CN211116657U - 一种可对电机散热及自动调节转速的泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可对电机散热及自动调节转速的泵。泵在不同工况下效率相差较大。本实用新型的轴通过轴承支承在电机的外壳内，一端与电机的转子固定，另一端与叶轮固定；电机的定子套在电机的转子外，并与电机的外壳固定；散热水管呈螺旋状绕置在定子上；进水管连接散热水管一端，散热水管另一端连接出水管，出水管伸入叶轮的壳体内；出水管或进水管处设有流速测量装置；流速测量装置将检测信号传给控制中心，电机的转速由控制中心控制。本实用新型的散热水管对电机进行降温，流速测量装置得到叶轮进口流量，然后对转速进行调整，使泵保持在高效工作点运行，能够有效节约能量，并延长泵的使用寿命。

Description

一种可对电机散热及自动调节转速的泵

技术领域

本实用新型属于流体机械领域，涉及长时间在复杂工况下工作的泵，以及运行过程中电机产热量过大的泵，具体涉及一种可对电机散热及自动调节转速的泵。

背景技术

泵是一种常用的能量转换装置，广泛的运用在农业、工业、航空以及军事等领域。与此同时，离心泵的运行带来了巨大的能源消耗，约占全国耗电量的20％。因此使泵保持在高效的工作点运行，对资源的节约有巨大的促进作用，利于国民经济的发展与环境的保护。

由于泵的工作环境复杂，泵的进水口流量往往不能够保持一致。而长时间处于低工况下工作的泵，容易造成泵叶轮结构的破坏，降低泵的使用寿命；且低工况下泵的效率极低，增大能量的损耗。而目前并未有较好的办法使泵长时间处在高效的工作点运行，因此研究泵长时间处于高效工作点工作对节约能源具有重大意义。同时，长时间工作的泵，其电机的转子由于始终保持在高转速下工作，转子与定子之间由于摩擦的作用会产生大量的热，其最高温度可超过150℃。过高的温度往往会导致电机的异常，如突然停机影响泵的正常工作；甚至在极端情况下，会烧毁电机，造成重大的安全事故。而现有技术对电机散热的方式有限：一是在电机的尾部安装风扇，通过风扇的转动加强空气对流来排除电机内的热量；二是增设电机外壳的铁栅栏，增加与空气的接触面积，增强热传递。但是两种方法对电机的散热能力有限，效率较低。因此研究泵电机的散热对泵的安全运行具有深刻的意义。

转速是泵工作的基本参数之一，通过改变转速对泵的运行具有重大影响。邵杰等学者通过对离心泵叶轮变转速工况的内部测量，发现处于变转速的恒定区段时，泵内流场基本不变(参见邵杰，刘树红，吴玉林等于2011年在水泵技术期刊上发表的论文“离心泵叶轮变转速工况的内部流动测量”)；赵万勇等学者通过数值模拟研究了转速变化对离心泵性能的影响，得到转速在一定范围内变化时，泵的效率下降很小(参见赵万勇，马鹏飞，白双宝等于2012年在兰州理工大学学报发表的论文“转速变化对离心泵性能影响的数值模拟”)；马鹏飞通过实验研究了泵的调速调节，发现调速调节具有良好的节能效果，当0.6Qd下运行时节能率可达74.58％(参见马鹏飞于2011年在兰州理工大学发表的论文“转速变化对离心泵性能影响的数值模拟研究及调速调节节能分析”)。根据之前学者对泵在不同转速下内外特性的研究，发现通过调节泵转速使泵保持在高效工作点运行具有重要意义。

发明内容

本实用新型的目的是针对泵在不同工况下效率相差较大的问题，提供一种可对电机散热及自动调节转速的泵，通过调整电机转速使泵保持在高效率的工作点运行，并通过水冷的方式对产热量过大的电机进行冷却。

本实用新型包括叶轮、电机、散热水管、流速测量装置、出水管、控制中心和进水管；所述的轴通过轴承支承在电机的外壳内，一端与电机的转子固定，另一端与叶轮固定；电机的定子套在电机的转子外，并与电机的外壳固定；所述的散热水管呈螺旋状绕置在定子上，并与电机的外壳内壁贴合；所述进水管的进水端接水源，进水管的出水端连接散热水管一端，散热水管另一端连接出水管的进水端，出水管的出水端伸入叶轮的壳体内；所述的出水管或进水管处设有流速测量装置；所述的流速测量装置将检测信号传给控制中心，电机的转速由控制中心控制。

所述轴与电机转子固定的那端端部固定有风扇。

所述电机的外壳外固定设有沿周向均布的多个铁栅栏。

所述进水管的进水端和出水管的出水端均设置在靠近叶轮位置处。

所述的水源由水池提供。

所述的流速测量装置为文丘里管。

所述的叶轮转动状态下，叶轮进口处于负压状态。

所述散热水管的材料为金属。

本实用新型具有的有益效果：

本实用新型利用泵运行时叶轮进口成负压状态，对水流具有吸力作用，增设了散热水管和流速测量装置；散热水管能够对高速运行的泵电机进行降温，防止由于温度过高烧毁电机；流速测量装置能对来流的液体测速，得到泵运行时泵叶轮进口流量，然后根据泵最佳转速与流量特性关系，对转速进行调整，使泵保持在高效工作点运行，能够有效节约能量，并延长泵的使用寿命。

