一种高浓度过氧化氢介质的电动泵及其冷却控制方法与流程

本发明涉及一种高浓度过氧化氢介质的电动泵及其冷却控制方法。

背景技术：

1、一般的电动泵采用普通的离心泵结构，即过氧化氢等介质通过泵入口，依次经过诱导轮和叶轮。低压低速的过氧化氢被诱导轮卷入，再被高速旋转的叶轮带动，从而获得大量动能，泵出口呈现扩张角，将经过叶轮做功的液体的动能转化为压力势能，最终将低压的过氧化氢转化为高压过氧化氢，实现流体介质的增压。

2、高浓度过氧化氢一般指过氧化氢的浓度超过90％，常用的高浓度过氧化氢的浓度有90％，95％和98％。由于高浓度过氧化氢具有很好的能量特性，常被用于火箭发动机的高能推进剂。

3、但是，高浓度过氧化氢具有受热极易分解，分解速率随温度呈指数增长的特点。因此，在以过氧化氢为介质的电动泵中，需要准确控制冷却回路的过氧化氢介质温度，以防高浓度过氧化氢大量分解，导致爆炸。

4、典型如申请号为cn202010646520.5的中国发明专利公开的一种过氧化氢煤油自增压动力系统，采用的即为离心泵结构的电动泵，在用于高浓度过氧化氢介质时就存在上述问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种高浓度过氧化氢介质的电动泵及其冷却控制方法，该高浓度过氧化氢介质的电动泵可将过氧化氢通入电机内部，借助过氧化氢的对流换热，带走电机内部热量，从而防止电机温度过高，该高浓度过氧化氢介质的电动泵冷却控制方法可有效对回流的流量进行控制，一方面避免有效功率损失太大，一方面又保证足够的冷却回路流量。

2、本发明通过以下技术方案得以实现。

3、本发明提供的一种高浓度过氧化氢介质的电动泵，包括构成定子的定子绕组和定子铁芯、构成转子的转子磁钢和转子护套，所述定子和转子封装在前端盖和后端盖构成的腔体中，腔体内紧贴转子有由前端流至后端的液体，在腔体后端中心位置有调节针锥用于控制转子前后移动以调节液体流量。

4、所述液体为高浓度过氧化氢。

5、所述转子前端安装有叶轮，叶轮前端安装有诱导轮，诱导轮通过锁紧螺母锁紧；锁紧螺母、诱导轮、叶轮均固定在转子铁芯上；所述前端盖前端为蜗壳组件供液体流入，在前端盖和蜗壳组件之间，装有吸能块和吸能弹簧用于缓冲流体冲击能量。

6、所述转子磁钢套装在转子护套内，转子护套完全隔绝转子磁钢和腔体内液体之间的接触。

7、所述转子后端的调节针锥固定于直线步进电机，调节针锥锥端与转子的转子铁芯内回流孔配合形成可调节针阀；调节针锥的最大直径小于转子铁芯的内孔直径。

8、所述调节针锥侧方还有贴片电阻固定在后端盖上，贴片电阻用于测量与过氧化氢流体接触的壁面温度；贴片电阻数量为四个，沿圆周均布。

9、所述腔体内正对转子磁钢的位置安装有屏蔽套，屏蔽套上装有第一密封圈、第二密封圈、第三密封圈、第四密封圈用于隔离液体；屏蔽套为聚醚醚酮制成。

10、本发明还提供一种高浓度过氧化氢介质的电动泵的冷却控制方法，采用如下步骤：

11、①获取当前时刻kt的实时温度值y(kt)与目标温度yd(kt)的温度偏差e(k)，以及当前时刻的误差值和上一时刻的温度变化率δe(k)；

12、②将温度值偏差e(k)和温度变化率δe(k)进行模糊化，获取对应的模糊输出ue(k)和uδe(k)；

13、③调试增益系数k，直至温度响应曲线无超调；

14、④将介质由水更换为高浓度过氧化氢，进行试验。

15、所述步骤③中，调试增益系数k，是利用二分法，不断更改k的输出，启动电动泵输送系统，以水为试验介质，观察温度响应曲线。

16、所述步骤②中，控制器输出为δx(k)＝k(ue(k)+uδe(k))。

17、本发明的有益效果在于：可将过氧化氢通入电机内部，借助过氧化氢的对流换热，带走电机内部热量，从而防止电机温度过高；可有效对回流的流量进行控制，一方面避免有效功率损失太大，一方面又保证足够的冷却回路流量，避免高浓度过氧化氢温度过高发生危险；有弹簧吸能装置，能有效减低瞬时压力波动对电动泵内腔结构的影响。

