专利名称：抗抽空磁力泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种泵，特别是一种磁力泵。
背景技术：
磁力泵通过磁力密封传动器内、外磁转子之间的永磁力，驱动泵体内的叶轮旋转；通过安装在内、外磁转子之间的静止隔离套，保证其泵介质无泄漏。泵转子由内磁转子、泵转轴和叶轮等组成，由前、后径向轴承支撑，并通过轴向力平衡机构控制其轴向位移。
磁力泵被广泛用于输送易燃易爆介质和有毒介质。但当出现泵抽空时，很容易发生磁转子的高温退磁和轴承损坏。
磁力泵的隔离套一般需用金属制造，泵工作时隔离套内会产生大量的涡流热，需要有冷却液将其带走。否则隔离套的温度就会迅速升高，导致隔离套内外的磁转子特别是内磁转子高温退磁而无力使泵转动。
泵转子的径向支撑轴承一般为滑动轴承。通常轴承在泵液内工作良好，寿命可长达数年。但是，如果没有充当润滑冷却液的泵液将轴承产生的摩擦热带走，轴承内的泵液也会迅速气化，导致轴承干运转轻则轴承迅速磨损大大缩短其工作寿命；重则轴承立即碎裂损坏。
一般磁力泵都是从泵的出口引出一股高压泵液作为冷却液，流经隔离套内壁和轴承，以此将隔离套的涡流热带走，并实现对轴承的冷却和润滑。当出现泵抽空时，由于泵流量中断造成冷却液中断，往往不可避免地要出现轴承的干运转损坏和磁转子的高温退磁。
国外解决磁力泵抽空损坏的主要方法是通过测量泵的流量、压力和电动机功率等参数，判别泵是否出现了抽空，若出现了抽空，立即通过电控系统切断电动机的电源使泵停转；采用在干运转条件下不易碎裂且磨损速率较低的耐干运转轴承，配合采用防止轴承过度磨损的轴承磨损检测装置。
国内的解决方法是设置水冷系统，持续不断地用冷却水直接冷却金属隔离套外壁；采用耐干运转轴承。
发明内容本发明的目的是采用简易可行的新方法，解决磁力泵因抽空而造成的磁转子高温退磁问题和轴承干运转损坏问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是磁力泵采用泵体、轴承箱、磁力密封传动器、电动机顺序连接结构；利用泵液对磁力泵的隔离套和轴承进行冷却和润滑；在泵上安装一套由自动进水阀和水流开关等组成的、可以在泵抽空时自动给隔离套外壁冲水散热并发出警报信号的水冷系统，保证泵抽空时磁转子不会高温退磁并及时告知磁力泵出现了抽空故障；采用储液式轴承箱实现泵抽空后一定时间内轴承仍旧在泵液内运转，结合采用耐干运转轴承，使轴承不易抽空损坏；在隔离套口安装压力表指示式轴承磨损检测装置，判别泵经受其抽空后轴承能否继续使用。
在本发明中，可以采用从泵的出口或高压区引出泵液对隔离套和轴承进行冷却和润滑的常规散热技术；也可以采用由辅助叶轮驱动轴承箱内泵液循环流动对隔离套和轴承进行冷却、再由水冷换热器冷却轴承箱内泵液的泵介质内循环散热技术。
本发明中的自动进水阀，主要有液流控制进水阀和液压控制进水阀两种。在液流控制进水阀中，有一个安放在泵介质冷却液输液管内的游动组件，另有一个安装在泵液外输液管延长管内的阀杆组件。泵正常工作时，通过同极性磁极之间的磁斥力，将输液管内泵液对游动组件的轴向推力转为推动进水阀的阀杆移动、至阀头堵塞进水阀的过水孔使其处于关闭状态的压力。泵抽空后，泵介质冷却液断流、对阀头的推力消失，阀头在弹簧力的作用下反方向移动至进水阀的过水孔打开放水。
