CN114409014B - 一种具有自清洁功能的高效永磁潜水搅拌机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有自清洁功能的高效永磁潜水搅拌机，包括叶轮、集砂罩、机械密封座和电机，机械密封座装配在电机上，轮毂轴装配在电机的转子轴端部，叶轮和机械密封座之间形成冲洗腔；集砂罩与叶轮连接，且位于冲洗腔中；集砂罩包括罩体，罩体盘卷成柱形，且罩体的横截面为螺旋形，罩体上设有滤孔；罩体的最内圈与最外圈之间形成螺旋形的集砂槽，集砂槽的开口端位于罩体的最内圈，集砂槽的封闭端位于罩体的最外圈。本发明的具有自清洁功能的高效永磁潜水搅拌机，能够有效地对进入到轮毂腔体内的砂粒和纤维进行收集，净化腔体内的液体，不直接对机械密封进行冲洗，保护机械密封的长期安全运行。

Description

一种具有自清洁功能的高效永磁潜水搅拌机

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种具有自清洁功能的高效永磁潜水搅拌机。

背景技术

潜水搅拌机广泛应用于生活污水、工业废水处理工艺，潜水搅拌机的电机为三相异步电机，是以连续工作制（S1）为基准的连续定额，能耗很大。潜水搅拌机如果采用高效三相永磁同步电机，会对用户运行成本的降低起着很大的作用。高效永磁潜水搅拌机的电机由于在三相感应电机的转子铁芯内放置永磁体励磁，因此，在提高效率和功率因数方面具有很大的空间和优势。

安装在转子轴端部的叶轮在电机的驱动下旋转，机械密封装配在机械密封座上，通过弹簧的弹性作用使一组光洁度为镜面的平面密封在液体的润滑下，紧密的作相对旋转运动，阻止液体进入电机腔。其密封性能的好坏直接决定潜水搅拌机能否正常使用，以下情况对机械密封的可靠性具有很大的影响：

1.生活污水和工业废水成分复杂，含有大量的砂粒和细小纤维，潜水搅拌机在运行过程中，固体颗粒会沉积在机械密封所在的腔体内，纤维会缠绕在机械密封上。一方面破坏机械密封的密封面，使液体进入电机腔，另一方面使密封面散热困难，影响其使用寿命。

2.由于叶轮与机械密封座之间总是存在一定的间隙，污水中的颗粒和细小的纤维不可避免的要有一部分进入到机械密封所在的腔体内，影响机械密封的安全使用。

3.现有技术的防砂措施一般采用流体对机械密封直接进行冲洗，同时砂粒及细小纤维仍然滞留在腔体内，两者均有可能影响机械密封的安全运行。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种具有自清洁功能的高效永磁潜水搅拌机，能够有效地对进入到轮毂腔体内的砂粒和纤维进行收集，净化腔体内的液体，不直接对机械密封进行冲洗，保护机械密封的长期安全运行。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

本发明实施例提供一种具有自清洁功能的高效永磁潜水搅拌机，包括叶轮、集砂罩、机械密封座和电机，所述机械密封座装配在电机上，轮毂轴装配在电机的转子轴端部，叶轮和机械密封座之间形成冲洗腔；所述集砂罩与叶轮连接，且位于冲洗腔中；所述集砂罩包括罩体，所述罩体盘卷成柱形，罩体上设有滤孔；罩体的最内圈与最外圈之间形成螺旋形的集砂槽，集砂槽的开口端位于罩体的最内圈，集砂槽的封闭端位于罩体的最外圈。

