CN116846123A - 磁力传动器的隔离套 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁力传动器的隔离套，包括隔离筒、端盖和连接件，三者同轴；所述连接件用于将所述隔离筒与其它设备相连接；所述隔离筒是一体成型的圆筒，包括口径不同的A管段和B管段；A管段包括所述隔离套的开口端，其口径大于其它管段；B管段包括所述隔离套的封闭端，其口径小于其它管段；所述连接件具有套入部，连接件套入部从所述隔离套的开口端套入A管段内且与相应筒壁a₁过盈配合。所述隔离套不必采用传统焊接工艺进行连接及密封，避开了尤其是隔离套焊缝易产生泄漏等焊接结构通常所存在的各种性能缺陷及安全隐患，实现了隔离套的有效连接与密封，确保了其机械性能与使用性能，同时降低了生产制造成本及使用和维护的成本。

Description

磁力传动器的隔离套

技术领域

本发明涉及一种磁力传动器的隔离套。

背景技术

为了避免有毒有害、易燃易爆、强腐蚀、高温等介质泄漏后所产生的危及人身安全和安全生产等一系列危害，人们大量采用带有隔离套的磁力传动设备。磁力传动器的隔离套和屏蔽泵及阀门等设备上的隔离套通常由圆筒、端盖、与泵体或容器联接的法兰组成，这三者之间的连接通常采用焊接的方式，为了降低涡流损耗，同时为了减小内、外转子上磁钢之间的磁隙（若磁隙过大，需提高磁钢的磁感应强度，这会增加涡流损耗，不利于节能），圆筒的壁厚较薄，如磁力泵隔离套圆筒的壁厚通常在0.5—1.2mm之间，这个壁厚薄，焊缝又是对接焊缝，不容易施焊，且难以保证焊接质量。现今几乎全部采用激光焊接的方式；采用激光焊接的方式除了对焊接工艺要求严格外，还需要专门的工装和胎、模具，制造过程中，焊缝需要探伤，探伤不合格的需要返修并产生较高的废品率；即便如此，在使用现场出现隔离套上的焊缝开裂后泄漏也会经常发生，从而危及人身安全和影响生产，同时也大大增加了维修成本。

又如有些高温介质无法采用磁力泵的场合，常采用以导热油循环冷却的屏蔽泵；而屏蔽泵的隔离套如发生泄漏，其导热油与有些介质会产生强烈的化学反应而导致爆炸。且由于屏蔽泵的结构复杂，其隔离套损坏后，需得专业人员维修，相应的维修成本大幅增加。

因此，隔离套的焊缝部位开裂、泄漏及维修等问题日益为人们所重视并亟待解决。

公告号CN202381316U的专利公开了一种隔离套，它的中部和后部是一体成型的，并且没有焊缝，这会提高隔离套的质量，其不足之处主要在于：首先，其前部的钩状设计与法兰圆片连接，对应联接的设备亦会有配对法兰，从而增加密封件，同时增加了泄漏点；再者，如果隔离套是细长的结构，难以一体成型，若采用复杂的工艺成型，不仅成本高昂，且废品率高。

本发明人也曾设计了一种“滑动轴承及其因热膨胀径向间隙变化的控制方法”（CN116292600A），其通常需要采用铬钢或钨钢，但众所周知的，这两种钢的焊接性能不好，焊后焊接接头的强度低，极易开裂或脱开；且若采用钎焊，也无法应用于高温场合。

发明内容

鉴于现有技术的所存在的问题，本发明公开一种磁力传动器的隔离套，避免和消除了现有的隔离套在焊缝部位常存在的包括开裂及由之而造成的强度不够等机械性能及使用性能上不足及随之而产生的安全隐患。

本发明的技术解决方案是这样实现的：

一种隔离套，包括隔离筒、端盖和连接件，三者同轴；所述连接件用于将所述隔离套与其它设备相连接；所述连接件可以采用诸如接管，短节等结构；所述其它设备常见的包括诸如泵、搅拌机等；

