CN201045751Y - 全密封驱动装置 - Google Patents

Abstract

一种全密封驱动装置，由定子、转子及控制系统构成。转子体为软磁矩形齿轮状；定子类似于普通电机的定子，由硅钢片叠成的铁心、漆包线圈、长条形永磁体及定子外壳组成；在定子与转子之间设置用非金属材料或碳纤维材料制成的密封圆筒；控制系统由若干转子位置传感器和控制器组成，传感器检测转子体的齿与铁心的齿的相对位置信息并传给控制器，控制器循环控制定子线圈电流的方向并有规律地通断，转子就被驱动旋转。该装置，结构简单、体积小、效率高，成本低，用于低温、常温、高温介质中工作的器械或设备，如全密封泵、全密封阀门、全密封反应釜等，因而用途广。

Description

全密封驱动装置

技术领域

本实用新型涉及密封传动技术，特别是一种全密封驱动装置。

背景技术

传统的泵、阀门、反应釜等装置的转轴与壳体之间的密封，用静止密封件包夹转轴实现，是动态密封，其中的流体难免会渗漏到外面。磁传动装置应用于诸如泵、阀门、反应釜等，能将其改进成全密封的，彻底杜绝流经其中的流体向外滴、冒、渗、漏，从而延长使用寿命，节约资源，带来较大的经济效益和环保效益。然而，现有的全密封磁传动装置，存在缺陷，因而应用受到限制，以全密封磁传动泵为例说明如下：

1.现有的全密封磁传动泵由泵体、磁传动装置、磁传动装置支持架、联轴器、电动机(或驱动机)组成，这种泵比由泵体、联轴器及电动机组成的传统泵结构复杂、体积大、效率低、成本高；

2.现有的全密封磁传动泵，磁传动装置的主从件中均设置磁体，磁体若处于超过其临界温度的介质中会失磁。若介质的温度低于转子的永磁体的临界温度，但温度依然较高时，也严重威胁永磁体，使其寿命大大缩短，对以上两种情况，现有的全密封磁传动泵不能胜任。

现有的全密封磁传动阀门、反应釜等也存在类似的缺陷。

发明内容

本实用新型设计一种全密封磁驱动装置，克服现有磁传动装置的缺陷，既能简化结构、缩小体积、降低成本、提高效率，又能用于低温、常温、高温(超过永磁体临界温度)介质中工作的器械，因而用途广。

本实用新型按下述技术方案实现。

本实用新型运用机、电、磁、光一体化技术，分别将泵、阀门、反应釜与驱动它们的电机设计成一体。本实用新型由定子、转子及控制系统构成。本说明将泵的叶轮、阀门的球头或闸板、反应釜的搅动棒称为工作件。工作件固接在转子轴的一端，转子轴的另一端固接矩形齿轮状的软磁转子体；工作件被一外壳囊括，转子体用非金属材料或碳纤维材料制成的带沿的密封圆筒包围，且密封圆筒不与转子体接触，转子轴通过设置在工作件的外壳和密封圆筒端面内部的轴承支撑定位，密封圆筒的沿固接在工作件的外壳外壁，在密封圆筒的沿与工作件外壳的外壁之间夹着密封圈，这样整个转子被密封；定子类似于普通电机的定子，由硅钢片叠成的定子铁心、漆包线圈、长条形永磁体及定子外壳组成，长条形永磁体的长方向沿转轴的轴线方向，且轴对称地嵌在定子铁心之中，定子铁心内圆套在前述密封圆筒的外圆或离开一间隙，且使定子铁心的端面与转子体的端面对齐，定子外壳固定在工作件的外壳外壁；控制系统由若干转子位置传感器和控制器组成，传感器固定在密封圆筒的端面，检测转子体的齿与定子铁心的齿(定子两线槽之间夹的部分)的相对位置信息并传给控制器。转子体与定子铁心的齿数及数槽数根据实际需要设计确定。

