一种多轴多级磁力液下喷射搅拌泵

1.本发明属于磁力泵技术领域，特别涉及一种多轴多级磁力液下喷射搅拌泵。


背景技术：

2.核工业或渉核活动中形成的放射性废液长期存放在地下废液贮槽内会形成一定厚度的沉淀层，移除放射性废液时需要一并移除沉淀层，因此，需要首先对沉淀层进行搅拌稀释处理。
3.常用搅拌方式有叶轮搅拌和喷射搅拌。叶轮搅拌是机械系统介质混合过程中经常使用的方式，通过外接刚性接触式搅拌叶轮对周围的介质产生轴向流、旋转流和湍流，从而起到搅拌混合的作用。喷射搅拌是通过内接叶轮对吸入流体增压后喷射出而达到对介质冲刷稀释的目的。
4.搅拌动力传递的传动轴有机械密封和磁力密封两种形式。机械密封为动密封，通过各种形式的密封圈对旋转轴进行径向密封，密封介质轴向流动，随着时间的推移容易出现泄漏，给工作环境造成污染并带来安全风险，并且维修频繁。磁力密封由外磁转子、隔离套和内磁转子组成，隔离套将内磁转子及介质密封在工作腔体内，电机驱动外磁转子，外磁转子利用磁耦合特性带动内磁转子运转，实现了无接触传递扭矩的目的和静密封作用，完全杜绝了介质泄漏，解决了机械密封存在的问题。
5.受移除放射性废液环境和使用条件限制，搅拌器须穿过法兰小孔进入贮槽内进行搅拌。叶轮搅拌器外形和搅拌效果无法满足上述场景使用要求。喷射搅拌器由于无外接搅拌叶轮，外形结构紧凑，可满足安装要求，因而从原理上可行，但是在实际使用时，由于搅拌器固定设置，其喷射角度固定，存在喷射死角，导致贮槽内部分位置的沉淀物质无法搅拌均匀，搅拌效果不理想，而且现有的喷射搅拌器长度确定，对于深度较浅或深度较深的废液贮槽均不能获得理想的搅拌效果，同时，常规的喷射搅拌器性能不适合于放射性环境使用。
6.为解决放射性废液泄漏造成环境污染和人员伤害问题，应利用放射性废液池中的清液循环密封搅拌沉淀层，为实现高效率搅拌放射性废液沉淀层的目的，有必要对现有的搅拌装置结构进行优化改进。


技术实现要素：

7.本发明的主要目的在于提供一种多轴多级磁力液下喷射搅拌泵，解决背景技术中提到的现有喷射搅拌器存在的技术问题。
8.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
9.一种多轴多级磁力液下喷射搅拌泵，包括：
10.升降机构，所述升降机构上设置有安装板；
11.旋转机构，所述旋转机构设置于所述安装板；
12.至少一个多级磁力液下喷射搅拌泵，所述多级磁力液下喷射搅拌泵包括泵壳体和设置于所述泵壳体内转动的泵传动主体，所述泵传动主体设置于所述安装板，所述泵壳体
固定连接于所述旋转机构并由所述旋转机构带动转动。
13.示例性地，所述升降机构包括升降电机和由其驱动的升降用蜗轮蜗杆结构，所述升降用蜗轮蜗杆结构上套接有升降用丝杆，所述升降用丝杆上套接有升降用螺母，所述升降用螺母固定于所述安装板。
14.进一步地，所述升降机构还包括导向杆，所述导向杆上滑动套设有导向套，所述导向套固定于所述安装板。
15.示例性地，所述旋转机构包括旋转电机和由其驱动的旋转用蜗轮蜗杆结构，所述泵壳体转动套接于所述旋转用蜗轮蜗杆结构。
16.进一步地，所述泵传动主体包括设置于安装板上的泵电机，所述泵电机的输出端连接有输入轴，所述输入轴连接有永磁传动器，所述永磁传动器连接有输入泵轴，所述输入泵轴上设置有叶轮和导叶；
