专利名称：一种潜水电泵的制作方法
技术领域：
本实用新型属于泵。
现行的潜水电泵，由于传统的结构所局限，均采用了在电机转轴上加设多道摩擦式密封装置，并由转子轴直接伸出电机腔来带动水泵叶轮的模式。此种结构虽然简单直接，但却给潜水电泵本身带来了诸多严重缺陷。由于在处于高速旋转的转子轴上加设的密封装置只能是摩擦式的，这就必然造成了水泵的有效功率和电泵的整机效率大幅度的下降。更严重的是由于此类密封件极容易被转轴所磨损和被水中的细砂粒所轧伤，至使潜水电泵电机部位的防水性能极为脆弱。最终导致现行潜水电泵的正常运行周期短、维修率高和工作寿命的低下。这些缺陷又无疑给现行潜水电泵在实际中的应用带来了许多无法克服的障碍和困难。
本实用新型采用了在封闭的潜水电泵壳体内实行两级磁传动和两级高性能密封的结构模式。它能有效地克服现行潜水电泵的上述缺陷。提供一种具有密封性能持久、效率高、寿命长、又节电的新一代潜水电泵。
本实用新型通过以下给出的技术方案实现在两级磁传动和两级密封的结构中，电机转轴不伸出电机腔外，而水泵是依靠从动轴以在磁力传动中所获得的转矩来带动的。在电机腔的后侧加设了一驱动磁盘，并用一隔离盘将该腔封闭。这样，内装有定子绕组、转子及转子相连接的驱动磁盘的电机腔便实现了全部采用O型密封圈作密封的死封闭腔体。在隔离盘的后侧是与电机腔相邻的从动腔。从动腔是一个在其后侧加设一油封为密封手段的一般性密封腔体。该腔的前端装有一只与隔离盘存有一定间距的从动磁盘。从动磁盘紧固在从动轴上。从动轴的尾部穿过油封而伸入水泵的抽水腔，并在尾端紧固有一水泵叶轮。由于隔离盘是由既不渗水又在切割磁力线时不会产生涡流而又能让磁力线顺利穿透的材料制成的硬质薄壁体，所以二只存在一定磁隙又被隔离盘隔绝开的磁盘便能形成相对磁场。正是这相对磁场的相互作用，促成了处于死封闭腔中的驱动磁盘的旋转以非接触的方式来间接地带动与之相对应的处于一般性密封的从动轴腔中的从动磁盘的旋转。继而又通过从动轴带动抽水腔中的水泵叶轮的旋转。从而使被抽取的水获得提升的能量。
死封闭电机腔的腔体由电机上端盖、电机壳、电机下端盖和隔离盘组成。在电机上端盖前端面上的导线引入孔和测气压螺孔分别由电缆线护套和螺孔密封圈用压紧螺套和气堵螺栓作静压式密封。在电机上端盖与电机壳的结合部和电机壳与电机下端盖的结合部用O型密封圈作静压式密封。在电机下端盖内的安放驱动磁盘孔的后侧边缘和隔离盘的前端面的边缘之间也由O型密封圈作静压式密封。这样，电机腔便形成了死封闭状态。也说是就只要作静压式密封的O型密封圈在数年内不老化变质，则此死封闭电机腔便能达到在数年内不渗水。
在死封闭电机腔内，除装有定子绕组、转子和驱动磁盘外，在电机上端盖的内壁上还装有过载保护器。单相电阻式起动的电泵的上端盖内还装有离心开关，转子轴的前端还装有离心器。电容起动或电容运行的电泵的上端盖内还装有电容。
从动腔的腔体由隔离盘、从动壳和泵座组成。隔离盘的后端面的边缘与从动壳的前端面的边缘之间及从动壳与泵座的结合部用O型密封圈作静压式密封。泵座中间的油封座内装有油封，它与从其中心穿过的从动轴作摩擦式密封。由此，从动腔便实现了一般性密封。由于隔离盘的隔绝作用的存在，所以此从动腔的密封程度的好坏对于死封闭的电机腔来说并不存在任何影响。也就是说即使从动腔内渗满了水，潜水电泵仍能作一段时期的正常工作。因此，从动腔实行一般性密封的目的，主要用于防止腔内的磁盘、轴和轴承的生锈坏死、本结构在从动腔内注满了机械油，而且在油封后侧的滑动轴承可阻止水中细砂粒的浸入，从而有效地保护油封，使其免受细砂粒的轧伤。所以此从动腔的一般性密封也同样具有一定程度的持久性和可靠性。
