CN114483598A - 一种具有冷却液内循环的离心式屏蔽电机型屏蔽电泵 - Google Patents

Abstract

一种具有冷却液内循环回路的离心式屏蔽电机型屏蔽电泵，包括泵盖、泵体、定子、转子组件、叶轮，泵轴，所述泵体包括屏蔽套和泵壳，所述屏蔽套的一端开口，另一端中心形成支撑座支撑泵轴，所述屏蔽套的内部空间形成转子腔容纳转子组件，所述转子腔外壁与泵壳内壁相围形成下端开口的用于放置所述定子的定子腔，泵盖与泵体围合固定形成叶轮腔及压出室、吸入室，其特征在于：所述定子表面设有水密密封除露出外部接线端子(31)外所有带电部件的塑封层，所述定子腔的下端开口被密封盖水密封闭，在所述定子腔和所述转子腔中限定出一冷却液内循环回路。通过冷却液在该冷却液内循环回路的流动，把定子及转子组件的热量带走，提高散热效率。

Description

一种具有冷却液内循环的离心式屏蔽电机型屏蔽电泵

技术领域

本发明涉及一种离心式屏蔽电机型屏蔽电泵，尤其涉及其以泵送液体冷却定子的结构，IPC分类属于F04D29/58。

背景技术

传统离心式屏蔽电机型屏蔽电泵采用的冷却液循环结构制造成本和使用效果仍欠佳。

有关术语和公知常识，可参见机械工业出版社1983年或1997年版的《机械工程手册》和《电机工程手册》以及国家标准GB 7021《离心泵名词术语》、1977年兰州石油机械研究所出版的《石油化工用泵第五分册：屏蔽泵》和2011年中国宇航出版社出版的《现代泵理论与设计》。

发明内容

本发明目的是提出一种相比传统结构更简单和冷却效果较好的离心式屏蔽电机型屏蔽电泵。

本发明的技术方案是：一种具有冷却液内循环的离心式屏蔽电机型屏蔽电泵，包括泵盖、泵体、定子、转子组件、叶轮和泵轴,所述泵体包括屏蔽套和泵壳，所述屏蔽套的一端开口，另一端中心形成支撑座支撑泵轴，所述屏蔽套的内部空间形成转子腔容纳转子组件，所述转子腔外壁与泵壳内壁相围形成下端开口的用于容纳所述定子的定子腔，泵盖与泵体围合成容纳叶轮的叶轮腔，叶轮腔包括吸入室、压出室及吐出口，所述叶轮的后盖板设有平衡孔，其特征在于：所述定子表面设有水密密封除露出外部接线端子外所有带电部件的塑封层，所述定子腔开口被密封盖水密封闭，在所述定子腔和转子腔间限定出一冷却液内循环回路，所述定子腔设有与压出室连通的进水通道，所述转子腔设有与定子腔连通的过水通道；上述结构构成的冷却液内循环回路路径为：压出室——进水通道——定子腔冷却液循环通路——过水通道——转子腔冷却液循环通路——平衡孔——吸入室。

该技术方案巧妙地利用通常仅为平衡叶轮轴向力而设的平衡孔两侧的压力差形成冷却液循环的驱动力，并开设压出室与定子腔连通的进水通道及开设定子腔与转子腔连通的过水通道，构成简捷的冷却液内循环回路，因而相比传统结构更简单可靠和经验证冷却效果较好。

