CN2054228U - 滚动轴承屏蔽式电动机 - Google Patents

Abstract

一种金属滚动轴承完全浸泡在强腐蚀性液体中，能适应各种液体压力、温度且工作状态可调节、监测的屏蔽式电动机。由于对滚动轴承及其配合零部件采用了特殊配合、密封和冷却结构，加大屏蔽式电动机内部循环液通道，并选用相应的电磁参数，该电动机性能可靠，适用范围广。

本发明结构简单，可靠性高，寿命长，不仅适用于输送一般性液体场所，而且也适用于输送强腐蚀、易汽化、高温、高压、放射性等苛性液体场所，并保证输送的液体绝对无泄漏。

Description

本发明涉及一种屏蔽式电动机，特别是金属滚动轴承完全浸泡在强腐蚀性液体中，能适应各种压力、温度且工作状态可调节、监测的屏蔽式电动机。

目前，屏蔽式电动机的轴承多数采用石墨滑动轴承，少数采用聚四氟乙烯或陶瓷及其填充其它材质的滚动轴承，也有极少数采用金属材质的滚动轴承，如苏联    Н.П.ЧЕРНОУСОВ    （切尔诺索夫）、    А.Н.КУТИН    （库金）和В.Φ.ΦЕДОРОВ    （费多洛夫）所著的《ГЕРМЕ  ТИЧЕСКИЕ  ХИМИКО－－ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ  МАШИНЫ  И  АППАРАТЫ》《密封的化学工艺机器和装置》等文章中所介绍的屏蔽式电动机，虽然也有采用金属滚动轴承的，但它们是不能直接浸泡在强腐蚀性液体中，而只能将滚动轴承浸入具有润滑性的液体中，当输送具有腐蚀性或一般性液体时，须将金属滚动轴承与腐蚀性液体隔离开，为此必须采用复杂、庞大的机械装置，特别是当输送液体的压力、温度较高时，这种机械装置更加复杂、庞大，不仅制造困难，而且可靠性差，甚至失去使用价值。

本发明的目的在于提供一种结构简单、制造方便、性能好、可靠性高、寿命长、适用范围广的屏蔽式电动机，它可用来完全无泄漏地输送包括火箭箭燃料、核原料等强腐蚀性、放射性等液体在内的各种压力、温度、纯度的液体。

应用一般金属滚动轴承而采用复杂机械装置将腐蚀性等液体与轴承隔离的屏蔽式电动机的技术已为公开技术，本发明应用特制不锈钢制成的滚动轴承，能完全浸泡在强腐蚀液体中，用来完全无泄漏地输送诸如“324”、“214”、“215”介质等各种温度、压力的液体，结构简单、性能好并能安全可靠地应用在导弹发射井下等特殊场所的屏蔽式电动机的技术却鲜为人知。

本发明是这样实现的，采取相异于现有的屏蔽式电动机循环冷却结构，尽量降低内部循环液（“214”介质）的热量，使之不发生汽化以保证运行的可靠性。本发明的金属滚动轴承的材质为耐强腐蚀、耐高温、高硬度不锈钢，但其热膨胀系数大、导热性差、易脆裂。应用本发明的场所是在导弹发射井下输送物理、化学性质非常特殊的“214”介质——一种性质苛刻的火箭燃料，要求本发明在工作时应绝对可靠，不泄漏。“214”介质不但腐蚀性强而且非常容易汽化，在大气压下21.15℃便沸腾变成汽态，内部循环液便不再循环，轴承和屏蔽式电动机会因过热而损坏或因保护装置动作而切离电网不能工作。为解决上述强腐蚀、易汽化和可靠性三方面的问题（即所谓“三关”），本发明采用如下技术方案：

其一，使前、后轴承（24）、（32）及其相邻零、部件结构能保证轴承在工作中有适当的游隙，浸入轴承内的液体不能形成液流，不能冲刷掉轴承  润滑脂，从而轴承能够长期地保持良好的润滑和运转。

其二、加大屏蔽式电动机内部循环液通道的裁面积和冷却器（12）的面积及其冷却水流量，由冷却器多散发出一些热量，以便减少由“214”介质循环液带走的热量，降低循环液温度。同时设法增加循环液的压力，防止“214”介质循环液汽化。另外，将屏蔽式电动机安置在其配套泵的下端，其目的也是用来控制循环液的汽化。

