1引首在泵产品中,采用一对通过磁力费合的联轴器来传递动力,可以将栗传动结构中轴的动密封改为静密封,从而根本上杜绝轴的动密封不可避免的泄漏。这种采用磁力传动的泵产品,在化工、医药、食品工业应用中很受欢迎。尤其是磁力塑料自贼,集自吸、耐腐蚀、无泄漏、低赫等航于一体,使用户感到非常经济和方便。下面笔者就近年来所做的磁力塑料自吸栗的结构和传动册研究作如下介绍:2结构设计2.1总体结构、和是几种典型的圆筒式磁力传动塑料自吸栗(外混式)总体结构图它们都由泵体前盖1、泵体后盖2、内蜗壳3、隔离套4、主动磁环5、从动磁环6、后轴承7、前轴承8、叶轮9等主要零部件组成(、两种结构多一个中间体10)。
22泵体结构考虑到便于塑料成型模具的制作和注射、脱模等工艺问题,泵体采用分体组合式结构,结构的泵体由泵体前盖1、泵体后盖2、内蜗壳3、中间体10组成。内蜗壳通过泵体后盖和中间体定位对压固定,并由后盖、中间体、内蜗壳三个部件形成自吸泵体兼做储水室的气水分离室。回流孔开在内蜗壳上,而进水室则由前盖与中间体构成,进口接头和拍门与前盖制成一体。与、的泵体结构相比,减少了一个中间体;泵进口接头与内蜗壳制成一体,无拍门。使用时外接鹅形管与止回阀形成进水室,而兼做储水室的气水分离室由杲体前盖、后盖、内蜗壳三个部件构成。
2J转子部件结构主动磁环与电机轴通过键连接为一体,随电初转子一起转动。主动和从动磁环上间隔地嵌有篼磁强度的磁钢片,相邻两块磁钢片的极性相反排列()。当主动磁环随电机转子一同转动时,通过磁场作用,将带动从动磁环同步转动。由隔离套将主动和从动磁环分成两个腔体。
232泵转子组件结构中,泵转子组件由轴及安装在轴上的叶轮和从动磁环构成,安装在栗体后盖和隔离套上的两个滑动轴承承受负载。由于轴浸没在液体中,故一般用耐高温、耐腐蚀的材料制造,这种结构适合于较大功率的泵采用。和两种结构中,从动磁环与叶轮联成一体,构成泵转子组件。中,轴承在泵体内蜗壳和隔离套上,没有轴,因此,结构非常简单,适宜小功率栗采用。结构的泵转子组件虽然有轴,但轴本身不转动,仅有一个滑动轴承,设在转子内轴芯线上,轴的一端固定在内蜗壳上,另一端固定在隔离套上,这种结构适用于较大功率的泵。
2.3.3冷却与润滑主、从动磁环在气隙中所产生的磁场对隔离套来说是一个旋转磁场,因此,将在隔离套中产生涡流损失并使隔离套发热;同时,由于转子部件高速轧动,滑动轴承所产生的摩擦热量也是不可低估的,因此,需要设计冷却与润滑系统。在、所示结构的转子中心线上开有通孔,使栗的进口与出口相通,形成部分液体循环回路,在泵进、出口压力差作用下,部分液体将通过这一回路流动,达到轴承的冷却、润滑及隔离套冷却目的。结构的滑动轴承很长,滑动轴承轴瓦与轴之间的间隙直接将泵的进、出口连成一个回路,轴承的冷却与润滑、隔离套的冷却都由通过这一回路的液体实现。
主要考虑到塑料模具在叶轮注塑成型后的脱模问题,笔者采用了两种叶轮设计构(、)。一种为分体组合式,叶片与后盖板为一体,在叶片上设有凸钉(铆钉),前盖板上相应位置打孔,通过铆接将前盖板、后盖板(带叶片)铆接为一整体叶轮()。这种结构,可以使叶轮轴面流道面积变化较为合理,7JC力效率较高,但模具费用高,工艺繁杂。另一种结构为整体形叶轮,流道部分分两块芯模抽出()。这种结构的流道扩散较大,水力效率低,适宜固液混输的化工泵叶轮采用,其优点是工艺较为简单。
分体组合式叶轮整体形叶轮2.4隔离套结构及设计要求隔离套是位于内、外磁转子之间的一个圆筒形密封部件,它使磁力栗过流介质与外界隔离,并支撑转子部件轴承(见、和)。由于磁力驱动转矩与内、外磁转子的工作气隙Lg有关(Lg越小越好),因此,在满足强度和刚度的前提下,应将隔离套的厚设计得尽量薄,可按压力容器的设计计算方法进行壁厚的计算。又由于内、外磁转子在相对于隔离套转动时,隔离套处于交变磁场作用下,因此,要求制造隔离套的材料应具有很高的电阻率,一般采用磁性金属材料(如118凡9)或非金属材料(如各类工程塑料)制造。
3磁力传动设计磁力传动设计是通过磁力联轴器的设计来实现的,因而磁力传动设计实质上是磁力联轴器的设计问题。
一般来说,磁力联轴器的设计要满足下列三个条件:⑴在泵起动和负载运行时能有效地将电机功率传递给泵转子部件,并在起动和运行中保证不打滑;(2)在工作温度低于80°C时不退磁;(3)磁力联轴器的大传动力矩必须小于电动机的大负载力矩,以保证当杲功率超过电机的大负载功率时磁力联轴器打滑,达到过载时保护电机的目的。
磁力联轴器的设计方法如下(有关尺寸见)。
3.1泵转子力矩计算3.1.1确定额定工作力矩Mi Y一输送介质重度,kg/m3Q―输送介质流量,m3/s -机电设备H―泵工作扬程,m N―泵转子工作转速,r/minn 3.1.2转子附加动力矩M2 J―泵转子部件惯量,gm;W―泵转子工作角速度,rad/s;t―泵起动开始至达到额定转速的时间,s.从上可以看出,在电机性能允许的范围内降压起动‘可以减小磁性联轴器尺寸,节省磁性材料。
313栗大静力矩Minax 3.2磁路计算一般需根据相似设计或经验初步确定磁力联轴器的尺寸。
3.2.1求磁块工作负载线磁块负载线为一直线,其斜率为:一1 y一负载系数Ag―气隙截面积Am―磁块平均截面积Lm―磁块厚度Lg―工作气隙K―漏磁系数K2―磁通损失系数Bm―剩磁Hm―矫顽力是磁块的退磁曲线图,OP线为磁块的负载线,由此求出Bm、心。
3.2.2磁路系数K G―磁极与气隙的总厚度;L M―磁极数。
323磁化强度N 3.2.4有效工作磁块强度Hw Lb―磁块平均宽度N―极面形状系数,一般为1.03-1.25H -磁块平均厚度3.2.5磁场产生的大力矩vm―磁块总体积R―平均传动半径以上是磁力传动的设计过程,设计计算结果应保证如下关系式成立:M‘一电机大负载转矩4结束语(1)由于磁力塑料自吸泵的泵体结构复杂,设计时要考虑塑料成型模具的制作及脱膜问题,故栗体采用分体组合式是一种理想的结构方案;(2)需承受茱转子部件及其负载的轴承结构设计中,轴承的冷却、润滑结构和隔离套的冷却结构是磁力泵设计中特别重要的问题;(3)在电机起动性能允许的条件下,延迟起动时间可减少磁块材料,缩小磁力联轴器外形尺寸,有利于降低制造成本;⑷采用磁力传动的旋转式机械,能使电机得到过载保护。