专利名称:内冷式电动泵的制作方法
本实用新型是关于电动泵、特别是微型电动离心泵的实用新型。这些泵采用热管或动态热管以将电机内部的热量排出、并可用非金属材料如塑料代替金属来制造电机和泵的外壳等零件。
为了使电动泵工作更安全、一般都希望采用全密封型电机，但直接这样做将引起电机内部温度过高。因此，一般密封电动泵都采用潜水式或附加冷却装置来冷却。但这会增加发生漏电事故的危险性或设备费用，限制其使用范围。另一方面，这种冷却方式对与电动泵使用寿命密切相关的轴承和密封圈的冷却作用差。
本实用新型的目的是提供一系列通过采用热管或动态热管将电机内部的热传给液体从而对电机进行冷却的电动泵。
其解决方案是在电机的定子和转子中设置热管。转子热管可制在输出轴中(也可在转子铁芯中安装热管并)通过输出轴将热引出，这对直流电机效果特别好。以钢或不锈钢(输出轴的材料)为管壁的热管可采用有机工质如丙酮或进行表面钝化后用水为工质。也可将制成的热管装入输出轴中。功率稍大的异步电机或其它需对定子进行散热的电机可在定子铁芯中安装热管。用铜水热管成本较低，在热管与定子铁芯间可用绝缘材料如涤纶薄膜等绝缘，这对传热作用基本无影响。用数根热管在定子铁芯中轴向布置，可使电机内部温度沿轴向均匀分布以达到最佳冷却效果。为使热管工作，可采用强迫水冷对定子和转子进行冷却，这样做比通过外壳强迫水冷具有更好的冷却效果，常可使电机选用功率增加一级。当热管处于水平工作时以及泵或管道恒处于电机上方时，一种较好的方法是将热管的冷端伸进泵或水管中来散热。在环境允许时也可用冷却管从泵或管道中引水对热管冷端强迫冷却。这样可使热管工作可靠，设备布局紧凑；工作方式一定的潜水泵则将定子热管直接伸出进入水中即可。
考虑到实际上广泛应用的是单相异步电机和离心泵，并且常要求允许其泵处于电机下面。为降低成本、方便使用，可在输出轴中安装离心式热管。这种离心式热管(在最苛刻工况，电机在上泵在下的条件下)依靠离心力将工质沿管壁提升，以使大面积热端在工作中始终得到工质补充。并可控制工质用量使在热管底部形成裸露冷端，冷端外面与液体接触。这种离心式热管可保证电动泵在任何方位可靠工作。
各种采用热管的电动泵，可以有效地降低电机工作时的内部温度。如370瓦电机，用四根定子热管可减少温升30度，即使外壳用绝热材料仍可减少温升15度左右。转子输出轴采用热管的电动泵可以大大降低轴承和密封圈的温度从而减少润滑油的挥发，使电机使用寿命延长一倍以上。对于功率小的电动泵、特别是微型离心式电动泵可用非金属材料代替金属来制造泵壳等零件。这时可降低成本30％，节省金属60％、减轻重量40％。另外，采用定子绝缘设计，即定子与外界无电气联系，可以减少发生漏电事故的概率90％。塑料(如聚丙烯)制成外壳，对370瓦电机的潜水泵强度足够。考虑老化，工作寿命也可达八年，(铝合金外壳潜水泵的设计寿命为五年)。另外可通过采用改性聚丙烯和添加玻璃纤维以及采用金属附件来进一步增加泵壳强度。塑料外壳的泵可适用化工、食品等行业。
附图1给出了一个流量8吨／小时，扬程约五米的塑料外壳微型电动潜水泵的实施例半剖图。用250W单相两极异步电机。其定子(1)用四根有吸液芯的铜水热管(2)，与定子电气隔离，上方伸出，用环氧(3)密封。通过冷却管(4)从蜗壳(6)中将水引出并用喷嘴(5)对热管伸出端强迫冷却。以防水泵没有潜没水中时烧坏电机，冷却管也可视情况省略。图中热管(2)的下方伸进蜗壳(6)，当潜水泵工作方式一定时也可使下方不伸出；外壳(7)、蜗壳(6)、滤网(8)等用聚丙烯塑料。外壳下部和上部除用制成护架(9)和手柄(10)形式的铁条以螺钉形成迸紧外、也可直接焊死。转子(11)中用一根离心热管(12)，用不锈钢输出轴制成，管壁有数个轴向的槽，不用吸液芯。热管伸入所泵液体中。斜点划线(13)表示离心热管工作时工质分布形状。(以电机效率75％(电容运转)计，内部废热为62.5W，四根定子热管即可解决问题)电源通过端口(14)引入。这种泵可任意方位工作，也可不浸没工作。图中迸紧螺钉等被省略了。装配时，转子上部轴承(15)由塑料托架(16)固定在定子(1)上，这样可以通过同时调整定、转子来调整气隙，并使定子(1)与外界电气绝缘。可以根据实际情况只在定子或转子中使用热管。也可以用热敏电阻来代替离心开关(17)。考虑到现场电压常常过低和这种泵不容易被人注意，可配置低电压和过电压保护、漏电保安器和蜂鸣器。