其三，尽量减小定子（27）铁心内径和转子（28）铁心外径，适当增加定、转子铁心长度，减小气隙磁通密度，选用高强度、高电阻系数、高耐腐蚀性的不锈钢薄壁屏蔽套，尽量减少需要“214”介质循环液带走的热量，这样即能防止“214”介质汽化，又可提高屏蔽式电动机的效率。

其四，设置对屏蔽式电动机内部循环液的流量、压力和温度的监测和调解装置（8）、（25）、（3）、（34）。可以根据屏蔽式电动机的不同工作条件进行调节和监控，提高了屏蔽式电动机的可靠性，扩大了适用范围，便于用户使用维护。

实现其一方案的措施是，加大滚动轴承（24）、（32）的径向游隙，游隙的范围相当于GB4604－84《滚动轴承·径向游隙》第五组的数值，在与轴承内套（39）内径配合的轴承台（40）及其附近处开设数条通液冷却沟槽（20），并将轴承台（40）和内套（39）的过盈配合公差控制在0.002～0.01mm范围内，这样将保证滚动轴承得到良好地冷却和适当的游隙，不会发生因轴承承受较大应力或过热而出現过早损坏，有的地克服了所用特制不锈钢轴承热膨胀系数大、导热性差、易脆裂等缺点。另外，将轴承外套（37）和内套（39）两端面镶嵌由聚四氟乙烯等材料制成的密封盖（41），并在密封盖的外侧再镶嵌一不锈钢弹性挡圈（36），加强滚动轴承的密封，并在滚动轴承上涂以附着力强、耐强腐蚀、耐高温的润滑脂。这样一来，虽然滚动轴承浸泡在强腐蚀液体中，轴承内部的液体却不能形成液流，轴承润滑脂不会被冲刷掉，保证轴承得以良好地润滑，为了进一步保证轴承内部的液体不形成液流，而在轴承座盖（22）、（33）和轴承内盖（26）、（31）上开设许多大的通液孔道，以便最大限度地降低轴承（24）（32）两端的液体压差。

实现其二方案的措施有三个方面。一个方面是增加冷却器（12）的面积，增大、增多冷却水出入口管接头（7）、（14）的口径和数量，加强屏蔽式电动机的冷却。另一个方面是加大循环液（1）、（18）、（17）、（13）、（9）、（6）、（2）的通道截面积，特别尽量加大循环液（11）、（17）、（9）的通道截面积，以便增加循环液流量，降低循环液温升；根据输送介质的物理、化学性能及工作状况，在适当地保持一定循环液流量的同时，采用适当数量的螺塞（34）堵塞前轴承座盖孔（4）的措施，提高循环液（2）处之前的各阶段通道内循环液的压力，这样一来，即使是非常容易汽化的“214”介质，在低温高压条件下也不会汽化。第三个方面是，为了更加可靠地控制“214”介质循环液的汽化，进一步提高屏蔽式电动机的可靠性，将屏蔽式电动机安置在其配套泵的下端，这种配置方式能保证即使循环液出于偶然事故有少量汽化，因汽相的比重轻于液相而会自然上升，通过泵叶轮平衡孔进入叶轮入口处后被叶轮加压（呈液相）打出，而不会引起恶性循环导致本发明过热。

实现其三方案的措施是，由于占屏蔽式电动机总损耗80％左右的定子屏蔽套电损耗、转子水力摩擦损耗和转子铜耗等，要靠“214”介质循环液带走，由于“214”介质沸点低（大气压下沸点21.15℃，约为水的1／5）、比热小（C＝0.369CaL／g.℃，约为水的1／3）、导热性差（λ＝0.114KCal／m.h，约为水的1／4），所以“214”介质循环液非常容易汽化，因此必须尽量减少定子屏蔽套损耗和转子水摩耗等。又因为定子屏蔽套损耗与定子铁心内径的3次方成比例，与气隙磁密的平方成比例，与定子铁心长度、定子屏蔽套的厚度及其导电系数成正比。转子水摩耗约与其外径的四次方成比例，与外园长度成正比。所以应尽量缩小定子铁心内径和转子铁心外径，并适当增加其长度，定、转子铁心长度与其内、外径之比不能太小（应大于2），气隙磁密不能高（应不大于5500高斯）屏蔽套选用薄的高强度、高电阻系数材料。