所述隔离筒是一体成型的圆筒，包括口径不同的A管段和B管段；A管段包括所述隔离套的开口端，其口径大于其它管段；B管段包括所述隔离套的封闭端，其口径小于其它管段；

所述连接件具有套入部，连接件套入部从所述隔离套的开口端套入A管段内且与相应筒壁a₁过盈配合，筒壁a₁即A管段与连接件套入部的配合表面。

进一步的，所述连接件套入部的外径尺寸不超过A管段的内径尺寸的100.2%；根据材料屈服强度σ_0.2的规定，所述连接件外径尺寸的这一限定意味着与连接件的套入部过盈配合的筒壁a₁常温下的变形量不应大于0.2%，以避免其发生屈服。

进一步的，所述连接件的套入部的内径尺寸不小于隔离筒之与A管段相邻的较小口径管段的内径尺寸。限定内径尺寸旨在保障内转子的安装与配合。

进一步的，所述端盖包括底盖和套入部，二者一体成型；端盖套入部自所述隔离套的封闭端套入B管段内且与相应筒壁b₁过盈配合，筒壁b₁即B管段与端盖套入部的配合表面。

进一步的，为了增加相应的套入部与隔离筒的筒壁配合面之间的摩擦力，可以采用机械加工方式在所述连接件套入部和/或端盖套入部之与所述隔离筒的配合面上加工出刀纹或花纹以增加其表面粗糙度，如可采用滚花工具滚压出花纹等。

与限定所述连接件套入部的外径尺寸相同的考虑，为避免隔离套封闭端的与端盖套入部过盈配合的筒壁b₁发生屈服，所述端盖套入部的外径尺寸不超过所述B管段的内径尺寸的100.2%。

进一步的，所述隔离套还包括套在所述隔离筒的封闭端的B管段外的箍紧结构，如筒箍，其与所述隔离筒同轴，与B管段的相应筒壁b₂过盈配合，筒壁b₂即B管段与所述封闭端的箍紧结构的配合表面；筒壁b₂与筒壁b₁至少部分重合，重合部分为筒壁b₀。

同样的，在所述隔离筒的开口端的A管段外亦可设置箍紧结构，其与所述隔离筒同轴，与A管段的相应筒壁a₂过盈配合，筒壁a₂即A管段与所述开口端的箍紧结构的配合表面；筒壁a₂与筒壁a₁至少部分重合，重合部分为筒壁a₀。

所述隔离套的开口端的连接件套入部与相应位置的箍紧结构在所述隔离筒A管段的管壁内外相对设置，前者从内部顶紧所述A管段的管壁a₁，后者从外部箍牢所述A管段的管壁a₂，管壁a₁与a₂至少部分重合（通常情况下，两者是基本重合或者大部分重合的）；从而进一步提高了所述隔离套开口端与连接件的连接强度和密封性能。

同样，在所述隔离套封闭端的端盖套入部与相应位置的箍紧结构在所述隔离筒B管段的管壁内外相对设置，旨在加强在隔离套封闭端B管段与端盖的连接强度及密封性能：所述端盖套入部与相应位置的箍紧结构在所述隔离筒B管段的管壁内外相对，前者从内部顶紧所述B管段的管壁b₁，后者从外部箍牢所述B管段的管壁b₂，同样的，管壁b₁与b₂至少部分重合（通常情况下，两者是基本重合的或者大部分重合的）。

具体的，所述隔离筒还包括C管段，其位于A管段和B管段之间，其口径尺寸介于A管段与B管段两者口径尺寸之间；所述B管段外的箍紧结构的外径尺寸不大于隔离筒之与B管段相邻的较大口径管段的外径尺寸。

比如当所述隔离筒自其开口端到封闭端由A管段、C管段和B管段构成时，所述B管段外的箍紧结构的外径尺寸应当不大于所述C管段的外径尺寸。

所述隔离筒设计为自隔离套开口端到封闭端口径渐次变小的类似于阶梯轴，主要针对于内外转子的安装需要，同时也在一定程度上可以节约原材料和降低隔离套的重量。相应的限定隔离套封闭端的箍紧结构的外径尺寸可用以保障外转子的安装及或配合。

