利用油液顶托外界水体进入与能够深潜水的且还能免定期上岸排除渗水维护的简易型潜水泵的制作方法

文档序号:14669212发布日期:2018-06-12 19:37阅读:203来源:国知局

本发明涉及潜水泵技术,尤其涉及了一种利用油液顶托外界水体进入与能够深潜水的且还能免定期上岸排除渗水维护的简易型潜水泵。



背景技术:

目前,各种规格与型号不同的潜水泵层出不穷,然而,它们只能构位于离开水面很近的的位置使用,而且,在水下使用了一段时间后,例如:通常是几周或几个月后就得上岸对该潜水泵进行维护,其主要目的是:通过拆卸,清除渗入内部的水体。——该渗水一旦积累到与电机转子接触的程度,就会导致转速减慢,电流过大最后损毁电机。——显然,现有技术的潜水泵防水密封的“大问题”一直没有予以解决,因此,潜水泵潜水越深,必须的定期上岸排处渗水维护(不是维修)的时间周期就越是短,究其原因,主要在于:

潜水泵中采用的防水密封元件是利用如橡胶或塑料为主体的高分子柔性材料制成的各种规格的密封圈来充当,然而,利用的该密封圈是不能够抵御包括水与空气在内的流体以分子的量级从中穿越的可能:

自行车内胎与汽车车胎一段时间不充气就不能够使用了,这就充分地说明了:该以高分子材料橡皮或塑料为主体制成的柔性内胎或车胎,是无法抵御作为流体的空气以分子的量级从中穿越的,显然:以高分子材料橡皮或塑料为主体制成的柔性片体或块体中的分子之间的间隙大于构成空气分子的直径,只不过空气分子穿越该高分子材料分子之间的间隙速率会缓慢一些而已。

通过日常生活的现象或实验,也可以证明:作为流体的液体分子,同样也会穿越以高分子材料橡皮或塑料为主体制成的任何柔性片体所形成的防水密封防线,只不过该穿越速率也会缓慢一些而已。——如果用塑料袋放置买回来的油条食品,很快就会发现,油条上的油会渗出到该塑料袋的外侧,人的肉眼之所以会发现油会外泄到塑料袋外侧的现象,是因为作为液体的油,属于不易于挥发的物质,外泄渗漏的油分子容易以液态的形式能够继续保留其外泄在塑料袋外侧的形态;但是,如果将水盛载在塑料袋中,外泄在塑料袋外侧的水分子会立即以蒸发的形式消失在人的肉眼视线中。

鉴于目前现有技术潜水泵的现状,人们难以奢求使用特大功率的潜水泵(重量也会很大),因为难以经常性地定时提吊上岸进行排除渗水的维护(不是维修)。



技术实现要素:

本发明之目的:

就是为了彻底解决潜水泵这些欲解决的三大问题:外界水体无法进入、潜水深度无限与免上岸排水维护。

本发明之关键在于:

就是绕过现有技术利用上述的以“橡胶或塑料柔性材料”为主体制作的“实体元件”及其“配用的结构”的技术举措来对付并彻底地解决上述的三大问题。

本发明的特点:

一、由于构成本发明的“全密封型”整机结构中,即由金属密封隔离屏蔽形成的金属密封隔离腔体中,所有的接缝位置之间都是通过不可拆卸的焊接工艺来实现的(作为现有技术的焊接可靠性已经予以彻底解决了),这就为让轻于水且不可压缩的油液能够在本发明内由上而下地实现其顶托外界水体欲通过电机轴封位置由下而上地对内渗透的压力或极大的渗透压力(潜水越深该通过电机轴封位置向上的渗透压力也就越大)创造了条件。

——如果将本发明在水下予以水平放置,那么,本发明中圆形的轴封位置也必然会水平放置,该圆形的下部外界水压力就必然会高于该圆形的上部外界水压力,则该圆形的下部外界水体(外界水压力稍高一些)就会坦然地通过该轴封位置渗入本发明的金属密封隔离腔体中,并将该腔体内的油液从圆形轴封位置的上部(外界水压力稍低一些)挤出本发明,其后果就是让电机转子减速而造成该电机的坏损,具体理由详见“具体实施方式”中的“二、”款的说明。

二、由于本发明内的定子与转子之间充满了有油液,尽管与空气相比较对其转速会造成一些阻力(适当会减速),然而,只要将本发明配用在对于转速需求不是很大的水下器具上,其整体电力能效的充分发挥是不会有多大影响的,仅限于对于限制旋转速度的影响。

——如果实际应用中需要的高速转矩或低速转矩均可以通过诸如齿轮箱一类的变速器来调节实现,这已经成为很成熟的现有技术了。

三、由于本发明中设置了专用的充油嘴,并且,是设置在远离金属密封隔离腔体顶部的底部位置,这就为可开(充注油液)可闭(截断油路)的充油嘴这个无法阻止流体分子随时都能够穿越(只是速率不快)的特设机构(元件),不可能形成上述金属密封隔离腔体中油液从其底部以外的周边或上部位置外泄油液分子的缝隙或通道创造了条件。