进一步地，所述进水通道的进口设置在压出室邻近吐出口的区域，这样冷却液内循环回路的冷却液流入压力较大。

进一步地，所述进水通道的数量为2个及以上个，并在圆周方向均布。可以形成在周向均有进水通道的冷却液内循环回路，冷却液比较容易均匀冷却定子表面。

进一步地，所述塑封层外周表面设有可轴向连通定子上下端面的外周冷却槽。该结构在定子与泵壳内壁装配间隙较小时甚至没有时可以导流冷却液沿定子外表面流向定子腔下段。

更进一步地，所述外周冷却槽的数量为2条或2条以上，在圆周方向均布。可以形成在定子外表面周向均有冷却液流动，比较容易均匀冷却定子外表面。

进一步地，所述塑封层内周表面设有可轴向贯通定子上下端面的内周冷却槽。该结构在定子与屏蔽套外壁配间隙较小时甚至没有时可以导流冷却液沿定子内表面流向定子腔下段。

更进一步地，所述内周冷却槽的数量为2条或2条以上，在圆周方向均布。可以形成在定子内表面周向均有冷却液流动，比较容易均匀冷却定子内表面。

更进一步地，所述定子的前端面和/或后端面设有环形的连通槽连通所述外周冷却槽和/或内周冷却槽。该结构在定子与定子腔上端装配间隙很小甚至是贴合装配时，或者在定子与密封盖上端装配间隙很小甚至是贴合装配时，冷却液可以流通到各个外周冷却槽和/或各个内周冷却槽，保障定子有效得到冷却。

进一步地，定子的线圈间的塑封层设有连通定子前端面和定子后端面的冷却孔。该结构可以将冷却液导入定子内部，在冷却定子铁芯的同时也有利于冷却对线圈温升。

进一步地，所述塑封层设置有连通至定子铁芯上和/或下端面的轴向散热孔。这样冷却液可以流通至散热孔直接接触铁芯，更有效直接冷却定子铁芯，同时由于铁芯上下端的铁片为一整体，可以水密密封，防止冷却液进入导电的线圈区域。

一种具体可行的实施方案是，密封盖的外周设有第一密封胶圈与泵壳下段内壁水密密封；密封盖的内周设有第二密封胶圈与屏蔽套下段外壁水密密封；密封盖还设置有电接孔供接线端子穿越，电接孔内安装有密封胶垫与包裹接线端子根部的塑封层水密密封。该具体结构实现了冷却液内循环回路在定子腔下段的可靠密封。

进一步地，泵体的下端还螺接固定有底盖，底盖同时抵紧固定密封盖。该具体结构简单实现了密封盖在定子腔下段的固定装配。

更进一步地，所述底盖与密封盖间的空间还安装有电控板，所述定子通过接线端子与电控板电连接，所述电控板上端设有散热元件与密封盖贴合散热。该结构的电控板通过散热元件贴合与冷却液直接接触的密封盖，实现良好的液冷散热效果。

下面通过附图及具体实施例作详细说明。

附图说明

图1是本发明屏蔽电泵的轴向剖视图。

图2是本发明屏蔽电泵的泵体俯视图。

图3是本发明屏蔽电泵(未装定子)的冷却液内循环回路路径示意图。

图4是本发明屏蔽电泵的定子立体结构示意图之一。

图5是本发明屏蔽电泵的定子立体结构示意图之二。

图6是本发明屏蔽电泵的定子轴向剖视图之一。

图7是本发明屏蔽电泵的定子轴向剖视图之二。

附图标记：

泵盖1，泵体2，定子3，接线端子31，塑封层32，外周冷却槽33，内周冷却槽34，连通槽35，冷却孔36，散热孔37，转子组件4，叶轮5，平衡孔51，泵轴6，密封盖7，电接孔71，第一密封胶圈8，第二密封胶圈9，密封胶垫10，底盖11，电控板12，散热元件121，叶轮腔101，吸入室102，压出室103，吐出口104，叶轮背面环形室105，屏蔽套21，泵壳22，进水通道23，过水通道24，转子腔211，转子腔冷却液循环通路212，定子腔221，定子腔冷却液循环通路222，进水通道进口231。

具体实施方式

如附图中示出，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。在说明实施例的结构时，从水流方向而言，以进水方作为前方或前侧、以出水方作为后方或后侧、以屏蔽电泵吸入口所在方作为上方或上侧,相反方作为下方或下侧来进行说明。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。

