一种具有高可靠耐介质电动泵的屏蔽润滑结构的制作方法

1.本实用新型涉及一种具有高可靠耐介质电动泵的屏蔽润滑结构，属于电气工程技术领域。


背景技术：

2.随着屏蔽电动泵其独特的优点，在发动机领域使用范围得到不断拓展，顺应现代高效屏蔽电动泵设计的新发展，积极响应国家“碳中和、碳达峰”号召，常常被应用于航空、航天、潜艇等特殊场合。
3.在航空航天发动机中，电动泵是重要的组成部件，主要作用是为发动机推进系统提供动力来源，而耐介质结构屏蔽作为屏蔽电动泵的“心脏”，它是屏蔽电动泵高效可靠工作的必要条件，但由于传统屏蔽电动泵效率低下、耐介质防护设计难度大，结构复杂，随着航空航天发动机技术的不断发展，对屏蔽电动泵提出了高效率、小体积、轻重量、长寿命、高可靠等一系列极为苛刻的要求，电动泵高可靠耐介质结构屏蔽和润滑设计是促进电动泵朝着高效率、高可靠性不断发展的重要关键技术。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种具有高可靠耐介质电动泵的屏蔽润滑结构，该具有高可靠耐介质电动泵的屏蔽润滑结构在实现有效屏蔽的同时保证电动泵轴承润滑，确保电动泵耐高液压密封防护的同时可大幅提高电动泵效率和可靠性。
5.本实用新型通过以下技术方案得以实现。
6.本实用新型提供的一种具有高可靠耐介质电动泵的屏蔽润滑结构，包括内置于电动泵定子内腔的一体式独立杯状非金属隔离套；所述一体式独立杯状非金属隔离套包括外壳和内置在外壳尾端的金属轴承座；在外壳的首端两侧分别延伸有沿外壳中心线对称设置的凸台，凸台的上端面设有前端面凹槽，下端面设有后端面凹槽。
7.所述外壳由碳纤维增强树脂基复合材料构成。
8.所述前端面凹槽和后端面凹槽内均设有密封圈。
9.所述金属轴承座通过轴承与转子连接，外壳与后端盖连接。
10.本实用新型的有益效果在于：既可以实现轴承润滑油又可以耐高液压介质的屏蔽，在相同输出功率情况下，电动泵发热更少，效率更加高效，结构更加简单安全可靠。
附图说明
11.图1是本实用新型的结构示意图；
12.图2是图1中i处前端面凹槽的放大图；
13.图3是图1中ii处后端面凹槽的放大图；
14.图4是不同材质屏蔽结构高频涡流损耗大小示意图；
15.图5是本实用新型金属轴承座的局部示意图；
16.图中：1-外壳，2-金属轴承座，3-轴承，4-转子，5-后端盖，11-前端面凹槽，12-后端面凹槽。
具体实施方式
17.下面进一步描述本实用新型的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
18.如图1～5所示，一种具有高可靠耐介质电动泵的屏蔽润滑结构，包括内置于电动泵定子内腔的一体式独立杯状非金属隔离套，可将电动泵定子与转子进行物理隔离，避免液体介质与定子接触，实现液体介质的完全密封，同时为轴承的循环润滑和冷却提供流道通路；所述一体式独立杯状非金属隔离套包括外壳1和内置在外壳1尾端的金属轴承座2，无其他辅助结构，结构简洁，工艺简单；在外壳1的首端两侧分别延伸有沿外壳1中心线对称设置的凸台，凸台的上端面设有前端面凹槽11，下端面设有后端面凹槽12。
19.所述外壳1由碳纤维增强树脂基复合材料构成，抗拉强度远大于金属材料，可以有效承受液体介质的压力作用，如图4所示，不同材质耐介质隔离套屏蔽结构高频涡流损耗大小所示，隔离套材料不同产生的高频涡流损耗大小各有所异，导电性能较差的材料所产生的涡流损耗较小，例如，钛合金比不锈钢材料所产生的涡流损耗小，但对于高转速类屏蔽电动泵而言，导电金属材料作为隔离套，所产生的高频涡流损耗势必会很大，引起过高的温升造成电动泵发热故障；由于非金属不具有导电性，可以避免高频涡流损耗，因此可以选择碳纤维增强树脂基复合材料作为耐介质隔离套屏蔽结构提供整机效率。
20.所述前端面凹槽11和后端面凹槽12内均设有密封圈，保证密封效果，减少密封部件，提高密封可靠性。
21.所述金属轴承座2通过轴承3与转子4连接，外壳1与后端盖5连接，若轴承3直接由非金属碳纤维复合材料隔离套屏蔽结构支撑，整体支撑刚度较弱，这是因为复合材料存在气孔缺陷、尺寸精度差、容易振动磨损等问题，严重时会影响轴承3支撑稳定性，所以在轴承3外圆设置金属轴承座2，转子4后侧通过轴承3支撑在金属轴承座2内，具有较高的支撑刚度，金属轴承座2与非金属隔离套屏蔽结构的外壳1接触面积大，同时外壳1还有后端盖5辅助支撑，更有利于提高轴承3支撑的稳定性。
22.优选的，内置一体式独立杯状非金属隔离套，在提供轴承润滑流道的同时，还能够高可靠的实现介质的有效防护，解决如下四个方面的技术问题：
23.①
独立一体式杯状隔离套结构屏蔽设计能够有效减少电动泵密封结构，定子内壁作为支撑可以实现耐液压能力更强；
24.②
非金属材料作为屏蔽结构的主要材质，其不导电性不会产生高频涡流损耗，提高电动泵效率，同时实现电动泵轻质化；
25.③
杯状隔离套屏蔽结构尾端内置金属轴承座，能够为转子提供刚性支撑，避免高速情况转子径向跳动产生扫膛现象；
26.④
一体化杯状隔离套屏蔽结构提供独特的介质流道，实现轴承循环润滑和冷却。
27.具体的，在泵后引出一路介质进入电动泵转子和定子之间的内腔，用于冷却电动泵和润滑轴承，冷却完电动泵的介质通过轴中心孔回流实现循环冷却和润滑；与此同时为了有效隔离介质，电动泵内腔置独立一体式杯状隔离套，隔离套尾部内置金属轴承座为转子提供刚性支撑，选择非金属材料作为结构屏蔽能够承受腔体内部的高液压，又可以完全
避免高频涡流损耗的产生，同时为电动泵轴承循环润滑提供流道。
28.综上所述，本实用新型的有益效果在于：
29.a.高可靠耐介质屏蔽结构设计，屏蔽结构核心部件杯状隔离套采用高强度碳纤维进行缠绕，可靠安全地将电动泵定子和液体介质进行物理隔离，实现耐6mpa液体压力密封设计；通过前段端面凹槽密封圈设计，在密封槽位置装配密封圈有效防止介质渗漏到隔离套外部，保障电动泵的可靠运行。
30.b.高频低损耗高效设计，选择电导率低的非金属碳纤维增强树脂基复合材料代替常规金属材料作为屏蔽结构的隔离套，可以大幅削弱高速运行下金属隔离套产生的高频涡流损耗，对于40000rpm高频电动泵其工作效率可提升15％以上，达到节约能源的目的。
31.c.轴承循环润滑冷却设计，巧妙的利用屏蔽防护结构提供流道，实现介质循环冷却轴承，避免轴承局部发热严重造成电动泵故障。