在所述隔离筒开口端及/或封闭端的箍紧结构的基础上，为进一步增加隔离筒与连接件及或端盖的连接强度以保障密封性能等，还可以再配合设置卡扣结构，其对应于箍紧结构和相应的套入部设置，是包括沿径向设置于隔离筒筒壁上以及自内、外分别与所述筒壁过盈配合的相应的套入部和箍紧结构上的凸凹配合部，所述凸凹配合部位置相互对应，结构和尺寸相互配合。比如箍紧结构采用筒箍，连接件采用接管，所述卡扣结构可以对应开口端筒箍和相应接管套入部设置，具体的，在隔离套开口端设置的卡扣结构可以是包括：沿径向依次设置于所述开口端筒箍配合面上指向中心轴线方向的凸环、设置于相应的隔离筒筒壁a₀上指向中心轴线方向的凹槽，以及设置于相应的接管套入部配合面上指向中心轴线方向的凹槽；所述凸凹配合部反过来设置亦可，比如，所述卡扣结构可以是对应封闭端筒箍和相应的端盖套入部设置，具体的，在隔离套封闭端设置的卡扣结构可以是包括：沿径向依次设置于封闭端筒箍配合面上的背离中心轴线方向的凹槽、设置于相应的隔离筒筒壁b₀上背离中心轴线方向的凸起，以及设置于相应的端盖套入部上背离中心轴线方向的凸起。

或者，对应于未设置箍紧结构的套入部，包括开口端的连接件套入部和/或封闭端的端盖套入部，也可以设置卡扣结构，即所述卡扣结构包括沿径向分别设置于过盈配合的隔离筒筒壁和相应的套入部上的凸凹配合部，所述凸凹配合部位置相互对应，结构和尺寸相互配合。

相比现有技术，本发明的有益效果突出地表现为：

避免了激光焊接对焊接工艺要求严格而同时焊接接头的机械性能及使用性能却难以保证的问题，提高了隔离套的性能与质量，降低了维修成本，延长了相应设备的使用寿命。此外，还包括：

（1）不采用焊接工艺进行连接及密封，没有焊缝，泄漏率大幅降低，有效地保障了安全生产；

（2）制造过程中不用探伤且次品或废品率大幅降低，相应地也缩短了制造工期，提高了生产效率，节约了制造成本。

（3）且由于避开了焊接连接方式，隔离套的隔离筒的壁厚给允许做得更薄，从而降低涡流损耗，更有利用节能环保。

简言之，本发明所述隔离套不必采用传统焊接工艺进行连接及密封，避开了尤其是隔离套焊缝易产生泄漏等焊接结构通常所存在的各种性能缺陷及安全隐患，实现了隔离套的有效连接与密封，确保了其机械性能与使用性能，同时降低了生产制造成本及使用和维护的成本。本发明可广泛应用于磁力传动器中。

附图说明

图1是根据本发明实施例1和2所描述的隔离套的结构示意图；

图2是根据本发明实施例3所描述的隔离套的结构示意图；

图3是根据本发明实施例4所描述的隔离套的结构示意图；

图4是根据本发明实施例5所描述的隔离套的结构示意图；

图5是图4中Ⅰ部卡扣结构A的放大图；

图6是图4中Ⅱ部卡扣结构B的放大图；图中：

1.隔离筒 11.A管段 12.B管段 13.C管段

2.端盖 21.端盖套入部

3.接管 31.接管套入部

4.开口端筒箍

5.封闭端筒箍

6.法兰

7.轴承孔

8.开口端卡扣结构：18.筒壁a₀上的凹槽 38.接管套入部上对应的凹槽 48.开口端筒箍上对应的凸环

9.封闭端卡扣结构：19.筒壁b₀上的凹槽 29.端盖套入部上对应的凹槽 59.封闭端筒箍上对应的凸环

实施方式

现结合附图，对本发明作进一步的具体说明。

实施例

一种隔离套，如图1所示，其包括隔离筒1、端盖2、接管3，三者同轴。

所述端盖2是椭球面或球面的封头，与所述隔离筒1一体成型，形成所述隔离筒1的封闭端；所述隔离筒1包括粗口径的A管段11和细口径的B管段12，其中，A管段11包括所述隔离筒1的开口端，B管段12包括所述隔离筒1的封闭端。