对于内径和转速一定、轴心线垂直的圆筒，其中液体表面形状为抛物面。由理论分析可知地球表面每分钟2800转的盛液圆筒，管壁上液体达到的最高处与抛物面顶点的净差h和管子半径R的关系为h＝(293.2R)2／2g下表是这一函数的几个具体值，其中h取厘米为单位，R为毫米单位
鉴于低温液体传热能力差，因此需选择热管内径并控制离心热管装液量，以使其在垂直工作时(泵在下电机在上)既使管内曲面在底部(冷端)开口足够大，又使工质能有效地到达热端，最好保持0.5至2毫米的工质厚度。热管内壁适当地开些槽会使效果更好。
为避免制造离心热管的困难，可采用一种动态热管。所谓动态热管是这样一根管子，(假定其垂直放置，在其它方位时会失效)其上端密封，中间有空气，下端有一层向内的卷边，用以在管壁上支撑起一层(一段)抛物曲面分布的液体，卷边内壁面有由数个叶片组成的小叶轮或其变形用以当管子绕轴旋转时产生一个克服外力对下端口液体的吸力并稍将其向上提升以使适量液体进入卷边的力。在端口中央有一个抽空器，用以在管子旋转时将气体或液体抽出以使管内产生一个负压。这个负压可促进热管内受热液面的蒸发从而将热从内部传给端口液体并被带走。同时，小叶轮不断向热端补充液体。这就近似于离心热管中产生的现象，由于这一现象与转速和所泵送的工质有关，故称为动态热管。动态热管在一定场合下能有效地从上向下传热并且性能可靠，制造简单，所以有较重要的应用价值。
附图2给出了一个使用动态热管对电机内部冷却的电动泵实施例半剖图。按图示方位工作。这是个用于洗衣机上排水的密封塑料外壳(7)离心泵，仅在输出轴(18)中制造一根动态热管。离心泵叶轮的作用对动态热管工作条件的影响可以忽略，其抽空器用数根细管子(19)。(图中仅画一根)。一端伸进电机内部，一端径向向外弯曲以获得较大的离心力。卷边(20)上的叶轮很小，与图3中叶轮(21)相似。抽空器也可制成一个喇叭型，见附图3中(25)所示。附图3是一个喇叭型抽空器件的结构示意图。这种单个型抽空器制造简单，但抽真空能力稍差些，为此在抽空器内壁设置由数个叶片组成的小叶轮(21)以增强抽空效果。叶轮可用凸式或凹式。图3中为凸式，凹式为一条条槽。附图4是图2所示微型塑料壳电动泵的上视图。电容工作电机，电容置于(22)所示部位，电源由小孔(23)引入。图5是一个接口(24)剖面图，为漏斗型。它可连接于图3水泵的入水口，以使水泵具有一定吸程，这便于在现有洗衣机上增设上排水装置，并可使本实用新型的水泵用于更多的场合。
权利要求
1.一种内冷式电动泵，由电动机和离心泵组成，其特征在于在电动机的定子铁芯和转子铁芯或转子轴中设有轴向布置的供冷却用的热管，通过向热管通水对定子或转子进行冷却。
2.根据权利要求
1所述的内冷式电动泵，其特征在于所述热管的冷端伸进泵或水管中进行冷却。
3.根据权利要求
1或2所述的内冷式电动泵，其特征在于在所述的转子轴中设置的热管是一个上端密封的圆管，下端有一个向内的卷边，用以在管壁上支撑起一层抛物曲面分布的液体，卷边内壁面有由数个小叶片组成的叶轮，用以在该电动泵工作时提升冷却水。
4.根据权利要求
1或2所述的内冷式电动泵，其特征在于在所述的转子轴中设置的热管是一个上端密封的圆管，下端有一个向内的卷边，在该热管下端中央设有由数根一端伸向该热管内部另一端径向弯曲的管子组成的抽空器，用以抽空造成负压。
5.根据权利要求
1或2所述的内冷式电动泵，其特征在于在所述的转子轴中设置的热管是一个上端密封的圆管，下端有一个向内的卷边，在该热管下端中央设有一个喇叭形抽空器，该抽空器内壁有由数个叶片组成的叶轮，用以抽引冷却水。
6.根据权利要求
1至5之一所述的内冷式电动泵，其特征在于其外壳为塑料。
7.根据权利要求
1至5之一所述的内冷式电动泵，其特征在于泵入口接有一个漏斗形的接口。
专利摘要
一种内冷式电动泵，特别是内冷式微型电动离心泵，在电动机定子铁芯和转子铁芯或转子轴内设有轴向布置的冷却用热管，通过向热管通水对定子或转子进行冷却，可降低电动机内部温度，特别是轴承和密封圈温度，从而改善电机工况。并可采用塑料外壳以降低成本，减轻重量，增加电气安全性。可用于洗衣机排水，民用汲水及灌溉等场合。
文档编号F04D13/06GK86204715SQ86204715
公开日1987年10月3日 申请日期1986年10月22日
发明者施国梁 申请人:施国梁导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan