CN113513485B

CN113513485B - 一种干式电机变频高速潜水泵

Info

Publication number: CN113513485B
Application number: CN202110404980.1A
Authority: CN
Inventors: 张睿杰; 汪家琼; 孔繁余
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2021-04-15
Filing date: 2021-04-15
Publication date: 2022-11-18
Anticipated expiration: 2041-04-15
Also published as: CN113513485A

Abstract

本发明提供了一种干式电机变频高速潜水泵，包括转轴、滑动轴承、泵壳和电机壳，所述转轴两端分别通过滑动轴承支撑，所述滑动轴承两侧设有机械密封；所述泵壳和电机壳之间的环形空间，用于输送介质；所述电机壳设有互不连通的电机腔和液体腔；所述电机腔内安装电机组件；所述的滑动轴承外部设有轴承密封腔，所述轴承密封腔内封灌冷却润滑液，用于润滑所述滑动轴承；所述轴承密封腔位于液体腔内，所述液体腔与环形空间连通，用于流动介质与所述轴承密封腔壁产生热传递。本发明确保滑动轴承在灌有冷却润滑油的轴承密封腔内运转，确保滑动轴承良好的冷却润滑条件，确保高速电机转子在空气中运转，运行阻力小。

Description

一种干式电机变频高速潜水泵

技术领域

本发明涉及潜水泵领域，特别涉及一种干式电机变频高速潜水泵。

背景技术

潜水泵通过提高转速来缩小体积和重量，方便机泵整体下水。然而高速泵轴承的线速度大，发热严重，必须保证足够的强度和良好的冷却润滑条件。现有技术公布了一种变频高速湿式潜水泵和一种高速矿用潜水泵用湿式电机，电机和泵同轴设计，采用滑动轴承，设计了独立的内部灌有清水的冷却润滑回路，整个电机转子和定子都浸没在冷却润滑清水介质中，定子绕组单独绝缘，绕组笨重，冷却润滑回路与外部进行换热，使轴承散热良好。湿式电机高速泵，由于电机转子在液体冷却水中高速旋转，水摩损耗随转速呈指数级别增加(指数≥3)，机泵效率极低，变频器和电机功率大，变频器体积巨大，严重影响变频高速湿式潜水泵的推广应用。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种干式电机变频高速潜水泵，克服高速湿式电机潜水泵效率低下，电机和变频器功率大，变频器体积大的问题。本发明确保电机转子为干式电机，电机腔体内没有液体。为了解决轴承的冷热问题，设计两端带机械密封的冷却油腔，单独对高速滑动轴承进行冷却。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种干式电机变频高速潜水泵，包括转轴、滑动轴承、泵壳和电机壳，所述转轴两端分别通过滑动轴承支撑，所述滑动轴承两侧设有机械密封；所述泵壳和电机壳之间的环形空间，用于输送介质；所述电机壳设有互不连通的电机腔和液体腔；所述电机腔内安装电机组件；所述的滑动轴承外部设有轴承密封腔，所述轴承密封腔内封灌冷却润滑液，用于润滑所述滑动轴承；所述轴承密封腔位于液体腔内，所述液体腔与环形空间连通，用于流动介质与所述轴承密封腔壁产生热传递。

进一步，所述转轴穿过电机腔，所述电机腔内介质为空气，所述电机组件包括电机定子和电机转子，所述电机定子固定在电机腔壁面，所述电机转子安装在转轴上。

进一步，所述电机转子的转速为8000～10000r/min，所述电机组件功率至少可达1000kw。

进一步，所述滑动轴承位于机封罩内，所述滑动轴承两端的机械密封分别位于机封罩和机封底座内；所述机封罩安装在机封底座上，机封盖安装在所述机封罩上；所述机封底座安装在电机壳内壁上，用于使电机腔与液体腔互不连通；所述轴承密封腔为机封底座、机封罩和机封盖构成的内部空腔。

