一种新型单螺杆泵的制作方法

本实用新型属于流体机械装备领域，具体涉及一种新型单螺杆泵。

背景技术：

单螺杆泵是单根螺杆在泵体的内螺纹槽中啮合转动的内啮合式容积回转设备，利用偏心螺旋体转子和螺杆衬套定子相互啮合形成泵的密封腔室。随着螺杆的转动，介质从一个密封腔室向另一个密封腔室螺旋运动，最后排出泵体。单螺杆泵与其它容积式泵相比，具有自吸性能强、工作效率高、脉动小、压力稳定等优势，广泛应用于液体传输各领域。

单螺杆应用的领域非常广，不仅仅是在石油领域有着巨大的作用，在其他的液体传输领域也有着无可替代的作用。通过多年的应用实践表明，单螺杆泵的投资少，效益高，能耗低，适应性强，单螺杆泵已经成为一种新型的、实用有效的流体输送设备。随着配套工艺技术的日益完善，单螺杆泵的应用发展有着更广阔的前景。

随着工业化的不断发展，单螺杆泵的应用领域不断拓宽，对单螺杆泵技术也提出了更高的要求，现有的单螺杆泵存在以下不足：

1.某一种型号的单螺杆泵只能输送某一系列压力的介质，对于压力变化范围大的场合需要应用多种型号的设备才能满足使用要求；

2.目前定子衬套的材质大多采用丁腈橡胶，橡胶的物理化学特性及对介质的适应性会影响单螺杆泵的使用寿命；

3单螺杆泵采用传统机械轴承，其在运动过程中产生机械摩擦，这种摩擦损耗不仅使得运动部件快速磨损，也会使得泵轴的对中性降低，影响单螺杆泵的机械效率。

技术实现要素：

鉴于单螺杆泵现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种新型单螺杆泵，该单螺杆泵具有输送压力范围广泛、使用寿命长，摩擦损耗小的优势。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种新型单螺杆泵，包括泵壳、分别与泵壳两端连接的排出体和吸入体、以及连接于吸入体一端的传动轴外壳，所述泵壳内装有相互配合的定子衬套和螺杆转子，所述吸入体内设有一对万向节，两万向节之间通过连接轴连接，螺杆转子的一端伸入吸入体内并与其中一个万向节连接；所述传动轴外壳端部连接有端盖，传动轴外壳内设有传动轴，传动轴的一端伸入吸入体内与另一个万向节连接；

其特征是，所述传动轴上安装有组合密封结构、磁悬浮轴承系统，所述组合密封结构由机械密封与轴封构成；所述磁悬浮轴承系统包括能产生可控磁场的磁轴承定子、可悬浮的磁轴承转子，所述磁轴承转子内圆表面设有螺纹，采用螺旋紧固方式与传动轴联结于一体。

所述磁轴承定子采用套筒进行轴向定位，磁轴承定子的一端采用紧定套环固定，另一端与端盖固定。

所述磁悬浮轴承系统还包括粘附于磁轴承定子表面的传感器、功率放大电路、控制器、信号变送电路。

传感器检测磁轴承转子的运动状态，并将位置信息输送到信号变送电路，信号变送电路将位置信息转换为电压信号并放大后与基准信号进行比较，然后将偏差信号输送到控制器，控制器采用差动控制方式向功率放大电路发送调节信号，功率放大电路改变各个磁轴承定子中的电流大小，控制磁场状态，利用磁轴承定子产生磁场力变化使磁轴承转子达到平衡状态，从而完成传动轴的位置调整。

所述套筒用于支承磁悬浮轴承机械部件，内壁开有凹槽，用来通导线，同时也起到散热作用。

所述泵壳外侧均匀分布有若干拉杆，排出体、泵壳、吸入体之间采用拉杆进行螺纹连接，形成一体化，保证三者之间的对中性和紧固性。

所述万向节上装有保护套。

所述螺杆转子与定子衬套采用定螺距定截面（即螺杆转子与定子衬套的螺距保持不变，横截面保持不变）、变螺距定截面（即螺杆转子与定子衬套的螺距可变，横截面保持不变）或定螺距变截面（即螺杆转子与定子衬套的螺距保持不变，横截面可变）结构形式，可满足不同输送要求，提高单螺杆泵的适应性。

设有底座，所述排出体、吸入体、传动轴外壳采用地脚螺栓固定在底座。

所述定子衬套由活化硅酸盐矿物与橡胶复合的高性能无机非金属纳米复合材料制成，具有坚固、耐冲击、抗腐蚀等优势，输送介质范围广泛，使用寿命长。

本实用新型中整体结构紧凑，拆装方便，体积小。吸入体内设有连接轴，首尾依次连接万向节，并装有保护套；万向节一端与螺杆转子相连，另一端与传动轴相连；传动轴外壳两端与吸入体和端盖相连；传动轴上依次设有机械密封、轴封、紧定套环、套筒、磁悬浮轴承系统，从而保证传动轴处密封完好，传动轴可以高速运转。排出体、泵壳、吸入体采用4根均布的拉杆进行一体化连接，装卸方便快捷。

磁悬浮轴承系统采用一种新型的非接触式高性能轴承系统，利用磁场力将传动轴悬浮于壳体内，减少了机械摩擦，降低了单螺杆泵工作能耗，省去了轴承润滑系统，可大大提高泵的效率。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优势：

1.本实用新型所述的一种新型单螺杆泵，其定子衬套所用材料可以保证定子衬套与螺杆转子两者相互配合时减少磨损，提高使用寿命。

2.本实用新型所述的一种新型单螺杆泵，其整体结构简单，布局紧凑，密封性能优良，装卸方便，仅需更换单螺杆泵中的螺杆转子与定子衬套就可以适用不同压力比的场合，节约资源。