作为本发明实施例的进一步改进，所述集砂罩远离机械密封座的一端设有固定环，固定环的外圆周表面设有螺纹，螺纹用于带动集砂罩外的流体向远离机械密封座的方向流动。

作为本发明实施例的进一步改进，所述集砂槽从开口端到封闭端的旋向与叶轮的旋转方向相反。

作为本发明实施例的进一步改进，所述罩体采用不锈钢滤网。

作为本发明实施例的进一步改进，所述不锈钢滤网的孔径不大于0.15mm，不锈钢滤网的厚度为1～2mm。

作为本发明实施例的进一步改进，所述集砂罩与叶轮同轴设置。

作为本发明实施例的进一步改进，还包括加强圈，所述加强圈与叶轮固定连接，所述集砂罩靠近机械密封座的一端与加强圈连接。

作为本发明实施例的进一步改进，还包括活动环，所述活动环与集砂罩靠近机械密封座的一端可拆卸连接。

作为本发明实施例的进一步改进，所述机械密封座位于冲洗腔的一端设有回流面，所述回流面为若干曲面连续构成的光滑曲面。

作为本发明实施例的进一步改进，所述叶轮包括叶片、轮毂轴和轮毂体，叶片和轮毂轴均与轮毂体连接，叶片设置在轮毂体外，轮毂轴设置在轮毂体内。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：本发明实施例提供的具有自清洁功能的高效永磁潜水搅拌机，设置在冲洗腔内的集砂罩跟随叶轮同步旋转，使得冲洗腔中带有砂粒和纤维物的流体从罩体的最内圈进入集砂槽，并沿着集砂槽向罩体的最外圈旋转流动，流动过程中，流体通过罩体的滤孔流出罩体外，流体中的砂粒和纤维物被截留在集砂槽中，能够有效地对进入到轮毂腔体内的砂粒和纤维进行收集，净化腔体内的流体，流体不直接冲刷机械密封，有效保护机械密封的运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述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它的附图。

图1是本发明实施例的具有自清洁功能的高效永磁潜水搅拌机的结构示意图；

图2是本发明实施例中叶轮、集砂罩和机械密封座的连接结构示意图；

图3是本发明实施例中叶轮和加强圈的连接结构示意图；

图4是本发明实施例中集砂罩的主视图；

图5是本发明实施例中集砂罩的横截面示意图；

图6是本发明实施例中机械密封座的结构示意图。

图中有：叶轮1、叶片11、加强圈12、固定孔13、轮毂体14、集砂罩2、罩体21、拉杆22、集砂槽23、开口端231、封闭端232、活动环24、固定环25、螺纹251、迷宫密封3、机械密封座4、电机5。

具体实施方式

以下的说明本质上仅仅是示例性的而并不是为了限制本公开、应用或用途。应当理解的是，在全部附图中，对应的附图标记表示相同或对应的部件和特征。

需要说明的是，为方便描述，以下术语“前端”为图1和图2中的左端，表示的是叶轮相对于电机的安装方位，“后端”为图1和图2中的右端，表示的是电机相对于叶轮的安装方位。

本发明实施例提供一种具有自清洁功能的高效永磁潜水搅拌机，如图1所示，包括叶轮1、集砂罩2、机械密封座4和电机5。机械密封座4同轴装配在电机5上，呈静止状态。叶轮1装配在电机5的转子轴端部并与机械密封座4间隙配合。叶轮1包括叶片11、轮毂轴和轮毂体14，轮毂体14为半球形，轮毂轴设置在轮毂体14的内腔中，叶片11设置在轮毂体14的外壁。如图2所示，轮毂轴装配在电机5的转子轴端部，轮毂体14的端面和机械密封座4的端面间隙配合形成迷宫密封3，轮毂体14和机械密封座4之间形成冲洗腔。优选的，电机为高效永磁潜水电机。

如图2所示，集砂罩2与叶轮1连接，且位于冲洗腔中。如图5所示，集砂罩2包括罩体21，罩体21盘卷成柱形，且罩体21的横截面为螺旋形，罩体21上设有滤孔。罩体的最内圈与最外圈之间形成螺旋形的集砂槽23，集砂槽23的开口端231位于罩体的最内圈，集砂槽23的封闭端232位于罩体的最外圈。

上述发明实施例的具有自清洁功能的高效永磁潜水搅拌机，电机5运行使叶轮1高速旋转形成搅拌效果，迷宫密封3能够有效阻止流体中的大颗粒和大纤维进入到冲洗腔内，但直径很小的颗粒或很细小纤维有可能有一些随流体进入到冲洗腔内。