在从动腔内，装有从动轴和从动磁盘。从动轴依靠两侧的滚珠轴承和滑动轴承作支撑旋转。滚珠轴承装在从动壳后侧的轴承座内。滑动轴承装在泵座中间的油封座的后侧。从动轴的前端紧固有从动磁盘其尾端穿过油封和滑动轴承而伸入抽水腔，并装有水泵叶轮。
本实用新型的两级密封，尤其是电机腔的静压式死封闭，彻底改变了现行潜水电泵密封防水性能极为脆弱的不良状况。它能使本潜水电泵在水下作长时期的正常作业，其安全运转周期和使用寿命要比现行潜水电泵提高二倍以上。
本实用新型的两级磁传动是依靠驱动磁盘和从动磁盘来完成的。磁盘上的永磁体分别位于隔离盘的两侧，相互间均存有间隙，设永磁体与隔离盘的间距为L1，隔离盘的壁厚为L2。则二磁盘间的磁隙L＝2L1＋L2。为确保上述间距和磁隙，本结构在三者之间的轴心位置上装有二只推力球轴承。两推力球轴承的前片分别被固定在两磁盘中心的轴承座内。两推力球轴承的后片分别被紧贴或固定在隔离盘的前后端面的中央。此推力球轴承的作用有三种其一是确保并较长时期地保持上述的间距和磁隙。阻挡两磁盘因吸持力而产生的接近性的轴向位移。其二是减小磁盘在高速旋转中的径向抖动。其三是协助隔离盘抵御电机运转时电机腔内的空气因受热膨胀而向后方向的挤压力和水泵抽水腔内的高压压迫油封继而迫使从动腔内的油或空气向前方向的顶压力。以确保隔离盘的不凸出变形。
在两磁盘的相对园面上分别装有成偶数对的并以不同极性作相间排列的永磁体。当磁力线穿透隔离盘后，便形成了成偶数对的多级化相对磁场。由于相对称的二个不同磁极的园周方向的吸持力和当水泵叶轮上的工作负荷迫使从动磁盘在旋转时滞后于驱动磁盘一定角度时的不相对称的二个相同磁极的推斥力，使驱动磁盘获得了对从动磁盘的非接触式的旋转扭矩P1。此旋转扭矩P1大于水泵叶轮在起动时的工作负荷P2；而小于电机定子绕组所产生的旋转磁场对转子的旋转扭矩P。即P＞P1＞P2。当潜水电泵在正常条件下起动并运转即P＞P1＞P2时，从电机转轴上获得旋转力矩的驱动磁盘便能间接地带动从动磁盘，继而又带动水泵叶轮作同步旋转。而当潜水电泵在运转过程中，水泵叶轮因泥砂、水草的阻塞而发生堵转，即P1＜P2时，从动磁盘因与叶轮同轴也将同时被堵转。但由于叶轮的堵转负荷不可能受力于驱动磁盘，所以此时的P值仍大于与P1值相等同的从动磁盘对驱动磁盘的反扭矩。因此，电机转子仍能带动驱动磁盘继续旋转。本实用新型的此种传动结构，可以做到在保持电机转子运转的前提下，使从动磁盘能根据叶轮负荷的变化而只能处于要么同步旋转，要么不旋转的二种极端状态之一之中。这一特性，能有效地克服现行潜水电泵在水下复杂环境中经常会因叶轮的堵转而烧毁定子绕组的严重缺陷。极大地提高了电泵在水下作业的安全性，从而延长了潜水电泵的工作寿命。
本结构中，驱动磁盘对从动磁盘的旋转扭矩，因潜水电泵的功率不同而不同。其大小则由永磁体的磁场强弱、截面积的大小和磁隙的大小等因素从计算和实测中确定。
潜水电泵在起动过程中，由于叶轮的工作负荷骤增，势必造成了从动磁盘在旋转中滞后于驱动磁盘的园周角度的增大，从而导致两磁盘间的斥力同时骤增。为防止驱动磁盘带动电机转子向前方向的轴向移位和从动磁盘带动从动轴及叶轮向后方向的轴向移位。即为防止两磁盘的磁隙L的增大和旋转扭矩P1的减少，在本结构中，还在电机转轴的前轴承的前端加设了一波形弹垫片；并将泵座的中心前端面压紧从动轴滚珠轴承的后端面。
在本实用新型的两级磁传动结构中，除了从动轴的后侧装有一只油封外，去除了其它转轴部位上的摩擦式密封装置。尤其是取消了摩擦阻力最大的机械密封件。这就大幅度地提高了潜水电泵的水泵有效功率和整机效率。从本实施例中测得水泵的有效功率和整机效率要比现行潜水电泵提高30％。