——现有技术中的,例如潜水泵的由柔性高分子材料制成的防水密封圈及其配用的压紧结构,就在该潜水泵的整体结构中的周边或上部形成了无法阻止流体(气或水)分子可以穿越的缝隙或通路(只是穿越速率不快):

该潜水泵底部的防水密封元件在外界高压水体的压迫下,其水分子必然会穿越防水密封元件进入潜水泵体内,同时在挤压的过程中,让体内上部的空气分子穿越上部的防水密封结构外泄到潜水泵体外的低压水体中。——该过程中不难看出:是造成现有技术潜水泵不能深潜水与必须定期上岸进行排除渗水维护的二大缺陷的根源,并且:潜水深度越大,则该“定期”的周期时间就越短。

四、由于本发明能够彻底地解决上述三大问题,这就为人们所需要的特大功率潜水泵机型(例如:上百万千瓦),以及不管潜水泵需要多深的潜入(例如:上千米深)都是可以在免维护的前提下“容易实现”均创造了条件。

图1示意了本发明简易型潜水泵的实施例。

1:嵌入绕组的电机定子;2:电机转子;3:电机轴承;5:宽型金属密封隔离屏蔽;6:电机转轴;7:电机轴封或设置该轴封的位置;8:排水管;9:进水管;10:电机与液泵之间可拆卸的定位螺栓;11:进水管;D:通过管联或直接设置的充油嘴;P:油液。

具体实施方式

为了实现本发明上述之目的,拟采用以下的技术方案:

本发明包括:

常规结构形式的由转子2与嵌入绕组的定子1二者构成的电机并通过它的转 轴6拖动下部的液泵9运行;

其特征在于:

至少是让转子2与定子1被宽型金属密封隔离屏蔽5以立体形式包围着,并且,在宽型金属密封隔离屏蔽5的底部设置了能够向下穿过电机轴封7的转轴6;

所述的宽型金属密封隔离屏蔽5底部通过管联或直接设置了充油嘴D;

所述的宽型金属密封隔离屏蔽5内充注了的油液;

所述的宽型金属密封隔离屏蔽5涉及到的所有拼接缝隙都是通过不可拆卸的焊接工艺来实现连接的。

所述的油液是小于0℃的低凝固点轻质(不易造成减速)油。

所述的宽型金属密封隔离5是通过可拆卸的螺丝10紧固件与液泵9进行有间隙定位的;

或者:

所述的宽型金属密封隔离5是通过不可拆卸的焊接工艺来实现与液泵9进行无间隙定位的。——该结构容易形成:本发明工作时不会对外泄漏液泵9内的水分子。

本发明的制造方法:

其特征在于,是指对于独立存在的电机(尚未与液泵9衔接时)冲注油液P结束前的最后巩固充满程序加工方法:

即指已经对独立存在的电机完成了一般常规的视为充满了油液P的程序之后的附加再处理性质的“巩固”充注程序:

将拖动电机的轴封7向上仰视放置,再稍许摇动片刻(约十下左右),最后通过充油嘴D对整机加压(例如:5个大气压力)再行充注油液P,直到该倒置的拖动电机的轴封7处发现有外泄的油液P出现,即可认定完成了对电机充注油液P的满充过程。——以此举确保电机内部无气泡并确实充满了油液P。

根据以上的扼要说明以及图1的示意,应该基本上可以理解了本发明的机理,以下再对本发明技术实施时的相关关键具体问题作进一步的说明:

一、本发明涉及金属密封隔离屏蔽腔体的“全密封”型结构问题:

宽型金属密封隔离屏蔽5将电机转子2与定子1两者都包围在其中,其厚度可取2毫米;该宽型金属密封隔离屏蔽5不同部位之间的间隙必须采用焊接工艺来实现,而且应该严禁出现虚焊或假焊的现象(避免虚焊或假焊在技术上已经很成熟)。

由于构成金属分子之间的间隙小于空气分子或水分子的直径,因此,金属密封隔离屏蔽腔体就形成了“全密封”型的结构,能够阻止空气分子或水分子从中穿越;而上述的由橡胶或塑料为主体的高分子柔性材料制成的各种规格的密封圈或结构,是绝对不可能阻止空气分子或水分子从中穿越的。

如果,本发明中的金属密封隔离屏蔽腔体的某个部位是采用可拆卸的非金属橡皮或塑料一类的柔性高分子密封材料通过螺栓的紧固来实施密封的,那么,它不可能形成“全密封”型的立体防线,因为,它不可能阻止空气分子与水分子从穿越,只是其穿越速率可能会慢一些。

如果,本发明中的金属密封隔离屏蔽腔体的某个部位是采用可拆卸的二个非常光滑的金属平面通过螺栓的紧固来实施密封的,那么,它也不可能形成“全密封”型的立体防线,因为,再光滑的平面都是有“粗糙度”的,它同样也不可能阻止空气分子与水分子从中穿越,只是其穿越的速率可能会慢一些。

