一种全永磁悬浮轴承磁力泵的制作方法

1.本发明涉及磁悬浮磁力泵技术领域，尤其涉及一种全永磁悬浮轴承磁力泵。


背景技术：

2.磁力泵是一种利用永磁磁场的力来驱动的全密封泵型，当电动机带动外磁转子时，磁场穿过气隙和隔离套，带动内磁转子和叶轮同步旋转，实现动力的无接触传递，广泛用于石油、化工、核电、军工等领域，在密封状态下对易燃、易爆、易挥发腐蚀性及贵重液的输送，深受用户青睐；
3.但是，长期以来磁力泵一直存在使用寿命低、能耗大的问题，同时，由于用来支撑叶轮和转子重量的滑动轴承和承受叶轮轴向力的止推环的摩擦热，是借助被输送介质的循环来进行润滑和冷却，如果系统出现故障则很快损坏，重则，设备发生重大事故停止运行。
4.授权公告号cn201710298845.7公开了一种带磁悬浮轴承的磁力泵，通过泵体、叶轮、永磁止推环、永磁转子、电磁轴承、轴承定位套、控制器、泵盖、轴承座、联接架、泵轴、外磁转子、隔离套、内磁转子和电机；轴承座套置在泵轴与联接架之间，两端分别设有第一电磁轴承和第二电磁轴承；泵轴上依次套装有第一永磁止推环、第一永磁转子、第二永磁转子、第二永磁止推环；两个永磁转子处于悬浮状态，并与两个电磁轴承永不接触；两个永磁止推环处于悬浮状态，并与两个电磁轴承永不接触，实现解决了传统磁力泵的结构缺陷，使泵在运转过程中的两对摩擦副具有无接触、无摩擦磨损、无需润滑，高转速等特点，从而极大提高了磁力泵的使用寿命，但是该磁力泵存在以下问题：其一，在磁力泵工作状态下，叶轮受到一定的力会破坏静止状态下的完美悬浮状态，悬浮效果不稳定，其二，叶轮转动吸水排放过程中可能收到向右的力，使得泵轴松动，内磁转子可能与隔离套转动接触，从而产热，影响磁力泵的使用寿命。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对现有技术的不足之处，通过将轴承控制器设置在泵体外侧，控制内部轴承的转动，实现无接触无摩擦转动而且利用隔离套上设置的磁块和轴承座上设置的支撑装置，解决在磁力泵工作过程中，叶轮转动受到一定方向上力的作用，从而产生稳定性变差，摩擦生热情况，使得磁力泵的使用寿命变短的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种全永磁悬浮轴承磁力泵，包括泵体，泵体内侧设有叶轮，叶轮右侧设有泵盖，泵盖右侧设有轴承控制机构；
8.轴承控制机构，轴承控制机构中设有辅助轴承，辅助轴承安装在泵轴上，且辅助轴承右侧设有轴向永磁悬浮轴承，轴向永磁悬浮轴承右侧设有径向永磁悬浮轴承，径向永磁悬浮轴承上端连接有轴承控制器，且径向永磁悬浮轴承外设有轴承座，轴承座最右侧端设有支撑装置；
9.支撑装置，支撑装置下端泵轴上设有第二径向永磁悬浮轴承，第二径向永磁悬浮
轴承右侧设有第二轴向永磁悬浮轴承，第二轴向永磁悬浮轴承右侧设有第二辅助轴承，第二辅助轴承右侧设有内磁转子，内磁转子外侧设有隔离套，隔离套外侧设有外磁转子，外磁转子右侧设有驱动电机。
10.作为一种优选，轴承控制器设置在整个泵体外部，且径向永磁悬浮轴承、第二径向永磁悬浮轴承、轴向永磁悬浮轴承和第二轴向永磁悬浮轴承均为无源轴承，它们都处于悬浮状态。
11.作为一种优选，径向永磁悬浮轴承和第二径向永磁悬浮轴承均由内环和外环组成，内环装在泵轴上，外环装在轴承座上，之间保持径向间隙1mm，轴向永磁悬浮轴承与径向永磁浮轴承之间，第二轴向永磁悬浮轴承与第二径向永磁悬浮轴承之间均保持轴向间隙0.5mm，且它们均由永磁材料钕铁硼制成，并整体用不锈钢进行封装。
12.作为一种优选，轴承控制器设置有传感器检测参数，执行器作出矫正，最后由控制器发出指令，使磁力泵转子悬浮在规定位置。
13.作为一种优选，支撑装置包括弹簧，弹簧材质为聚四氟乙烯制成，且弹簧连接在轴承座右侧的上下两端，所述弹簧右侧连接有接触块，接触块的材质和弹簧的材质相同，接触块上端设有弧形孔位，弧形孔位内部设有永磁体。
14.作为一种优选，隔离套右侧中心位置设有磁块，磁块的磁性与内磁转子为相同磁极，且磁块的磁力与永磁体进行相互抵触，使得内磁转子在不工作的情况下处在稳定平衡悬浮状态。
15.作为一种优选，泵体和驱动电机下端连接有连接架，连接架底座为长方形结构，且该长方形底座四个角设有四个连接孔。