设置在冲洗腔内的集砂罩2跟随叶轮1同步旋转，使得冲洗腔中带有砂粒和纤维物的流体从位于罩体21最内圈的开口端231进入集砂槽23，并沿着集砂槽23向位于罩体21最外圈的封闭端232旋转流动。流动过程中，流体通过罩体21的滤孔流出罩体21外，流体中的砂粒和纤维物被截留在集砂槽23中，能够有效地对进入到轮毂腔体内的砂粒和纤维进行收集，净化腔体内的流体。

本发明实施例中，集砂槽23的开口端231设置在罩体21最内圈，这样可以使机械密封周围的液体及颗粒在旋转的罩体21的作用下，通过开口端231进入到集砂槽23中，主动地将机械密封周围的液体及颗粒带走，而不直接冲刷机械密封，从而保护机械密封。随着罩体21的高速旋转，集砂槽23中的流体向封闭端232流动，并且在离心力的作用下，从罩体21最外圈的滤孔中高速切向飞出。

本发明实施例中，罩体21螺旋盘卷成柱形，使得罩体21的最内圈和最外圈形成螺旋形的集砂槽23，进入集砂槽23内的水流随着罩体21进行螺旋式的旋转。相比于同心旋转，螺旋式的旋转可产生较好的紊流效果，提高机械密封的散热效果，改变腔体中颗粒及纤维的运行位置，增加颗粒进入集砂槽的概率。螺旋形的集砂槽23，在集砂槽23的最内圈和最外圈均产生不规则的紊流效应，不断改变腔体中砂粒及纤维的运行位置，增加颗粒通过开口端231进入到集砂槽23的概率，提高净化轮毂腔体中的液体质量，改善机械密封的运行环境。罩体21上的滤孔有利于罩体21内外流体的连通，使集砂槽中以及罩体最外圈与轮毂体14之间两部分的流体的流动，有利于集砂槽的颗粒及纤维的收集。同时，旋转的集砂槽23中的流体在离心力的作用下，通过滤孔进入到罩体最外圈与轮毂体14的空间，进一步改善其紊流效果，不断改变颗粒和纤维的运行轨迹，提高颗粒和纤维进入到集砂槽23的概率，以提高腔体内的液体净化效果。

作为优选例，如图4所示，集砂罩2远离机械密封座4的一端设有固定环25，固定环25的外圆周表面设有螺纹251，螺纹251用于带动集砂罩2外的流体向远离机械密封座4的方向流动。固定环25随集砂罩2旋转，在螺纹251作用下，使得集砂罩2与轮毂体14之间的流体从右端（靠近机械密封座的一端）向左端（远离机械密封座的一端）流动。当流体流动到左端的轮毂体14时，流体改变方向进入到集砂罩2的内圈中，集砂罩2转动，使得集砂罩2内圈中的流体从开口端进入集砂槽23中，在集砂槽23做螺旋式地旋转流动，流体在转动过程中经罩体21上的滤孔高速飞出，流到集砂罩2与轮毂体14之间，从而形成循环，有效增加紊流效果，不断改变砂粒及细小纤维的位置，提高进入集砂槽的概率。

作为优选例，从集砂槽23的开口端231到封闭端232的旋向与叶轮1的旋转方向相反。从集砂槽23的开口端231到封闭端232的旋向与集砂罩2自身旋转方向相反，便于集砂罩2内圈的水流主动进入集砂槽23，提高砂粒及细小纤维进入集砂槽的概率。

作为优选例，罩体21采用不锈钢滤网。采用不锈钢滤网盘卷成柱形，截留砂粒和纤维的同时保证流体的内外流通，也不会产生孔眼的腐蚀现象，以防止降低滤网的过滤效果。

优选的，不锈钢滤网的孔径不大于0.15mm，不锈钢滤网的厚度为1～2mm。不锈钢滤网能够截留粒径比较小的砂粒在集砂槽23中，减少轮毂腔体内砂粒和纤维的数量，减小砂粒和纤维对机械密封的冲刷和缠绕机会，以提高机械密封的使用寿命。