接管3用以连接所述隔离筒1与泵，其一端与泵通过法兰6连接，另一端设置成套入部；接管套入部31从所述隔离筒1的开口端套入A管段11内且与相应筒壁a₁过盈配合。

为避免所述筒壁a₁在过盈配合下不发生屈服，所述接管套入部31的外径尺寸不超过A管段11的内径尺寸的100.2%。同时，为了保障内转子的顺利安装与配合，所述接管套入部31的内径尺寸不小于与A管段11相邻的较小口径的B管段内径尺寸。

进一步的，为了进一步增强所述接管套入部31与筒壁a₁之间的摩擦力以保障连接强度及密封性能，还可以采用采用机加工的方式在所述接管套入部31的配合面上加工出刀纹或滚花花纹增加其表面粗糙度（图中未示出）。

实施例

为了进一步提高所述隔离套开口端连接强度及密封性能，隔离套在实施例1的基础上，在其开口端还设置了筒箍，如图1所示，开口端筒箍4套在所述隔离套开口端的A管段11外，与所述隔离筒1同轴，与A管段11的相应筒壁a₂过盈配合，筒壁a₂与筒壁a₁基本重合，重合部分为筒壁a₀，即筒壁a₀同时属于筒壁a₂与筒壁a₁。

实施例

当隔离筒1采用较为细长的结构时，考虑工艺制造要求及便于安装端部支撑（如在其封闭端设置支承用的延伸轴，具体可参见发明人的另一发明专利申请的“磁力传动器”，申请号CN2023106641465）以避免隔离套封闭端的悬臂问题，如图2所示，隔离套的端盖2采用了平底封头，并具有一段套入部21，端盖套入部21套入B管段12内且与相应筒壁b₁过盈配合。

为了进一步增强所述端盖套入部21与筒壁b₁之间的摩擦力提高相应的连接强度及密封性能，可以采用机加工的方式在所述端盖套入部21的配合面上加工出刀纹或滚花花纹增加其表面粗糙度（图中未示出）。

实施例

在实施例3的基础上，为了提高连接的牢固性及密封的可靠性，如图3所示的隔离套在其封闭端还设置了封闭端筒箍5，其结构和作用与实施例2所描述的开口端筒箍4相类：所述封闭端筒箍5与所述隔离筒1同轴，与B管段12的相应筒壁b₂过盈配合，筒壁b₂与筒壁b₁大部分重合，其重合部分为筒壁b₀，即筒壁b₀同时属于筒壁b₂与筒壁b₁。

考虑到隔离套与外转子的安装配合的需要，隔离筒1设计为一体成型的三段直径逐段缩小的圆筒，即A管段11，C管段13和B管段12，其中A管段口径>C管段口径>B管段口径，所述封闭端筒箍5的外径尺寸不大于与B管段12相邻的C管段13的外径尺寸。

实施例

为了进一步提高相应位置的连接牢固性及进而保障相应的密封性能，隔离套在其开口端筒箍4及封闭端筒箍5的基础上，进一步设置了相应的卡扣结构，如图4所示，在所述隔离套的开口端和封闭端分别设置了开口端卡扣结构8和封闭端卡扣结构9。

具体的，对应于开口端筒箍4、与之过盈配合的A管段11和与A管段11过盈配合的接管套入部31，设置的开口端卡扣结构8，如图5所示，其依次包括下述三个凸凹配合部：沿径向设置于所述开口端筒箍4相应配合面上靠近中心轴线方向的凸环48、设置于相应的隔离筒筒壁a₀上靠近中心轴线方向的凹槽18，以及设置于相应的接管套入部3配合面上靠近中心轴线方向的凹槽38；此三者凸凹配合，位置相互对应、结构和尺寸相互配合，即所述凸环48嵌入所述凹槽18，所述凹槽18又套于所述凹槽38内。可以想见的，构成所述开口端卡扣结构8的凸凹配合部也可以配置成反方向的凹凸配合部，即沿径向设置于所述开口端筒箍4相应配合面上远离中心轴线方向的凹槽、设置于相应的隔离筒筒壁a₀上远离中心轴线方向的凸起，以及设置于相应的接管套入部3配合面上远离中心轴线方向的凸起。

