CN205172974U - 6000rpm变频高速湿式防爆电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型为一种6000rpm变频高速湿式防爆电机，电机转子(7)采用实心轴，电机径向轴承、推力轴承采用水润滑，推力盘(29)兼辅叶轮，一次水自循环，电机内的水由中段体注入水孔进入经底盖(5)与电机转子(7)间隙进入，经下导轴承(4)流水孔进入电机转子(7)及定子(6)间隙，然后进到上导轴承(8)流水孔，经推力盘(29)进入机座外壁的盘管(3)流回底盖(5)。本实用新型电机转速高，缩小了电机及泵组件体积，重量轻，便于整体下井，用于煤矿救援，缩短了机组安装时间，利于及时抢救生命，也可用于生产排水。
Description
技术领域：本实用新型涉及一种6000rpm变频高速湿式防爆电机。
背景技术：我国透水救援设备落后：目前普通矿用潜水泵由充水式高压潜水电动机和多级离心泵连接在一起，整个机组体积大，重量沉，安装运输很不方便，大的潜水泵，需要在井上分拆后，再在井下组装，安装一台大型水泵及其管路需要7～8小时。
发明内容：本实用新型的目的是提高电机转速，减小机组的体积、重量，满足泵高扬程、改善了电机的冷却效果的6000rpm变频高速湿式防爆电机。本实用新型的技术方案是：一种6000rpm变频高速湿式防爆电机，电机定子(6)与顶盖(15)及中段体法兰连接，顶盖(15)与定子(6)之间采用螺栓(11)螺母(10)垫圈(12)紧固，电机采用O型密封圈(14)密封，电机绕组线从顶盖(15)引出直接与电缆密封防水，绕组线置于保护管(13)内，绕组线在顶盖内用密封圈(16)密封，螺纹套筒(18)通过压紧环(17)紧固密封圈(16)，推力盘(29)与电机辅叶轮为一体，在推力盘下端有个密封环面(35)，电机内循环水路连接进水孔(34)，进水孔(34)连接出水孔(37)，推力盘圆面(33)套在轴(21)上，端面(31)为推力盘轴上轴向定位面，螺钉(28)通过光孔(39)拧入轴(21)内螺纹固定推力盘，推力盘上部镀层面(38)与上推力轴承接触形成水膜，推力盘下部镀层面(36)与下推力轴承(2)接触为工作面，推力盘(29)通过键槽(32)中的键(27)与轴(21)实现径向定位，螺钉(28)靠在端面(40)上，热电偶(1)监控水温，止推轴承座(9)上安装上导轴承(8)及下推力轴承(2)。
本实用新型要解决的技术问题是实现潜水泵的高速运行，电机变频调速，同时电机还要能承受10MPa的压力。本电机通过螺栓(11)、螺母(10)、垫圈(12)压紧，顶盖(15)与定子(6)之间用O型圈(14)密封以防止外部污水进入电机内部；由于电机转速高，一般的转子叠片电机难以承受高转速旋转产生的离心力问题，采用实心轴满足强度要求，选择强度高、导磁性好的轴材料；电机的转速高，需要研究轴承的支撑刚度，进行轴承载荷计算，解决轴承材料及摩擦副磨损和发热问题；电机内部充满水，要对电机内部冷却水流量进行分析，对推力盘直径、出水孔定结构和尺寸；电机外部冷却循环需要计算流量、流速，通过流体力学公式计算流阻，建立模型及模拟软件进行计算，通过对电机定子机座、顶盖(15)结构进行调整来实现需要的流量和流速；电机由于定子机座壳体外流体速度慢，电机转速高，水磨耗大，需要换热面积大；电机电磁线为辐照交链聚乙烯线，能够直接工作在水中，由于电机电压为6000V,同时又是变频电机，电磁线绝缘厚度较正常6000V电机绝缘厚，因为电机体积限制，我们采用了两种绝缘规格的导线；本实用新型解决其技术问题的方案：见图1，电机定、转子浸入水中，电机转子(7)采用实心轴，电机径向轴承、推力轴承采用水润滑，推力盘(29)兼辅叶轮，一次水自循环，电机内的水由中段体注水孔进入经底盖(5)与转子(7)间隙进入，经下导轴承(4)流水孔进入转子(7)及定子(6)间隙进到上导轴承(8)流水孔经推力盘(29)打出进入机座外壁的盘管(3)流回底盖(5)；电机转子采用实心轴以满足电机高转速的强度要求；电机绕组线由顶盖(15)引出直接与电缆连接密封防水。止推轴承座(9)固定上导轴承(8)及下推力轴承(2)。电机转子(7)采用实心轴，电机径向轴承、推力轴承采用水润滑，推力盘(29)兼辅叶轮，一次水自循环，电机内的水由中段体注水孔进入经底盖(5)与电机转子(7)间隙进入，经下导轴承(4)流水孔进入电机转子(7)及定子(6)间隙，然后进到上导轴承(8)流水孔，经推力盘(29)进入机座外壁的盘管(3)流回底盖(5)。