17.优选地，所述泵壳体包括固定连接于所述旋转机构的旋转套，所述旋转套套接于所述输入轴且两者可相对转动，所述旋转套连接有旋转上套，所述旋转上套连接有输入泵套，所述输入泵套连接有喷头。
18.优选地，所述输入轴和永磁传动器之间连接有至少一段连接轴；对应地，所述旋转上套和输入泵套之间连接有至少一段连接套，所述连接轴和所述连接套的长度与数量相对应，所述连接套套设于所述连接轴。
19.优选地，所述输入泵轴的末端连接有至少一段泵连接轴，所述泵连接轴上设置有叶轮和导叶；对应地，所述输入泵套和所述喷头之间连接有至少一段泵连接套，所述泵连接轴和所述泵连接套的长度与数量相对应，所述泵连接套套设于所述泵连接轴。
20.优选地，所述输入泵轴和所述泵连接轴上套设有合金滑动轴承组件。
21.优选地，所述永磁传动器包括外磁转子、隔离套和内磁转子，所述外磁转子连接于所述连接轴末端，所述隔离套连接于所述输入泵套，所述内磁转子连接于所述输入泵轴的头端，所述外磁转子和所述内磁转子设置位置相对应。
22.优选地，所述输入轴和旋转套直接设置有固定套，所述固定套固定设置于所述安装板，所述输入轴可在固定套内转动，所述旋转套可在所述固定套外侧转动。
23.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
24.本发明的多轴多级磁力液下喷射搅拌泵通过在安装板上设置至少一个多级磁力液下喷射搅拌泵，可根据实际需要调整多级磁力液下喷射搅拌泵的数量；通过设置升降机构，可对安装板上的多级磁力液下喷射搅拌泵的高度进行调整，从而调整喷射搅拌高度；通过旋转机构带动多级磁力液下喷射搅拌泵的喷头旋转，从而实现对贮槽内的废液沉淀层进行全方位的喷射搅拌；通过设置多级配套的连接轴、连接套以及泵连接轴和泵连接套，调整泵头从而实现对不同深度液体的搅拌以及根据需要调节喷射流量和压力。
附图说明
25.图1为本发明实施例的原理结构图；
26.图2为本发明实施例的结构剖视图；
27.图3为本发明实施例的升降机构的结构示意图；
28.图4为本发明实施例的旋转机构的结构示意图；
29.图5为本发明实施例的多级磁力液下喷射搅拌泵的结构示意图；
30.图6为本发明实施例的泵头的结构示意图；
31.图7为本发明实施例的结构爆炸示意图。
32.图中：ⅰ、升降旋转机构；ⅱ、多级磁力液下喷射搅拌泵；
33.1、工作台；2、下安装板；3、升降电机；4、升降用蜗杆；5、升降用蜗轮；6、上安装板；7、升降用螺母；8、升降用丝杆；9、泵用电机支架；10、泵用电机；11、泵用电机同步带轮；12、输入轴用同步带轮；13、输入轴；14、上轴承盖；15、滑动底板；16、导向杆；17、导向套；18、旋转电机支架；19、旋转电机；20、旋转用蜗杆；21、旋转用蜗轮；22、固定套；23、旋转套；24、下轴承盖；25、旋转上套；26、连接套接头；27、连接轴；28、连接套；29、轴用联轴器；30、压盖；31、外磁转子；32、隔离套；33、内磁转子；34、输入泵轴；35、输入泵套；36、泵连接套接头；37、泵连接轴；38、泵连接套；39、叶轮；40、导叶；41、合金滑动轴承组件；42、喷头；43、升降蜗杆前轴承座；44、旋转蜗杆前轴承座；45、升降蜗杆后轴承座；46、旋转蜗杆后轴承座。