本实施例的屏蔽电泵，如图1所示，包括泵盖1、泵体2、定子3、转子组件4、叶轮5和泵轴6。泵盖1与泵体2相迎密封围出叶轮腔101，叶轮腔101包括吸入室102、压出室103，吐出口104。泵体2包括位于中心的屏蔽套21和外周的泵壳22，在本实施例中，屏蔽套21与泵壳22一体注塑成型，生产工艺简单，屏蔽套21一端开口，另一端中心形成支撑座支撑泵轴6，屏蔽套21内部空间形成用于容纳转子组件4的转子腔211，在屏蔽套21的外围，转子腔外壁与泵壳内壁相围形成下端开口的定子腔221，定子3容纳于所述定子腔221中，转子腔211的开口端还形成有一扩大的圆形台阶面，即叶轮背面环形室105以适配叶轮5。叶轮5在其叶片的背侧设有后盖板，在后盖板靠近轮毂的地方开设有平衡孔51，可以使得叶轮背面环形室105与低压的吸入室102保持平衡，成为低压区。所述屏蔽电泵的转子组件4在定子3电磁力的驱动下高速旋转，驱动液体流动，液体从吸入室102进入屏蔽电泵的压出室103得到升压，最后从吐出口104排出泵外。以上结构及其作用原理在背景技术的相关文献具有相关描述，在此不再赘述。

本实施例的改进如图1所示，泵壳22还在定子腔221的上端开设有进水通道23，进水通道23连通叶轮腔101的压出室及定子腔221。如图2所示，一个进水通道23开设在靠近吐出口104的压出室103朝向定子腔221的底壁。在其它设计例中，进水通道23可以是两个或两个以上，周向均布设置在压出室103朝向定子腔221的底壁。如图1所示，本实施例的泵壳22在转子腔211的下段侧壁还开设有过水通道24连通转子腔211及定子腔221，过水通道24的数量一般设计为2个或2个以上，如图2所示，过水通道24设计为3个，周向均布设置。

定子3的基本结构与现有技术产品一致，包括铁芯、骨架以及缠绕在骨架上的线圈组件，与外电源连接的接线端子31，在此不再赘述。本实施例的具体改进如图4、图5所示，定子3的表面除需外接电源的接线端子31顶段部分外，至少所有带电部件覆盖有具有防水性能的塑封层32，为避免冷切液渗漏及腐蚀铁芯，优选铁芯也覆盖有具有防水性能的塑封层32，该塑封层可以采用注塑成型工艺或灌胶工艺形成。

进一步地，如图1所示，在定子腔221的下段，所述定子3及过水通道24下侧，还安装有水密密封所述定子腔221的密封盖7，密封盖7优选采用具有良好导热性能的金属材料制成，密封盖7为具有中心通孔的柱状体，其外周安装有第一密封胶圈8实现与泵体内壁水密密封，其通孔套设在屏蔽套21下段中心支撑座外周，通孔内壁安装有第二密封胶圈9与屏蔽套21下段外壁水密密封。密封盖7还设置有电接孔71供接线端子31穿越，电接孔71内安装有密封胶垫10与包裹接线端子31根部的塑封层水密密封。更进一步地，泵体2的下端还螺接固定有底盖11，底盖11同时抵接压紧固定密封盖7。所述底盖11与密封盖7间的空间还安装有电控板12，所述定子3通过接线端子31与电控板12电连接，所述电控板上端设有散热元件121与密封盖7贴合散热。

本实施例的屏蔽电泵，泵内冷却液因为叶轮5旋转产生的动能转换而导致叶轮腔101的压出室压力升高，具体的，随着接近吐出口104，压出室103压力逐步增大。叶轮吸入室102的压力为升压前的外界进入冷却液压力，此压力较低，通过叶轮后盖板开设的平衡孔51连通吸入室102，使得叶轮背面环形室105区域及其下的转子腔的液体压力得到平衡减低。而在结构上，如图1所示，压力高的压出室103区域基本位于定子腔221的正上方，通过平衡孔51连通吸入室102的叶轮背面环形室105区域基本位于转子腔211的正上方，因此采用进水通道23导通只有壁厚隔离的压出室103与定子腔221，工艺相对简单，注塑生产时采用模具碰穿甚至后钻孔加工工艺均可以实现，如图2所示，优选将进水通道23的进口231设置在高压区域，即将进水通道23的进口231设置在压出室103邻近吐出口104的区域，进水通道进口231一般设计为加工方便的圆形。同样的，为将导入定子腔的较高压力冷却液导流至压力较低的转子腔，如图1所示，可以采用过水通道24导通只有壁厚隔离的定子腔221与转子腔211，工艺同样比较简单，注塑生产时采用模具碰穿甚至后钻孔加工工艺均可以实现。