磁体的磁力线总是力图走磁阻最小的路径闭合，这是磁体的一个磁特性，在此，暂且称为磁阻效应。所述全密封驱动装置工作时，控制器根据传感器检测转子体的齿与定子铁心的齿数的相对位置的信息，使定子某些齿周围的线圈通电，这些齿成为电磁铁，其磁力线立即穿过密封圆筒壁沿周向吸引转子上离它们最近(距离越近磁阻越小)的齿，欲使转子上的这些齿的径向对称中心与通电线圈包围的定子齿的径向对称中心重合，从而对转子产生转矩，控制系统循环控制定子线圈电流的方向并有规律地通断，转子就被驱动旋转。这就是本实用新型的工作原理。

本实用新型定子铁心中长条形永磁体能提高装置的工作效率，而且，当装置断电时，长条形永磁体能使转子与定子的相对位置保持。为了简化结构，根据实际情况，可以不设置永磁体，特别是装置所处高温环境时。但是，长条形永磁体使转子与定子的相对位置保持这个特点，用在阀门中，起到断电保持闸门状态作用，这比靠电磁力保持闸门状态有两个优点：一是节省电能，二是断电时不生热，能延长定子线圈寿命。

除了具有现有磁传动装置的优点外，与现有磁传动装置相比，本实用新型有益的效果是：

1.由于本实用新型将泵、阀门、反应釜与它们的驱动电机设计成一体，省掉了现有的全密封磁传动泵、全密封磁传动阀门及全密封磁传动反应釜中的磁传动装置、磁传动装置支持架、联轴器、驱动电机的轴，而且本实用新型的转子体仅是一个耐高温的软磁材料制成的矩形齿轮状的，因此本实用新型结构极简单、体积小、材料便宜、工艺性好，所以本实用新型不但造价低、易装配、转子正常耗损后易更换且费用低；而且效率高、可靠性高。

2.本实用新型转子体，既可置于低温、常温介质又可置于温度比现有的永磁体临界温度高数倍的介质中，所以本实用新型能应用于高温完全密封器械或设备。如石油、化工、冶金、发电等工业领域中的泵、阀门、反应釜等，用本实用新型改成完全密封的，能彻底杜绝在它们中的流体向外渗、漏、跑、冒，节约资源，利于环保，且能大大延长它们的寿命。

附图说明

图1为实施例一的结构示意图；

图2为图1的A-A剖面图；

图3为图1的B-B剖面图；

图4为实施例二的结构示意图；

图5为图4的C-C剖面图；

图6为实施例三的结构示意图；

图7为实施例四的结构示意图1；

图8为图7的D-D剖面图；

图9为实施例四的结构示意图2；

图10为图9的E-E剖面图；

图11为实施例五的结构示意图；

图12为图11的F-F剖面图；

图13为实施例六的结构示意图；

图14为实施例七的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明。

实施例一：如图1至图3示，将本实用新型作为一种全密封泵的结构示意图。该泵由定子、转子及控制系统构成。将泵的叶轮1固接在转子轴4的一端，转子轴4的另一端固接矩形齿轮状的软磁转子体21；叶轮1被外壳5囊括，外壳5上的K1、K2为流体的进出口，转子体21用非金属材料或碳纤维材料制成的带沿的密封圆筒19包围，且密封圆筒19不与转子体21接触，转子轴4通过设置在外壳5和密封圆筒19端面内部的轴承2、3和11、20支撑定位，其中3、20为轴承内圈，2、11为轴承外圈，密封圆筒19的沿用螺栓23固接在外壳5外壁，在密封圆筒19的沿与外壳5的外壁之间夹着密封圈7，这样整个转子被密封；定子类似于普通电机的定子，由硅钢片叠成的定子铁心8、漆包线圈10、长条形永磁体24及定子外壳22组成，外壳22上有若干散热小孔K3，长条形永磁体24的长方向沿转子轴4的轴线方向，且轴对称地嵌在定子铁心8之中，长条形永磁体24能提高装置的工作效率，定子铁心8的内圆套在密封圆筒19的外圆或离开一间隙，且使定子铁心8的端面与转子体21的端面对齐，定子外壳22用螺栓6固定在外壳5的外壁；保证转子轴4、转子体21、外壳5、密封圆筒19、定子铁心8及定子外壳22同轴。控制系统由若干转子位置传感器9-1和控制器9-2组成，传感器9-1固定在密封圆筒19的端面，检测转子体21的齿与定子铁心8的齿的相对位置信息并传给控制器9-2。控制系统循环控制定子线圈10中电流的方向并有规律地通断，转子体21就被驱动旋转。转子体21与定子铁心8的齿数及数槽数根据实际需要设计确定。