进一步，所述轴承密封腔包括上机封密封腔和下机封密封腔；所述上机封密封腔为机封罩和机封盖与机械密封之间的空腔，所述下机封密封腔为机封底座和机封罩与机械密封之间的空腔，所述滑动轴承内圈设有螺旋沟槽，用于使上机封密封腔和下机封密封腔连通。

进一步，所述机封底座、机封罩和机封盖之间分别通过第一O型圈密封；所述机封底座与所述电机壳之间通过第二O型圈密封。

本发明的有益效果在于：

本发明所述的干式电机变频高速潜水泵可以确保轴不被磨损；确保滑动轴承良好的冷却润滑条件，使电机转子在空气中运转，大幅提高机组效率，提高高速潜水泵可靠性，缩小机泵及变频器机组体积和重量。

附图说明

图1为本发明所述的干式电机变频高速潜水泵总装图。

图2为本发明所述的轴承密封腔结构图。

图3为本发明所述的滑动轴承示意图。

图中：

1-电机定子；2-电机转子；3-泵壳；4-电机壳；5-机封底座；6-第一螺钉；7-紧定螺钉；8-机封罩；9-第二螺钉；10-机封盖；11-上泵盖；12-第一机械密封；13-轴套；14-滑动轴承；15-第一O型圈；16-第二O型圈；17-第二机械密封；18-转轴；A1-内壁出口；A2-泵出口；A3-内壁进口；A4-泵进口；Q1-上液体腔；Q2-下液体腔；Q3-上电机腔；Q4-下电机腔。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“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的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明所述的干式电机变频高速潜水泵，包括转轴18、滑动轴承14、泵壳3和电机壳4，所述转轴18两端分别通过滑动轴承14支撑，所述转轴18一端安装叶轮。转轴18、泵壳3和电机壳4同轴布置；每个所述滑动轴承14两侧分别设有第一机械密封12和第二机械密封17；所述泵壳3和电机壳4之间的环形空间，用于输送介质；所述电机壳4内设有电机腔、上液体腔Q1和下液体腔Q2，所述电机腔与上液体腔Q1互不连通，所述电机腔与下液体腔Q2互不连通，所述电机腔内安装电机组件；每个所述滑动轴承14外部设有轴承密封腔，所述轴承密封腔内封灌冷却润滑液，用于润滑所述滑动轴承14；一个轴承密封腔位于上液体腔Q1内，另一个轴承密封腔位于下液体腔Q2内，上液体腔Q1和下液体腔Q2分别与环形空间连通，上液体腔Q1和下液体腔Q2内部为流动介质，流动介质与所述轴承密封腔壁产生热传递，用于把所述滑动轴承14与转轴18高速相对运动产生的热量带走。位于叶轮一端的所述泵壳3为泵进口A4，所述泵壳3另一端安装上泵盖11，上泵盖11为泵出口A2。上液体腔Q1和下液体腔Q2分别设有内壁出口A1和内壁进口A3；

所述转轴18穿过电机腔，所述电机腔内介质为空气，所述电机组件包括电机定子1和电机转子2，所述电机腔被电机定子1和电机转子2分为上电机腔Q3和下电机腔Q4；所述电机定子1固定在电机腔壁面，所述电机转子2安装在转轴18上。所述电机转子2的转速为8000～10000r/min，所述电机组件功率至少可达1000kw。