以上二个“如果”的实例充分证明了为什么现有技术中在其关键部位采用的可拆卸的上述密封元件及其结构无法抵御气体分子或液体分子从其密封防线中穿透的缘故。

至此,应该非常明白了,本发明正是因为采用了关键的纯金属密封腔体而实现了自己的“全密封”型立体防线,并以此来确保了能够阻止空气分子与水分子的穿透问题。

当本发明采用了充满油液P的设计方案,目的就在于:让不会被压缩的油液P在本发明内部,以自身绝对不会由于形成的“全密封”型防线而外泄为前提,就能够阻止外界哪怕是极高的水体压力对于本发明内部的渗透压力。——若内部的油液P有途径能够外泄(显然没有),那么,外界的高压水体就会从金属密封屏蔽腔体的轴封7位置向上渗透进来(显然不可能)。

二、本发明涉及采用允许内部充满液体(油液P)方案的问题:

鉴于公知知识:如果,原先的设计就是让电机内可以充满了水体,那么,由于水体能够导电,因此,水体对于转子2的转速影响是极大的:

其一是:由于水体能够导电,转子2旋转时会引起它周围一圈水体形成的反电动势而造成大幅度让转子2减速的影响,整机的电动效率也会打折扣;

其二是:水体在转子2与定子1两者之间本身就会造成对转子2大幅度减速的影响。——与空气在转子2与定子1两者之间比较是不言而喻的。

因此,一般电机的设计,绝大多数采用的是让转子2与定子1在充满空气的条件下让转子2能够高速旋转的高效设计方案,然而,此时一旦让转子2接触到水体就引起转速变慢,造成过电流现象而损坏电机。

如果如本发明那样地就是故意采用了不导电的油液P充满电机内部的结构形式所设计的电机,那么,不导电的油液P在转子2与定子1之间仅仅只会对转子的转速造成减速的影响,而且远远会小于上述水所造成的减速总影响。。

如果,当充注油液P的电机就是用于非高速运行的水下器具,例如:就是用于配用水下输送带时,那么,充满了油液P,对于该水下拖动电机而言的影响仅仅限于转速下降,而输送带本来就不要求快速运行,这一点与之正好符合。——然而,此时一旦本发明中的油液P换成了水体(必然通过在挤出了部分原来的油液P前提下才会形成外界水体的渗入),那么,该渗入的水体同样会造成该电机转速相对变慢而最后导致电机损坏的后果。

——根据上述分析以及公知常识,不难小结出,拖动电机的转子与定子之间存在不同的介质对于电机转子的转速影响也是不同的:

若处于真空状态,对于转子的减速影响不存在;

若充注了空气,对于转子的减速影响极小(空气阻力对于转速影响不大);

若充注了油液P,对于转子的减速影响偏大(油液P的粘稠度对转速有影响);

若充注了水体,对于转子的减速影响偏大(水体的粘稠度对转速有影响),然而,对于转子的减速影响最大的要素还是由于水体能导电,转子在旋转时造成转子与定子之间导电水体也会带电(产生反电动势),这对于转子减速的影响很可能会达到大幅度的程度,即很可能远大于上述水体粘稠度对于减速的有限影响。

三、本发明涉及水下配用电机的定子能否拆卸更换的问题:

由图1所示,电机定子1与电机转子2两者之间被金属密封隔离屏蔽腔体所 隔离,使得相对于容易损坏的环绕了绕组的电机定子1成为可单独拆卸更换的;由于这样的电机结构制造较麻烦,目前,现有技术电机产品中只有极少数采用了这样的可以更换定子1的结构形式,然而,作为水下的配用电机(尤其对于大功率的重型机)来说,不像在地面上容易整机更换,因此,还是应该另当别论考虑的,还是采用能够拆卸更换定子1的理想结构为妥,这同时也有利于延长该水下配用电机主体部分的寿命。

由图1所示,电机定子1与电机转子2两者都被金属密封隔离屏蔽腔体所屏蔽,一旦相对来说容易损坏的电机定子1上的绕组出现问题,需要拆卸更换电机定子1是不行的,只能将整个的拖动电机换掉才行;然而,这样的拖动电机在它本身的制造上会带来许多方便,致使现有技术绝大多数都是采用了这样的结构形式。

综上所述:

一般来说,电机是个非常成熟的产品,只要确保其中的电机转子2始终是在油液P中旋转工作的,那么,电机就不容易损坏。因此,将本发明中的电机转子2设置在金属密封隔离屏蔽腔内也就不用担心在长时期运行之后容易发生自损的问题了。——由电机拖动驱动的耐用器械,例如:洗衣机、电冰箱与空凋器,等等,一般达标的配用现有技术拖动电机作为出力部件的器具,其不需维护的一次性配用寿命大都可以在15年以上,而世界名牌则可达到30年以上,若再采用最好的材料来制取,其渴望不需维护的一次性配用寿命可能会超过50年。为此,属于简单产品的本发明中采用了不可拆卸的焊接工艺来实施其“全密封型”的结构时(使得产品不能进行拆卸维护),不会影响人们对于本发明一次性使用寿命的期限。

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