在定子外壳22的右端部还设置风扇机构来冷却定子。在定子壳22内固定定子铁心12和线圈13，定子铁心12的径向尺寸、周向尺寸、槽、齿均与定子铁心8的相同，定子铁心12的轴向尺寸比定子铁心8的短，为了提高效率，在定子铁心12中设置轴对称长条形永磁体25，软磁转体18的径向尺寸、周向尺寸、槽、齿均与软磁转子体21的相同，软磁转体18的端面与定子铁心12的对齐，软磁转体18的外圆不接触定子铁心12的内圆，定子铁心12的槽、齿与定子铁心8的槽、齿沿轴向看是对齐的，在转轴15上固定软磁转体18及风扇14，转轴15由内圈16和外圈17组成的轴承支撑，外圈17固定在外壳22的端头。软磁转体18的转动原理同软磁转子体21。风扇14随着转子旋转时，产生吹向定子的快速气流，通过定子外壳22的小孔K3、槽隙及裸露表面，带走热量。

根据流入泵中的流体的温度和制作磁浮轴承的永磁材料的临界温度，确定所述的转子轴4的轴承采用机械式的或磁浮式的。

定子铁心8中也可以不设置永磁体24，定子铁心12中也可以不设置永磁体25。

实施例二：如图4图5示，将本实用新型作为另一种全密封泵的结构示意图。若流入泵中的流体的温度高，将实施例一中的定子铁心8及线圈10相应地改为28、29，使其内圆离开密封圆筒19的外圆一间隙，并且在实施例一的外壳5与定子外壳22之间垫隔热垫圈26，在定子外壳22与螺栓6之间垫隔热垫圈27，这样能基本上防止流体的热量直接传导到定子铁心28和线圈29。所述泵的轴承采用机械式的，其余同实施例一。

实施例三：如图6示，将本实用新型作为又一种全密封泵的结构示意图。若泵工作时的发热量使定子线圈温升比许可值低，则可将实施例一泵的定子壳外22右端部设置的风扇机构去掉，并将定子壳外22改成外壳30，其余零部件及结构同实施例一的。

实施例四：如图7至图10示，将本实用新型作为一种全密封阀门的结构示意图。该阀门由定子、转子及控制系统构成。将实施例三中泵的叶轮1、转轴4、外壳5依次改成阀门的闸板31、转轴32、阀门的外壳33(其K4、K5分别为阀门的进出口)，其余与实施例三基本相同，工作原理相似，不同的是阀门工作是间断的，控制内容及程序比实施例三的泵简单得多，因此，控制系统的硬件也比实施例三的简单。所述全密封阀门，既可作为调节阀，又可作快开快关阀，作快开快关阀用，有开状态和关状态，相应的闸板31位置沿周向相差90°角，图7图8为阀门开启状态，图9图10为阀门关闭状态。闸板31、外壳33还可以一同做成传统式球阀的结构。

