保證潛水泵電機不進水的彈性可變容積式可調壓保壓器的制造方法
【專利摘要】把一種彈性可變容積式可調壓的保壓器安裝配置在潛水泵的泵殼上，可以抵抗來自水深的壓力，并且讓潛水泵儲油腔里的壓力永遠大于水壓，確保潛水泵電機不會進水。該彈性可變容積式可調壓保壓器受壓發生變形以后的恢復力就構成了潛水泵儲油腔里的初始壓力。如果儲油腔里的油漏走一部分，這個彈性可變容積式可調壓保壓器的容積立刻變小把油擠到儲油腔里來補充泄漏走的那一部分空間，繼續保持油壓大于水壓。這也就讓潛水泵里的雙端面機械密封符合API682標準里密封布置3所規定的阻隔液壓力大于機械密封的介質壓力。
【專利說明】保證潛水泵電機不進水的彈性可變容積式可調壓保壓器
[0001]一.【技術領域】:潛水泵電機的防水【技術領域】。從而派生到深水容器內部和外部的壓力平衡以及航空航天中因為空氣稀薄而氣壓降低時容器內部和外部的壓力平衡領域。
[0002]二.【背景技術】:潛水泵的結構特點是泵和電機制作成一體，使用的時候把泵連同電機一起放到水底(見摘要附圖，圖一)，僅僅把出水管的末端和電源電纜的電源端露出水面，這種結構使用起來既方便靈活又經濟實惠。
現有技術:
[0003]但是這種結構遇到最大的問題就是電機容易進水，一旦電機進水就造成電路短路，燒了電機不說還可能把整根的電源電纜燒毀，甚至造成火災。除此之外，由于泵處在很深的水底，有可能空間受到限制；也可能在提升泵的過程中通道狹窄而且彎曲，根本無法讓泵體通過，如果把泵拿不上來會造成整個深井都會報廢，把泵拿到水面上來代價太大，提升費用可能遠遠超過泵的本身，所以保證電機不進水、提高泵的使用壽命至關重要。到現在為止多大數的技術都是解決電機一旦進水，泵就馬上斷電。這些技術雖然燒毀不了設備，也不會造成火災。但是泵壞了總是需要把它拿出水面進行修復，修好了以后用不了幾天又壞了。因此，能讓潛水泵長時間免維護地在水下工作是我們今天要解決的問題。到目前為止，使用雙端面機械密封的潛水泵還沒有主動的，在任何時候都能讓泵的儲油腔維持高于環境水壓的保壓機構(為什么保壓和如何保壓我們在后面:五.【專利附圖】
【附圖說明】.中加以詳細敘述)，儲油腔是一個剛性容器，他的容積永遠固定不變，一旦漏油儲油腔的壓力馬上降低，原因是液體不可壓縮，液體流走以后沒有其它物質填補進來；而形成真空，這就無法保證儲油腔的壓力高于該潛水泵所處水的環境壓力。該潛水泵就會越漏越大，直至燒毀電機。因此潛水泵的使用壽命總是達不到理想效果，尤其是在深水或深井里使用的潛水泵更是如此。
三.
【發明內容】
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[0004]把一種的彈性可變容積式可調壓保壓器安裝配置在潛水泵的泵殼上，可以抵抗來自水深的壓力，并且讓潛水泵儲油腔里的壓力永遠大于水壓，確保潛水泵電機不會進水。
四.【具體實施方式】
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[0005]不用改變過多潛水泵的原有設計與結構只要在潛水泵原有的儲油腔殼體上安裝本發明的這種保證潛水泵電機不進水的彈性可變容積式可調壓保壓器的同時將儲油腔的注油孔安裝一單向閥之后就完成了本發明的實施過程。
五.【專利附圖】
【附圖說明】
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[0006]圖1中表示的是潛水泵在水下工作時的示意圖，圖中序號表示:1.泵的吸入管；
2.泵的出水管；3.水面；H.潛水泵的潛水深度；從圖中可以看出潛水泵是在水下工作，出水管的末端和電源電纜的電源端露出水面其余部分都在水下。潛水泵潛水越深泵殼受到的水壓越大(H = 100米時泵殼所受的的壓強大約等于IMPa ；H = 1000米時泵殼所受的的壓強大約等于1MPa ;)，而潛水泵的泵殼就是儲油腔殼體，如何讓潛水泵儲油腔內的油壓大于該泵殼外面的水壓就是本發明要解決的問題。
[0007]圖2是現有技術制造出來的潛水泵，圖中序號表示:1.泵的吸入管；2.泵的出水管；4.葉輪；5.機械密封；6.電機定子外殼，也是軸承座；7.潛水泵外殼，同時也是儲油腔外殼；8.電機定子；9.潛水泵轉子，同時也是電機轉子；10.儲油腔；12.注油孔；從圖二可以看出油可能泄漏到兩個地方:一是泄漏到轉子腔里，也就是往電機腔里泄漏二是泄漏到水里，我們且不說油漏到哪里，先說油漏走以后儲油腔里就出現多余的空間，因為液體不可壓縮，也不能膨脹，所以儲油腔里的壓力突然驟降，而外面的水壓又大，此時對該泵極其不利，此時外面那套本來處于完好狀態的機械密封也會強迫自己泄漏讓外面的水進到儲油腔里來填補那多余的空間，去消除儲油腔與外界水之間的壓力差。這樣就可能帶來下列問題:
a.污染了油；b.破壞了機械密封工作姿態以后靠它自己很難再恢復正確的工作姿態，也就是說從此以后這套機械密封就失效了。c.破壞了機械密封摩擦副之間膜體的物質構成，甚至于根本形成不了膜體，從而破壞了平面度和摩擦狀態，加劇機械密封失效。d.臟水、硬顆粒、各種纖維等雜物都會進到儲油腔里和機械密封的兩端面之間進一步起破壞作用，最后導致電機進水而燒毀。
[0008]圖3中件11就是本發明的那個彈性可變容積式可調壓保壓器，圖三是在圖二所示的潛水泵原來結構不變的基礎上改進兩處:a.加裝部件11 ；b.在注油孔12上安裝一個單向閥，讓油只能進不能出。然后往儲油腔里灌油，灌滿油以后再用壓力油搶依靠單向閥繼續往儲油腔里灌帶有壓力的油(因為此時本發明的那個彈性可變容積式可調壓保壓器受壓以后發生變形，變形以后的恢復力就構成了儲油腔里的初始壓力。)一直灌到油窗所要求的位置為止。完成上述的改進之后再把改進之后的潛水泵放到水下，此時無論水有多深，水壓有多大，該潛水泵的儲油腔里的油壓總是大于外面的水壓，大出的部分就是儲油腔里的初始壓力部分。此時如果油漏走一部分本發明的那個彈性可變容積式可調壓保壓器的容積立刻變小把油擠到儲油腔里來補充泄漏走的那一部分空間，繼續保持油壓大于水壓。我們從壓力法則得知:如果發生泄漏也是高壓處向低壓處泄漏，泄漏方向不可能相反。這樣就保證了 a.儲油腔里的油永遠保持清潔；b.永遠保持機械密封準確的工作姿態；c.機械密封摩擦副之間膜體的物質構成始終是油，摩擦副之間一直存在著油膜，因此摩擦力小、壽命長；d.臟水、硬顆粒、各種纖維等雜物都處于低壓位置，不可能泄漏到處于高壓位置的儲油腔里。因此電機永遠進不了水。
[0009]圖4所示是一雙端面機械密封的具體結構圖，圖中1.介質端靜環；2.介質端靜環密封圈；3.介質端動環；4.介質端動環密封圈；5.彈簧；6.電機端靜環；7.電機端靜環圈；8.電機端動環；9.電機端動環圈；10.潛水泵泵體外的水壓；11.潛水泵儲油腔的油壓；
12.電機端壓力。當潛水泵安裝上本發明的那個彈性可變容積式可調壓保壓器以后儲油腔
11內的壓力永遠大于水的位置10和電機位置12處的壓力。這樣就符合了 API682標準的布置3中阻隔液的壓力永遠大于密封介質的壓力這個規定。
[0010]圖5和圖6是本發明的彈性可變容積式可調壓保壓器具體結構圖，圖中Pl是潛水泵泵體外面的水壓，P2是潛水泵儲油腔里的油壓，P3是彈性元件(金屬波紋管或橡膠件)的恢復力，于是就有這樣的關系式:
[0011]P2 = P1+P3 也可以說:P3 > P2
[0012]件I是連接板，它一側與原有的潛水泵殼體連接，另一側與一彈性的、封閉的容器組件連接，這個彈性容器的彈性元件可以是金屬波紋管(如圖五中的件2.)，也可以是橡膠等彈性體(如圖六中的件2);圖五中的件3是彈性容器的底面，它與彈性件金屬波紋管2和連接板I焊接成一體。圖六中件4是壓板，它把彈性橡膠體件2和連接板件I連成一體。
[0013]六.與現有技術相比，本發明的有益效果也就是優點:
[0014]1.再好的機械密封也有泄漏(泄漏量在標準JB4127.1-2013中有規定)。配置上本發明的彈性可變容積式可調壓保壓器就把潛水泵儲油腔這一個剛性容器改進成彈性容器，該容器里的液體泄漏以后體積變小的同時容器的容積也跟著變小，所以，儲油腔里不會形成真空，也不會出現氣體而形成液氣混象。
[0015]2.配備上本發明的彈性可變容積式可調壓保壓器能讓潛水泵的雙端面機械密封符合API682標準中密封布置3，此時潛水泵儲油腔里的油變成了兩套機械密封之間的阻隔液，確保了潛水泵儲油腔里的壓力總是高于同樣深度的水壓，原因是這個保壓裝置內部的油壓總是與其外部的水壓互相平衡，無論水有多深，環境壓力多大都是如此，潛水泵儲油腔里的油壓比外面水壓高出的那部分壓力是我們事先設定好的，這樣即使泄漏也是油往水里泄漏，水不可能泄漏到油里。在現有技術中，水肯定泄漏到油里。
[0016]3.本發明的彈性可變容積式可調壓保壓器可以用增加彈簧的辦法來增加其剛度，就能隨意調節潛水泵儲油腔里、外壓力差，而且無論潛水泵工作時水有多么深，這個壓力差始終是一個常數。確保機械密封摩擦副兩平面之間所存在的膜體永遠是干凈的、具有粘度的油膜(油的壓力大于水的壓力，泄漏的趨勢是油往水里漏，這時機械密封摩擦副兩平面之間的膜體就是油，不但膜體剛度大，而且穩定性高。此時摩擦力小而使用壽命長；如果水的壓力大于油的壓力泄漏的趨勢是水往油里漏，這時機械密封摩擦副兩平面之間的流體就是水，由于水沒有粘度，所以也就不存在膜體，此時摩擦力大，而且使用壽命低)。
[0017]4.配備上本發明的彈性可變容積式可調壓保壓器以后，因為潛水泵的雙端面機械密封的摩擦副兩平面之間存在剛度高、穩定而且干凈油所形成的膜體，因而水和其它的雜物無法進到這里，也就破壞不了機械密封摩擦副的平面度。
[0018]5.本發明的彈性可變容積式可調壓保壓器可以用增加其尺寸或用多個保壓器并聯使用來增加其容積變化的范圍，讓它更加經久耐用。
【權利要求】
1.把一種彈性可變容積式可調壓的保壓器安裝配置在潛水泵的泵殼上，可以抵抗來自水深的壓力，該彈性可變容積式可調壓保壓器受壓發生變形以后的恢復力就構成了潛水泵儲油腔里的初始壓力。如果儲油腔里的油漏走一部分，這個彈性可變容積式可調壓保壓器的容積立刻變小把油擠到儲油腔里來補充泄漏走的那一部分空間，繼續保持油壓大于水壓。這也就讓潛水泵里的雙端面機械密封符合API682標準里密封布置3所規定的阻隔液壓力大于機械密封的介質壓力。確保潛水泵電機不會進水。其特征在于: (1)在這個可變容積式可調壓的保壓器里有一個或幾個彈性材料制成的元件。這個彈性材料可以是金屬波紋管，也可以是橡膠等彈性體。 (2)該彈性體與其它部件組成一個或幾個可以變化容積的容器。 (3)該容器與單向閥同時配合使用。 (4)可變容積式可調壓的保壓器在使用時必須讓它的彈性元件有一定的變形量，保持它的恢復力作為初始壓力和在使用時高于外界的壓力差。
2.把一種彈性可變容積式可調壓的保壓器安裝配置在潛水泵的泵殼上，可以抵抗來自水深的壓力，該彈性可變容積式可調壓保壓器受壓發生變形以后的恢復力就構成了潛水泵儲油腔里的初始壓力。如果儲油腔里的油漏走一部分，這個彈性可變容積式可調壓保壓器的容積立刻變小把油擠到儲油腔里來補充泄漏走的那一部分空間，繼續保持油壓大于水壓。這也就讓潛水泵里的雙端面機械密封符合API682標準里密封布置3所規定的阻隔液壓力大于機械密封的介質壓力。確保潛水泵電機不會進水。其特征在于: 本發明可以應用于深水容器內部和外部的壓力平衡。
3.把一種彈性可變容積式可調壓的保壓器安裝配置在潛水泵的泵殼上，可以抵抗來自水深的壓力，該彈性可變容積式可調壓保壓器受壓發生變形以后的恢復力就構成了潛水泵儲油腔里的初始壓力。如果儲油腔里的油漏走一部分，這個彈性可變容積式可調壓保壓器的容積立刻變小把油擠到儲油腔里來補充泄漏走的那一部分空間，繼續保持油壓大于水壓。這也就讓潛水泵里的雙端面機械密封符合API682標準里密封布置3所規定的阻隔液壓力大于機械密封的介質壓力。確保潛水泵電機不會進水。其特征在于: 本發明可以應用于航空航天中因為空氣稀薄而氣壓降低時容器內部和外部的壓力平衡。
【文檔編號】F04D29/66GK104235049SQ201410467907
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年10月15日 優先權日:2013年10月15日
【發明者】邢宇, 邢天宜 申請人:邢宇, 邢天宜