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立式屏蔽电泵气体密封型轴承结构介绍

   日期:2017-07-04     来源:中国水泵网    浏览:88    

  屏蔽电泵广泛应用于化工、核工业等重要场合,解决了很多一般泵无法解决的难题,但随着科学技术的飞速发展,对屏蔽电泵又提出了很多新的课题。

  屏蔽电泵的最大特点就是电动机部分与泵部分是一体,即共用一根电机轴,由此省去了中间联接部分,从而解决了动密封非常难以解决的泄漏问题。但这里提到的泄漏也只是相对外界环境而言,实际上对泵而言这部分泄漏仍然存在,只不过这部分泄漏没有泄漏到外界环境,而是直接“泄漏‘到屏蔽电动机内部,由此而产生了在输送介质中含有固体颗粒的情况下,这种含有固体颗粒的输送介质”泄漏“到屏蔽电动机内部会造成什么样的后果,将如何解决这个问题,2输送含有固体颗粒的介质对屏蔽电泵的影响由于屏蔽电泵一般采用石墨轴承与堆焊(或喷焊)硬质合金的轴承套构成的磨擦付,”泄漏“到屏蔽电动机内部的含有固体颗粒的介质势必流经石墨轴承磨擦付。在正常的情况下这部分输送介质能起到润滑轴承的作用,同时又带走屏蔽电动机损耗产生的热量,起到冷却的作用。然而当输送介质中含有固体颗粒时,固体颗粒在流经石墨轴承与轴承套之间的间隙时,与石墨轴承和轴承套产生磨擦,从而加速了石墨轴承和轴承套的磨损,磨擦付一旦磨损严重,或是在磨损过程中,电泵将不能提供正常的流量和压头,甚至会造成停机或烧毁电机。

  3理论分析为了解决以上难题,我们不妨先做一个试验,把一个滚动轴承固定在一个倒置的容器顶部,如,当把它们一起垂直向下放入液体中时,我们把空气按理想气体考虑,根据玻意耳一马略特(Boyle―Maotte)定律可得:于容器内腔体积与滚动轴承体积之差);V,'―液面上升后容器内的空气所占的体积;P0―大气压力;P/―液面上升后容器内空气的压力。

  理论分析试验简图液面的升高而升高,当容器内空气的压力升高到一定值时,此值与容器以外的压力一样时,即容器内外压力在容器内升高的液面处达到平衡时,此液面就不再升高。

  所以只要知道此时液体压力P2以及容器内除去滚动轴承的净容积,就可以利用玻意耳一马略特定律反推出容器内空气所占的最后体积,从而得出液面在P2的压力下能升高多少,此时液面的位置必须能保证所使用的滚动轴承不与液面接触。考虑到容器内液面的波动以及压力P2的变化,以上计算出的数值应加上足够的余量。

  4实际应用利用上面试验得出的结论,我们研制了一种气体密封型轴承结构的立式屏蔽电泵。该电泵把屏蔽电动机的转子下轴承台部位设置一个倒置的、内空的、上端与轴焊接成封闭的圆柱筒体。该圆柱筒体是焊接到转子上的,随转子一起转动。圆柱筒体与转子焊接后必须进行气密试验,保证圆柱筒体与转子构成的密封轴承腔不漏气。

  通过精心的结构设计在轴向把滚动轴承定位,上轴承相对下轴承来说结构上就简单一些,直接加大上轴承室的轴向长度,此时转子中轴部分也相应加长,即同样利用上面试验得出的结论,使上轴承安装在上轴承室的上部,下部留有一段液面上升的距离,使上轴承也不与输送介质接触(如)。

  此时“泄漏”到屏蔽电动机内部的输送介质的循环路线也发生了变化,由于此时“泄漏”到屏蔽电动机内部的输送介质不需要润滑滚动轴承,而主要是从屏蔽电动机上部经定、转子之间回流到泵部分,起到冷却屏蔽电动机的作用,从而可以减小这部分“泄漏”流量,即减小了容积损失。由于循环路线的改变,使得“泄漏”到屏蔽电动机内部的输送介质循环时的阻力变小,从而减小了循环这部分输送介质所需的能量。

  该种立式屏蔽电泵在实际使用过程中没有出现问题,解决了输送介质中含有固体颗粒的难题,满足了用户的使用要求。

  5结束语此种立式屏蔽电泵的气体密封型轴承结构利用了玻意耳一马略特定律气体的压力随体积的变化而变化的原理,使用滚动轴承代替了石墨轴承,解决了石墨轴承和堆焊(或喷焊)硬质合金的轴承套构成的磨擦付成本高、使用周期短的缺点,最重这样可以在无失电过程和不停转的情况下变极切换。由于高速极在S= 0.5的情况下起动,因而起动电流要小一些。同样,低速极向中速极变极时也是如此。因此每种极数采用独立绕组能降低变极过程电气损耗。

  变极调速电动机从高速极向中速极或中速极向低速极变极切换时,电机处于回馈制动状态,因而冲击电流和转矩比电动状态起动时更大,将产生很大电气损耗和冲击。若每种极数下采用独立的绕组,变极切换时两种极数下绕组串联运行,然后再切换到所需的极数下运行。由于两种绕组串联后的等效阻抗比单独绕组的等效阻抗大,因此该方法可有效地降低回馈制动时冲击电流和转矩,降低损耗和冲击。例如一台4/8/32极的22/22/5kW的变极调速电动机采用该方式后,从4极过渡到8极的冲击电流由直接变极时的280A降到46A,因此电气损耗将大大降低。

  4结束语综上所述,要设计节能型的塔机专用变极调要的是解决了一般屏蔽电泵只能输送介质中不含有固体颗粒的难题。

  但该种立式屏蔽电泵也有其待发展的地方,例如它对输送介质中的固体颗粒是有要求的,有一定的范围。固体颗粒不能太大,而且不能太硬,因为它虽然解决了固体颗粒不对轴承的影响,而对叶轮前、后口环以及定、转子屏蔽套都存在着很大的磨损,尤其当固体颗粒很大时,甚至可以堵塞输送介质在屏蔽电动机内部正常的循环路线,从而使屏蔽电泵不能正常工作。

  更值得一提的是该种立式屏蔽电泵为了采用滚动轴承结构,使得该种立式屏蔽电泵的结构和采用石墨轴承的一般屏蔽电泵相比变得相对复杂了,而且该种立式屏蔽电泵必须是立式垂直安装。

 
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