实现其四方案的措施是，在循环液（17）、（2）中分别安置测压计（25）、测温计（3）。在循环管（10）上安置流量计，在前轴承座盖（33）的螺孔中拧上适当数量的螺塞（34），可随时直接监测循环液体的流量、压力和温度，能准确判断出本发明的工作状态是否正常。还可以根据本发明实际使用的工作条件，通过调解螺塞（34）的数量来调解循环液体的流量、压力和温度，这样即可节省能源，提高效率，使本发明处于最佳工作状态，又能方便用户使用、维护，提高本发明的可靠性，扩大其适用范围。

综上所述，本发明结构简单、制造方便、性能好、安全可靠、寿命长、适用范围广、使用维护方便，它可用来完全无泄漏地输送包括强腐蚀性、放射性等液体在内的各种压力、温度、性质的液体，特别是用来输送强腐蚀、易汽化、高温高压的液体时，更能显示出本发明独特的优越性。

本发明的具体方案由以下的实施例及其附图给出。

附图1是本发明的结构剖视图。

附图2是本发明的滚动轴承及其相邻件的结构剖视图。

本发明实施例主要零、部件及其内部各段通道上循环液名称、代号如下：

（1）由配套泵出口引出的循环液    （5）前轴承座内盖孔隙

（3）测温计    （7）冷却水出口管接头

（4）前轴承座盖孔    （8）流量计

（10）循环管    （12）冷却器

（14）冷却水入口管接头    （15）后轴承内盖孔隙

（16）后轴承座盖孔    （19）转轴

（20）轴承台通液沟槽    （21）底座

（22）后轴承座盖    （23）端盖

（24）后轴承    （25）测压计

（26）后轴承内盖    （27）定子

（28）转子    （29）转子屏蔽套

（30）定子屏蔽套    （31）前轴承内盖

（32）前轴承    （33）前轴承座盖

（34）螺栓    （35）通过叶轮平衡孔返回泵叶轮之循环液

（36）挡圈

（37）轴承外套    （38）轴承滚珠

（39）轴承内套    （40）轴承台

（41）密封盖

（11）、（18）、（17）、（13）、（9）、（6）、（2）内部各段通道上循环液

本实施例与配套泵通用一根转轴（19），泵叶轮直接安装在该转轴上，泵腔和屏蔽式电动机转子腔连通，泵装在屏蔽式电动机上方，泵体法兰和电动机法兰间垫上密封垫通过螺栓紧固密封，用静止密封代替通常的旋转密封，保证泵输送液体绝对不泄漏，内部循环液体（11）、（18）（17）、（13）、（9）、（6）、（2）的循环方向如附图1所示。

本实例的滚动轴承（24）、（32）的径向游隙加大到相当于    GB4604－84《滚动轴承·径向游隙》第五组的数值，减小轴承内径（39）与轴承台（40）间配合的过盈量，将其控制在0.002～0.01mm范围内，在转轴（19）的轴承台（40）及其相邻的轴表面上开设6条通液沟槽（20），用以冷却轴承内套（39）和轴承台（40），同时加大循环液通道（16）、（15）、（5）、（4），加强循环液（17）、（2）对前、后轴承外套（37）的直接冷却作用，上述实施可保证滚动轴承在安装时和工作期间的游隙和配合适中，有效地克服了所用特制不锈钢轴承热膨胀系数大、导热性差、易脆裂等缺点。

本实施例的滚动轴承涂上具有强附着力、耐强腐蚀、耐高温的润滑脂。在滚动轴承外套（37）的两端内孔镶嵌由耐腐蚀的聚四氟乙烯等材料制成的密封盖（41），密封盖内孔与轴承内套（39）的接触面积呈弧形，在密封盖的外侧镶嵌不锈钢弹性挡圈（36），加强了轴承的密封，同时在轴承座盖（22）、（33）和轴承内盖（26）、（31）上开设若干大孔通道（16）、（15）、（5）、（4），以便大大减小该通道的管路损失和通道循环液（17）、（2）两端的液体压差，以便使浸入轴承内部的液体不能形成液流，不能冲刷掉轴承的润滑脂。