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.本发明公开了一种多轴多级磁力液下喷射搅拌泵，其采用多轴设计实现了高效率的自循环喷射搅拌、无接触动力传递和静密封、以及保护动作的顺利完成，具有移动式喷射搅拌功能，整体喷射搅拌无死角。该多轴多级磁力液下喷射搅拌泵是应用磁力耦合技术和特种合金轴承的无轴密封喷射搅拌泵，为细长轴传动，轴套式结构，具有静密封无泄漏、结构紧凑，运行可靠、免维护，使用寿命长等优点，可应用于核工业的放射性废液沉淀层或其他行业类似工况条件下的介质喷射搅拌。
36.参见图1，本发明实施例公开了一种多轴多级磁力液下喷射搅拌泵，包括升降旋转机构ⅰ和安装于该升降旋转机构ⅰ上的至少一个多级磁力液下喷射搅拌泵ⅱ，升降旋转机构ⅰ为多级磁力液下喷射搅拌泵ⅱ提供安装支撑，用于调整多级磁力液下喷射搅拌泵ⅱ的设置高度并带动多级磁力液下喷射搅拌泵ⅱ旋转喷射。多级磁力液下喷射搅拌泵ⅱ实现了动力传输、磁力密封、自循环喷射搅拌功能以及保护动作。
37.参见图2，本实施例中，在工作台1上设置有下安装板2，升降旋转机构ⅰ的升降机构和旋转机构固定安装于下安装板2上，多级磁力液下喷射搅拌泵ⅱ包括泵壳体和设置于泵壳体内转动的泵传动主体，泵传动主体设置于上安装板6，泵壳体固定连接于旋转机构并由旋转机构带动转动，升降机构用来调节上安装板6的升降，从而改变多级磁力液下喷射搅拌泵ⅱ的上、下升降以满足全液面不同深度下多级磁力液下喷射搅拌泵ⅱ的吸入和喷出工况需要。本实施例中，整个装置结构稳定，在使用过程中不会发生位移或晃动。
38.参见图2和图3，升降机构包括升降电机3和由其驱动的升降用蜗轮蜗杆结构，升降电机3为升降运动提供动力，升降用蜗轮蜗杆结构上套接有升降用丝杆8，升降用丝杆8上套接有升降用螺母7，升降用螺母7固定于上安装板6。本实施例中，在上安装板6上开孔并采用螺钉将升降用螺母7和上安装板6连为一体；升降电机3采用螺钉固定于下安装板2上，升降
用蜗轮蜗杆结构包括升降用蜗杆4和升降用蜗轮5，升降用蜗杆4的前后两端通过轴承安装于升降蜗杆前轴承座43和升降蜗杆后轴承座45内，采用电机联轴器将升降用蜗杆4和升降电机3连接为一体结构，升降用丝杆8穿过升降用蜗轮5的中心孔并与升降用蜗轮5固连。示例性地，可通过键条连接将升降用蜗轮5和升降用丝杆8连接并用螺母锁紧。
39.进一步地，升降机构还包括导向杆16，导向杆16上滑动套设有导向套17，导向套17固定于上安装板6。具体地，可采用螺钉连将导向套17与上安装板6连为一体。
40.本实施例中，升降用丝杆8和导向杆16均安装于下安装板2上，升降用丝杆8与下安装板2为间隙配合，导向杆16与下安装板2为过度配合，从而保证升降用丝杆8可以随升降用蜗轮5旋转并限制导向杆16转动来提高定位精度。升降电机3采用变频电机驱动，从而方便控制升降速度。采用u型四联动蜗轮蜗杆旋转和四角导向杆定位机构，满足了升降运动的稳定性，同时可在上下设置限位开关，防止超限。
41.工作时，由升降电机3带动升降用蜗杆4旋转来驱动升降用蜗轮5减速旋转，同步带动升降用丝杆8旋转，受到升降用螺母7的机械传动作用使得上安装板6及安装于上安装板6上的旋转机构和多级磁力液下喷射搅拌泵ⅱ作上、下垂直运动，实现了对多级磁力液下喷射搅拌泵ⅱ的升降，扩大了喷射搅拌范围，增强了上下喷射搅拌效果。