技术特征：

1.一种高浓度过氧化氢介质的电动泵，包括构成定子的定子绕组(180)和定子铁芯(190)、构成转子的转子磁钢(340)和转子护套(350)，其特征在于：所述定子和转子封装在前端盖(330)和后端盖(320)构成的腔体中，腔体内紧贴转子有由前端流至后端的液体，在腔体后端中心位置有调节针锥(310)用于控制转子前后移动以调节液体流量。

2.如权利要求1所述的高浓度过氧化氢介质的电动泵，其特征在于：所述液体为高浓度过氧化氢。

3.如权利要求1所述的高浓度过氧化氢介质的电动泵，其特征在于：所述转子前端安装有叶轮(130)，叶轮(130)前端安装有诱导轮(120)，诱导轮(120)通过锁紧螺母(110)锁紧；锁紧螺母(110)、诱导轮(120)、叶轮(130)均固定在转子铁芯(140)上；所述前端盖(330)前端为蜗壳组件(100)供液体流入，在前端盖(330)和蜗壳组件(100)之间，装有吸能块(370)和吸能弹簧(380)用于缓冲流体冲击能量。

4.如权利要求1所述的高浓度过氧化氢介质的电动泵，其特征在于：所述转子磁钢(340)套装在转子护套(350)内，转子护套(350)完全隔绝转子磁钢(340)和腔体内液体之间的接触。

5.如权利要求1所述的高浓度过氧化氢介质的电动泵，其特征在于：所述转子后端的调节针锥(310)固定于直线步进电机(290)，调节针锥(310)锥端与转子的转子铁芯(140)内回流孔配合形成可调节针阀；调节针锥(310)的最大直径小于转子铁芯(140)的内孔直径。

6.如权利要求5所述的高浓度过氧化氢介质的电动泵，其特征在于：所述调节针锥(310)侧方还有贴片电阻(300)固定在后端盖(320)上，贴片电阻(300)用于测量与过氧化氢流体接触的壁面温度；贴片电阻(300)数量为四个，沿圆周均布。

7.如权利要求1所述的高浓度过氧化氢介质的电动泵，其特征在于：所述腔体内正对转子磁钢(340)的位置安装有屏蔽套(360)，屏蔽套(360)上装有第一密封圈(200)、第二密封圈(201)、第三密封圈(202)、第四密封圈(203)用于隔离液体；屏蔽套(360)为聚醚醚酮制成。

8.一种高浓度过氧化氢介质的电动泵的冷却控制方法，其特征在于：采用如下步骤：

9.如权利要求8所述的高浓度过氧化氢介质的电动泵的冷却控制方法，其特征在于：所述步骤③中，调试增益系数k，是利用二分法，不断更改k的输出，启动电动泵输送系统，以水为试验介质，观察温度响应曲线。

10.如权利要求8所述的高浓度过氧化氢介质的电动泵的冷却控制方法，其特征在于：所述步骤②中，控制器输出为δx(k)＝k(ue(k)+uδe(k))。

技术总结
本发明提供了一种高浓度过氧化氢介质的电动泵，包括构成定子的定子绕组和定子铁芯、构成转子的转子磁钢和转子护套，所述定子和转子封装在前端盖和后端盖构成的腔体中，腔体内紧贴转子有由前端流至后端的液体，在腔体后端中心位置有调节针锥用于控制转子前后移动以调节液体流量。本发明还提供一种高浓度过氧化氢介质的电动泵的冷却控制方法。本发明可将过氧化氢通入电机内部，借助过氧化氢的对流换热，带走电机内部热量，从而防止电机温度过高；可有效对回流的流量进行控制，一方面避免有效功率损失太大，一方面又保证足够的冷却回路流量，避免高浓度过氧化氢温度过高发生危险。

技术研发人员：曹力,施道龙,胡岩,吴文坤,卓亮
受保护的技术使用者：贵州航天林泉电机有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12