在液压控制进水阀中，设有其内部与泵出口相通的压力腔。泵正常工作时，通过泵的出口压力使压力腔的腔壁发生形变，直接推动阀杆组件上的阀头移动堵塞进水阀的过水孔；在出现泵抽空其出口压力下降以后，同样阀头在弹簧力的作用下将进水阀打开放水。根据泵介质的性质、温度、压力的不同，液压控制进水阀的结构、选材可以多种多样。
本发明中，对储液式轴承箱的要求是轴承箱内可以存储较多泵液；泵抽空时轴承箱内的泵液不易流失；灌泵时叶轮腔内的泵液可以进入轴承箱内。其解决办法是采用大容积轴承箱；消除轴承箱上的静泄漏，将轴承箱出液通道上的前止推轴承的二接触面设计成可以在泵抽空时自动闭合为机械密封的结构，在轴承箱叶轮端靠水平顶部的位置安装一只可以将泵抽空时轴承箱内产生的泵液蒸气排入叶轮腔的单向排气阀；采用空心泵转轴，并在泵转轴的叶轮端安装一只灌泵时可以让叶轮腔内的泵液经空心泵转轴进入轴承箱内的单向进液阀。
实现泵正常工作时前止推轴承的二接触面分开、泵抽空时二接触面自动闭合为机械密封的方法是泵转子采用叶轮平衡型自动轴向力平衡机构；将前止推轴承的二接触面均加工成严格与泵转轴垂直的光滑平面，包括采用具有弹性接触面的前止推轴承；在泵转子上附加一个或几个指向电动机方向、且在泵抽空时不会消失的适当大小的轴向力。此处所述的附加轴向力，可以是外磁转子对内磁转子的轴向拉力、泵内静止永磁体(或铁磁体)对泵转子上永磁体(或铁磁体)的轴向磁引力或磁斥力、轴承箱内泵液对辅助叶轮的轴向推力或这几种轴向力的组合。
本发明中，在出现泵抽空造成泵介质冷却液中断后有自动进水阀及时放水将隔离套的涡流热带走，可以保证隔离套的温度不会过高、磁转子不会高温退磁；有储液式轴承箱实现其轴承仍旧在泵液内运转，可以保证泵抽空后一定时间内轴承不会发生干运转；有水流开关电接通报警装置发出警报信号，可以使有关人员及早采取措施排除泵抽空故障，进一步减少轴承干运转损坏的可能性。
另一方面，即使轴承箱内没有了泵液，其耐干运转轴承也不会碎裂；此外还可以通过轴承磨损检测装置，判别其轴承能否继续使用。
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步说明。
图1是本发明抗抽空磁力泵实施例1的结构图。
图2是图1中液流控制进水阀的结构图。
图3是本发明抗抽空磁力泵实施例2的结构图。
图4是与图3相对应的俯视图中液压控制进水阀的结构图。
图中1、泵体，2、叶轮，3、单向排气阀，4、液流控制进水阀，5、过水管，6、连接体，7、内磁转子，8、隔离套，9、外磁转子，10、电动机轴，11、出水嘴，12、后止推盘，13、过水法兰，14、探头安装法兰、15、箱盖，16、探头，17、后轴承，18、箱体，19、前轴承，20、限流板，21、前止推盘，22、泵转轴，23、单向进液阀，24、输液管，25、游动组件，26、阀杆组件，27、弹簧(A)，28、阀杆座，29、进液管，30、液压控制进水阀，31、长过水管，32、泵口侧法兰，33、橡胶膜片，34、伞形架，35、弹簧(B)，36、阀杆，37、密封垫，38、阀体组件，39、轴承箱，40、磁力密封传动器，41、电动机，42、叶轮腔，43、挡板，44、阀头，45、过水孔，46、轴向环缝，47、压力腔。
具体实施方式
5.1实施例1在图1所示的实施例1中，泵体1、轴承箱39、磁力密封传动器40、电动机41顺序连接。当电动机41旋转时，电动机轴10上的外磁转子9即通过磁力带动由内磁转子7、泵转轴22和叶轮2等组成的泵转子同步旋转而使泵工作。隔离套8与探头安装法兰14之间为静密封，可以保证泵介质无泄漏。