本实施例的屏蔽电泵，如图1、图3所示，通过在屏蔽电泵内部定子腔221和转子腔211间限定出一冷却液内循环回路，当屏蔽电泵工作时，冷却液从叶轮腔的高压区域压出室103通过贯通压出室103及定子腔221的进水通道23流入定子腔冷却液循环通路222，具体包括：流入定子腔221上端与定子3上端间的空间，再沿定子3与泵壳22内壁的装配间隙及定子3与屏蔽套21的外壁的装配间隙向下流动，对定子3起冷却作用，在定子腔221下段，冷却液汇入定子3下端与密封盖7上端间的空间；然后通过过水通道24进入转子腔冷却液循环通路212，具体包括：进入转子腔211下段，沿转子组件4与屏蔽套21内壁的装配间隙向上进入叶轮背面环形室105区域；最后通过平衡孔51流入吸入室102，与新进入液体混合后进入压出室103升压，最后从吐出口104排出，把定子3及转子组件4的热量带走，提高散热效率，有效保障屏蔽电泵的运行稳定性。

定子3在定子腔内221装配时，为安装牢固，减少运输及运行的震动噪声，一般定子3与泵壳22及屏蔽套21的装配间隙很小甚至是过盈配合，这样冷却液从定子腔上段流通至定子腔下段比较困难。为此，设计一种优选实施方式如图4、图5所示，在定子3的外周设置轴向连通定子3上下端面的外周冷却槽33，外周冷却槽33一般设置为不少于两条，本实施例设有3条，周向均匀分布；同样在定子3的内周也可设置轴向连通定子3上下端面的内周冷却槽34，内周冷却槽34一般设置为不少于两条，本实施例设有3条，周向均匀分布。

同样的，为安装牢固，减少运输及运行的震动噪声，定子3与定子腔221上端及密封盖7上端的装配间隙很小甚至是贴合装配，这样冷却液从叶轮腔101流通至定子腔221、从定子腔221流通至转子腔211阻力很大，流通困难。为此，设计一种优选实施方式如图4所示，在定子3的上端面设置环形的连通槽35，与进水通道23的出口连接并连通各条外周冷却槽33及各条内周冷却槽34；同样，如图5所示，在定子3的下端面也设置有环形的连通槽35，连通各条外周冷却槽33及各条内周冷却槽34，并与过水通道24连接导通。

进一步地，为加快定子3的冷却，还可以如图6所示，在两组线圈之间的塑封层设置轴向的冷却孔36，贯通定子上下端面或上下端面的连通槽35，这样可以导引冷却液进入定子内部散热，冷却效果更好。

