[發(fā)明專利]一種刻槽軸承動(dòng)壓懸浮機(jī)械泵

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710339001.2
• 申請(qǐng)日: 2017-05-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106949069B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅小兵;吳睿康;段斌;劉發(fā)龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): F04D13/06
• 分類號(hào): F04D13/06;F04D29/046;F04D29/42;F04D29/58
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心42201
• 代理人: 周磊,曹葆青

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)械泵領(lǐng)域，更具體地，涉及一種懸浮機(jī)械泵。

背景技術(shù)

從20世紀(jì)80年代開(kāi)始,以微加工技術(shù)為基礎(chǔ)的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)逐步從實(shí)驗(yàn)室探索階段進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用時(shí)期。微流體系統(tǒng)是微機(jī)電系統(tǒng)中的一個(gè)主要研究方向,它具有尺寸微小、自動(dòng)化、集成化以及能批量生產(chǎn)等特點(diǎn),并且由于尺寸小,能減小流動(dòng)系統(tǒng)中的無(wú)效體積，提高控制精度，降低能耗和試劑用量，而且機(jī)械響應(yīng)速度快。因此，近年來(lái)它在流體精確控制、化學(xué)分析(如微總分析系統(tǒng))、芯片冷卻和微型衛(wèi)星等領(lǐng)域中具有巨大的市場(chǎng)應(yīng)用前景。微泵作為微流體系統(tǒng)中的動(dòng)力源，是其核心執(zhí)行器件,其工作性能與運(yùn)行可靠性的優(yōu)劣直接影響整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

依據(jù)微泵的工作原理，以其內(nèi)部是否含有移動(dòng)部件為標(biāo)準(zhǔn)，含有移動(dòng)部件的為機(jī)械式微泵，反之就是非機(jī)械式微泵。離心式微泵就是根據(jù)離心力原理，利用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪葉片帶動(dòng)液體轉(zhuǎn)動(dòng)，將液體甩出，從而達(dá)到輸送液體的目的。機(jī)械式離心泵作為旋轉(zhuǎn)式水力機(jī)械，其運(yùn)行穩(wěn)定性和壽命很大程度上由軸系決定。目前，微型機(jī)械泵基本采用接觸式軸承。接觸式軸承大致分為滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承。滾動(dòng)軸承一般由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架四部分組成，內(nèi)圈與軸配合并一起旋轉(zhuǎn)；外圈與軸承座配合，起支撐作用；滾動(dòng)體將運(yùn)轉(zhuǎn)的軸與軸座之間的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，軸承壽命主要由滾動(dòng)體的材質(zhì)和形狀決定。滑動(dòng)軸承一般由旋轉(zhuǎn)軸頸和軸套兩部分組成，軸頸外圓面與軸套內(nèi)圓面構(gòu)成了相對(duì)摩擦的摩擦副，因此軸承壽命與摩擦副材質(zhì)相關(guān)。

接觸式軸承作為軸系的支撐旋轉(zhuǎn)零件，在保證軸系回轉(zhuǎn)精度的前提下承受著軸系的旋轉(zhuǎn)摩擦、軸徑向沖擊等諸多負(fù)荷。除此之外，應(yīng)用于微型泵中的軸承還需要浸泡于泵送工質(zhì)中工作，特殊的工作環(huán)境導(dǎo)致軸承還需承受粘度阻力、電化學(xué)腐蝕、工質(zhì)顆粒物磨損等復(fù)雜因素。為了提升微型泵的功率質(zhì)量比，使得微型尺寸下的水力部件輸出更多泵功，則需要進(jìn)一步提高葉輪轉(zhuǎn)速，導(dǎo)致軸承所受負(fù)載將成倍增加，機(jī)械接觸式軸承由于存在以上各項(xiàng)原因，嚴(yán)重制約了微型泵的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種刻槽軸承動(dòng)壓懸浮機(jī)械泵，利用液體動(dòng)壓達(dá)到軸系懸浮效果的微型懸浮機(jī)械泵，可以徹底擺脫摩擦損耗，延長(zhǎng)機(jī)械泵運(yùn)轉(zhuǎn)壽命。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種刻槽軸承動(dòng)壓懸浮機(jī)械泵，其特征在于，包括蝸殼、上端蓋、葉輪、無(wú)刷電機(jī)、防水套筒和水潤(rùn)滑螺旋槽推力軸承，其中，