本实用新型的主要优点表现在1、可以在水下作长时期的正常运行。其安全工作周期和使用寿命比现行潜水电泵提高二倍以上。其返修率和维修费用降低70％以上。
2、水泵的有效功率和整机效率比同功率的现行潜水电泵提高30％。即在电机功率、扬程、电压、电流相等同的情况下，其额定流量可增大30％；在电机功率、流量、电压、电流相等同的情况下，其额定扬程可提高30％。
3、由于在叶轮堵转的情况下电机仍能运转，因而能大幅度地提高潜水电泵在水下复杂环境中的自我安全保障能力。
4、具有明显的节电效果。即用户在同样的额定扬程上抽取同样吨位的水，本潜水电泵比现行潜水电泵节约用电30％。
5、上述优点，给潜水电泵在各行各业中的实际应用开拓了更广阔的市场。尤其适用于需长时期在水下作业、拆装困难、水下环境恶劣的场合和一些重要而关键的工程之中。也适用于在不带腐蚀性的液体中作该液体的抽取之用。
下面，结合本实用新型的具体实施例作进一步的说明附图
为下吸式单相250W，额定扬程10m，额定流量6m3／h，额定电流2.4A的离心式微型潜水电泵的总结构剖图。它由电机主传动系统、从动系统和水泵系统组成。此三个系统均处于潜水电泵的密封壳体内。
电机主传动系统主要由电机上端盖(5)、电机壳(8)、电机下端盖(9)和隔离盘(31)组成密封腔体；由过载保护器(4)、离心开关(37)、定子绕组(7)、转子(35)和驱动磁盘(33)组成主传动结构。在电机上端盖(5)的外部装有手柄(41)、气堵螺栓(39)，电缆引线(1)由电缆护套(2)用压紧螺套(40)密封。其内部装有过载热保护器(4)、电阻式起动用的离心开关(37)、装在轴承座底部的波型弹垫片(38)。电机上端盖(5)的后侧与电机壳(8)作压紧配合，其结合部装有O型密封圈(36)。电机壳(8)的后端与电机下端盖(9)相连接，其结合部装有O型密封圈(12)。＜电机下端盖也可与电机壳构成一体＞隔离盘(31)被紧压在电机下端盖(9)的驱动磁盘孔的后侧，其间也配有O型密封圈(11)。至此，电机死封闭腔形成。定子绕组(7)装在电机壳(8)的内腔。电机转子(35)靠前滚珠轴承(3)和后滚珠轴承(34)作支撑并旋转。两轴承分别被装在电机上端盖(5)和电机下端盖(9)的轴承座内。转子(35)的前端装有离心器(6)，其尾端上的驱动磁盘(33)用螺母紧固。在驱动磁盘(33)和隔离盘(31)之间的中央，还装有能使驱动磁盘(33)上的永磁体(10)与隔离盘(31)保持一定间距的推力球轴承(32)。这样，定子绕组(7)所产生的旋转磁场便能驱动转子轴上的驱动磁盘(33)在死封闭的腔体内作无密封件摩擦的高效率的运转。
从动系统由隔离盘(31)、从动壳(14)、泵座(25)组成从动腔体。由从动磁盘(28)、滚珠轴承(16)、从动轴(27)、油封(24)和滑动轴承(23)组成从动机构。隔离盘(31)的后端面的边缘与从动壳(14)作压紧式连接。其间，装有O型密封圈(30)。从动壳(14)与泵座(25)的结合部装有O型密封圈(26)。油封(24)被固定在泵座(25)的油封座内。它与从动轴(27)作滑动摩擦式密封配合。这样，从动腔便形成了一般性的密封腔体。从动轴(27)靠滚珠轴承(16)和滑动轴承(23)作支撑旋转。滚珠轴承(16)装在从动壳(14)后侧的轴承座内，它的后侧受到泵座(25)的油封座底部的紧贴式封位。滑动轴承(23)压装在泵座(25)的油封座的后侧。从动轴(27)的前端用螺母紧固着从动磁盘(28)。其尾部穿过油封(24)和滑动轴承(23)而伸入水泵的抽水腔。在从动磁盘(28)和隔离盘(31)之间的中央装有能使永磁体(13)与隔离盘(31)保持一定间距的推力球轴承(29)。这样，此从动机构便能在实行一般性密封的从动腔内作被动式旋转。在泵座(25)的另一侧设有一用螺栓封闭的注油孔。通过该注油孔，从动腔便能方便地注满或更换机械油。