技术特征：
1.一种具有高可靠耐介质电动泵的屏蔽润滑结构，包括内置于电动泵定子内腔的一体式独立杯状非金属隔离套，其特征在于：所述一体式独立杯状非金属隔离套包括外壳(1)和内置在外壳(1)尾端的金属轴承座(2)；在外壳(1)的首端两侧分别延伸有沿外壳(1)中心线对称设置的凸台，凸台的上端面设有前端面凹槽(11)，下端面设有后端面凹槽(12)。2.如权利要求1所述的具有高可靠耐介质电动泵的屏蔽润滑结构，其特征在于：所述外壳(1)由碳纤维增强树脂基复合材料构成。3.如权利要求1所述的具有高可靠耐介质电动泵的屏蔽润滑结构，其特征在于：所述前端面凹槽(11)和后端面凹槽(12)内均设有密封圈。4.如权利要求1所述的具有高可靠耐介质电动泵的屏蔽润滑结构，其特征在于：所述金属轴承座(2)通过轴承(3)与转子(4)连接，外壳(1)与后端盖(5)连接。

技术总结
本实用新型提供了一种具有高可靠耐介质电动泵的屏蔽润滑结构，包括内置于电动泵定子内腔的一体式独立杯状非金属隔离套；所述一体式独立杯状非金属隔离套包括外壳和内置在外壳尾端的金属轴承座；在外壳的首端两侧分别延伸有沿外壳中心线对称设置的凸台，凸台的上端面设有前端面凹槽，下端面设有后端面凹槽。本实用新型既可以实现轴承润滑油又可以耐高液压介质的屏蔽，在相同输出功率情况下，电动泵发热更少，效率更加高效，结构更加简单安全可靠。靠。靠。


技术研发人员：曹力 陈恩涛 吴文坤 方茹昌 卓亮 施道龙 邹继斌 徐永向 刘武旭 周茂
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：2022.06.10
技术公布日：2022/9/9