所述蝸殼上設(shè)置有進(jìn)水通道和出水通道，所述蝸殼的內(nèi)部空間作為泵腔，所述進(jìn)水通道和出水通道分別與所述泵腔連通；

所述無(wú)刷電機(jī)包括電機(jī)外殼、線圈、磁鋼轉(zhuǎn)子、防水套筒、轉(zhuǎn)子套筒和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸，所述電機(jī)外殼與所述蝸殼固定連接并且所述電機(jī)外殼承接所述上端蓋，所述電機(jī)外殼的內(nèi)側(cè)壁上安裝硅鋼片，所述硅鋼片遠(yuǎn)離所述電機(jī)外殼的一側(cè)安裝所述線圈，所述線圈的內(nèi)壁套裝用于防護(hù)線圈的所述防水套筒，所述上端蓋上設(shè)置有與所述泵腔連通的中間進(jìn)水孔，以用于使水流入防水套筒內(nèi)，所述磁鋼轉(zhuǎn)子位于所述電機(jī)外殼內(nèi)并且所述磁鋼轉(zhuǎn)子固定穿裝在所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸上，所述轉(zhuǎn)子套筒套接在所述磁鋼轉(zhuǎn)子的外側(cè)，所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸的上端穿過(guò)所述上端蓋后與所述葉輪固定連接，并且所述葉輪位于所述泵腔內(nèi)，所述磁鋼轉(zhuǎn)子的內(nèi)側(cè)壁與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸的外側(cè)面之間具有第一空隙作為第一水流通道，所述第一水流通道通過(guò)上端蓋上設(shè)置的中間出水孔與所述泵腔連通，所述轉(zhuǎn)子套筒的外側(cè)壁與所述防水套筒的內(nèi)側(cè)壁之間存在第二空隙作為第二水流通道，所述第二水流通道與所述中間進(jìn)水孔連通；所述防水套筒的內(nèi)側(cè)壁上周向設(shè)置有多條人字槽，以使防水套筒內(nèi)壁與轉(zhuǎn)子套筒外壁間形成液膜，液體從人字槽端部流向人字槽中間尖部產(chǎn)生壓力，所有人字槽的中間尖部共同配合對(duì)所述轉(zhuǎn)子套筒的外側(cè)壁形成周向的壓力，從而提供穩(wěn)定的徑向承載力和抗震能力；

所述磁鋼轉(zhuǎn)子的上方和下方分別設(shè)置一組所述水潤(rùn)滑螺旋槽推力軸承，每組所述水潤(rùn)滑螺旋槽推力軸承均包括靜環(huán)和帶有螺旋槽的動(dòng)環(huán)，其中，位于所述磁鋼轉(zhuǎn)子上方的水潤(rùn)滑螺旋槽推力軸承的動(dòng)環(huán)設(shè)置在所述磁鋼轉(zhuǎn)子的頂端面上并且其靜環(huán)設(shè)置在所述上端蓋的底部，位于所述磁鋼轉(zhuǎn)子下方的水潤(rùn)滑螺旋槽推力軸承的動(dòng)環(huán)設(shè)置在所述磁鋼轉(zhuǎn)子的底端面上并且其靜環(huán)設(shè)置在所述防水套筒的內(nèi)底面上。

優(yōu)選地，所述中間進(jìn)水孔設(shè)置有多個(gè)并且周向設(shè)置。

優(yōu)選地，所述靜環(huán)和動(dòng)環(huán)均由硬質(zhì)合金制成。

優(yōu)選地，所述蝸殼與電機(jī)外殼之間設(shè)置有密封圈。

總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：