專利名稱：一體化的離心泵和電機的制作方法
技術領域：
本發明總的來說涉及電驅動的流體泵，更準確地說涉及電驅動的無軸封的離心泵。
離心式流體泵在液力和氣動領域是眾所周知的。通常，這類泵包括一個電機，由該電機驅動的軸及安裝在該軸上的流體葉輪。總地來說，通過流體入口或吸入口將流體輸送到葉輪的中心或輪轂上。葉輪上的若干葉片通常自輪轂以螺旋形軌跡向外伸出且支撐在葉輪輪盤之間，該輪盤連同葉片一起形成泵送通道。轉子封裝在一殼體內，殼體開有將工作流體從入口引導到輪轂或誘導輪上的通道，而誘導輪又將工作流體引導到葉片和輪盤之間的泵送通道中。葉輪的離心作用驅使工作流體向外進入葉輪輪盤圓周上的擴散器中，經過擴散器流體進入一個蝸形室并從該蝸形室輸送到泵的排出口。
支撐葉輪的電機軸需要軸承，有時該軸承可由工作流體潤滑，但是，在大多數情況下，由于工作流體與潤滑液不能溶為一體而需要分開，所以上述軸承需要單獨的潤滑。就一切情況而論，需要密封來阻止插入泵殼體內的葉輪軸周圍的工作流體的泄漏。在使用了一段時間以后，軸承可能在允許旋轉軸有徑向位移的地方產生磨損，這樣，引起了磨損的加快和軸封的磨損，并導致了工作流體從泵殼體向外泄漏。
現有的離心泵存在著上述缺陷。這樣，很明顯，需要提供一種改進的方案去直接克服上述一個或更多的缺點，以獲得更多的優點。因此，根據本發明將提供一種更理想的改進的方案，它的所有特征將在下文中詳細地描述。
本發明的一個特征通過提供一種葉輪輪盤來實現，該葉輪輪盤在離心式流體泵中用作無刷式直流電機的轉子。它包括一個輪轂部分至少一個裝有永久磁鐵的盤形輪盤;若干個從所述輪轂向外伸出并且固定在所述輪盤的一個表面上的葉片，該若干葉片形成了若干流體泵送通道;以及將流體輸送到上述泵送通道的裝置。
包含有葉輪輪盤的泵顯示出一種新的結構，在該結構中，輪轂部分包括用于通過定子線圈和葉輪輪盤中的通路使流體從一個或更多的入口流到泵送通道的誘導輪裝置。葉輪可由所設置的環來實現軸向液力的平衡，該環用于關閉定子線圈和葉輪之間的部分間隙，結果是在該間隙中產生一個壓力。
下面將結合附圖對本發明進行詳細地描述，從而使上述特征和其它特征更為清楚。
附
圖1是本發明離心泵的一個實施例的正剖視圖;
附圖2是本發明離心泵的另一個實施例的正剖視圖;
附圖3是沿圖1所示泵中的線3-3所剖的部分零件視圖。
圖1是本發明泵的一個實施例的橫斷面圖。由圖1可看出，該圖在橫向對稱于由圖中中心線所表示的垂直中心平面。殼體10有一個入口11和一個出口12，它們通過誘導輪裝置18、葉輪輪盤15、無葉片旋轉擴散器24和蝸形室13而連接起來。泵送的流體進入入口11之后分開;經過誘導輪裝置18的兩邊;并通過泵送通道55(見附圖3)而經過兩個葉輪輪盤15之間;再經過無葉片旋轉擴散器24;然后進入蝸形室13再到達出口12，上述泵送通道55是相鄰的葉輪葉片21和葉輪輪盤15之間的空間而形成的，葉輪葉片21設置在葉輪輪盤15之間。在擴散器24和蝸形室13之間，一少部分高壓流體反饋到軸向推力平衡通道45中。這些狹窄的通道為轉子輪盤15在定子14之間的旋轉提供了所需的間隙。并通過反饋流體的輸入而提供了液力平衡以抵消轉子15的任何軸向推力，從而使轉子15保持在定子14之間的中心位置上。軸向止推平衡環16設置在平衡通道45中的定子屏蔽殼17的表面上或設置在殼體10的突出部位。由于葉輪輪盤15和定子屏蔽殼17或殼體10之間的軸向間隙很窄，因此，這些平衡環就使得平衡通道45中的流體壓力增加，從而增加了軸向推力的平衡性能。
由于在某些情況下，定子14不能封住或包住，因此就需要提供一種替換方案來放置軸向止推平衡環16。在這種情況下，有必要在殼體10的凸出部位放置軸向止推平衡環16。殼體10的每一半邊有一環形凹槽33，定子14固定在該槽中。此外，所構成的回流通道20保證了在非設計流速下使誘導輪動作平穩。