以上液体腔Q1内的轴承密封腔为例，如图2所示，所述滑动轴承14位于机封罩8，并通过紧定螺钉7定位；为了保护与滑动轴承14安装位置处的转轴18的轴面，在滑动轴承14与转轴18之间安装轴套13。所述滑动轴承14两端的第一机械密封12和第二机械密封17分别位于机封罩8和机封底座5内；所述机封罩8通过第一螺钉6安装在机封底座5上，机封盖10通过第二螺钉10安装在所述机封罩8上；所述机封底座5安装在电机壳4内壁上，用于使电机腔与上液体腔Q1互不连通；所述轴承密封腔为机封底座5、机封罩8和机封盖10构成的内部空腔。所述机封底座5、机封罩8和机封盖10之间分别通过第一O型圈15密封；所述机封底座5与所述电机壳4之间通过第二O型圈16密封。所述轴承密封腔包括上机封密封腔和下机封密封腔；所述上机封密封腔为机封罩8和机封盖10与第一机械密封12之间的空腔，所述下机封密封腔为机封底座5和机封罩8与第二机械密封17之间的空腔，所述滑动轴承14内圈设有螺旋沟槽，用于使上机封密封腔和下机封密封腔连通，如图3所示。

工作原理：

将潜水泵整体淹没安装在输送介质中。电机启动前，将两个轴承密封腔的内部腔体内灌满冷却液。上液体腔Q1和下液体腔Q2内部可充满介质液体。接通电源及变频器。

电机通电启动后，电机转子2高速旋转，叶轮运转，介质从泵进口A4进入，流经泵壳3和电机壳4之间的环形空间，然后大部分流经环形空间，小部分流经上液体腔Q1和下液体腔Q2上开设的内壁进口A3和内壁出口A1，最后从泵出口A2流出。电机腔内部没有液体进入，为干式运转。

转子高速运行同时，滑动轴承14与轴套13产生高速相对运动，摩擦生热，由轴承密封腔内的冷却液进行润滑，热量使冷却液温升。热量通过机封罩8和机封盖10传给上液体腔Q1和下液体腔Q2内部的流体，并由外部介质流体将内部热量带走或者散发出去，实现滑动轴承良好冷却润滑。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种干式电机变频高速潜水泵，其特征在于，包括转轴（18）、滑动轴承（14）、泵壳（3）和电机壳（4），所述转轴（18）两端分别通过滑动轴承（14）支撑，所述滑动轴承（14）两侧设有机械密封（12、17）；所述泵壳（3）和电机壳（4）之间的环形空间，用于输送介质；所述电机壳（4）设有互不连通的电机腔和液体腔（Q1、Q2）；所述电机腔内安装电机组件；所述滑动轴承（14）外部设有轴承密封腔，所述轴承密封腔内封灌冷却润滑液，用于润滑所述滑动轴承（14）；所述轴承密封腔位于液体腔（Q1、Q2）内，所述液体腔（Q1、Q2）与环形空间连通，用于流动介质与所述轴承密封腔壁产生热传递；所述滑动轴承（14）位于机封罩（8）内，所述滑动轴承（14）两端的机械密封（12、17）分别位于机封罩（8）和机封底座（5）内；所述机封罩（8）安装在机封底座（5）上，机封盖（10）安装在所述机封罩（8）上；所述机封底座（5）安装在电机壳（4）内壁上，用于使电机腔与液体腔（Q1、Q2）互不连通；所述轴承密封腔为机封底座（5）、机封罩（8）和机封盖（10）构成的内部空腔；所述轴承密封腔包括上机封密封腔和下机封密封腔；所述上机封密封腔为机封罩（8）和机封盖（10）与机械密封（12、17）之间的空腔，所述下机封密封腔为机封底座（5）和机封罩（8）与机械密封（12、17）之间的空腔，所述滑动轴承（14）内圈设有螺旋沟槽，用于使上机封密封腔和下机封密封腔连通；所述转轴（18）穿过电机腔，所述电机腔内介质为空气，所述电机组件包括电机定子（1）和电机转子（2），所述电机定子（1）固定在电机腔壁面，所述电机转子（2）安装在转轴（18）上；所述电机转子（2）的转速为8000~10000 r/min，所述电机组件功率至少可达1000kw。

2.根据权利要求1所述的干式电机变频高速潜水泵，其特征在于，所述机封底座（5）、机封罩（8）和机封盖（10）之间分别通过第一O型圈（15）密封；所述机封底座（5）与所述电机壳（4）之间通过第二O型圈（16）密封。