全密封型”腔体范围内不可能形成“由下而上”的流体分子通道，这就为本发明在“全密封型”金属密封隔离腔体内“由上而下”的气体顶托情况能够存在，使得大于气体比重的外界高压液体，绝对无法“由下而上”地通过穿越“电机轴封”位置进入本发明的电机“全密封”隔离腔内而创造了条件。

——现有技术的致命缺陷在于：外界高压水体能够通过位置最低的上述电机“轴封位置”施压于水泵内的气体，并让该泵内被外界渗水所挤压的气体慢速穿越电机轴封上部的多处由嵌入在专用光滑缝隙结构中的软性高分子类密封材料制成的密封元件所形成的密封立体防线(根本无法阻挡气体分子通过密封圈元件向整机外部穿越——对外泄漏)，当外界渗入的水体经过积累并逐步取代被挤出的气体原来所占据的空间之后，就会最终与电机转子接触并造成其坏损。

四.由于本发明中没有采用现有技术中常规意义上的密封元件实体及其配用的结构，仅仅是利用了不需要密封元件实体的气体顶托原理来实施气体顶托性密封，其总体结构上必将引起现有潜水泵整体结构的变革或简化，然而，其防水密封性能却远远超越了现有技术(达到了绝对密封的程度)，为此，本发明的“性价比”必然会远大于现有技术，这就为本发明能够成为现有技术至少是潜水泵的换代产品创造了条件。——同时，本发明也适用于最普通的使用在水面之上的水泵结构。

五、由于本发明能够潜入工程上所需要的任何水下的深度部位，且其持续在水下的时间(含：工作的时间与非工作的时间)可以达到无穷大(该期间无需定期上岸进行排除渗水的维护)，这样，本发明潜水泵就可以根据需要或制造能力做成所需要的特大功率的机型(例如：制成上百万千瓦的功率)，为在深海岩层下高效地直接泵取开采的海底石油，或者，为在水下高效地开采地球上丰富的“可燃冰”(目前尚未解决可进入实用阶段的成规模开采并用于商业目的的方法)均创造了条件。——本发明潜水泵的一次性水下使用寿命完全可以取决于拖动电机的使用寿命(世界名牌电机可达到30年——若采用最好的材质制取其寿命可达到接近50年或更长)。

——现有技术的致命缺陷在于：由于采用了软性高分子材料制取的密封圈结构来防水密封，反而无法制止外界水体渗入现有潜水泵内部而造成电机的损坏，潜水泵潜水越深，则定期上岸排除渗水的维护周期就越短，若制成特大功率的潜水泵是难以经常提拉上岸为了排除渗水而进行该定期维护的。

附图说明

图1示意了一种电机定子可拆卸式并设置了窄型金属密封隔离屏蔽的本发明的第一个结构实施例。

图2示意了一种电机定子不可拆卸式并设置了宽型金属密封隔离屏蔽的本发明的第二个结构实施例。

1：嵌入绕组的电机定子；2：电机转子；3：电机轴承；4：窄型金属密封隔离屏蔽；5：宽型隔离屏蔽；6：电机转轴；7：电机轴封或设置该轴封的位置：8：排液管接口；9：液泵(例如：常用的叶片型)；10：构成液泵的至少是其周围与底部的金属密封结构；11：进液管接口；12：充气连管；P：通过充气连管连接的充气嘴机构；K：与充气连管接通的压力显示装置(例如：压力表)接口；D：由上、下两个全密封型实体(隔离屏蔽腔体与液泵密封结构)合拢后建议的最佳焊接圈部位。

具体实施方式

为了实现本发明上述之目的，拟可以采用以下的技术方案：

其特征在于：

一、至少是让转子2被窄型金属密封隔离4以立体形式包围着，或者，至少是让转子2与定子1两者被宽型金属密封隔离5以立体形式包围着，并且，在窄型金属密封隔离4或宽型金属密封隔离5的底部设置了电机轴封7以及最多是通过充气连管12的充气嘴机构P与压力显示装置接口K；

所述的窄型金属密封隔离4或宽型金属密封隔离5涉及到的所有拼接缝隙都是通过不可拆卸的焊接工艺来实现连接的。

二、至少在构成液泵9的周围以及底部也是由不可拆卸的焊接工艺来实现连接的金属密封结构10以立体形式包围着，液泵9上设置了进液管接口11与排液管接口8；

所述的金属密封结构10与窄型金属密封隔离4或宽型金属密封隔离5分别形成的金属密封隔离腔体之间，也是通过不可拆卸的焊接圈部位D的焊接工艺来实现连接的(该部位“D”实现了两者无缝隙连体就在结构上为不会外泄流经该水泵内部的外界液体的分子创造了条件)。

三、窄型金属密封隔离4采用薄型非导磁材料(例如：厚0.1mm的不锈钢或黄铜)来充当，并且，该窄型金属密封隔离4局部与该定子1的内环圆周部位处于可拆卸的紧配合状态(主要是为了大型水泵可以就地水下方便地更换相对来说易于损坏的设有导线绕组的定子1创造了条件)。

四、本发明的同一输泵能够潜水与陆地的使用方法：

a.潜水使用时：将水泵欲放在水面以下某一位置使用时，首先通过充气嘴机构P对液泵内部充气，再通过压力显示装置接口K接通的压力显示器观察，当充气压力大于该水泵欲潜入的深度水压力之后，就能够将其放入水面以下并通电让它启动工作；

b.陆地使用时：将水泵放在能够自吸的水面以上位置使用时，让它通电后即可启动工作。

——在使用过程中，途径水泵的被输送的外界液体，绝对不会发生对水泵外部泄漏该外界液体分子的可能。

若途径液泵9内部流动的液体是水，即允许水分子对外部的泄漏，那么，该液泵9与在上的电机部分两者之间的“可拆卸的方式定位”，即利用常规的螺栓与螺母的定位方式——允许液泵9内的水分子通过申入的电机驱动转轴6向上渗出并最后途径该“可拆卸的方式定位”的缝隙对于外部泄漏出去，显然，对外泄漏的水分子对于本发明的使用，是没有什么影响的；