3.本实用新型所述的一种新型单螺杆泵，其磁悬浮轴承系统是一种高度集成的非接触支撑元件，不仅可以实现传动轴的高速旋转，还可以实现单螺杆泵的适应控制，具有高效率、高质量、长寿命等优势。

附图说明

图1为本实用新型中一种新型单螺杆泵整体结构示意图；

图2为本实用新型中磁悬浮轴承系统机械部件安装示意图；

图3（a）为本实用新型中螺杆转子与定子衬套采用定螺距定截面结构形式的啮合图；

图3（b）为本实用新型中螺杆转子与定子衬套采用变螺距定截面结构形式的啮合图；

图3（c）为本实用新型中螺杆转子与定子衬套采用定螺距变截面结构形式的啮合图；

图4为本实用新型中磁悬浮轴承系统原理图；

图中：1排出体、2泵壳、3定子衬套、4螺杆转子、5拉杆、6万向节、7保护套、8连接轴、9吸入体、10机械密封、11轴封、12传动轴外壳、13紧定套环、14磁悬浮轴承系统、15套筒、16端盖、17传动轴、18底座、14-0磁轴承转子、14-1磁轴承定子、14-2传感器、14-3功率放大电路、14-4控制器、14-5信号变送电路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型。

如图1、图2所示，本实用新型的一种新型单螺杆泵，包括排出体1、泵壳2、定子衬套3、螺杆转子4、拉杆5、万向节6、保护套7、连接轴8、吸入体9、机械密封10、轴封11、传动轴外壳12、紧定套环13、磁悬浮轴承系统14、套筒15、端盖16、传动轴17、底座18等部件。

排出体1和吸入体9、传动轴外壳12采用地脚螺栓固定在底座18，以便于支撑泵内各零部件。泵壳2两端与排出体1和吸入体9采用拉杆5进行螺纹连接，保证三者之间的对中性和紧固性，有效避免流体通过端面的泄露。泵壳2内装有相互配合的定子衬套3和螺杆转子4，两者的密封线构成空间封闭腔室，随着螺杆转子4的转动，流体不断进入密封腔室从吸入端挤到排出端，完成介质的输送。

吸入体9内设成对使用的万向节6，它们之间通过连接轴8连接，具有较大的角度补偿能力，增加了螺杆转子4的稳定性。万向节6上装有保护套7，其材料与定子衬套3相同，用以缓解流体对万向节的冲击力，同时保护万向节各零部件免受腐蚀。螺杆转子4与传动轴17采用万向节6传递扭矩和运动，可以随时改变单螺杆泵工作过程中两轴之间的轴间角，万向节6上面开螺栓孔，不仅更换磨损件方便，还可以对螺杆转子4进行轴向定位。

传动轴17高速旋转中易发生泄露现象，采用密封性能较好的机械密封10与轴封11组合形式，机械密封10依靠弹簧力和流体压力使密封端面达到合理的比压，可以有效防止流体泄露。

磁悬浮轴承系统14中机械部件磁轴承转子14-0内圆表面有加工螺纹，因此采用轴肩定位，螺旋紧固方式与传动轴联结于一体，磁轴承定子14-1采用套筒15进行轴向定位，磁轴承定子一端采用紧定套环13固定，另一端采用端盖16固定。

传动轴17可采用联轴器直接驱动，或采用调速电机进行变速传动，这种单螺杆零部件较少，布局简单，无轴承润滑系统，密封性能良好，在满足使用功能的要求下可以快速搬运与装卸。

螺杆转子4与定子衬套3依次采用定螺距定截面、变螺距定截面、定螺距变截面结构形式，可满足不同输送要求，提高单螺杆泵的可靠性。（如图3（a）所示，定螺距定截面即为螺杆转子与定子衬套的螺距保持不变，横截面保持不变；如图3（b）所示，变螺距定截面即为螺杆转子与定子衬套的螺距可变，横截面保持不变；如图3（c）所示，定螺距变截面即为螺杆转子与定子衬套的螺距保持不变，横截面可变。）

如图4所示，本实用新型的磁悬浮轴承系统，由磁轴承转子14-0、磁轴承定子14-1、传感器14-2、功率放大电路14-3、控制器14-4、信号变送电路14-5组成，其中机械部件由磁轴承转子14-0、磁轴承定子14-1组成，磁轴承转子14-0与传动轴17采用螺纹配合方式联结，因此传动轴17可在磁场力作用下悬浮。其工作原理如下：单螺杆泵工作时，磁悬浮轴承系统14通电，磁轴承定子14-1产生可控的磁场，磁轴承转子14-0在磁场力的作用下悬浮于空中，由粘附与磁轴承定子14-1表面的传感器14-2检测磁轴承转子14-0的运动状态，并将位置信息输送到信号变送电路14-5，信号变送电路14-5将位置信息转换为电压信号并放大后与基准信号进行比较，然后将偏差信号输送到控制器14-4，控制器14-4采用差动控制方式向功率放大电路14-3发送调节信号，功率放大电路14-3接受调节信号后改变各个磁轴承定子14-1中的电流大小，控制磁场状态，利用磁轴承定子14-1产生磁场力变化使磁轴承转子14-0达到平衡状态，从而完成传动轴17的位置调整。

本实用新型采用不同组合形式的螺杆转子与定子衬套，可满足不同压力比的使用场合；定子衬套所用材料可以保证定子衬套与螺杆转子两者相互配合时减少磨损，提高使用寿命；所用磁悬浮轴承系统是一种高度集成的非接触支撑元件，不仅可以实现传动轴的高速旋转，还可以实现单螺杆泵的适应控制，具有高效率、高质量、长寿命等优势。

以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。