16.作为一种优选，接触块设置在第二辅助轴承上侧，且接触块的长度小于第二辅助轴承到隔离套之间的距离，接触块静止状态与内磁转子不接触。
17.作为一种优选，弹簧的宽度小于与第二轴向永磁悬浮轴承到轴承座最上端的距离，且弹簧静止状态与第二轴向永磁悬浮轴承和第二辅助轴承不接触。
18.作为又一种优选，辅助轴承和第二辅助轴承分别设置在泵轴的两端，由筒形工程塑料填充碳石墨制成，其内圆设置有两条旋转槽。
19.本发明的有益效果：
20.(1)本发明中利用永磁学“同性相斥”的基本泵理，使支撑叶轮和转子重量的滑动轴承，以及承受叶轮轴向力的止推环不接触，不摩擦、无需润滑，从而从技术上提升了磁力泵的使用寿命，降低了能耗，同时，用无源永磁悬浮轴承替代有源电磁悬浮轴承，使得结构简单，成本降低。
21.(2)本发明中通过设置内磁转子装在泵轴上与叶轮同步旋转，外磁转子设置在隔离套外侧并与驱动电机相连，然后径向磁悬浮轴承和轴向磁悬浮轴承均为永久磁铁制成，通称无源磁悬浮轴承，轴承控制器装置和驱动电机的机顶盒相连，提供电源，通过其内部的传感器、执行器，最后由控制器发出指令，实现对转子和磁悬浮轴承的保护，磁力泵在高速旋转下磁力泵内部的两对摩擦副不接触，永不磨损，无需润滑，从而极大提高了设备的使用寿命、机械效能和安全运行。
22.(3)本发明中通过设置磁块，利用同性相斥的原理使得磁力泵在左右方向上处于静止状态，当叶轮开始运动过程中可能受到向右的力，使得泵轴接触到隔离套，这样在转动
过程中还是会产生摩擦热，磁力泵内部的稳定性就不高，利用磁块给与内磁转子一个向左的力，和支撑装置的回弹力使得装置能在运动过程中也处在悬浮状态，不受其他作用的干扰，稳定性高，装置结构更加合理，使用寿命更长。
23.综上所述，该设备具有成本低廉，结构简单，可以实现高效稳定的优点，尤其适用于磁悬浮磁力泵技术领域。
附图说明
24.为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
25.图1为本发明中磁力泵整体结构示意图。
26.图2为本发明中磁力泵剖切内部平面结构示意图。
27.图3为本发明中支撑装置结构示意图。
28.图4为本发明中磁块放置位置和其结构示意图。
29.图5为本发明中接触块的结构示意图。
具体实施方式
30.下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明。
31.实施例一
32.如图1至图5所示，本发明提供了一种全永磁悬浮轴承磁力泵，包括泵体1，泵体1内侧设有叶轮11，叶轮11右侧设有泵盖12，泵盖12右侧设有轴承控制机构2；
33.轴承控制机构2，轴承控制机构2中设有辅助轴承21，辅助轴承21安装在泵轴22上，且辅助轴承21右侧设有轴向永磁悬浮轴承23，轴向永磁悬浮轴承23右侧设有径向永磁悬浮轴承24，径向永磁悬浮轴承24上端连接有轴承控制器25，且径向永磁悬浮轴承24外设有轴承座26，轴承座26最右侧端设有支撑装置3；
34.支撑装置3，支撑装置3下端泵轴22上设有第二径向永磁悬浮轴承31，第二径向永磁悬浮轴承31右侧设有第二轴向永磁悬浮轴承37，第二轴向永磁悬浮轴承37右侧设有第二辅助轴承32，第二辅助轴承32右侧设有内磁转子33，内磁转子33外侧设有隔离套34，隔离套34外侧设有外磁转子35，外磁转子35右侧设有驱动电机36。
35.进一步，如图2所示，轴承控制器25设置在整个泵体1外部，且径向永磁悬浮轴承24、第二径向永磁悬浮轴承31、轴向永磁悬浮轴承23和第二轴向永磁悬浮轴承37均为无源轴承，它们都处于悬浮状态，悬浮状态实现无接触转动，从而从根源上实现永不磨损，无需润滑的特点，极大提高了设备的使用寿命、机械效能和安全运行；
36.无源轴承是无需电源的轴承，只需要输入信号，不需要外加电源就能正常工作，相对于有源轴承来说，没有额外的外加电源，装置体积小，结构简单。
37.进一步，如图3所示，径向永磁悬浮轴承24和第二径向永磁悬浮轴承31均由内环和外环组成，内环装在泵轴22上，外环装在轴承座26上，之间保持径向间隙1mm，轴向永磁悬浮轴承23与径向永磁浮轴承24之间、第二轴向永磁悬浮轴承37与第二径向永磁悬浮轴承31之