42.参见图2和图4，旋转机构包括旋转电机19和由其驱动的旋转用蜗轮蜗杆结构，泵壳体转动套接于旋转用蜗轮蜗杆结构，泵壳体底端设置有喷头42。本实施例中，在上安装板6上固定有旋转电机支架18，将旋转电机19安装于旋转电机支架18上。旋转用蜗轮蜗杆结构包括旋转用蜗轮21和旋转用蜗杆20，旋转用蜗杆20两端采用轴承安装于旋转蜗杆前轴承座44和旋转蜗杆后轴承座46，旋转用蜗轮21通过电机联轴器和旋转电机19连接为一体，旋转电机19为旋转运动提供动力，旋转蜗杆前轴承座44和旋转蜗杆后轴承座46安装于上安装板6上。
43.工作时，由旋转电机19带动旋转用蜗杆20旋转来驱动旋转用蜗轮21减速旋转，同步带动泵壳体上的喷头42转动，介质从多级磁力液下喷射搅拌泵ⅱ旋转的多角度喷头42的喷嘴内喷射出起到旋转喷射搅拌作用。
44.参见图5、图6、图7，本发明的泵传动主体包括设置于上安装板6上的泵用电机10，泵用电机10的输出端连接有输入轴13，输入轴13连接有永磁传动器，永磁传动器连接有输入泵轴34，输入泵轴34上设置有叶轮39和导叶40；泵壳体包括固定连接于旋转机构的旋转套23，旋转套23套接于输入轴13且两者可相对转动，旋转套23连接有旋转上套25，旋转上套25连接有输入泵套35，输入泵套35连接有喷头42，输入轴13位于相连的旋转套23和旋转上套25内，输入泵轴34大部分位于输入泵套35内、少部分伸入旋转上套25内与输入轴13连接。
45.本实施例中，采用螺栓在上安装板6上活动安装有泵用电机支架9，泵用电机支架9可在上安装板6上小距离横移，泵用电机10通过螺钉安装于泵用电机支架9上。泵用电机9的输出端连接有泵用电机同步带轮11，输入轴13的上端头连接有输入轴用同步带轮12，泵用电机同步带轮11和输入轴用同步带轮12之间通过同步带连接，通过移动泵用电机支架9上的螺栓固定位置可达到张紧同步带的作用。进一步地，还可在上安装板6上开设安装槽，在安装槽内放置滑动底板15，滑动底板15可在安装槽内小范围移动，泵用电机支架9可以同样的方式安装在滑动底板15上，滑动底板15以前后两侧面间隙配合置于上安装板6内安装槽、并通过螺栓调整滑动底板15左右位置来改变多级磁力液下喷射搅拌泵ⅱ的位置后和两个
多级磁力液下喷射搅拌泵ⅱ之间的中心距来满足安装使用要求，同样通过螺栓来调整泵用电机支架9的位置以达到张紧同步带的作用。
46.进一步地，旋转套23和输入轴13之间设置有固定套22，固定套22固定于上安装板6底端面，旋转套23和固定套22之间设置有轴承，旋转套23的上端通过螺钉一体连接有上轴承盖14，固定套22与输入轴13之间设置有轴承，固定套22的底端通过螺钉一体连接有下轴承盖24，从而旋转套23和输入轴13均可自由转动，且通过固定套22和固定套22内外的轴承限制旋转套23和输入轴13进行自转，转动过程中不会发生偏转。
47.进一步地，输入轴13和永磁传动器之间连接有至少一段连接轴27；对应地，旋转上套25和输入泵套35之间连接有至少一段连接套28，连接轴27和连接套28的长度与数量相对应，连接套28套设于连接轴27外。本实施例中，采用轴承和卡簧连接将连接轴27安装于连接套接头26内并能够随轴承上下浮动。具体地，本实施例中，连接轴27与输入轴13之间通过轴用联轴器29连接，当采用多段连接轴27时，连接轴27之间也通过轴用联轴器29连接；对应地，当延长连接轴27长度时，也对应增加连接套28的数量和长度，连接套28和旋转上套25之间通过连接套接头26相连通，当采用多个连接套28相连时，连接套28之间也通过连接套接头26连接。多段连接轴27和连接套28均为多段连接的同结构设计，从而可延伸泵头实现对不同深度液体的搅拌。