泵转子由前轴承19、后轴承17作径向支撑，由叶轮平衡型自动轴向力平衡机构和前止推盘21、后止推盘12进行轴向限位。
本实施例中的储液式轴承箱39，由箱体18、箱盖15等围成，其容积要比一般磁力泵用轴承箱大得多。在箱体18上叶轮2端的靠水平顶部的位置，装有在泵抽空时可以将轴承箱39内产生的泵液蒸气排入叶轮腔42的单向排气阀3。在叶轮2入口处的空心泵转轴22上，装有灌泵时可以让叶轮腔42内泵液进入轴承箱39内的单向进液阀23。轴承箱39出液通道上的前止推轴承，由前止推盘21和前轴承19的前端面组成。
本实施例中，装有由液流控制进水阀4、过水管5、过水法兰13、连接体6、出水嘴11和水流开关(图1中未画出)等组成的水冷系统。液流控制进水阀4的结构见图2由输液管24、游动组件25、阀杆组件26、弹簧(A)27、阀杆座28等组成；阀杆组件26中的阀杆可以在阀杆座28中滑动；在游动组件25与阀杆组件26的相邻端上，面对面分别装有同极性磁极N(或同极性磁极S)，且二者之间由输液管24上的密封隔板隔开。
游动组件25的进液端挡板43与输液管24一起构成阻流通道。泵正常工作时，泵液对挡板43具有一定的轴向推力。此推力可以通过游动组件25、阀杆组件26上同极性磁极N(或S)之间的磁斥力，转为推动阀杆组件26移动、至阀头44堵塞液流控制进水阀4的过水孔45的压力，使该阀处于关闭状态。泵液流经液流控制进水阀4后，再流经隔离套8的内壁将隔离套8的涡流热带走，或再流经后轴承17、前轴承19对其进行冷却和润滑。最后，冷却液依次流经前止推轴承的二接触面之间的环缝和叶轮2上的平衡孔，进入叶轮2的入口。
当出现泵抽空时，泵介质冷却液中断，液流控制进水阀4中游动组件25上的挡板43对阀头44的推力消失，液流控制进水阀4的过水孔45在弹簧(A)27的弹力作用下自动打开。自来水管中的冷却水，经水流开关(图中未画出)后，沿泵盖15上进水孔→液流控制进水阀4内的过水孔45→过水管5→过水法兰13中的径向进水孔→隔离套8外壁→外磁转子9上的径向出水孔→连接体6内的导流槽→出水嘴11的路线流动，对隔离套8的外壁进行水冷散热。与此同时，自来水管上的水流开关电接通报警装置使其发出警报信号。
本实施例中泵转子采用由叶轮2和限流板20等组成的叶轮平衡型自动轴向力平衡机构；外磁转子9的磁极(图中用双线剖面线表示)比内磁转子7的磁极(图中用双线剖面线表示)离电动机41近，可以产生出外磁转子9对内磁转子7的指向电动机41方向的轴向拉力；前止推盘21的止推面以及前轴承19的前端面，均为其上没有过流槽的光滑平面，且此二平面均与泵转轴22严格垂直。
这一组合结构，在泵正常工作时，可以保证叶轮2和限流板20之间有约0.4mm左右的轴向间隙；可以实现前止推盘21与前轴承19的前端面之间有约0.2mm左右的轴向间隙。当出现泵抽空时，叶轮腔42内泵液对叶轮2的轴向作用力消失，泵转子将在外磁转子9的轴向拉力的作用下朝电动机41的方向运动，直至前止推盘21的止推面与前轴承19的前端面接触构成机械密封。
本实施例中在隔离套8口，还装有由探头16、探头安装法兰14、后止推盘12上圆柱形磨削面和指示压力表(图1中未画出)等组成的压力表指示式轴承磨损检测装置。
5.2实施例2实施例2的结构见图3，其主要特点是在泵出口装有液压控制进水阀30和长过水管31；在前止推盘21上开有可使其止推面成为弹性接触面的轴向环缝46；实施例1中的液流控制进水阀4为进液管29所取代。图3中箱体18叶轮2端靠水平顶部的单向排气阀3未画出。