包括誘導輪裝置18、輪盤15、葉輪葉片21和旋轉擴散器24的轉子裝置支撐在軸頸上，該軸頸設置在輪盤15的管狀軸向延伸部分的外側，輪盤15的管狀軸向延伸部分位于徑向磁鐵軸承35和輔助軸承40內。工作時，轉子由徑向磁鐵軸承35支撐，軸承35和轉子之間有一個足夠大的間隙為轉子提供了無接觸軸承支撐。倘若磁鐵軸承35不能支撐轉子，那么，輔助軸承40僅為隨之而來的轉子緊急停止作備用，軸承40和轉子之間有一個比磁鐵軸承35和轉子之間小的間隙。
每一個葉輪輪盤15包含有一個沿圓周排列的無刷式直流電機的轉子所需要的永久磁鐵，當該永久磁鐵用來和裝有線圈的定子14一起發生聯系時，該磁鐵為作為電機而運轉提供了電流連通。由于葉輪輪盤15裝有永久磁鐵，并且輪盤15支撐在徑向磁鐵軸承35和輔助軸承40上，所以就不需要穿入殼體10的任何傳動軸，這樣也就不需要為了密封由于軸磨損而最終導致泄漏的旋轉軸封。
圖2所示為本發明泵的另一個實施例，在此例中，殼體10由幾個部分組成，并且有兩個入口11。此外在所有其它方面，泵在功能上是相同的。由于這一原因，各元件的編號和圖1所用的編號相同。
圖3所示為圖1中沿線3-3的殼體和轉子的局部正剖視圖。葉片21固定在輪盤15上。誘導輪裝置18將流體輸送到葉片上，葉片通過葉輪輪盤15和葉片21所形成的泵送通道55將流體徑向朝外泵出。擴散器24由兩個輪盤15之間的徑向表面的空間所形成，葉片21占據著該徑向表面。從擴散器24出來的被增壓的流體穿過蝸形室13而被帶走。
對于一個給定的泵的應用的特殊設計參數，可通過壓力和體積的要求、空間的限定、工作流體的特性和所希望的出口和入口的方位來確定。這些是為確定下述參數所要考慮的問題，它們是葉輪輪盤15的直徑、輪盤之間的間距和葉輪葉片21的寬度、所需擴散器24的尺寸、誘導輪裝置18的尺寸、泵殼體10的尺寸和形狀、以及為保證在非設計流速下誘導輪動作平衡所配置的回流通道20的尺寸。定子14和葉輪輪盤15要按照所需要的泵功率相匹配。定子14是否需要密封在屏蔽殼17內，這取決于工作流體是否適合于定子。
本發明所給出的一體化離心泵和電機的優點是結構緊湊，在變速情況下具有電控的能力，有一不需要密封的無軸轉子、在工作時，提供了無接觸徑向軸承支撐，轉子上的流體軸向推力得以平衡。當泵送可壓縮的流體或不可壓縮的流體，都可獲得上述這些優點。
權利要求
1.一種在離心流體泵中用作無刷式直流電機轉子的葉輪，包括一個輪轂部分；至少一個裝有永久磁鐵的盤形輪盤；由若干個從所述輪轂部分向外伸出并固定在所述輪盤的一個表面上的葉片所形成的若干泵送通道；在所述的輪轂和所述輪盤之間至少有一個通路；在所述的通路中有一個或多個誘導輪，所述的誘導輪包括和所述葉輪葉片分開的若干泵送元件。
2.一種離心泵，包括一個殼體，包括有和入口及出口相通的內腔;一個盤形葉輪，包括有安裝在該葉輪中的永久磁鐵，所述的葉輪支撐在所述的內腔中，并相對一軸線旋轉，從而泵送工作流體;一個用來驅動所述葉輪使其旋轉的電機定子線圈。所述定子線圈排列在所述葉輪的一邊，這樣在所述葉輪與定子線圈之間構成一個間隙，用以接收少量泵送的流體;一個安裝在所述間隙中的環，用于限制泵送到該間隙中的工作流體的流量，從而為所述葉輪提供軸向的液力平衡。
3.根據權利要求2所述的離心泵，其特征在于該泵還包括有第二個電機定子線圈和第二個環;所述的葉輪安裝在第一和第二定子線圈之間，并且所述第二個環安裝在所述的第二電機定子線圈和所述葉輪之間的第二間隙內，所述的第二個環用于限制泵送到該第二個間隙內工作流體的流量。
全文摘要
一種一體化的離心泵和電機裝有一個葉輪輪盤，該葉輪輪盤包含有永久磁鐵并且作為一無刷式直流電機的轉子。該轉子由無接觸徑向軸承支撐并且使轉子的任何軸向流體推力得以平衡，結果是在工作時，旋轉部件與靜止部件之間沒有接觸。在普通情況下，需要一根穿入泵殼體的軸，并且需要密封，但是，本發明由于葉輪輪盤也是電機的轉子，所以不需要軸。結果使泵的結構緊湊，并可在變速情況下電控。
文檔編號F04D3/00GK1061836SQ9111049
公開日1992年6月10日 申請日期1991年10月4日 優先權日1990年10月4日
發明者L·J·布爾森, P·庫珀 申請人:英格索爾-蘭德公司