CN1138919C - 无轴密封转子串联管道泵 - Google Patents

Abstract

一种泵(10)，它具有一个总体上中空的壳体(12)，一个旋转安装在该壳体(12)内的环形转子(62)，一个固定安装在该壳体(12)内并环绕所述转子(62)的环形定子(54)，和一个与所述环形转子(62)轴向对中的闭合叶轮(16)。该叶轮(16)包括一个固定安装在所述环形转子(62)上的管状流体输入件(26)，以便所述转子(62)旋转驱动该叶轮(16)。

Description

无轴密封转子串联管道泵

技术领域

本发明涉及一种密封转子串联管道泵，尤其是一种无轴的密封转子串联管道泵。

背景技术

泵在许多应用中用来移动各种流体。例如，泵用在向锅炉供水的管道系统中。泵还用在为冷却器和压缩机提供循环冷却水，以及输送燃油的管道系统中。许多化学工艺在在反应器、蒸馏塔和罐等设备中循环输送工业化学原料的管道系统中使用泵。

一种公知的用来在管道系统中移动流体的泵是一种密封转子(电机)串联管道泵。典型的密封转子串联管道泵包括一个位于泵的一侧的电机。该电机具有一个封装的或者密封的转子，其一个驱动轴连接到泵叶轮以使之旋转，该电机还具有一个封装的或者密封的定子，它环绕所述密封转子。流体的泵送是通过密封转子和密封定子之间的电磁相互作用实现的，该作用使转子高速旋转。转子的旋转通过将所述叶轮连接到转子的驱动轴而使叶轮旋转。

密封转子泵利用一部分泵送流体来润滑电机和驱动轴轴承，并带走电机的无用功产生的热。该部分流体通常是从泵段的吸入口抽出的，流过电机。该部分流体然后重新注入泵段的吸入口。

传统的密封转子泵有一些缺点。驱动轴的轴承和其他的有关机械部件增加了泵的复杂性，提高了成本。另外，驱动轴和有关部件需要进行大量维护。还有，驱动轴增加了泵的长度，从而限制了泵在管道系统中的可安装位置。

传统地安装在一个底板上的泵可能会因为过大的管道载荷而受到许多外力和外部力矩的作用。这些力和力矩可能导致泵过早失灵。如果这个泵是管道系统的一部分，那么，所有的管道载荷就会消除。

因此，需要有一种无轴密封转子串联管道泵。

发明内容

一种泵，它包括一个总体上中空的壳体，一个可旋转地安装在该壳体内部的环形转子，一个固定安装在该壳体内部并环绕所述转子的环形定子，以及一个与所述环形转子轴向对中的密封的叶轮。所述叶轮包括一个固定安装在所述环形转子上的管形流体入口件，以便所述转子旋转驱动该叶轮。

附图说明

考虑到下面将要结合附图详细说明的说明性实施例，本发明的优点、性质和各种附加特征会更加清楚。附图中：

图1是本发明的一个实施例的泵的剖视图；

图2是图1所示泵的驱动段的分解剖视图；

图3是图1所示泵的扩散泵段的分解剖视图；

图4是图1所示泵的剖视图，其中示出了在泵运行时通过泵的流体的流动情况。

应当理解，这些附图只是用来说明本发明的设计方案，不是按比例的。

具体实施方式

图1示出了本发明的一个实施例的泵10。该泵10适合用作用在管道系统中、安装在这样的系统的输入管11和输出管之间的管道泵。由于泵10属于该管道系统，所有的管道载荷都基本上消除了。普通技术人员可以认识到，泵10也可以适合其他用途。

如图1所示，泵10通常包括一个驱动段12和一个扩散泵段14，后者具有一个与驱动段12一体的叶轮16，从而取消了在传统的泵中使用的驱动轴。取消驱动轴有利地降低了泵10的机械复杂性和维护要求，减小了泵的长度，从而允许泵10可以在管道系统中装在不能安装传统的泵的位置。

如图1和图2共同所示，本发明的泵10的驱动段12包括一个传统的电机18，后者封装在一个壳体20中。该壳体20通常包括一个圆柱形侧壁22，该侧壁在一端由一个具有一个流体入口26的端壁24闭合。该端壁24的外表面28包括一个突起的环形输入管安装法兰30，该法兰环绕所述流体入口26。端壁24的内表面32形成了一组同心布置的部件，包括一个环绕所述流体入口26的圆柱形凸缘34，一个在该圆柱形凸缘34根部的环形凹入部34，以及一个环绕该圆柱形凸缘34和该环形凹入部36的环形槽38。一个圆柱形的第一转子轴承40固定地安装在该圆柱形凸缘34的外表面上，一个第一环形转子推力轴承安放在所述环形凹入部36中。壳体20的所述圆柱形侧壁22包括一个与壳体20内部46连通的孔44，用来通过电机18的电接线。圆柱形侧壁22的开口端形成一个环形安装法兰48，用来将所述扩散泵段14安装到驱动段12上。在该安装法兰48的内圆周上设有环形缩入部(annularrelief)50。