附图说明

图1为现有泵中电机的外形图；

图2为现有泵中电机的剖视图；

图3为现有泵的核心部件示意图；

图4为本实用新型泵的核心部件示意图；

图5为本实用新型中进水管、散热水管和出水管的分布图；

图6本实用新型中流速测量装置的示意图；

图中：1、风机外壳，2、风扇，3、定子，4、转子，5、轴，6、法兰架，7、卧室机座，8、散热水管，9、流速测量装置，10、叶轮，11、出水管，12、控制中心。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细的描述。

如图1是现有泵中电机的外观图，电机外壳有一排排铁栅栏，能够增大与空气的接触面积，增大散热作用。图2为现有泵中电机的剖视图，当电机运行时，风扇2随之转动，增大电机内部的空气流动，加快散热，但是两种方法的散热效率较低，对电机的散热有限。如图3所示为将电机外壳、卧室机座7(用于固定电机外壳)、法兰架6(用于对支承轴5的轴承进行轴向定位，并用于连接泵的外壳和电机外壳)、泵的外壳、风机外壳1、风扇2等去掉，剩下定子3、转子4、叶轮10和连接的轴5。

本实用新型一种可对电机散热及自动调节转速的泵，在现有泵结构的基础上，增加散热水管8、流速测量装置9、出水管和进水管，如图4所示，散热水管8呈螺旋状绕置在定子3上；如图5所示，将进水管的进水端置于水池中，进水管的出水端连接散热水管8一端，散热水管8另一端连接出水管11的进水端，出水管的出水端伸入叶轮10的壳体内；当电机的转子3高速运行时，经轴5带动叶轮10高速旋转，定子4与转子3之间由于摩擦产生大量的热，本实用新型由于安置了散热水管，且叶轮10高速旋转产生负压，将水从进水管抽入散热水管8中，水在散热水管8中流动时能够带走定子4大量的热量，有效对电机散热；从散热水管8出来的水由出水管进入叶轮10的壳体内，并由叶轮10输出。出水管处设有流速测量装置9，如图4所示，本实施例中流速测量装置9的核心是采用文丘里管,也可采用其他的测速方法，具体可以结合实际情况做出改变。

本实用新型工作原理如下：

如图6所示，水流从左到右，由于流道突然减小(流道的横截面积由A₁减小为A₂)，流速增加(流速由V₁增大为V₂)，静压减小(静压由P₁减小为P₂)，根据质量方程和伯努利方程可以求得出出水管中的流速。因为出水管中的流速与叶轮进口的压力有关，而叶轮进口的压力与进口的流量有关，所以将出水管的流速反馈到控制中心12，控制中心12可以计算得到叶轮进口流量，并根据存储的最佳转速与流量关系，对电机转速进行控制，如果泵处于最佳转速与流量关系工作点则保持该电机转速运行；如果不在最佳转速与流量关系工作点，则通过插值法计算出该流量下的最佳转速，进而将电机的转速调整成最佳转速，使泵保持在高效工作点运行。如此长时间工作下去，电机的转速会一直随流量的变化而改变，使泵一直在高效工作点运行。

以上所述仅为本实用新型的较优选实施例，并不限制本实用新型，对于任何领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型，但不应脱离本实用新型的精神和范围。凡在本实用新型的精神范畴和原则上，所做出的任何修改，等同替换，变化等，均应包括在本实用新型的保护范畴内。

Claims (8)

1.一种可对电机散热及自动调节转速的泵，包括叶轮和电机，其特征在于：还包括散热水管、流速测量装置、出水管、控制中心和进水管；轴通过轴承支承在电机的外壳内，一端与电机的转子固定，另一端与叶轮固定；电机的定子套在电机的转子外，并与电机的外壳固定；所述的散热水管呈螺旋状绕置在定子上，并与电机的外壳内壁贴合；所述进水管的进水端接水源，进水管的出水端连接散热水管一端，散热水管另一端连接出水管的进水端，出水管的出水端伸入叶轮的壳体内；所述的出水管或进水管处设有流速测量装置；所述的流速测量装置将检测信号传给控制中心，电机的转速由控制中心控制。

2.根据权利要求1所述一种可对电机散热及自动调节转速的泵，其特征在于：所述轴与电机转子固定的那端端部固定有风扇。

3.根据权利要求1所述一种可对电机散热及自动调节转速的泵，其特征在于：所述电机的外壳外固定设有沿周向均布的多个铁栅栏。

4.根据权利要求1所述一种可对电机散热及自动调节转速的泵，其特征在于：所述进水管的进水端和出水管的出水端均设置在靠近叶轮位置处。

5.根据权利要求1所述一种可对电机散热及自动调节转速的泵，其特征在于：所述的水源由水池提供。

6.根据权利要求1所述一种可对电机散热及自动调节转速的泵，其特征在于：所述的流速测量装置为文丘里管。

7.根据权利要求1所述一种可对电机散热及自动调节转速的泵，其特征在于：所述的叶轮进口处于负压状态。

8.根据权利要求1所述一种可对电机散热及自动调节转速的泵，其特征在于：所述散热水管的材料为金属。

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