与开口端卡扣结构8相类似的，对应于封闭端筒箍5、与之过盈配合的B管段12和与B管段12过盈配合的端盖套入部21设置的封闭端卡扣结构9，如图6所示，其依次包括下述三个凸凹配合部：沿径向设置于所述封闭端筒箍5相应配合面上靠近中心轴线方向的凸环59、设置于相应的隔离筒筒壁b₀上并向中心轴线方向的凹入的凹槽19，以及设置于相应的端盖套入部21配合面上并向中心轴线方向凹入的凹槽29；此三者凸凹配合，位置相互对应、结构和尺寸相互配合，即所述凸环59嵌入所述凹槽19，所述凹槽19又套于所述凹槽29内。同样的，构成所述封闭端卡扣结构9的凸凹配合部也可以配置成反方向的凹凸配合部。

上述实施例中，隔离套的隔离筒的内径小于与之过盈配合的接管套入部和端盖套入部的外径，其装配通常利用热胀冷缩原理完成：即所述隔离筒1加热膨胀后，或者与之配合的相应的接管3和端盖2冷却收缩后，将所述接管套入部31从所述隔离筒的开口端套入隔离筒A管段，及将所述端盖套入部21从隔离筒的封闭端套入隔离筒的B管段，进而通过隔离筒降温后的尺寸收缩或相应的接管和端盖升温后的尺寸膨胀完成相应装配，实现连接与密封。

为了避免损伤隔离筒1，所述卡扣结构的各个凸凹配合部，都做成圆弧倒角。

进一步的，在上述实施例3，4，5中，所述的具有平底封头的端盖2，其朝向接管3的轴向断面上，开设有与所述端盖2同轴的轴承孔7，如图2、3、4所示。

在所述隔离筒1的变径位置采用圆弧过渡结构，具体的，如A管段11与B管段12连接处，如图1，2所示；或者如A管段11与C管段13连接处，以及C管段13与B管段12连接处，如图3，4所示，皆采用圆弧过渡结构。

所述隔离套的隔离筒开口端管壁a₁与接管套入部31之间，以及隔离筒封闭端管壁b₁与端盖套入部21之间，均形成了搭接结构，为了进一步的提高隔离套相应位置的连接强度和密封性能，在上述位置可以采用搭接焊的工艺沿环向焊接形成角焊缝，其相比现有的对接焊缝，不仅易于施焊而且焊缝质量也更易于得到保障。

下面，以实施例4为例，对所述的隔离套的连接强度及密封效果作简单的计算与验证：

隔离筒1的相应管壁分别与接管套入部31和形端盖套入部21之间过盈配合，在此且以隔离筒B管段12与端盖套入部21的过盈配合面的受力来进行具体计算和验证，隔离筒A管段11与接管套入部31之间的过盈配合面的受力可同理推得：假设端盖套入部21的外径为D=50（单位mm,下本文中未注明单位的长度单位皆为mm)，相应的封闭端筒箍5厚度δ=5，其轴向长度L=20，按隔离筒B管段12的内径Di小于端盖套入部21的外径D的0.1%计算，封闭端筒箍5的初始内径约等于B管段12的内径Di为49.95（隔离筒的壁厚一般很薄，在此忽略不计），假设端盖是刚体，所述筒箍5与隔离筒装配后，筒箍5的变形量ε=0.1%，已知筒箍5材料的弹性模量E=200ｘ10³MPa，筒箍5的环向应力σ=Eε=200MPa。根据的公式σ=PDi/2δ，可计算出筒箍5所受径向压强P= 40MPa，所述端盖套入部31所受到的径向压强也等于P。

上式中：P—筒箍5所受到径向压强(MPa)

Di—筒箍4内径(mm)

计算得隔离筒1与端盖套入部的过盈配合面a₁的面积S=πDL=31.4cm² ,则隔离筒1与端盖套入部过盈配合面之间的压紧力F=PｘS=12560Kg，已知钢对钢的静擦系数µ=0.15，则可计算出隔离筒与端盖套入部滑脱所需的拉力F′>Fµ=12560ｘ0.15=1884Kg。