电机推力盘(29)见图4，推力盘上部镀层面(38)在电机运转时与上推力轴承间形成水膜，推力盘下部镀层面(36)与下推力轴承(2)接触为工作面，承受轴向力，使电机转子轴向定位，推力盘上部镀层面(38)及推力盘下部镀层面(36)起推力盘作用；电机运转时，电机内部的水经进水孔(34)进入推力盘经出水孔(37)打出，起到辅叶轮的作用；一般的电机推力盘及辅叶轮为单独的两件，本电机推力盘及辅叶轮为一体，减小了与水接触的面积，从而降低了水磨耗，而且本电机推力盘还有个密封环面(35)，减小推力轴瓦之间的水泄漏，降低推力盘的功率，从而提高电机的效率。
由于电机有防爆要求，取消了传统的湿式电机引出线结构，电机内绕组线与电缆直接对接密封以解决密封防爆问题。
由于电机的转速高，轴承采用了新的材料，并用有限元程序对电机进行轴承计算，并定出轴承结构及尺寸。电机内部水靠推力盘29自循环，机座壳外部由泵排出的水冷却电机。
本实用新型工作原理
本实用新型是一种6000rpm,设计压力10MPa,电压6000V变频调速的防爆湿式电机，电机的转速高就可以缩小电机及泵的尺寸，减轻重量，电机与泵为一体便于下井。电机转子为实心轴以满足电机高转速的强度要求；转子压环(25)热套在端环(24)及轴(21)上，上轴套(26)、下轴套(19)表面有镀层，分别热套在轴(21)上以减小电机振动，电机绕组线由顶盖(15)引出直接与电缆连接密封防水、防爆；电机推力盘见图4，推力盘上部镀层面(38)在电机运转时与上推力轴承间形成水膜，推力盘下部镀层面(36)与下推力轴承(2)接触为工作面，承受轴向力，使电机转子轴向定位，推力盘上部镀层面(38)及推力盘下部镀层面(36)起推力盘作用，本电机推力盘还有个密封环面(35)，减小推力轴瓦之间的水泄漏；电机运转时，电机内部的水经进水孔(34)进入推力盘经出水孔(37)打出，起到辅叶轮的作用；由于电机有防爆要求，取消了传统的湿式电机引出线结构，电机内绕组线与电缆直接对接密封以解决密封防爆问题。电机定子(6)与顶盖(15)及中段体法兰连接，顶盖(15)与定子(6)之间采用螺栓(11)、螺母(10)、垫圈(12)紧固，电机采用O型密封圈(14)密封，电机绕组线从顶盖(15)引出直接与电缆密封防水，绕组线置于保护管(13)内，绕组线在顶盖内用密封圈(16)密封，螺纹套筒(18)通过压紧环(17)紧固密封圈(16)。止推轴承座(9)固定上导轴承(8)及下推力轴承(2)。
由于电机的转速高，轴承采用了新的材料，并用有限元程序对电机进行轴承计算，并定出轴承结构及尺寸。
发明的效果：本电机转速为6000rpm,使潜水泵体积减小，重量轻，扬程高，机组直径尺寸缩小，减小了体积，变频调速，适用于矿井透水救援，水陆两用，防爆。和相同流量、扬程的1450r/min潜水泵用电机相比，本实用新型电机长度和重量都可减小50％.本电机可长期安全可靠在高压水内安全运行，与现有上泵下电机相比，开机水位，远低于上泵下电机的水位。极其有利于老矿井传统泵站改造为潜水泵站，几乎不需要改造泵站土建结构；对新建矿井要求井深度小，最大限度降低了土建费用(井窝开挖深度由8米以上降低为1米以下)。常规潜水泵电机内部的冷却液通过在轴上固定辅叶轮来驱动内部液体流动，辅助叶轮使转子的长度和重量上升，运转能耗增加。在电机内部增加额外的支力源也将使电机结构复杂、体积上升，运转能耗增加。本电机设计的推力盘兼有辅叶轮的作用同时有密封环面，使电机结构紧凑，减少泄漏，减少磨擦损耗，提高电机效率。
本电机为一种新型矿用潜水泵用电机，与泵体组成一个机组，结构简单、体积小，重量轻，实现整机下井，控制系统安装便捷，实现对煤矿透水紧急救援，及时抢救生命，快速恢复生产；应急排水系统水陆两用。
附图说明：
图1变频高速湿式防爆电机结构剖视图
图2盘管分布图
图3转子装配图
图4推力盘及固定螺钉结构图
图5为引出线密封及保护管放大图
具体实施方式：
如图1所示,一种6000rpm变频高速湿式防爆电机，电机定子6与顶盖15及中段体法兰连接，顶盖15与定子6之间采用螺栓11螺母10垫圈12紧固，电机采用O型密封圈14密封，电机绕组线从顶盖15引出直接与电缆密封防水，绕组线置于保护管13内，绕组线在顶盖内用密封圈16密封，如图5所示，螺纹套筒18通过压紧环17紧固密封圈16。推力盘29与电机辅叶轮为一体，在推力盘下端有个密封环面35，电机内循环水进入进水孔34，从出水孔37排出，推力盘圆面33套在轴21上，如图4所示，端面31为推力盘轴上轴向定位面，螺钉28通过光孔39拧入轴21内螺纹固定推力盘，推力盘上部镀层面38与上推力轴承接触形成水膜，推力盘下部镀层面36与下推力轴承2接触为工作面。推力盘29通过键槽32中的键27与轴21实现径向定位。螺钉28靠在端面40上。热电偶1监控水温。止推轴承座9固定上导轴承8及下推力轴承2。
