一种新型无轴静音零泄漏磁力传动离心泵

1.本发明涉及一种离心泵，尤其是涉及一种用于石油化工、农田灌溉、城市给排水等领域流体输送的新型无轴静音零泄漏磁力传动离心泵。


背景技术：

2.离心泵是一种小流量大扬程的泵，目前主要运用在泵站、农田灌溉、城市给排水等领域，用于输送清洁的液体或不含有大颗粒的污水。此后，离心泵因其扬程大、结构简单、重量轻、外形尺寸小、占地面积小等优点，及其在这些领域的良好声誉和强劲的后续发展，使它获得了更广泛的应用。
3.虽然在这些实际的工程应用中的离心泵已经拥有了非常出色的性能，但我们在实际使用的过程当中也发现了其存在的不足，这种电机与泵体一起的结构在安装使用时仍然具有较大的体积和安装空间，尤其轴向尺寸因电机的存在较长。同时由于采用机械密封，在输水的过程中存在泄漏。
4.在这样的技术背景下和结合实际生产遇到的问题，针对这种离心泵的不足，做出了一些技术上的改进和优化，本发明人发明了一种新型无轴静音零泄漏磁力传动离心泵。


技术实现要素：

5.为了克服背景技术中现有离心泵的不足，本发明的目的在于提供一种新型无轴静音零泄漏磁力传动离心泵，可用于石油化工、泵站、农田灌溉、城市给排水等领域流体输送。本发明与传统的离心泵相比，该装置取消电机驱动，采用磁力驱动，有效减少离心泵的重量和整体轴向长度，尺寸更小，重量更轻；同时取消机械密封，无密封系统可做到零泄漏；利用安装在叶轮前盖板和进口法兰上的一对永磁铁、叶轮后盖板端部和后密封盖板上的一对永磁铁，根据磁力拉推原理可以做到轴向力自平衡。
6.本发明采用的技术方案是：
7.本发明包括叶轮、泵壳体、进口法兰和出口法兰，叶轮由叶轮前盖板、叶片、叶轮后盖板组成，在叶轮前盖板前缘处和进口法兰之间安装有第一对永磁体，泵壳体在远离进口法兰轴向的后端和叶轮后盖板的叶轮后盖板端部的外周面之间安装有第二对永磁体，泵壳体在远离进口法兰轴向的后端局部伸入到叶轮在远离进口法兰轴向的后端面内，且伸入部分布置有磁钢线圈组件。
8.所述的第一对永磁体包括永磁体ⅰ和永磁铁ⅱ，叶轮前盖板前缘外周面上布置有永磁体ⅰ，进口法兰在和永磁体ⅰ相对的内周面上布置有永磁铁ⅱ，永磁体ⅰ和永磁铁ⅱ相互磁性吸引。
9.所述的泵壳体在远离进口法兰的轴向后端开设缺口槽，缺口槽密封安装后密封盖板，后密封盖板在靠近进口法兰轴向的前端面中央开设孔作为叶轮后盖板孔，叶轮后盖板在远离进口法兰的轴向后端伸入到叶轮后盖板孔中形成叶轮后盖板端部，在叶轮后盖板端部的外周面和后密封盖板的孔之间安装有第二对永磁体。
10.所述的第二对永磁体包括永磁体ⅲ和永磁铁ⅳ，叶轮后盖板端部外周面上布置有永磁铁ⅳ，叶轮后盖板孔在和永磁铁ⅳ相对的孔壁上布置有永磁体ⅲ，永磁铁ⅳ和永磁体ⅲ相互磁性吸引。
11.所述的磁钢线圈组件包括永磁磁钢和线圈绕组，叶轮在远离进口法兰轴向的后端面中央开设叶轮后盖板孔，在叶轮后盖板孔内周面上镶嵌有永磁磁钢，后密封盖板在靠近进口法兰的前端面设有轴向凸起件，轴向凸起件伸入到叶轮后盖板孔中，轴向凸起件上设置线圈绕组，在线圈绕组的表面还有一层绝缘涂层，防止线圈绕组接触到流体介质。
12.所述的线圈绕组经导线和外部电源电连接，导线轴向穿设于后密封盖板的轴向凸起件后穿出。
13.由第一对永磁体和第二对永磁体共同组成用于自动平衡该离心泵的轴向力的轴向自平衡装置。
14.本发明的整个泵组由进出口法兰、泵壳体、叶轮组成，并相互连通形成过流流道。其中叶轮上的叶片、叶轮前盖板和叶轮后盖板组成旋转部件。在进口法兰上和叶轮前盖板各镶嵌有一个永磁铁，同样的在叶轮后盖板端部和后密封盖板上镶嵌有一对永磁铁，组成一对相互吸引的磁力组合。在叶轮后盖板孔中，安装有线圈绕组，线圈绕组并通过导线与外部三相电源相接,在线圈绕组的外圈还有一层绝缘涂层，将线圈绕组与流体介质隔开。