间均保持轴向间隙0.5mm，且它们均由永磁材料钕铁硼制成，并整体用不锈钢进行封装，轴向永磁悬浮轴承23的端面与径向永磁悬浮轴承24的端面之间设有0.5mm间隙，永不接触，并与径向永磁轴承24的端面同性相斥(s-s)处于悬浮状态，二个径向永磁轴承分别设置在泵轴22的中间，由内环和外环组成，并由环形永久磁铁钕铁硼制成，内环固定在泵轴22上，径向充磁(n-s)；外环固定在轴承座26上，径向充磁(s-n)，内环与外环之间设有1mm间隙，永不接触；内环外表面和外环内表面同性相斥(s-s)，处于悬浮状态，相隔的间隙是为了实现无接触，无摩擦，装置结构设置更加合理，实现内部内磁转子33的真正悬浮。
38.进一步，如图2所示，轴承控制器25设置有传感器检测参数，执行器作出矫正，最后由控制器发出指令，使磁力泵转子悬浮在规定位置，轴承控制器25和驱动电机36的机顶盒相连，提供电源，通过其内部的传感器、执行器，最后轴承由控制25器发出指令，实现对转子和磁悬浮轴承的保护，最终实现在高速旋转下磁力泵内部的两对摩擦副不接触，永不磨损，无需润滑，从而极大提高了设备的使用寿命、机械效能和安全运行。
39.进一步，如图4所示，支撑装置3包括弹簧311，弹簧311材质为聚四氟乙烯制成，且弹簧311连接在轴承座26右侧的上下两端，弹簧311右侧连接有接触块312，接触块312的材质和弹簧311的材质相同，接触块312上端设有弧形孔位313，弧形孔位313内部设有永磁体314，聚四氟乙烯俗称“塑料王”，是一种以四氟乙烯作为单体聚合制得的高分子聚合物，白色蜡状、半透明、耐热、耐寒性优良，可在-180～260℃长期使用，这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂，同时，聚四氟乙烯具有耐高温的特点，它的摩擦系数极低，所以可作润滑作用之余，亦成为了易清洁水管内层的理想涂料，弹簧311和接触块312的材质均为聚四氟乙烯，设置在轴承座26的左右侧上下端为了支撑内磁转子33带动泵轴22可能在左右方向上的运动，使得整个装置在运动过程中也能实现动平衡，稳定性更高，而且无需润滑；
40.如图5所示，所述弧形孔位313内部放置永磁体314，是为了实现左右方向上的悬浮平衡，而且在电机转动过程中，高速旋转叶轮处产生一定的向右的压力也能组织内磁转子33与隔离套34进行接触，解决了现有永磁电机中高温转动下永磁电机容易解体或者崩坏的问题，使得电机使用寿命更长，而且在瞬间启动或者停止的过程中，也不会产生影响，延长了该永磁电机的使用寿命。
41.进一步，如图4所示，隔离套34右侧中心位置设有磁块341，磁块341的磁性与内磁转子33为相同磁极，且磁块341的磁力与永磁体314进行相互抵触，使得内磁转子33在不工作的情况下处在稳定平衡悬浮状态，磁块341的作用是为了在叶轮开始转动工作过程中，可能受到抽送液体的阻力和被挤压向右的力，可能会使得内磁转子33与隔离套34接触，从而产生摩擦，破坏内部平衡的悬浮状态，使得稳定性不高，所以设置的磁块341是为了可以在叶轮11处可能受到向右的挤压力可以有一定的反作用力，使得叶轮11带动泵轴22破坏内部动平衡状态时，能受到磁块341对其的反作用力，在叶轮瞬间停止不动的状态下，磁块341对其的反作用力过大的情况下，利用弹簧311和接触块312来承载该反作用力，使得内部内磁转子33能回归静平衡悬浮的状态，使得其稳定性更高，使用寿命更长。
42.进一步，如图1所示，泵体1和驱动电机36下端连接有连接架4，连接架4底座为长方形结构，且该长方形底座四个角设有四个连接孔41，连接架4是为了当泵体1内在高速运转的情况下也能稳定的使得其正常工作，不会因为内部转动速度过大，而导致泵体1外壳活
动，破坏整体的平衡状态，而且连接架4上还设置有四个连接孔41，是为了可以牢固的安装在工作台面上，稳定性更高。
43.进一步，如图4所示，接触块312设置在第二辅助轴承32上侧，且接触块312的长度小于第二辅助轴承32到隔离套34之间的距离，接触块312静止状态与内磁转子33不接触，接触块312的设置不予任何轴承进行接触，防止不必要的摩擦对其产生磨损，而且要用到接触块312的时候大部分是为了消除磁块341对内磁转子33的反作用力带来的惯性，所以基本用在瞬间关闭泵体的状态下，这种关闭状态，轴承都会停止转动，所以内磁转子33接触到接触块312的转动产生的磨损较小，而且接触块312利用的材质还是聚四氟乙烯，聚四氟乙烯具有耐高温的特点，它的摩擦系数极低，所以可作润滑作用，所以内部的接触块312的使用寿命更长，从而使得整个泵体1的使用寿命更长。
