[發(fā)明專利]一種軸向永磁懸浮磁力傳動(dòng)泵

在審

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• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN111779679A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊建青
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州大路實(shí)業(yè)有限公司
• 主分類號: F04D13/02
• 分類號: F04D13/02;F04D29/00;F04D29/048;H02N15/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 彭劍;胡紅娟

本發(fā)明公開了一種軸向永磁懸浮磁力傳動(dòng)泵，包括泵體、泵蓋和隔離套組成的承壓部件，泵軸設(shè)置在承壓部件內(nèi)，泵蓋內(nèi)設(shè)有支撐泵軸的滑動(dòng)軸承，泵軸的兩端分別連接葉輪和內(nèi)磁轉(zhuǎn)子，與內(nèi)磁轉(zhuǎn)子相對應(yīng)的外磁轉(zhuǎn)子連接傳動(dòng)軸的一端，傳動(dòng)軸的另一端和配套的電機(jī)傳動(dòng)連接，內(nèi)磁轉(zhuǎn)子和外磁轉(zhuǎn)子之間設(shè)有隔離套，壓力腔內(nèi)設(shè)有軸向永磁懸浮軸承；軸向永磁懸浮軸承包括靜磁部件和動(dòng)磁部件，靜磁部件包括多個(gè)沿軸向排列安裝的環(huán)形靜磁圈以及包覆在其表面的靜磁包封套；動(dòng)磁部件包括多個(gè)沿軸向排列安裝的環(huán)形動(dòng)磁圈以及包覆在其表面的動(dòng)磁包封套。本發(fā)明通過特殊磁路的磁力耦合，承受葉輪水力及轉(zhuǎn)子自重等產(chǎn)生的軸向力，提高磁力泵運(yùn)行的持久穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于磁力泵技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種軸向永磁懸浮磁力傳動(dòng)泵。

背景技術(shù)

磁力泵是依靠永磁體非接觸傳動(dòng)技術(shù)解決傳統(tǒng)動(dòng)密封泵容易泄露的流體輸送機(jī)械。目前，磁力泵已廣泛應(yīng)用于石油石化行業(yè)和特種液體輸送領(lǐng)域，有效解決了易燃易爆和有毒液體輸送的泄露對安全環(huán)保的影響。這些行業(yè)對所用設(shè)備的可靠性要求也很高，要求長時(shí)間可靠運(yùn)行，API685標(biāo)準(zhǔn)要求連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)不小于3年的可靠運(yùn)行。但由于磁力泵采用密封隔離套將傳統(tǒng)的動(dòng)密封泵的軸斷開，內(nèi)部軸浸沒與輸送介質(zhì)中，內(nèi)部轉(zhuǎn)子需采用介質(zhì)潤滑的軸承進(jìn)行支撐，維持旋轉(zhuǎn)中心和軸向位置。但大部分介質(zhì)的粘度很低，潤滑性很差，需要采用各種力平衡手段減小甚至消除在介質(zhì)潤滑軸承上的受力，以保障可靠性。特別是軸向力，由于離心泵的葉輪兩盤面面積不一樣，葉輪在做功時(shí)導(dǎo)致葉輪前后蓋板面承受的壓力引起的軸向力很大，因此磁力泵在設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)采用軸向力平衡結(jié)構(gòu)解決軸向力問題，如公開號為CN2486753Y的中國專利文獻(xiàn)公開了一種磁力傳動(dòng)泵，采用平衡孔及加大后密封環(huán)，并在中間加入軸向節(jié)流環(huán)，起到平衡盤的作用，在承受軸向力時(shí)軸向節(jié)流環(huán)間隙發(fā)生改變，引起經(jīng)過該間隙的壓差發(fā)生改變，從而引起調(diào)壓區(qū)的壓力變化，自動(dòng)地平衡水力軸向力，避免止推軸承受力。公開號為CN201148979Y的中國專利文獻(xiàn)公開了軸向力自平衡型磁力傳動(dòng)多級離心泵，采用葉輪背靠背對置的方式，使兩個(gè)方向的葉輪上的軸向力相互抵消實(shí)現(xiàn)平衡。這些采用水力進(jìn)行平衡的方案適用于葉輪入口直徑相比葉輪外徑比較小的單級閉式離心泵和多級葉輪的泵，但對于葉輪入口與葉輪外徑比值較大的單級高比轉(zhuǎn)速混流泵和軸流泵，特別是葉輪后蓋板外徑比葉輪入口口徑小的混流泵，以及入口不一樣大的兩級葉輪離心泵，由于葉輪前蓋板面積過小甚至沒有，無法產(chǎn)生向傳動(dòng)端的水力推力，其本身無論怎么設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，都無法平衡本身的水力軸向力，則無法采取上述水力平衡的方案消除止推軸承的受力，而依靠介質(zhì)潤滑的止推軸承，由于介質(zhì)粘度很低，顯然無法承受如此大的軸向力，無法長期可靠運(yùn)行，導(dǎo)致目前公開市場上還沒有該類型的磁力泵。

公開號為CN2437877Y的中國專利文獻(xiàn)公開了一種稀土永磁磁懸浮式大功率磁力泵，采用在轉(zhuǎn)子上設(shè)置環(huán)形磁體，在軸向?qū)?yīng)的基體下部設(shè)置同極磁體，依靠同極相斥支撐轉(zhuǎn)子，減少徑向軸承的受力。該磁力軸承用于減少徑向軸承的受力，不是替代，因永磁磁力軸承的剛度較低，無法完全維持轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)所需的高精度徑向定位。該專利所述的軸向止推軸承還是常規(guī)的止推滑動(dòng)軸承。另外，公開號為CN107100878A的中國專利文獻(xiàn)公開了一種帶磁懸浮軸承的磁力泵，包含泵體、葉輪、永磁止推環(huán)、永磁轉(zhuǎn)子、電磁軸承、軸承定位套、控制器、泵蓋、軸承座、聯(lián)接架、泵軸、外磁轉(zhuǎn)子、隔離套、內(nèi)磁轉(zhuǎn)子和電機(jī)；軸承座套置在泵軸與聯(lián)接架之間，兩端分別設(shè)有第一電磁軸承和第二電磁軸承；泵軸上依次套裝有第一永磁止推環(huán)、第一永磁轉(zhuǎn)子、第二永磁轉(zhuǎn)子、第二永磁止推環(huán)；兩個(gè)永磁轉(zhuǎn)子處于懸浮狀態(tài)，并與兩個(gè)電磁軸承永不接觸；兩個(gè)永磁止推環(huán)處于懸浮狀態(tài)，并與兩個(gè)電磁軸承永不接觸。該發(fā)明提供的帶磁懸浮軸承的磁力泵，解決了傳統(tǒng)磁力泵的結(jié)構(gòu)缺陷，使泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的兩對摩擦副具有無接觸、無摩擦磨損、無需潤滑，高轉(zhuǎn)速等特點(diǎn)，從而提高了磁力泵的使用壽命。但是，其主要采用電磁力懸浮技術(shù)解決止推環(huán)磨損，其結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，而且軸承需要在位于易燃易爆介質(zhì)內(nèi)接入電路，本身就不符合防爆要求，難以在易燃易爆介質(zhì)中應(yīng)用，實(shí)用性不強(qiáng)；同時(shí)，該專利還需要在介質(zhì)壓力腔內(nèi)布置位置反饋傳感器，控制難度大，實(shí)現(xiàn)難度大；電磁懸浮軸承需要用電，一旦意外失電，轉(zhuǎn)子受力直接摩擦將導(dǎo)致軸承損壞，因此可靠性和實(shí)用性不佳，成本費(fèi)用高。