CN116398425A - 一种磁力驱动的挠性单螺杆泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁力驱动的挠性单螺杆泵，包括驱动端，包括外磁转子、内磁转子、隔离套；输送介质壳体，包括依次顺序连接的第一泵腔壳体、拉杆组件、第二泵腔壳体，所述拉杆组件内安装有定子，所述第二泵腔壳体的外端设置有快换接头；从动端，包括延长轴、挠性连轴杆、偏心转子；所述延长轴的一端连接于所述内磁转子，另一端位于所述第一泵腔壳体内且热装配连接于所述挠性连轴杆，所述挠性连轴杆的另一端热装配连接于所述偏心转子，用于抵消所述偏心转子的径向移动，所述挠性连轴杆位于所述第一泵腔壳体内，所述偏心转子设于所述定子内。本发明密封性好，能够符合特殊介质输送的要求，使用寿命长，维修方便，能够快拆进行清洗。

Description

一种磁力驱动的挠性单螺杆泵

技术领域

本发明涉及单螺杆泵，具体是一种磁力驱动的挠性单螺杆泵。

背景技术

单螺杆泵是一种渐进式容积泵，由于其对高粘度、高含固量介质的优良输送能力以及对介质的低剪切率等特性，使其广泛应用于环保、化工，油田、食品医药，锂电、核动力等诸多领域。随着行业的进一步发展以及用户对环境、安全的要求提升，对于单螺杆泵提出了一些新的要求：零泄漏、零污染、维护方便等。

目前单螺杆泵主要采用的是机械密封或填料密封，这两种密封形式都存在不同程度的泄漏，无法确保绝对密封，导致单螺杆泵在一些具有腐蚀性、易燃、易爆、有毒等介质的输送中一直处于空白状态；

传统单螺杆泵采用的是销式万向节，该结构存在橡胶套破裂污染介质等风险，在一些要求比较苛刻的场合无法满足用户要求；

常规单螺杆泵进出口采用的是法兰连接，对于一些要求比较高的场合，无法满足快速更换清洗的要求。

发明内容

为解决上述现有技术的缺陷，本发明提供一种磁力驱动的挠性单螺杆泵，本发明密封性好，能够符合特殊介质输送的要求，使用寿命长，维修方便，能够快拆进行清洗。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：一种磁力驱动的挠性单螺杆泵，包括：

驱动端，包括外磁转子、内磁转子、隔离套；

输送介质壳体，包括依次顺序连接的第一泵腔壳体、拉杆组件、第二泵腔壳体，所述拉杆组件内安装有定子，所述第二泵腔壳体的外端设置有快换接头；

从动端，包括延长轴、挠性连轴杆、偏心转子；所述延长轴的一端连接于所述内磁转子，另一端位于所述第一泵腔壳体内且热装配连接于所述挠性连轴杆，所述挠性连轴杆的另一端热装配连接于所述偏心转子，用于抵消所述偏心转子的径向移动，所述挠性连轴杆位于所述第一泵腔壳体内，所述偏心转子设于所述定子内。

进一步地，所述驱动端还包括减速电机、连接筒，所述减速电机连接于所述连接筒，所述减速电机的转轴伸入到所述连接筒内后通过第一连接键连接于所述外磁转子；所述连接筒的另一端连接有轴承架，所述轴承架连接于所述第一泵腔壳体。

进一步地，所述隔离套的壁厚小于等于1mm，所述隔离套采用316L不锈钢或钛合金。

进一步地，所述从动端还包括第一内圈轴承、第二内圈轴承、第一外圈轴承、第二外圈轴承、止推轴承，所述第一内圈轴承、第二内圈轴承并排设于所述延长轴外壁，所述第一外圈轴承设于所述第一内圈轴承的外壁，所述第二外圈轴承设于所述第二内圈轴承的外壁，所述止推轴承设于所述第一内圈轴承、所述第二内圈轴承之间。

进一步地，所述第一内圈轴承、所述第二内圈轴承、所述第一外圈轴承、所述第二外圈轴承均采用常压烧结碳化硅材料。

进一步地，所述止推轴承的摩擦面、所述第一外圈轴承的旋转面、所述第二外圈轴承的旋转面均开设有导流散热槽。

进一步地，所述第二内圈轴承的外壁配合有轴承座，所述轴承座开设有导流散热槽。

进一步地，所述快换接头为食品快换卡箍接口。

综上所述，本发明取得了以下技术效果：

本发明利用磁力耦合原理实现扭矩的无接触传递，利用静态密封即O形圈，只需考虑选取符合介质要求的橡胶材质即可保证零泄漏；

本发明通过采用挠性轴代替传统的万向节结构，利用挠性轴结构直接通过热装将转子和延长轴连接起来，挠性轴选择了更有韧性的钛合金，通过金属材质自身的韧性来抵消径向移动，该结构避免了频繁更换销子以及橡胶套破裂造成介质污染等问题；

通过食品快换卡箍接口替换常规结构上的法兰接口，能够快拆及时清洗。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种磁力驱动的挠性单螺杆泵剖面示意图；