15.流体介质通过进口法兰流入，通过对线圈绕组通入三相交流电，形成一个环绕叶轮后盖板孔的环形轴向磁场，当叶轮后盖板孔中的永磁钢铁感应到其变化磁场后会产生感应电流，在磁场中受洛伦兹力作用进行旋转，同时为了保证旋转时候轴向平衡，在泵体进口法兰和叶轮前盖板上镶嵌有有一对永磁体、叶轮后盖板端部和后密封盖板上镶嵌有一对永磁铁，它们的磁性分布相互错开形成异性相互吸引，从而保证轴向力的平衡，叶轮转动之后吸入流体进行增压加速，经蜗壳腔和出口法兰流出。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
17.本发明采用无轴电磁驱动，相比于传统的电机驱动，无轴电磁驱动泵可以降低噪声，改善内部流态减少流动损失，无轴的同时取消密封系统，实现了零泄露。两对永磁体组成轴向自平衡装置分别在叶轮的前后盖板上，可自动平衡该轴流泵的轴向力，并保证叶轮旋转时安全稳定。
附图说明
18.图1是本发明的剖视图。
19.图2、图3均是本发明的局部放大图。
20.图中：1、蜗壳腔，2、叶轮，3、永磁铁ⅰ，4、进口法兰，5、永磁铁ⅱ，6、叶片，7、叶轮前盖板，8、出口法兰，9、泵壳体，10、叶轮后盖板，11、后密封盖板，12、永磁铁ⅲ，13、永磁铁ⅳ，14、永磁磁钢，15、线圈绕组，16、导线，17、绝缘涂层，18、叶轮后盖板孔，19、叶轮后盖板端部。
具体实施方式
21.下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
22.如图1所示，具体实施的离心泵包括叶轮2、泵壳体9、进口法兰4和出口法兰8；泵壳
体9内开设蜗壳腔1，蜗壳腔1内安装叶轮2，泵壳体9的轴向一端开设和蜗壳腔1连通的进口，进口处安装有进口法兰4，泵壳体9外周面开设有径向的和蜗壳腔1连通的出口，出口处安装有出口法兰8；流体从进口法兰4进入蜗壳腔1，从出口法兰8流出。
23.叶轮2由叶轮前盖板7、叶片6、叶轮后盖板10组成，叶轮前盖板7、叶轮后盖板10分别沿流体流经方向在蜗壳腔1内依次布置，具体是在蜗壳腔1的上游处和下游处布置，叶轮前盖板7和叶轮后盖板10之间连接有多个叶片6，多个叶片6沿圆周周向间隔布置。
24.泵壳体9在远离进口法兰4的轴向后端开设缺口槽，缺口槽密封安装后密封盖板11，后密封盖板11在靠近进口法兰4轴向的前端面中央开设孔作为叶轮后盖板孔18，叶轮后盖板10在远离进口法兰4的轴向后端伸入到叶轮后盖板孔18中形成叶轮后盖板端部19，在叶轮后盖板端部19的外周面和后密封盖板11的孔之间安装有第二对永磁体。
25.在叶轮前盖板7前缘处和进口法兰4之间安装有第一对永磁体，泵壳体9在远离进口法兰4轴向的后端和叶轮后盖板10的叶轮后盖板端部19的外周面之间安装有第二对永磁体，泵壳体9在远离进口法兰4轴向的后端局部伸入到叶轮2在远离进口法兰4轴向的后端面内，且伸入部分布置有磁钢线圈组件。
26.如图3所示，第一对永磁体包括永磁体ⅰ3和永磁铁ⅱ5，叶轮前盖板7前缘外周面上布置有永磁体ⅰ3，进口法兰4在和永磁体ⅰ3相对的内周面上布置有永磁铁ⅱ5，使得永磁体ⅰ3套装于永磁铁ⅱ5内但不接触，永磁体ⅰ3和永磁铁ⅱ5相互磁性吸引。
27.具体实施中，永磁体ⅰ3和永磁铁ⅱ5均由多个环形永磁体沿轴向布置构成，每个永磁体的磁极方向沿轴向布置，永磁体ⅰ3的所有永磁体的两个磁极布置排列相同，永磁铁ⅱ5的所有永磁体的两个磁极布置排列相同，永磁体ⅰ3的每个永磁体和永磁铁ⅱ5的一个永磁体位于同一圆周方向且沿径向方向两个磁极布置排列相反，使得相互磁性吸引。
28.如图2所示，第二对永磁体包括永磁体ⅲ12和永磁铁ⅳ13，叶轮后盖板端部19外周面上布置有永磁铁ⅳ13，叶轮后盖板孔18在和永磁铁ⅳ13相对的孔壁上布置有永磁体ⅲ12，使得永磁铁ⅳ13套装于永磁体ⅲ12内但不接触，永磁铁ⅳ13和永磁体ⅲ12相互磁性吸引。
29.具体实施中，永磁铁ⅳ13和永磁体ⅲ12均由多个环形永磁体沿轴向布置构成，每个永磁体的磁极方向沿轴向布置，永磁铁ⅳ13的所有永磁体的两个磁极布置排列相同，永磁体ⅲ12的所有永磁体的两个磁极布置排列相同，永磁铁ⅳ13的每个永磁体和永磁体ⅲ12的一个永磁体位于同一圆周方向且沿径向方向两个磁极布置排列相反，使得相互磁性吸引。
30.磁钢线圈组件包括永磁磁钢14和线圈绕组15，叶轮2在远离进口法兰4轴向的后端面中央开设叶轮后盖板孔18，在叶轮后盖板孔18内周面上镶嵌有环形的永磁磁钢14，后密封盖板11在靠近进口法兰4的前端面设有轴向凸起件，轴向凸起件伸入到叶轮后盖板孔18中，轴向凸起件上设置线圈绕组15，这样使得线圈绕组15位于在叶轮后盖板孔18中，线圈绕组15同轴套装于永磁磁钢14中但不接触，同时线圈绕组15外圈有绝缘涂层17。
31.线圈绕组15经导线16和外部电源电连接，导线16轴向穿设于后密封盖板11的轴向凸起件后穿出。
32.离心泵依靠外接三相电源通过导线16与线圈绕组15相连，线圈绕组15通电后形成一个围绕叶轮后盖板孔18的环形旋转变化磁场，驱动叶轮后盖板孔18中的永磁磁钢14旋
转，进而带动叶轮2运行。
33.流体经进口法兰流入，通过对线圈绕组通入三相电流会形成一个围绕叶轮后盖板孔的环形轴向旋转变化磁场，驱动叶轮后盖板孔中的永磁磁钢转动，从而带动叶轮一起旋转，流体经叶轮蜗壳腔增速加压后，从出口法兰流出。
34.由第一对永磁体和第二对永磁体共同组成用于自动平衡该离心泵的轴向力的轴向自平衡装置。即叶轮前盖板7上的永磁体ⅰ3和进口法兰4的永磁体ⅱ5、叶轮后盖板端部19外周的永磁体ⅳ13和后密封盖板11上永磁体ⅲ12，组成轴向自平衡装置，自动平衡该离心泵的轴向力。
35.通过永磁体ⅰ3ⅰ和永磁体ⅱ5之间产生的沿圆周一圈径向磁性吸引以及沿轴向多处磁性吸引带动叶轮前盖板7和进口法兰4之间的径向位置关系和轴向位置关系，通过永磁体ⅳ13和永磁体ⅲ12之间产生的沿圆周一圈径向磁性吸引以及沿轴向多处磁性吸引带动叶轮后盖板端部19和后密封盖板11之间的径向位置关系和轴向位置关系，从而实现叶轮2在蜗壳腔1中的自平衡。
36.本发明的离心泵无轴电磁驱动，无轴电磁驱动的同时实现无密封系统，做到零泄漏。
37.具体实施中，如图1所示，本发明的工作过程如下：
38.首先将离心泵安装到管路中调试完毕之后，给线圈绕组通入三相交流电，这样会在叶轮后盖板孔中形成一个周向旋转变化的磁场。由于磁力的驱动，带动永磁磁钢旋转，因永磁钢铁与叶轮后盖板端部一体，所以带动叶轮整体进行旋转。为了保证旋转时的轴向平衡，在进口法兰和叶轮前盖板、叶轮后盖板端部和后密封盖板各镶嵌有一对永磁铁。
39.流体介质通过进口法兰进入泵壳体的内部，叶轮转动产生离心力，在叶轮的吸力作用下，带动叶轮内的流体介质流向叶轮尾部，经蜗壳腔增速后从出口法兰流出。
40.本发明通过电磁驱动实现无轴驱动，提高离心泵整体的静音效果，同时使流场的流态更好，无轴的同时取消密封系统，可做到零泄漏；采用磁力拉推原理做到轴向力自平衡；取消传动的电机，泵组轴向长度是传统离心泵的1/2以下，重量是传统的1/3以下，使得整体泵组的尺寸更小，重量更轻。