液压控制进水阀30的结构见图4，它由泵口侧法兰32、压力腔47、橡胶膜片33、伞形架34、弹簧(B)35、阀杆36、密封垫37、阀体组件38等组成。
泵正常工作时，泵的出口压力使橡胶膜片33向外膨胀，直接推动阀杆36在伞形架34内移动，至阀头上的密封垫37将阀体组件38上的过水孔45堵塞，使液压控制进水阀30处于关闭状态。泵抽空时，泵的出口压力以及橡胶膜片33对阀杆36的轴向推力将大幅度下降，阀杆36在弹簧(B)35的弹力作用下反方向移动，将液压控制进水阀30中的过水孔45打开放水。水流经长过水管31及泵盖15上的进水孔后，直接进入过水管5，再按实施例1中的路线流动，对隔离套8的外壁进行水冷散热。
液压控制进水阀30中的橡胶膜片33也可以用其它适当的形变元件代替，如采用聚四氟乙烯膜片、采用耐泵介质腐蚀能力强的金属膜片或金属波纹管等。
权利要求
1.一种抗抽空磁力泵，泵体、轴承箱、磁力密封传动器、电动机顺序连接，用泵液对隔离套和轴承进行冷却和润滑，其特征是装有一套由自动进水阀和水流开关等组成的、可以在泵抽空时自动给隔离套外壁冲水散热并发出警报信号的水冷系统；采用储液式轴承箱实现泵抽空后一定时间内轴承仍旧在泵液内运转，结合采用耐干运转轴承。
2.根据权利要求1所述的抗抽空磁力泵，其特征是在隔离套口装有压力表指示式轴承磨损检测装置。
3.权利要求1或2抗抽空磁力泵中使用的水冷系统，其特征是装有可以在泵抽空时能自动打开给隔离套外壁冲水散热的自动进水阀。
4.根据权利要求3所述的水冷系统，其特征是所采用的自动进水阀为液流控制进水阀。
5.根据权利要求3所述的水冷系统，其特征是所采用的自动进水阀为液压控制进水阀。
6.权利要求1或2抗抽空磁力泵中使用的储液式轴承箱，其特征是轴承箱容积大；轴承箱出液通道上的前止推轴承的二接触面，可以在泵抽空时自动闭合为机械密封；在轴承箱叶轮端靠水平顶部的位置，装有可以将泵抽空时轴承箱内产生的泵液蒸气排入叶轮腔的单向排气阀；采用空心泵转轴，并在泵转轴的叶轮端装有灌泵时可以让叶轮腔内的泵液进入轴承箱内的单向进液阀。
7.根据权利要求6所述的储液式轴承箱，其特征是通过将前止推轴承的二接触面均加工成与泵转轴垂直的光滑平面并采用弹性接触面、泵转子采用叶轮平衡型自动轴向力平衡机构、在泵转子上附加指向电动机方向的适当大小的轴向力，实现泵抽空时前止推轴承的二接触面自动闭合为机械密封。
8.根据权利要求7所述的储液式轴承箱，其特征是附加在泵转子上的轴向力为外磁转子对内磁转子的轴向拉力、或泵内静止永磁体(或铁磁体)对泵转子上永磁体(或铁磁体)的轴向磁作用力、或轴承箱内泵液对辅助叶轮的轴向推力、或这几种轴向力的组合。
全文摘要
一种抗抽空磁力泵。泵体、轴承箱、磁力密封传动器、电动机顺序连接，用泵液对隔离套和轴承进行冷却和润滑。装有一套由自动进水阀和水流开关等组成的、可以在泵抽空时自动给隔离套外壁冲水散热并发出警报信号的水冷系统；采用储液式轴承箱使泵抽空后一定时间内轴承仍旧在泵液内运转，结合采用耐干运转轴承；在隔离套口装有压力表指示式轴承磨损检测装置。可以保证泵抽空时磁转子不会高温退磁、轴承不易干运转损坏，可判别泵抽空后轴承能否继续使用。
文档编号F04D15/02GK1704611SQ20041004437
公开日2005年12月7日 申请日期2004年5月30日 优先权日2004年5月30日
发明者刘命辉 申请人:刘命辉