图2是热装配示意图；

图3是外圈轴承使用；

图4是止推轴承示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

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”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例：

如图1所示，一种磁力驱动的挠性单螺杆泵，包括：驱动端、输送介质壳体、从动端。

驱动端，包括外磁转子4、内磁转子5、隔离套6，形成磁力耦合驱动；驱动端还包括减速电机1、连接筒3，减速电机1连接于连接筒3，减速电机1的转轴伸入到连接筒3内后通过第一连接键2连接于外磁转子4。外磁转子4、隔离套6、内磁转子5为磁力驱动的关键核心部件，为了保证扭矩传递效率，内外磁转子间隙不能超过5mm，隔离套选用绝缘效果更好的316L不锈钢或钛合金，由于内外磁转子间隙很小，隔离套壁桶后面不超过1mm，为了提供整体承压能力，选择了整体加工隔离套。

本发明利用磁力耦合原理实现扭矩的无接触传递，该结构只有静态密封即O形圈，只需考虑选取符合介质要求的橡胶材质即可保证零泄漏。而传统结构中无可避免传动轴贯穿于设备内外，从而导致轴与壳体之间存在一个圆周间隙，且轴处于转动状态，为了防止壳体内的介质通过该间隙向外泄漏，必须有一个阻止泄漏的轴封装置。以往轴封的种类主要有：填料密封、机械密封和油封等，而这类动态密封无法避免介质外漏的风险，即便正常状态，也需要利用介质做液膜，从而起到润滑和散热等作用，达到延长产品寿命的目的，液膜一直处于动态更换状态，这样导致介质会小量流出，对于特殊要求场合，无法达到应用要求。因此，本发明采用磁力耦合的无接触传递结构，实现木凳效果。

输送介质壳体，包括依次顺序连接的第一泵腔壳体15、拉杆组件18、第二泵腔壳体19，拉杆组件18内安装有定子21，第二泵腔壳体19的外端设置有快换接头14；连接筒3的另一端连接有轴承架11，轴承架11通过第一连接螺栓23和第二密封圈24连接于第一泵腔壳体15。轴承架11与隔离套6之间设置有第一O形圈7，用于实现密封。连接筒3和轴承架11之间利用第二连接螺栓31连接。

从动端，包括延长轴13、挠性连轴杆16、偏心转子17；延长轴13的一端通过第二连接键34和预紧螺母33连接于内磁转子5，另一端位于第一泵腔壳体15内且热装配连接于挠性连轴杆16，挠性连轴杆16的另一端热装配连接于偏心转子17，用于抵消偏心转子17的径向移动，挠性连轴杆16位于第一泵腔壳体15内，偏心转子17设于定子21内。

本发明通过采用挠性轴代替传统的万向节结构，单螺杆泵由于其特殊结构，偏心转子17在定子21的型腔内绕定子21轴线作行星回转运动，偏心转子17除了轴向转动外，还有径向位移，为了克服这种组合运动，传统单螺杆泵中选择了销式万向节结构，通过销子与销孔间的夹角来完成偏心转子17径向位移，为了提高销子寿命采用橡胶套包裹润滑油的形式，由于销子一直受到不稳定冲击力作用，销子很容易损坏，一般需在8000h内更换。如图2所示，而本发明的挠性轴结构直接通过热装配将偏心转子17和延长轴13连接起来，挠性连轴杆16选择了更有韧性的钛合金(Ti－6AL－4)，通过金属材质自身的韧性来抵消径向移动，该结构避免了频繁更换销子以及橡胶套破裂造成介质污染等问题。

从动端还包括第一内圈轴承25、第二内圈轴承29、第一外圈轴承26、第二外圈轴承28、止推轴承27，第一内圈轴承25、第二内圈轴承29并排设于延长轴13外壁，第一外圈轴承26设于第一内圈轴承25的外壁，第二外圈轴承28设于第二内圈轴承29的外壁，止推轴承27设于第一内圈轴承25、第二内圈轴承29之间。

单螺杆可以正反转运行，因此轴承组件需要承受双向受力。当介质由第一泵腔壳体15，经过定子21、偏心转子17，流向第二泵腔壳体19时，由偏心转子17、延长轴13与挠性连轴杆16组成的一体传动件会受到介质反推力整体向左移动，受力由第二外圈轴承28、止推轴承27、第一内圈轴承25组合承载；当介质由第第一泵腔壳体15，传动件受介质反推力整体向右移动，受力由第一外圈轴承26、止推轴承27、第二内圈轴承29组合承载。

如图3所示是外圈轴承示意图，如图4所示是止推轴承示意图，第一内圈轴承25、第二内圈轴承29、第一外圈轴承26、第二外圈轴承28均采用常压烧结碳化硅材料。止推轴承27的摩擦面、第一外圈轴承26的旋转面、第二外圈轴承28的旋转面均开设有导流散热槽。由于传统的轴承结构无法满足在介质中运转的要求，该结构中采用了各项性能比较优越的常压烧结碳化硅做了轴承，为了抵消摩擦产品的热量，止推轴承摩擦面以及外圈轴承旋转面上都开了导流散热槽，能够及时散热。