48.进一步地，当需要增加喷射的驱动力时，输入泵轴34的末端连接有至少一段泵连接轴37，泵连接轴37上设置有叶轮39和导叶40；对应地，输入泵套35和喷头42之间也连接有至少一段泵连接套38，泵连接轴37和泵连接套38的长度与数量相对应，泵连接套38套设于泵连接轴37外，泵连接套38和喷头42通过螺纹连接为一体。本实施例中，叶轮39和导叶40按顺序安装于输入泵轴34和泵连接轴37上。采用螺纹连接将输入泵轴34和泵连接轴37连为一体，泵连接轴37为多段同结构设计，多段泵连接轴37之间也通过螺纹连接。采用泵连接套接头36连接将输入泵套35和泵连接套38连为一体，泵连接套38为多段同结构设计，多段泵连接套38之间也通过泵连接套接头36连接。泵连接轴37和泵连接套38采用多段式组合连接来增加叶轮级数，达到增大喷射流量和压力的目的。
49.更进一步地，输入泵轴34和泵连接轴37上套设有合金滑动轴承组件41，合金滑动轴承组件41为干摩擦滑动轴承结构。具体来讲，合金滑动轴承组件41为径向合金滑动轴承和轴向合金推力轴承的组合，径向合金滑动轴承套设于输入泵轴34和泵连接轴37上，对输入泵轴34和泵连接轴37的旋转进行限位，使其保持绕轴线自转，轴向合金推力轴承设置于径向合金滑动轴承的两端，对径向合金滑动轴承进行限位。叶轮39、导叶40和合金滑动轴承组件41均以小间隙配合安装于设计位置，叶轮39和导叶40为多级结构，可根据使用现场的喷射压力和流量进行调整，泵用电机10提供多级磁力液下喷射搅拌泵ⅱ喷射搅拌主动力和可控的喷射压力及流量。
50.进一步地，永磁传动器包括外磁转子31、隔离套32和内磁转子33，外磁转子31连接于连接轴27末端，隔离套32连接于输入泵套35，内磁转子33连接于输入泵轴34头端，外磁转子31和内磁转子33设置位置相对应。本实施例中，采用螺钉连接将压盖30和连接轴27连为一体，采用键条和压盖30将外磁转子31和连接轴27连为一体，采用螺钉连接将隔离套32和输入泵套35连为一体，采用螺纹连接将内磁转子33和输入泵轴34连为一体，且外磁转子31、隔离套32和内磁转子33互不接触，径向有固定的空气间隙。
51.进一步地，外磁转子31和内磁转子33可通过胶粘接方式镶嵌整体充磁的辐射型磁环，在外磁转子31和内磁转子33表面包封有不锈钢，避免了与介质接触。
52.进一步地，输入泵套35上口开有引流孔，输入泵轴34和泵连接轴37沿其轴线开设有流道。
53.优选地，本实施例采用两个多级磁力液下喷射搅拌泵ⅱ，其中一个多级磁力液下喷射搅拌泵ⅱ安装于上安装板6上，另一个多级磁力液下喷射搅拌泵ⅱ安装于滑动底板15上，采用滑动底板15左右可调的功能来改变两个多级磁力液下喷射搅拌泵ⅱ的中心距。两个多级磁力液下喷射搅拌泵ⅱ的设置高度不同，且旋转不同步控制，双泵高低错落布置，其为双轴复式设计、轴套式结构，通过两个多级磁力液下喷射搅拌泵ⅱ旋转不同步控制和高低错落布置设计增大了喷射搅拌密度，增强了喷射搅拌覆盖面。当然，根据实际需要，本发明还可以继续增加多级磁力液下喷射搅拌泵ⅱ的设置数量。