在两磁盘的相对园面上分别装有成偶数对的并以不同极性作相间排列的永磁体(10、13)。当磁力线穿透隔离盘(31)，便形成了多极化相对磁场。这样，位于死封闭电机腔内的驱动磁盘(33)，便能凭借两磁盘间的相对称的不同磁极的园周方向的吸持力和不对称的相同磁极的同一园周方向的推斥力来迫使从动磁盘(28)和从动轴(27)继而又带动水泵叶轮(19)作同步旋转。
水泵系统与现行的潜水电泵的结构相同。它由泵座(25)、泵体(17)、出水节(15)、滤水网(22)和下座(21)组成进水孔、抽水腔、流道和出水口。在泵座(25)与泵体(17)的结合部装有O型密封圈(18)。在泵体(17)的沿轴心线的后壁中央设有进水孔。边侧设有流通和出水口。在出水口的前端装有出水节(15)。抽水腔中的离心式叶轮(19)被叶轮螺母(20)紧固在伸入抽水腔内的从动轴(27)的尾端。叶轮(19)凭借从动轴(27)的旋转力矩以离心的方式使所抽取的水获得提升的能量。滤水网(22)装在泵体(17)后侧的柱脚外缘。下座(21)被紧固在柱脚的后端面上。
权利要求1.一种潜水电泵，包含有电动机、驱动磁盘(33)、从动磁盘(28)、从动轴(27)、和水泵，其特征在于所说的电动机、驱动磁盘(33)、从动磁盘(28)、从动轴(27)和水泵全部被装在由电动机壳体、从动壳(14)和水泵壳体作密封配合连接的同一个完整的电泵壳体内，其内部还形成有由隔离盘(31)所密封隔离开的两个相邻的电机死封闭腔和从动密封腔，及与从动密封腔相邻的水泵抽水腔，在死封闭的电机腔内装有电机定子绕组(7)、转子(35)和被紧固在转子(35)的靠近隔离盘(31)一端上的驱动磁盘(33)，在密封的从动腔内装有靠近隔离盘(31)另一侧的从动磁盘(28)和一端装有从动磁盘(28)另一端穿出从动密封腔而伸入水泵抽水腔的从动轴(27)，所说的驱动磁盘(33)和从动磁盘(28)的相对应的面上还分别装有永磁体(10)和永磁体(13)，所说的水泵是一种依靠从磁力传动中获取旋转力矩的从动轴(27)来带动的泵。
2.根据权利要求1所述的潜水电泵，其特征在于所说的电机腔是一个全部采用不发生旋转摩擦的密封件以静压密封的方式来实现其死封闭的腔体。
3.根据权利要求1所述的潜水电泵，其特征在于所说的电机转子(35)是一种在轴间不加设任何密封装置的旋转体，它与驱动磁盘(33)一起被死封闭在电机腔内，与外界无任何直接的连接。
4.根据权利要求1所述的潜水电泵，其特征在于所说的隔离盘(31)是一硬质薄壁体，它位于驱动磁盘(33)和从动磁盘(28)的中间，与永磁体(10)和永磁体(13)之间均存有间距。
5.根据权利要求1或4所述的潜水电泵，其特征在于所说的永磁体(10)和永磁体(13)，它们分别在驱动磁盘(33)和从动磁盘(28)的相对应的面上作园周状排列，其磁极的数量成偶数，并以不同的极性作相间分布。
专利摘要一种潜水电泵，在其密封的壳体内采用了以电机死封闭腔中的驱动磁盘的旋转来间接带动从动密封腔中的从动磁盘及水泵叶轮作同步旋转的结构模式。此两级磁传动和两级密封的结构具有电机腔密封可靠持久；转轴上不加设机械密封和当叶轮被水草、泥砂堵转时电机仍能继续运转的特性。可成倍提高电泵的工作寿命。并使水泵有效功率和整机效率提高30％，广泛适用于农业、工矿及家庭。尤其适用于建筑和重点工程及需长期作业又拆装困难的场合。
文档编号F04D13/06GK2209228SQ9422360
公开日1995年10月4日 申请日期1994年10月11日 优先权日1994年10月11日
发明者王晚霓 申请人:王晚霓, 黄绍南