如图2所示，冷却管路由四个回路组成，分为上、下两层，每层两个回路：第一层第一根回路41、第一层第二根回路42；第二层第二根回路43，第二层第一根回路44；第一层第二根回路42与第二层第二根回路43径向相对180度，冷却管为不锈钢管盘绕在机座壳外侧，回路上、下层之间有隔板30。
如图3所示，电机转子为实心轴，转子为鼠笼式，轴环20热套在轴21上，支撑环23热套在轴21上，转子压环25一端热套端环24上，另一端热套在轴21上，上轴套26、下轴套19表面带有镀层，上轴套26、下轴套19分别热套在轴21两端，支撑环23热套在轴21上，转子铜条22固定在轴21槽内。
本电机为一种实用新型电机，由于电机的转速高，轴承采用了新的材料，并用有限元程序对电机进行轴承计算，并定出轴承结构及尺寸。
对电机提供的外接电源为变频电源。
电机的各联接部件均符合防爆标准。
本电机转速为6000rpm,使潜水泵体积减小，重量轻，扬程高，机组直径尺寸缩小，减小了体积，减轻了重量。变频调速，适用于矿井透水救援，水陆两用，防爆。和相同流量、扬程的1450r/min潜水泵用电机相比，本实用新型电机长度和重量都可减小50％.本电机可长期安全可靠在高压水内安全运行，与长规上泵下电机相比，开机水位，远低于上泵下电机的水位。极其有利于老矿井传统泵站改造为潜水泵站，几乎不需要改造泵站土建结构；对新建矿井要求井深度小，最大限度降低了土建费用(井窝开挖深度由8米以上降低为1米以下)。常规潜水泵电机内部的冷却水通过在轴上固定辅叶轮来驱动内部冷却水流动，辅助叶轮使转子的长度和重量上升，运转能耗增加。在电机内部增加额外的支力源也将使电机结构复杂、体积上升，运转能耗增加。本电机设计的推力盘兼有辅叶轮的作用，同时有密封环面，使电机结构紧凑，减少泄漏，减少磨擦损耗，提高电机效率。
Claims (3)
1.一种6000rpm变频高速湿式防爆电机，其特征是：电机定子(6)与顶盖(15)及中段体法兰连接，顶盖(15)与定子(6)之间采用螺栓(11)螺母(10)垫圈(12)紧固，电机采用O型密封圈(14)密封，电机绕组线从顶盖(15)引出直接与电缆密封防水，绕组线置于保护管(13)内，绕组线在顶盖内用密封圈(16)密封，螺纹套筒(18)通过压紧环(17)紧固密封圈(16)，推力盘(29)与电机辅叶轮为一体，在推力盘下端有个密封环面(35)，电机内循环水路连接进水孔(34)，进水孔(34)连接出水孔(37)，推力盘圆面(33)套在轴(21)上，端面(31)为推力盘轴上轴向定位面，螺钉(28)通过光孔(39)拧入轴(21)内螺纹固定推力盘，推力盘上部镀层面(38)与上推力轴承接触形成水膜，推力盘下部镀层面(36)与下推力轴承(2)接触为工作面，推力盘(29)通过键槽(32)中的键(27)与轴(21)实现径向定位，螺钉(28)靠在端面(40)上，热电偶(1)监控水温，止推轴承座(9)上安装上导轴承(8)及下推力轴承(2)。
2.根据权利要求1所述的6000rpm变频高速湿式防爆电机，其特征是:冷却管路由四个回路组成，分为上、下两层，每层两个回路：第一层第一根回路(41)、第一层第二根回路(42)；第二层第二根回路(43)，第二层第一根回路(44)；第一层第二根回路(42)与第二层第二根回路(43)径向相对180度，冷却管为不锈钢管盘绕在机座壳外侧，回路上、下层之间有隔板(30)。
3.根据权利要求1或2所述的6000rpm变频高速湿式防爆电机，其特征是：电机转子为实心轴，转子为鼠笼式，轴环(20)热套在轴(21)上，支撑环(23)热套在轴(21)上，转子压环(25)一端热套端环(24)上，另一端热套在轴(21)上，上轴套(26)、下轴套(19)表面带有镀层，上轴套(26)、下轴套(19)分别热套在轴(21)两端，支撑环(23)热套在轴(21)上，转子铜条(22)固定在轴(21)槽内。
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