驱动段12的电机18可以是交流感应电动机、永磁体电动机、磁阻整流电动机(switch reluctance motor)或者其他能够驱动扩散泵的合适电动机。在图示的实施例中，电机18总体上包括一个旋转安装在壳体20内的转子52和一个固定安装在壳体20内、环绕转子52的定子54。

定子54为环形结构，一般被一个定子罩66密封或者封装，该定子罩由一个圆柱壁部件58和一个向外延伸的环形壁部件60。该圆柱壁部件58的自由端62密封地固定在壳体端壁24的所述环形槽38中，所述环形壁部件60的最外部分密封地安放到壳体20的环形安装法兰48的环形缩入部50中。

转子52也为环形结构，一般由一个封装转子52的转子罩62密封或者封装起来(密封转子64)。该封装转子64具有第一、第二端面66、67和在端面66、67之间延伸的外、内圆柱面68、70。一个转子轴承72固定地安装在密封转子64的第一端面66与内圆柱面70会合的部分。该转子轴承72具有一个安装在密封转子64的第一端面66上的第二环形转子推力轴承部件74，和一个安装在密封转子64的内圆柱面上的第二圆柱形转子轴承部件76。在密封转子64的与其第二端面67相邻的内圆柱面70上，形成有一个护罩配合凹入部78。

现在一起看图1和图3。扩散泵段14包括所述叶轮16和固定安装在壳体20开口端的流体集流器或者扩散器80。叶轮16一般为传统的闭合结构，包括一个具有内外表面84、86的圆盘件82、一个设置在中央、从圆盘件的内表面84突起来的毂88、一组在该圆盘件82内表面84上从所述毂88径向延伸的叶片，以及一个将所述叶片90围起来的护罩92，该护罩包括一个形成叶轮的入口95的管状入口94。所述叶片90和护罩92形成一组传统的、径向延伸的叶轮排出口96。圆盘82的外表面86包括一个保持一个第一环形叶轮推力轴承99的环形凹入部98，和一个设置在中央的圆柱形引导件100。

扩散器80包括一个具有一个带环形安装法兰106的开口端104的圆柱形裙部102，所述安装法兰106与壳体20的安装法兰48对接，该扩散器还包括一个由圆形外、内壁110、112限定的闭合端部108。所述外壁110有一个设置在中央的流体输出口114。该外壁110的外表面116包括一个突起的、环绕流体输出口114的环形输出管安装法兰118。裙部102和壁110、112形成一组传统的扩散通道134，该通道在所述叶轮排出口96和流体输出口114之间提供一个流体路径。内壁112具有一个设置在中央的毂件120，后者向外壁110的流体输出口114延伸。内壁112的内表面122包括一个保持一个第二环形叶轮推力轴承126的环形凹入部124，以及一个设置在中央的引导件接纳孔128。一个圆柱形叶轮轴承132安装在由所述引导件接纳孔128的壁129形成的相应形状的轴承座130中。

如图1所示，叶轮16的护罩管形输入件94不可旋转地安装在密封转子64的配合凹入部78中，从而形成一体的密封转子/叶轮组件136。该密封转子/叶轮组件可旋转地设置在壳体20和扩散器80之间，密封转子64安装在壳体的圆柱形法兰34上，与壳体的输入口26轴向对中，叶轮16通过引导件100和引导件接纳孔128可旋转地安装在扩散器80中。转子和叶轮轴承40、42、72、99、126、132允许密封转子/叶轮组件136自由旋转。流体的泵送是通过转子52和定子54之间的电磁相互作用实现的，该电磁相互作用使密封转子/叶轮组件136高速旋转。

进一步如图1所示，泵10包括第一和第二流体冷却/润滑通道140和142。第一通道140由密封定子54和密封转子64之间、密封转子64和壳体端壁24之间，以及密封转子64和管状衬套138之间的间隙形成。第二通道由叶轮16和扩散器内壁112之间的间隙形成。