44.进一步，如图4所示，弹簧311的宽度小于与第二轴向永磁悬浮轴承37到轴承座26最上端的距离，且弹簧311静止状态与第二轴向永磁悬浮轴承37和第二辅助轴承32不接触，弹簧311设置在长度也是为了不与其他轴承进行接触，减少不必要的磨损。
45.更进一步，辅助轴承21和第二辅助轴承32分别设置在泵轴22的两端，由筒形工程塑料填充碳石墨制成，其内圆设置有两条旋转槽，工程塑料具有优良的综合性能，机械强度高，耐热性能好，可以在苛刻的化学、物理环境中长期使用，而且碳石墨密封性能好，还具有良好的自润滑性能，摩擦系数低，耐腐蚀性能好，耐高温性好，且辅助轴承21和第二辅助轴承32分别设置在两个轴向永磁悬浮轴承两侧，托举静止状态转子以及高速旋转下对转子进行保护。
46.工作过程：根据磁场，同性相斥的泵理，使承受叶轮轴向力的轴向止推轴承以及支撑叶轮和转子重量的经向轴承具有无接触、无摩擦、无需润滑的优点，取消了传统磁力泵上的止推环和滑动轴承，并通过控制器使磁力泵转子稳定地悬浮在规定的位置，极大提高了磁力泵的使用寿命和安全可靠，降低了能耗；
47.其次轴向永磁悬浮轴承23和第二轴向永磁悬浮轴承37分别设置在径向永磁悬浮轴承24和第二径向永磁悬浮轴承31的两侧，由环形永久磁铁钕铁硼制成，轴向充磁(n-s)，其整体用不锈钢封装以满足耐腐蚀的要求；轴向永磁悬浮轴承23的端面与径向永磁悬浮轴承24的端面之间设有0.5mm间隙，永不接触，并与径向永磁轴承24的端面同性相斥(s-s)处于悬浮状态，二个径向永磁轴承分别设置在泵轴22的中间，由内环和外环组成，并由环形永久磁铁钕铁硼制成，内环固定在泵轴22上，径向充磁(n-s)；外环固定在轴承座26上，径向充磁(s-n)，内环与外环之间设有1mm间隙，永不接触；内环外表面和外环内表面同性相斥(s-s)，处于悬浮状态；
48.值得说明的是，图示箭头表示磁力泵输送液体的内部流动方向，以带走不锈钢隔离套的渴流热，硝保机组安全运行，而且考虑到了装置在运行过程中，叶轮11转动受力，可能收到向右的挤压，使得内部的泵轴22长时间挤压和瞬间关闭可能存在松动的情况，影响装置的稳定性能，所以设置了支撑装置3和磁块341来应对叶轮11处的受力可能破坏内部平衡，磁块341与内磁转子33的磁性相同，根据“同性相斥”的原理，静止状态下是正好处在静平衡的状态，而当叶轮11处开始转动受力，使得内部的静平衡被破坏，可能造成内磁转子33与隔离套34接触触碰，产生不必要的摩擦，所以设置了磁块341，避免了这一情况的产生，而且当该磁力泵瞬间被关闭的情况下，磁块341的反作用力产生一定的惯性，使得内磁转子33
可能接触到轴承座26，所以设置支撑装置3，利用接触块312和弹簧311的回弹力来缓解该惯性力，使得内部重新处在静平衡的状态，稳定性更高；
49.最后传统磁力泵上承载叶轮、内转子重量以及轴向力的滑动轴承和止推环，无需润滑并处于悬浮状态，从而使高速旋转下的两对摩擦副不接触永不磨损，并通过控制器，控制轴承的自由度，使磁力泵的转子稳定地悬浮在规定的位置，本装置的设置取消了传统磁力泵上的滑动轴承与止推环，使磁力泵长期安全可靠运行，提高效率并降低能耗成为可能。
50.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前后”、“左右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。
51.当然在本技术方案中，本领域的技术人员应当理解的是，术语“一”应理解为“至少一个”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
52.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明的技术提示下可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。