实施例五：如图11图12示，将本实用新型作为另一种全密封阀门的结构示意图。若流入中阀门的流体的温度高，将实施例四中的定子铁心8及线圈10相应地改为28、29，使其内圆离开密封圆筒19的外圆一间隙，并且在实施例四的外壳5与定子外壳30之间垫隔热垫圈26，在定子外壳22与螺栓6之间垫隔热垫圈27，这样能基本上防止流体的热量直接传导到定子铁心28和线圈29。所述阀门的轴承采用机械式的，其余同实施例四。

实施例六：如图13示，将本实用新型作为一种全密封反应釜的结构示意图。该反应釜由定子、转子及控制系统构成。将实施例二中泵的叶轮1、转轴4、外壳5依次改成反应釜的搅动棒34、转轴35、外壳36(K6为反应釜的进出口)，其余零部件及结构同实施例二的，工作原理与实施例二相同。

实施例七：如图14示，将本实用新型作为另一种全密封反应釜的结构示意图。若要在反应釜中反应的物质不需要加热，或者物质起反应时生热少，或者不产生热量，则将实施例六的全密封反应釜的冷却风扇装置去掉，其驱动部分结构与实施例三的相同。

所述的全密封驱动装置的密封驱动机构可用于其它全密封器械或设备。

Claims (2)

1.一种全密封驱动装置，其特征是：作为一种全密封泵，该泵由定子、转子及控制系统构成；将泵的叶轮(1)固接在转子轴(4)的一端，转子轴(4)的另一端固接矩形齿轮状的软磁转子体(21)；叶轮(1)被外壳(5)囊括，转子体(21)用非金属材料或碳纤维材料制成的带沿的密封圆筒(19)包围，且密封圆筒(19)不与转子体(21)接触，转子轴(4)通过设置在外壳(5)和密封圆筒(19)端面内部的轴承(2)、(3)和(11)、(20)支撑定位，其中(3)、(20)为轴承内圈，(2)、(11)为轴承外圈，密封圆筒(19)的沿用螺栓(23)固接在外壳(5)外壁，在密封圆筒(19)的沿与外壳(5)的外壁之间夹着密封圈(7)，这样整个转子被密封；定子类似于普通电机的定子，由硅钢片叠成的铁心(8)、漆包线圈(10)、长条形永磁体(24)及定子外壳(22)组成，外壳(22)上有若干散热小孔，长条形永磁体(24)的长方向沿转子轴(4)的轴线方向，且轴对称地嵌在铁心(8)之中，铁心(8)的内圆套在密封圆筒(19)的外圆或离开一间隙，且使铁心(8)的端面与转子体(21)的端面对齐，定子外壳(22)用螺栓(6)固定在外壳(5)的外壁；保证转子轴(4)、转子体(21)、外壳(5)、密封圆筒(19)、铁心(8)及定子外壳(22)同轴；控制系统由若干转子位置传感器(9-1)和控制器(9-2)组成，传感器(9-1)固定在密封圆筒(19)的端面，转子体(21)与铁心(8)的齿数及数槽数根据实际需要设计确定；

在定子外壳(22)的右端部还设置风扇机构来冷却定子，在定子壳(22)内固定铁心(12)和线圈(13)，铁心(12)的径向尺寸、周向尺寸、槽、齿均与铁心(8)的相同，铁心(12)的轴向尺寸比铁心(8)的短，在铁心(12)中设置轴对称长条形永磁体(25)，软磁转体(18)的径向尺寸、周向尺寸、槽、齿均与软磁转子体(21)的相同，软磁转体(18)的端面与铁心(12)的对齐，软磁转体(18)的外圆不接触铁心(12)的内圆，铁心(12)的槽、齿与铁心(8)的槽、齿沿轴向看是对齐的，在转轴(15)上固定软磁转体(18)及风扇(14)，转轴(15)由内圈(16)和外圈(17)组成的轴承支撑，外圈(17)固定在外壳(22)的端头。

2.根据权利要求1所述的全密封驱动装置，其特征是：其轴承采用机械式的或磁浮式的，其铁心(8)中不设置永磁体(24)，铁心(12)中不设置永磁体(25)。

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