端盖的面积S=( 2(D))²π=（ 2(5)）²ｘπ=19.625cm² ，则

隔离套内的压强达到P> S(F')= 1884/19.625=9.6MPa时，将会导致端盖滑脱的问题。

实际上，隔离套内的压强远不会达到这么高，况且如前所述，当接管或端盖的套入部与隔离筒的过盈配合面若再经过表面粗糙化处理（如机加式刀纹或花纹），其摩擦系数µ必大于0.15，即上述零部件之间滑脱的压强临界值相应地会更大。

同时，发明人还进行了仿真计算，根据相应的计算结果，隔离筒与端盖套入部之间的平均径向压强P’= 43MPa，比前述计算结果（P= 40MPa）大了7.5%，这也就意味着，若按此仿真计算的数据推导，本发明所描述的隔离套内所允许的压强临界值更大。

同样的，当所述筒箍装配后的变形量大于0.1%（小于0.2%）时，本发明所描述的隔离套内允许更大的压强临界值。

以上所述，仅为本发明的部分实施方式，其保护范围并不局限于此；本发明可广泛应用于磁力泵、磁力搅拌机、全封闭无填料永磁传动阀等诸多设备上，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变或组合，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种磁力传动器的隔离套，包括隔离筒、端盖和连接件，三者同轴；所述连接件用于将所述隔离套与其它设备相连接；其特征在于：

所述隔离筒是一体成型的圆筒，包括口径不同的A管段和B管段；A管段包括所述隔离套的开口端，其口径大于其它管段；B管段包括所述隔离套的封闭端，其口径小于其它管段；

所述连接件具有套入部，连接件套入部从所述隔离套的开口端套入A管段内且与相应筒壁a₁过盈配合。

2.如权利要求1所述的隔离套，其特征在于：

所述连接件套入部的外径尺寸不超过A管段的内径尺寸的100.2%。

3.如权利要求1所述的隔离套，其特征在于：

所述连接件套入部的内径尺寸不小于隔离筒之与A管段相邻的较小口径管段的内径尺寸。

4.如权利要求1所述的隔离套，其特征在于：

所述端盖包括封头和套入部，二者一体成型；端盖套入部自所述隔离套的封闭端套入B管段内且与相应筒壁b₁过盈配合。

5.如权利要求4所述的隔离套，其特征在于：

所述连接件套入部和/或端盖套入部之与所述隔离筒的配合面上有刀纹或花纹。

6.如权利要求4所述的隔离套，其特征在于：

所述端盖套入部的外径尺寸不超过所述B管段的内径尺寸的100.2%。

7.如权利要求4所述的隔离套，其特征在于：

还包括套在所述隔离套封闭端的B管段外的箍紧结构，其与所述隔离筒同轴，与B管段的相应筒壁b₂过盈配合，筒壁b₂与筒壁b₁至少部分重合。

8.如权利要求7所述的隔离套，其特征在于：

所述隔离筒还包括C管段，其位于A管段和B管段之间，其口径尺寸介于A管段与B管段两者口径尺寸之间；

所述B管段外的箍紧结构的外径尺寸不大于隔离筒之与B管段相邻的较大口径管段的外径尺寸。

9.如权利要求1-8任一所述的隔离套，其特征在于：

还包括套在所述隔离套开口端的A管段外的箍紧结构，其与所述隔离筒同轴，与A管段的相应筒壁a₂过盈配合，筒壁a₂与筒壁a₁至少部分重合。

10.如权利要求9所述的隔离套，其特征在于：

还包括卡扣结构，其对应于箍紧结构和相应的套入部设置，是包括沿径向设置于隔离筒筒壁上以及自内、外分别与所述筒壁过盈配合的相应的套入部和箍紧结构上的凸凹配合部，所述凸凹配合部位置相互对应，结构和尺寸相互配合。

11.如权利要求1-6任一所述的隔离套，其特征在于：

还包括卡扣结构，其对应于套入部设置；所述卡扣结构是包括沿径向分别设置于过盈配合的隔离筒筒壁和相应的套入部上的凸凹配合部，所述凸凹配合部位置相互对应，结构和尺寸相互配合。