同时，第二内圈轴承29的外壁配合有轴承座9，轴承架11和轴承座9开设有导流散热槽。为了更好的带走磁力耦合和轴承摩擦所产生的热量，在轴承架和轴承座上开通了导流槽，也可以通过引入外部介质对其导热。

第二外圈轴承28与轴承座之间通过第一防转销8进行防转，第一外圈轴承26与轴承架11之间通过第二防转销12进行防转。第二外圈轴承28的外圈侧壁与轴承座9之间存在调整间隙30，调整间隙30在1mm内调整。第二内圈轴承29与内磁转子5之间设置有轴承挡圈32，轴承挡圈32设于延长轴13外壁。

第一内圈轴承25、第二内圈轴承29与延长轴13之间通过第一连接键22连接。

轴承架11开设有冷却接口10，内部设置冷却通道为轴承进行冷却散热。

第二泵腔壳体19还设置支脚20用于支撑整个设备。

快换接头14为食品快换卡箍接口。通过食品快换卡箍接口替换常规结构上的法兰接口，尤其近年来火热的锂电池行业，锂电池作为一种新兴能源储备介质，其凭借绿色无污染以及可以循环使用等性能正受到人们的高度关注。锂离子电池制作过程中要求严格，用泵结束后要及时清洗保养，传统结构给工人维护造成了诸多不便，新结构可以实现快速的更换清洗。

本发明由减速电机1、连接键、连接筒、外磁转子构成了驱动端；隔离套、O形圈、轴承架、第一泵腔壳体、定子、第二泵腔壳体通过连接螺栓以及拉杆组件构成了输送介质壳体；从动端由偏心转子、延长轴与挠性连轴杆通过热装配(配合公差：H6/u5)合组成一体传动件，再由外磁转子通过连接键带动一体式传动件实现回转，实现介质的输送。

以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种磁力驱动的挠性单螺杆泵，其特征在于：包括：

驱动端，包括外磁转子(4)、内磁转子(5)、隔离套(6)；

输送介质壳体，包括依次顺序连接的第一泵腔壳体(15)、拉杆组件(18)、第二泵腔壳体(19)，所述拉杆组件(18)内安装有定子(21)，所述第二泵腔壳体(19)的外端设置有快换接头(14)；

从动端，包括延长轴(13)、挠性连轴杆(16)、偏心转子(17)；所述延长轴(13)的一端连接于所述内磁转子(5)，另一端位于所述第一泵腔壳体(15)内且热装配连接于所述挠性连轴杆(16)，所述挠性连轴杆(16)的另一端热装配连接于所述偏心转子(17)，用于抵消所述偏心转子(17)的径向移动，所述挠性连轴杆(16)位于所述第一泵腔壳体(15)内，所述偏心转子(17)设于所述定子(21)内。

2.根据权利要求1所述的一种磁力驱动的挠性单螺杆泵，其特征在于：所述驱动端还包括减速电机(1)、连接筒(3)，所述减速电机(1)连接于所述连接筒(3)，所述减速电机(1)的转轴伸入到所述连接筒(3)内后通过第一连接键(2)连接于所述外磁转子(4)；所述连接筒(3)的另一端连接有轴承架(11)，所述轴承架(11)连接于所述第一泵腔壳体(15)。

3.根据权利要求1所述的一种磁力驱动的挠性单螺杆泵，其特征在于：所述隔离套(6)的壁厚小于等于1mm，所述隔离套(6)采用316L不锈钢或钛合金。

4.根据权利要求1所述的一种磁力驱动的挠性单螺杆泵，其特征在于：所述从动端还包括第一内圈轴承(25)、第二内圈轴承(29)、第一外圈轴承(26)、第二外圈轴承(28)、止推轴承(27)，所述第一内圈轴承(25)、第二内圈轴承(29)并排设于所述延长轴(13)外壁，所述第一外圈轴承(26)设于所述第一内圈轴承(25)的外壁，所述第二外圈轴承(28)设于所述第二内圈轴承(29)的外壁，所述止推轴承(27)设于所述第一内圈轴承(25)、所述第二内圈轴承(29)之间。

5.根据权利要求4所述的一种磁力驱动的挠性单螺杆泵，其特征在于：所述第一内圈轴承(25)、所述第二内圈轴承(29)、所述第一外圈轴承(26)、所述第二外圈轴承(28)均采用常压烧结碳化硅材料。

6.根据权利要求4所述的一种磁力驱动的挠性单螺杆泵，其特征在于：所述止推轴承(27)的摩擦面、所述第一外圈轴承(26)的旋转面、所述第二外圈轴承(28)的旋转面均开设有导流散热槽。

7.根据权利要求4所述的一种磁力驱动的挠性单螺杆泵，其特征在于：所述第二内圈轴承(29)的外壁配合有轴承座(9)，所述轴承座(9)开设有导流散热槽。

8.根据权利要求1所述的一种磁力驱动的挠性单螺杆泵，其特征在于：所述快换接头(14)为食品快换卡箍接口。

Images