CN1144887A - 电动增压泵及泵组连接器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动增压泵及泵组挠性连接器，该泵加装相应附件后可做潜油、潜水、制冷压缩机使用。该泵是在一个管状泵壳内加装一台电机形成，电机的原边绕组装在传统电机的转子上，成为本发明的定子轴、电机外转子围绕定子轴转动、电机外转子外表面制有能形成水泵叶轮功能的叶翅，叶翅与泵壳一起构成泵功能。泵组挠性连接器由导流罩、汇流罩、输油管等部件组成，用于泵与泵之间的连接。

Description

电动增压泵及泵组连接器

本发明涉及一种电动增压泵，特别是潜入井下做液体提升或陆地管道设施中做无泄露高压输送的一种电动增压装置，及可与之配套的泵组挠性连接器。

现有技术中有一种可潜入井下三千米的潜油泵，它一般由潜油电机与离心泵组合而成。如JTY系列电机及YOJ系列离心泵(“采油技术手册”石油化学工业出版社，1977)。该泵因受井管内径及井管直线度限制和输油管的安装位置要求，在一口油井中多采用一台电机通过一根长轴串联多极单叶轮离心泵组成泵组使用。如在通用的φ140m井管中干井深一千米处使用的电动潜油泵，其泵级数几达400级，泵与电机的总体长度超过30米。由于泵的总体长度过长，在井管不直的情况下，造成泵的下井困难，同时带来泵的结构复杂，零部件数量多，电机能耗大以及泵组的加工制造工艺烦杂等弊病。

实际上，现有技术中尚有不少性能较好的电动潜油泵，但其着眼点或在于改进电机的电磁性能，以适应井深的需要；或在于改进单级泵的叶轮与泵壳的空间形状，以提高其效率。尽管已有人将泵的直径减少到90mm以下，如中国专利85202072号，但泵的总体长度仍不能有太大的减少，同时泵直径的减少将影响到泵对液体的离心力或者说是泵效率。实践证明，井管不直多是由多根井管受井壁斜度影响于接口处应力不一致造成的，单根井管不直或者说某一段较小距离上的井管不直现象较少见，而泵的总体长度不能得到有效减少，其根本原因在于，在一定的扬程需要一定的泵功率情况下，在狭小的使用环境中，连接于泵出油口部的输油管线难于越过与泵相连的电机而与下一级泵联接而造成的。

现有技术中，还有一种冰箱用的制冷压缩机，它是一个在密闭的亮体内装设电机及往复式或旋转式压缩机而成，它结构复杂，特别是它的体积分部形式过多的挤占了冰箱的有效容积。

本发明的目的是提供一种结构简单，体积相对短小，零部件数量少，原材料及电能耗费低，利用其体积的增大或减少可做多种用途，且在具有“泵”功能的同时还可当做所输液体管线来用的一种新型电动增压泵及该泵用做潜油泵时的一种挠性性连接装置。

上述目的，电动增压泵是采用了调整传统电机与泵的结合方式及旋转运动方式，或者说是采用了电机与泵的叶轮的同体制造或同体组合方法来实现的。本发明的总体结构为，在一个管状泵亮中装有电机与泵的叶轮，电机的原边绕组反装于传统电机的铁芯及轴上，形成本发明的定子轴。该轴两端以利于液体流过的多孔或伞骨状兰盘与泵壳两端口连接固定，绕组引线从电机腔内部的一段定子轴的至少一个径向小孔穿入沿轴心的轴向孔穿出，在轴端的接线室内与电源线相连。电机转子也是一个管状体，其内壁压装的硅钢铁芯铸铝后形成本发明的外转子亮体。该亮体外壁制有具备泵叶轮功能的叶翅，叶翅可以是涡线型，也可以是其它形式的，外转子亮体两端固定有叶轮式端盖，该盖上除制有叶片外其中心部位尚有轴承孔和机械密封装置，轴承孔内压装轴承后穿套于定子轴上，外转子壳体上的叶翅及壳体两端的叶轮式端盖在泵体内，与泵壳联合构成了本发明的“泵”功能。(当然，本发明的叶轮式端盖也可换成普通形式的)。