作为优选例，集砂罩2与叶轮1同轴设置，便于设计安装。

优选的，本发明实施例的具有自清洁功能的高效永磁潜水搅拌机还包括加强圈12，如图3所示，加强圈12与叶轮1固定连接，加强圈12上设有固定孔13，集砂罩2靠近机械密封座4的一端经拉杆22和固定孔13与加强圈12连接。本实施例中，集砂罩2通过加强圈12固定连接在叶轮1的轮毂体14内，且集砂罩2的右端（靠近机械密封座的一端）被加强圈封闭。加强圈12右端面距轮毂体的端面保持适当距离，便于安装集砂罩2，同时形成右端流体的压力大于外部的压力，增加轮毂外侧的颗粒及细小纤维进入到腔体的难度，提高机械密封的工作环境。

优选的，如图4所示，本发明实施例的具有自清洁功能的高效永磁潜水搅拌机还包括活动环24，活动环24与集砂罩2靠近机械密封座4的一端可拆卸连接。集砂罩2的左端（远离机械密封座的一端）与固定环25连接，集砂罩2的左端被固定环25封闭，集砂罩2的右端（靠近机械密封座的一端）与活动环24连接，集砂罩2的右端被活动环24封闭，在固定环25与活动环24之间设置有拉杆22，使得固定环25、集砂罩2和活动环24连接为集砂结构。并通过拉杆22将集砂结构与加强圈12连接，活动环24位于集砂罩2与加强圈之间。当集砂罩2中的砂粒或纤维收集到一定程度需要清理时，松动拉杆22，将集砂结构从加强圈12上卸下，然后将活动环24移开，将集砂罩2中的砂粒及纤维从其端部去除，待冲洗干净后重新组装。

作为优选例，如图6所示，机械密封座4位于冲洗腔的一端设有回流面41，回流面41为若干曲面连续构成的光滑曲面。回流面能够有效缓冲冲洗腔中流向机械密封座4的水流，有效改善水流的流动方向，避免水流在集砂罩2与机械密封座4之间的水流急剧变化，减缓水流对机械密封的冲击，延长机械密封的使用寿命。

上述实施例的具有自清洁功能的高效永磁潜水搅拌机的工作过程为：

启动高效永磁潜水搅拌机，电机5运行带动叶轮1高速旋转形成搅拌效果，叶轮1与机械密封座4之间的迷宫密封3能够阻止流体中的较大砂粒和纤维进入冲洗腔内，而直径很小的砂粒或细小纤维可能随着流体通过迷宫密封3进入到冲洗腔内。

集砂罩2跟随叶轮1高速旋转，使得冲洗腔中带有砂粒和纤维物的流体从位于罩体21最内圈的开口端231进入集砂槽23，并沿着集砂槽23向位于罩体21最外圈的封闭端232旋转流动。流动过程中，流体在离心力的作用下，从罩体21的滤孔中流出，最后从罩体最外圈的滤孔中高速切向飞出，流体通过罩体21的滤孔流出罩体21外，流体中的砂粒和纤维物被截留在集砂槽23中，能够有效地对进入到轮毂腔体内的砂粒和纤维进行收集，净化腔体内的流体。

机械密封周围的液体及颗粒在旋转的罩体21的作用下，通过开口端231进入到集砂槽23中，主动地将机械密封周围的液体及颗粒带走，而不直接冲刷机械密封，从而保护机械密封。

由于在集砂罩2内圈产生不规则的紊流效应，不断改变砂粒及纤维的运行位置，增加通过从开口端231进入到集砂槽23的概率，有效净化轮毂腔体中的液体质量，改善机械密封的运行环境。集砂罩2的外圈同样产生不规则的紊流效应，不断改变砂粒及纤维的运行位置。

旋转的集砂槽23中的流体在离心力的作用下，通过罩体21上的滤孔进入到罩体21最外圈与轮毂体14之间的空间，高速飞出的流体融入到集砂罩2与轮毂体14之间的流体中，进一步改善其紊流效果，不断改变颗粒和纤维的运行轨迹。