54.本发明的多级磁力液下喷射搅拌泵ⅱ的泵头采用单层壳体、上进下出方式，泵头整体浸入液体中，满足自循环喷射要求并兼顾吸入清液，减少喷射搅拌对吸入的干扰。采用细长的挠性轴多点滑动浮动支撑轴系结构减小介质变化引起的振动及载荷对轴的影响，降低了多段连接同心度引起的风险。采用磁平衡优化设计的整体充磁的辐射型内磁转子33、外磁转子31和无间隙设计的合金滑动轴承组件41来承受由于介质不规则运动产生的轴向力和径向力，确保产品的可靠性。采用具有干摩擦特性的合金滑动轴承组件41多点支撑结构无需润滑且耐辐照、耐高温、耐高压、耐磨、耐强腐蚀，运转更稳定，噪声更小。采用永磁传动器结构实现了喷射搅拌过程零泄漏，取消了内漏，提高了工作效率，延长了使用寿命。隔离套32起密封作用，选用合理的壁厚，保证了喷射搅拌泵运行的可靠性和稳定性。采用介质压差效应，实现了对隔离套32的冷却和合金滑动轴承的润滑，降低了能耗及环境污染，保证系统磁力工作稳定并提高了传动效率。采用多级轴流式叶轮增压结构可大大提高喷头42处流体压力和流量，保证了搅拌直径。泵用电机10提供多级磁力液下喷射搅拌泵ⅱ的动力，通过柔性连接减缓了震动对多级磁力液下喷射搅拌泵ⅱ细长轴传动的损坏，确保系统的可靠性。
55.工作时，泵用电机10通过同步带带动多级磁力液下喷射搅拌泵ⅱ的输入轴13高速旋转，通过轴用联轴器29驱动连接轴27同步旋转，多段组合式的连接轴27将动力传递给外磁转子31，外磁转子31亦同步旋转。由于外磁转子31和内磁转子33之间存在磁场，外磁转子31通过磁耦合特性带动隔离套32内部的内磁转子33同步旋转并驱动输入泵轴34和泵连接轴37旋转来同步带动叶轮39和导叶40旋转，多级轴流式叶轮39从泵头上口吸入介质增压后从下口喷头42喷出达到自循环喷射搅拌作用；同时，另一路流体经过输入泵套35上引流孔进入隔离套32内再通过输入泵轴34的中心孔流道流出，对隔离套32起到散热作用。通过磁力耦合作用将泵用电机10扭矩无接触传给叶轮39，完成了非接触的动力矩传递，实现搅拌过程无泄漏。来自升降旋转机构ⅰ的旋转套23的旋转动力驱动旋转上套25作周向旋转，通过连接套接头26的连接使得旋转上套25旋转运动传递到连接套28上并驱动输入泵套35旋转，再通过泵连接套接头36的连接使得输入泵套35旋转运动传递到泵连接套38上并驱动喷头42旋转，实现了泵头的周向旋转运动。泵用电机10提供了喷射动力和可控的喷射流量及压力，过载时，外磁转子31和内磁转子33相对滑脱，对电机起到保护作用，泵用电机10的自动保护作用可确保多级磁力液下喷射搅拌泵ⅱ正常运转。
56.本发明的多轴多级磁力液下喷射搅拌泵实现了高效率的自循环喷射搅拌、无接触动力传递和静密封、以及保护动作的顺利完成，具有移动式喷射搅拌功能，整体喷射搅拌无死角，结构紧凑，运行可靠、免维护，使用寿命长，避免了放射性废液泄漏造成环境污染和人员伤害。
57.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
58.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。