然而，若途径液泵9内部流动的液体是贵重的或极其危险的有毒的流体物质，那么，上述的“可拆卸的方式定位”的结构对于本发明的使用来说，就绝对不允许了。——为此，就绝对不能够采用上述的在该液泵9与在上的电机部分两者之间所采用的“可拆卸的方式定位”予以结合，必须采用“不可拆卸的方式定位”(必须通过焊接工艺衔接)才行。具体完全可见下文中所述的在附图1与附图2中示意的焊接圈部位D所在地位置。

显然：

对于技术要求最高的深潜泵来说，由于现有技术中所采用的静态密封结构及其必须配用密封元件只能够达到“半密封”的要求，因此，本发明利用“气体顶托原理”来取代该有严重缺陷的“半密封”举措，就能够达到了最理想的来抵御外界高压水体以分子形式渗入电机内部的可能性，以及又能够不让途径水泵内部的被输送的液体分子反过来有可能对外泄漏到水泵结构的外部。——这些都应该归结于本发明在整体结构的处理方面达到了能够杜绝流体分子穿越的“全密封”型的整体技术效果所致。

本发明在其核心技术上的关键点至少是：

其一：不能够在本发明中的电机的壳体(腔体)上存在“由下至上”的任何流体分子通道(“半密封”结构的现有技术明显地存在着“由下至上”的流体分子通道)。

为了实现这一点，就必须让电机的壳体(腔体)的成型不能存在可拆卸的缝隙，该缝隙必须采用焊接工艺来实现。——此举的结构要求，必然使得本发明的一次性使用寿命将会取决于采用的电机寿命，据悉：国内外的电机一次性寿命一般可达到20年左右，高规格的世界品牌的一次性使用寿命可达到30年或更高的水平。

其二：对采用的电机设置充气嘴机构P，为用于与外界高压水体实施压力平衡创造条件。

比方说，在确定了本发明至于水深100米的水底工作，就需要预先通过充气嘴机构P充进气体压力大于10个大气压(例如：12至15个大气压力)为妥。——将本发明沉入水底后，电机内的压力就会通过“轴封位置7”的缝隙对外缓慢排气并自动地降低至10个大气压力，即与外界的水体压力处于平衡的状态。

显然，根据公知知识，当本发明断电停机后，电机温度会有所降低，外界水体就会通过“轴封位置7”的缝隙慢慢地渗入少量的水体并在电机底部的锥形容积中暂时存放，当本发明再次通电工作后，电机变热，就会压迫先前暂存在其锥形底部的渗水由原路退回出去，并以此周期性地循环下去。——该热、冷周期性地循环过程与现有技术的一般情况是一致的。只是本发明中暂时存放的渗水绝对不会存在不断增加的局面而已，而现有技术就会绝对地增加上述暂时存放的渗水。

Claims (5)

1.一种水泵的潜水与陆地两用的使用方法，

其特征在于：

a.潜水使用时：将水泵欲放在水面以下某一位置使用时，首先通过充气嘴机构(P)对液泵内部充气，再通过压力显示装置接口(K)接通的压力显示器观察，当充气压力大于该水泵欲潜入的深度水压力之后，就能够将其放入水面以下并通电让它启动工作；

b.陆地使用时：将水泵放在能够自吸的水面以上位置使用时，让它通电后即可启动工作。

2.一种根据权利要求1所述的水泵的潜水与陆地两用的使用方法中作为输送外界液体途径水泵内部泵出时，其特征在于：

途径水泵内部的外界液体，不会发生在该水泵的结构中会对水泵外部泄漏该被输送的外界液体分子的可能。

3.一种根据权利要求1所述的水泵的潜水与陆地两用的使用方法所采用的结构，其特征在于，在结构上：

至少是让转子(2)被窄型金属密封隔离(4)以立体形式包围着，或者，至少是让转子(2)与定子(1)两者被宽型金属密封隔离(5)以立体形式包围着，并且，在窄型金属密封隔离(4)或宽型金属密封隔离(5)的底部设置了电机轴封(7)以及最多是通过充气管连(12)的充气嘴机构(P)与压力显示装置接口(K)；

所述的窄型金属密封隔离(4)或宽型金属密封隔离(5)涉及到的所有拼接缝隙都是通过不可拆卸的焊接工艺来实现连接的。

4.一种根据权利要求3所述的水泵的潜水与陆地两用的使用方法所采用的结构，其特征在于：

至少在构成液泵(9)的周围以及底部也是由不可拆卸的焊接工艺连接的金属密封结构(10)以立体形式包围着，液泵(9)上设置了进液管接口(11)与排液管接口(8)；

所述的金属密封结构(10)与窄型金属密封隔离(4)或宽型金属密封隔离(5)分别形成的金属密封隔离腔体之间，也是通过不可拆卸的焊接圈部位(D)的焊接工艺来实现连接的。

5.一种根据权利要求3所述的水泵的潜水与陆地两用的使用方法所采用的结构，其特征在于：

窄型金属密封隔离(4)采用薄型非导磁材料来充当，并且，该窄型金属密封隔离(4)局部与该定子(1)的内环圆周部位处于可拆卸的紧配合状态。

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