固定环25随集砂罩2高速旋转，固定环25上的螺纹251产生从右端向左端流动的流体，从集砂罩中流出的流体也在螺纹251的作用下从右端向左端流动。当流体流动到轮毂14的左端时，流体改变方向从左端向右端流动，进入到集砂罩2的内圈中，增加紊流效果，不断改变液体中的砂粒或纤维的运行位置。进入内圈中的一部分流体在集砂罩2旋转产生的力作用下，向内圈边缘移动，从开口端进入到集砂槽23中。另一部分的流体由于惯性继续向右端流动，当流动到机械密封座4的回流面41时，该回流面有效缓冲从左端向右端的水流，有效改善水流的流动方向，避免水流在集砂罩2与机械密封座4之间的水流急剧变化，减缓水流对机械密封的冲击，延长机械密封的使用寿命。由于循环水流的压力大于轮毂腔体外侧的压力，增加了轮毂外侧的颗粒及纤维进入到腔体的难度，改善械密封的工作环境。

集砂罩2与轮毂体14之间的流体从右端（靠近机械密封座的一端）向左端（远离机械密封座的一端）流动，当流体流动到左端的轮毂体14时，流体改变方向进入到集砂罩2的内圈中，集砂罩2内圈中的流体从开口端进入集砂槽23中，在集砂槽23做螺旋式地旋转流动，流体在转动过程中经罩体21上的滤孔又流到集砂罩2与轮毂体14之间，从而形成一个循环。冲洗腔中不断进行流体的循环，每一个循环的流体中的颗粒及纤维不断改变位置，颗粒和纤维不断被截留在集砂槽23中。

根据污水中砂粒和纤维含量定期清理集砂槽23，松开拉杆22，将活动环24移开，使集砂罩2脱离加强圈12，然后将集砂槽23中的砂粒及纤维从其端面去除，待冲洗干净后重新组装，保证高效永磁潜水搅拌机的长期可靠运行。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种具有自清洁功能的高效永磁潜水搅拌机，其特征在于，包括叶轮（1）、集砂罩（2）、机械密封座（4）和电机（5），所述机械密封座（4）装配在电机（5）上，轮毂轴装配在电机（5）的转子轴端部，叶轮（1）和机械密封座（4）之间形成冲洗腔；所述集砂罩（2）与叶轮（1）连接，且位于冲洗腔中；所述集砂罩（2）包括罩体（21），所述罩体（21）盘卷成柱形，罩体（21）上设有滤孔；盘卷成柱形的罩体的最内圈与最外圈之间形成螺旋形的集砂槽（23），集砂槽（23）的开口端（231）位于罩体的最内圈，集砂槽（23）的封闭端（232）位于罩体的最外圈；所述集砂罩（2）远离机械密封座（4）的一端设有固定环（25），固定环（25）的外圆周表面设有螺纹（251），螺纹（251）用于带动集砂罩（2）外的流体向远离机械密封座（4）的方向流动；所述集砂槽（23）从开口端到封闭端的旋向与叶轮（1）的旋转方向相反。

2.根据权利要求1所述的具有自清洁功能的高效永磁潜水搅拌机，其特征在于，所述罩体（21）采用不锈钢滤网。

3.根据权利要求2所述的具有自清洁功能的高效永磁潜水搅拌机，其特征在于，所述不锈钢滤网的孔径不大于0.15mm，不锈钢滤网的厚度为1～2mm。

4.根据权利要求1所述的具有自清洁功能的高效永磁潜水搅拌机，其特征在于，所述集砂罩（2）与叶轮（1）同轴设置。

5.根据权利要求1所述的具有自清洁功能的高效永磁潜水搅拌机，其特征在于，还包括加强圈（12），所述加强圈（12）与叶轮（1）固定连接，所述集砂罩（2）靠近机械密封座（4）的一端与加强圈（12）连接。

6.根据权利要求1所述的具有自清洁功能的高效永磁潜水搅拌机，其特征在于，还包括活动环（24），所述活动环（24）与集砂罩（2）靠近机械密封座（4）的一端可拆卸连接。

7.根据权利要求1所述的具有自清洁功能的高效永磁潜水搅拌机，其特征在于，所述机械密封座（4）位于冲洗腔的一端设有回流面（41），所述回流面（41）为若干曲面连续构成的光滑曲面。

8.根据权利要求1所述的具有自清洁功能的高效永磁潜水搅拌机，其特征在于，所述叶轮（1）包括叶片（11）、轮毂轴和轮毂体（14），叶片（11）和轮毂轴均与轮毂体（14）连接，叶片（11）设置在轮毂体（14）外，轮毂轴设置在轮毂体（14）内。

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