本发明的外转子壳体上尚制有若干道起径向轴承作用，且利于液体流过的断续环带状对称凸块，该凸块高度略大于叶翅外径，凸块顶部径向钻一盲孔，没凸块圆周切线方向另钻一斜孔并与盲孔相通，斜孔的钻进方向应逆向叶翅的转向，以期凸块与泵壳间能形成较强的静压效应。

本发明的轴向止推轴承装在叶轮式端盖项端并以泵壳两端口部的兰盘的一个端面为止推面。

为使本发明能做潜油泵使用，本发明还可有一个可与之配套的泵组挠性连接器，它主要由一个与水冷汽缸盖相象的导流罩，一个喇叭筒状汇流罩及一根中空的一端有一个球面阶台及罗纹阶台的输油管组成。导流罩与泵的出油口相接，罩内插入输油管并以球面罗母固定，输油管与导流罩间的间隙靠弹性橡胶密封圈及锁母填充，输油管中部有一个单罗旋浆式定位套，其内孔以花键与输油管呈有一定间隙的配合，其外圆上的两个浆叶插入导、汇流罩端部制出的缺口中，使两泵间可能出现的相对转动角度小于90℃。输油管的另一端插入汇流罩内，以球面垫圈，球面锁母等固定，汇流罩与另一台泵的尾部相连。电动增压泵用于潜油泵时，将其外径作与井管相宜的配合，长度控制在一根井管的范围内，如两米，采用挠性连接器形成泵组，利用其球面部件及密封件的弹性使泵组具一定挠性，泵下井困难的情况就可缓解。

利用本发明泵壳所具有的封闭、输液管线性质，本发明亦可做制冷压缩机，潜水泵、屏蔽泵等使用。

从现有的电机学理论中我们知道，任意一定子磁场和一个转子磁场相互作用都可产生电磁力，不过，如想得到一个有效的电磁转矩，必须使对应的两个磁场的极数相等并采取一定的技术措施使其中的一个磁场处于制动状态。所以，现有技术中有关电机电磁方面的设计理论基本适用于本发明，其需注意之处为传统电机的转子轴变为本发明的定子轴后，原作用于轴上的挠度减少，但剪切力增加，特别是定子轴与外转子接合部位容易形成应力集中，应考虑适当加大轴径，定子铁芯与定子轴的配合方式应予强化，如采用辐向筋或在其接合部位应用六角或八角型的截面。转子铁芯采用多边型外圆与外转子壳体内壁凹缘配合，由注入的熔溶铝液定位等。为达到定子轴的有效制动，定子轴与多孔兰盘，兰盘与泵壳间可采取花键及表面滚花配合，同时，为保障定子与转子，叶翅与泵壳间的同轴度及合理气隙，各配合表面还应考虑采取锥度连接。

在保证电密，磁密及机械强度的情况下，外转子硅钢铁芯的内外径之比应取小值，效果相同时，应尽量扩大铁芯内径以取得最小的外转子旋转惯量，并给定子绕组带来充足的布线空间和最大的定子轴径。

此外，电动增压泵的原边绕组如果不是装于定子轴上，而是加在外转子壳体的铁芯上，电源靠电刷与滑环引入也是可以的，同时，甚至现有技术中的变极调速，绕线型转子等方法均可参考应用。

综上所述，本发明(电动增压泵)与现有技术相比，具有结构简单，零都件数量少，原材料耗费低，特别是电机通电后产生的电磁转矩直接驱动外转子壳体作功，外转子亮体与泵叶轮同体组合，在降低泵叶轮整体质量的同时，外转子亮体对内围绕定子轴，对外相对泵亮转动，泵壳与外转子壳体间的液体，背靠泵壳对外转子产生静压效应，进而使外转子壳体在定子轴和泵壳间形成滚珠式效应。该效应来的是泵的磨系数减少，电机节能效果增大。同时改变电动增压泵的体积，加装适当附件，如泵组挠性连接器可做不同的泵种使用。