在其它变形设计例中，为加快定子3的冷却，可以在塑封层上设置连通至铁芯端面的导热件，导热件与冷却液内循环回路相通，导热件可以选择环氧树脂制件，导热件还可以是其他任何导热的材质，例如高热传导系数的金属件等。在本实施例中，如图7所示，导热件为设置在定子上下端塑封层的散热孔37，散热孔37连通至铁芯端面并与冷却液内循环回路相通，导引冷却液与铁芯直接接触，提高散热效果。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种具有冷却液内循环的离心式屏蔽电机型屏蔽电泵，包括泵盖(1)、泵体(2)、定子(3)、转子组件(4)、叶轮(5)和泵轴(6),所述泵体(2)包括屏蔽套(21)和泵壳(22)，所述屏蔽套(21)的一端开口，另一端中心形成支撑座支撑泵轴(6)，所述屏蔽套(21)的内部空间形成转子腔(211)容纳转子组件(4)，所述转子腔外壁与泵壳内壁相围形成下端开口的用于容纳所述定子(3)的定子腔(221)，泵盖(1)与泵体(2)围合成容纳叶轮(5)的叶轮腔(101)，叶轮腔(101)包括吸入室(102)、压出室(103)及吐出口(104)，所述叶轮(5)的后盖板设有平衡孔(51)，其特征在于：所述定子(3)表面设有水密密封除露出外部接线端子(31)外所有带电部件的塑封层(32)，所述定子腔(221)的开口被密封盖(7)水密封闭，在所述定子腔(221)和转子腔(211)间限定出一冷却液内循环回路，所述定子腔(221)设有与压出室(103)连通的进水通道(23)，所述转子腔(211)设有与定子腔(221)连通的过水通道(24)；上述结构构成的冷却液内循环回路路径为：压出室(103)——进水通道(23)——定子腔冷却液循环通路(222)——过水通道(24)——转子腔冷却液循环通路(212)——平衡孔(51)——吸入室(102)。

2.根据权利要求1所述屏蔽电泵，其特征在于：所述进水通道(23)的进口(231)设置在压出室(103)邻近吐出口(104)的区域。

3.根据权利要求1所述屏蔽电泵，其特征在于：所述进水通道(23)的数量为2个或以上个，并在圆周方向均布。

4.根据权利要求1所述屏蔽电泵，其特征在于：所述塑封层(32)外周表面设有轴向连通定子(3)上下端面的外周冷却槽(33)。

5.根据权利要求4所述屏蔽电泵，其特征在于：所述外周冷却槽(33)为2条或2条以上，

沿圆周方向均布。

6.根据权利要求1所述屏蔽电泵，其特征在于：所述塑封层(32)内周表面设有轴向贯通定子(3)上下端面的内周冷却槽(34)。

7.根据权利要求6所述屏蔽电泵，其特征在于：所述内周冷却槽(34)为2条或2条以上，

沿圆周方向均布。

8.根据权利要求4至7任一所述屏蔽电泵，其特征在于：所述定子的前端面和/或后端面设有环形的连通槽(35)连通所述外周冷却槽(33)和/或内周冷却槽(34)。

9.根据权利要求1至7任一所述屏蔽电泵，其特征在于：定子(3)的绕组线圈间的塑封层设有连通定子前端面和定子后端面的冷却孔(36)。

10.根据权利要求8所述屏蔽电泵，其特征在于：定子(3)的绕组线圈间的塑封层设有连通定子前端面和定子后端面的冷却孔(36)。

11.根据权利要求1至7任一所述屏蔽电泵，其特征在于：所述塑封层(32)设置有连通至定子(3)的铁芯上/或下端面的轴向散热孔37。

12.根据权利要求8所述屏蔽电泵，其特征在于：所述塑封层(32)设置有连通至定子(3)的铁芯上/或下端面的轴向散热孔37。

13.根据权利要求1所述屏蔽电泵，其特征在于：密封盖(7)的外周设有第一密封胶圈(8)与泵壳(22)下段内壁水密密封；密封盖(7)的内周设有第二密封胶圈(9)与屏蔽套(21)下段外壁水密密封；密封盖(7)还设置有电接孔(71)供接线端子(31)穿越，电接孔(71)内安装有密封胶垫(10)与包裹接线端子(31)根部的塑封层水密密封。

14.根据权利要求13所述屏蔽电泵，其特征在于：泵体(2)的下端还螺接固定有底盖(11)，底盖(11)同时抵压固定密封盖(7)。

15.根据权利要求14所述屏蔽电泵，其特征在于：所述底盖(11)与密封盖(7)间的空间还安装有电控板(12)，所述定子(3)通过接线端子(31)与电控板(12)电连接，所述电控板上端设有散热元件(121)与密封盖(7)贴合散热。

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