本实施例增加冷却器（12）的面积，加大冷却水出入口管接头（7）、（14）的口径并且将数量增至四个，增加了冷却水流量，增加了冷却器的冷却散热功能，同时加大内部循环液（11）、（18）、（17）、（13）、（9）、（6）、（2）的通道截面积，其中循环液（11）通道系采用双大并联循环管（10），循环液（17）、（2）通道系采用多大孔并联方式，循环液（9）通道系通过增加定、转子铁心间间隙来加大循环液通道截面积，并且采用适当数量的螺塞（34）堵塞前轴承座盖孔（4），以便提高循环液（2）处之前各通道内循环液的压力，以上目的就是为了降低“214”介质循环液的温度，提高其压力，防止“214”介质汽化。另外本实施例制成上泵式结构，也是为了进一步限制“214”介质的汽化。

本实施例输送的介质为“214”，因为“214”介质的沸点低（约为水的1／5），比热小（约为水的1／3）、导热性差（约为水的1／4），所以“214”介质非常容易汽化，为此除采用上述实施外，还必须降低定子屏蔽套损耗和转子水摩耗等，故缩小定子铁心内径和转子铁心外径，适当增加定、转子铁心长度，定、转子铁心长度与其内、外径之比约为3，气隙磁密约为4000多高斯，屏蔽套选用0.5mm厚的Hastelloy－c（哈斯特洛C）不锈钢材料。

本实施例的滚动轴承（24）、（32）附近循环液（17）、（2）中安装测压计（25）、测温计（3），在前轴承座盖（33）上堵上适当数量的螺塞（34），在循环管（10）上安装流量计（8），于是可以方便地监测和调节循环液的流量、压力和温度，以满足各种工作条件的要求，并能准确地判断出本实施例的工作状态，提高了其性能和可靠性，扩大了适用范围，便于使用维护。

本实施例的运行实践证明本发明的方案是正确的，本发明的实现将为屏蔽式电动机的发展起到突破性的作用。

Claims (9)

1、一种金属滚动轴承直接浸入包括强腐蚀性液体在内的各种液体中的屏蔽式电动机，浸入轴承内部的液体不能形成液流，屏蔽式电动机内部循环液的流量、压力和温度可以监测和调节，其主要特征在于轴承(24)、(32)的外套(37)和内套(39)间的两端面镶嵌密封盖(41)，与轴承内套(39)配合的转轴(19)的轴承台(40)处开设数条通液沟槽(20)，内部循环液通道截面很大并于通道上装有测流量(8)、测压力(25)、测温度(3)装置及其调节装置(34)。

2、根据权利要求1所述的屏蔽式电动机，其特征在于滚动轴承（24）、（32）的两端都镶嵌着由耐腐蚀性良好的聚四氟乙烯等材料制成的密封盖（41）及不锈钢弹性挡圈（36）。

3、根据权利要求1或2所述的屏蔽式电动机，其特征在于密封盖（41）内孔与轴孔内套（39）的接触面呈弧形。

4、根据权利要求1所述的屏蔽式电动机，其特征在于滚动轴承（24）（32）的滚珠（38）与内套（39）、外套（37）间的间隙大，轴承的径向游隙加大到相当于GB4604－84《滚动轴承·径向游隙》第五组的数值。

5、根据权利要求1所述的屏蔽式电动机，其特征在于转轴（19）的轴承台（40）及其附近处开设数条通液沟槽（20）。

6、根据权利要求1或5所述的屏蔽式电动机，其特征在于轴承台（40）的外径公差由轴承内套（39）和轴承台间的过盈配合量0.002～0.01mm决定。

7、根据权利要求1所述的屏蔽式电动机，其特征在于内部循环液通道（11）、（18）、（17）、（13）、（9）、（6）、（2）的截面积比现有同规格屏蔽式电动机普遍大一倍以上，部份循环液通道  如：通道（11）、（17）、（2）等  则采用并联多分道形式。

8、根据权利要求1或7所述的屏蔽式电动机，其特征在于在循环液通道（11）上安置了流量计（8），在循环液通道（2）上安置了流量调解装置（34）。

9、根据权利要求1或7所述的屏蔽式电动机，其特征在于在循环液通道（17）、（2）的轴承（24）、（32）附近安置了测压计（25）、测温计（3）。

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