图4示出了泵10工作时的流体流动。流通通过壳体输入口26进入泵10。一个管状衬套138连接到所述壳体的圆柱形法兰34，其延伸基本上穿过所述密封转子64，帮助将流体引导到叶轮16中，并基本上消除任何潜在的由旋转导致的流体扰动。流体进入叶轮16的入口95并通过叶轮排出口96排出。排出的流体的一部分在标号144、146的位置进入通道140、142。流过通道140、142的流体冷却并润滑转子和叶轮轴承40、42、72、99、126、132，并冷却定子54和密封转子64。在第一通道140中流动的流体在标号148的位置流出，重新进入叶轮入口96。在第二通道142中流动的流体通过扩散器毂120中的一个孔150流出，以便通过流体输出口114排出。排出的流体的剩余部分被导向扩散器80，通过流体输出口114轴向排出。

尽管结合上述实施例对本发明进行了说明，但是，可以做各种改进和变化而不超出本发明的实质范围。因此，任何这种改进和变化都应视为在所附权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种泵，包括：

一个中空的壳体；

一个旋转安装在该壳体内的环形转子；

一个固定安装在该壳体内并环绕所述转子的环形定子；和

一个与所述环形转子轴向对中的闭合叶轮，该叶轮包括一个固定安装在所述环形转子上的管状流体输入件，所述转子旋转驱动该叶轮。

2.如权利要求1所述的泵，还包括一个固定安装到所述壳体上、包围所述叶轮的流体集流器。

3.如权利要求2所述的泵，其中，所述壳体包括一个从壳体内表面延伸出来的环形法兰，所述环形转子旋转安装在该环形法兰上。

4.如权利要求2所述的泵，其中，所述叶轮还包括一个旋转安装在所述流体集流器的一个孔中的定位销。

5.如权利要求2所述的泵，其中，所述流体集流器包括一个形成泵的出口的流体输出口。

6.如权利要求2所述的泵，其中，所述壳体包括一个形成泵的入口的流体输入口，壳体的该流体输入口与所述转子轴向对中。

7.如权利要求6所述的泵，其中，所述流体集流器包括一个形成泵的出口的流体输出口。

8.如权利要求7所述的泵，其中，所述流体集流器的流体输出口与所述转子和壳体的流体输入口轴向对中。

9.如权利要求1所述的泵，其中，所述转子和定子都被密封。

10.如权利要求1所述的泵，还包括一个固定安装到所述壳体上、包围所述叶轮的流体集流器，上述叶轮则包括一组径向延伸的、与所述流体输入件和上述流体集流器连通的叶轮排出口。

11.如权利要求10所述的泵，其中，所述叶轮还包括一个旋转安装在所述流体集流器的一个孔中的定位销，所述壳体包括一个从其内表面延伸出来的环形法兰，所述环形转子旋转安装在该环形法兰上。

12.如权利要求11所述的泵，还包括一个设置在所述转子的内圆周和所述环形法兰之间的第一轴承，以及一个设置在所述定位销和所述孔之间的第二轴承。

13.如权利要求10所述的泵，还包括一个设置在所述叶轮和所述流体集流器的轴向相对的表面之间的第一推力轴承，和一个设置在所述转子和所述壳体的一个内表面的轴向相对的表面之间的第二推力轴承。

14.如权利要求10所述的泵，其中，所述壳体包括一个形成泵的入口的流体输入口，所述流体集流器包括一个形成泵的出口的流体输出口。

15.如权利要求14所述的泵，其中，所述流体集流器的流体输出口与所述转子和壳体的流体输入口轴向对中。

16.如权利要求10所述的泵，其中，所述转子和定子都被密封。

17.如权利要求2所述的泵，还包括一个固定安装到所述壳体上、包围所述叶轮的流体集流器，上述壳体则包括一个形成泵的入口的流体输入口，上述环形转子和环形定子都被密封，而上述叶轮包括一组径向延伸的、与所述流体输入件和上述集流器连通的叶轮排出口，上述流体集流器包括一个形成泵的出口的流体输出口。

18.如权利要求17所述的泵，其中，所述叶轮还包括一个旋转安装在所述流体集流器的一个孔中的定位销，所述壳体包括一个从其内表面延伸出来的环形法兰，所述环形转子旋转安装在该环形法兰上。

19.如权利要求18所述的泵，还包括一个设置在所述转子的内圆周和所述环形法兰之间的第一轴承，以及一个设置在所述定位销和所述孔之间的第二轴承。

20.如权利要求17所述的泵，还包括一个设置在所述叶轮和所述流体集流器的轴向相对的表面之间的第一推力轴承，和一个设置在所述转子和所述壳体的一个内表面的轴向相对的表面之间的第二推力轴承。

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