图1是本发明的剖面结构示意图。

图2是本发明的泵组挠性连接器的剖面结构示意图。

下面结合附图对本发明的具体实施例加以介绍。

图1中，1是泵壳，其两端内侧制有锥度配合面，该面外侧制有内罗纹。2是多孔兰盘，其内侧可制成导叶型。3是兰盘过水孔，4是密封垫圈，5是兰盘紧固罗丝。6是定子轴，7是锁母，8是电源进线孔，9是电源线，10是接线室，11是进线管，其外圆可制有罗纹，12是轴向止推轴承，13是机械密封装置，14是端盖，该盖可制成叶轮型，15是涡流浆式叶片，16是径向轴承，17是外转子壳体，18是凸块式静压轴承，该轴承以进液孔19为液压源，以轴承与泵壳的配合面为节流间隙。20是叶翅，21水流通道，22是外转子铁芯及绕组，23是短路环及冷却扇叶，24是推力调节罗母及套圈，25是定子铁芯及绕组，26是轴向散热通道，27是离心式叶片，28是止动罗丝，29是定位罗丝，30是密封圈。

附图2示出了泵组挠性连接器的剖面结构，图中31是和泵电源进线及出油口相接的缸盖式导流罩，它是一个双层夹壁结构，(当电动增压泵专用做潜油泵时，它可与一个多孔兰盘同体制作)。其上开有电源线入口32，并可从此口调整罗母33。34是弹性外密封套管，35是锁紧圈，36是单浆式定位套，内园制有与输油管相配的花键。37是定位套浆叶，38是定位缺口，定位套浆叶在缺口内有一定的活动裕度。39是是球面阶台输油管，它兼做两泵间的连接件，40是球面阶台，它与输油管是同体结构。41是外罗纹球面罗母，与导流罩内制有的内罗纹相配。42弹性密封圈，43是内罗纹罗母，与输油管相配，44是半球垫圈。45是内罗纹球面罗母，46是与另一台泵尾相接的汇流罩，47是电动增压泵，48是止动定位罗栓。49是水流通道，50是泵进线管。

当电动增压泵用于制冷压冷压缩机时，泵壳两端可采用漏斗式汇流罩，采取防变形措施后可焊接密封，其内部低压端的密封、接线室盖装置可省略，甚至外转子壳体亦可省略，叶翅直接在硅钢铁芯的外圆上冲出，叠压并浇注副边组后成型，内外圆可采磨削工艺，轴承由绕组端环及止动罗钉联合定位，铁芯轴向紧固可靠贯通其两端面的罗栓或其它方法，如双鼠笼转子之内外鼠笼抽紧。

Claims (3)

1、一种电动增压泵，主要由电机、泵壳、叶轮和多孔兰盘组成，其特征是：电机定子上装有原边绕组，形成定子轴(6)，该轴通过多孔兰盘在泵壳两端口部固定；电机的转子是一个围绕定子轴旋转的外转子壳体(17)，该壳体内壁固定有电机副边绕组及铁芯(22)，同时该壳体外圆表面制有叶翅(20)，该叶翅能形成泵的叶轮功能，外转子壳体两端固定有端盖(14)，该端盖可制成叶轮式，该端盖中心部位制有轴承孔；

2、根据权力要求1所述的一种电动增压泵，其特征还在于：该泵的轴向止推轴承(12)装在两端盖顶端并以多孔兰盘的一个端面为止推面；

3、一种泵组挠性连接器，主要由导流罩、汇流罩及输油管等部件组成，其特征是：导流罩为汽缸盖型的双层夹壁结构，其上开有电源线入口(32)；输油管的一端有一个球面阶台(40)；导流罩和汇流罩上开有定位缺口(38)；导流罩和汇流罩依靠插入其内的输油管并以外罗纹球面罗母(41)、内罗纹球面罗母(45)、单浆式定位套(36)和弹性密封圈(42)连接、定位并产生挠度。

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