CN121952883A - 一种模块化多级离心泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种模块化多级离心泵，包括端盖、多个模块化组件以及蜗壳，多个模块化组件依次首尾连接，模块化组件包括壳体、叶轮以及电机模组，壳体内形成容置空间，壳体上沿容置空间轴向开设有吸入口以及沿容置空间径向开设有排出口，叶轮可转动的设置在容置空间内，电机模组包括定子以及永磁体，定子固定于壳体内，永磁体固定在叶轮上；本发明采用了轴向磁通电机作为离心泵的驱动电机，使电机与离心泵一体化，压缩了轴向空间，取消了传统离心泵易损坏的轴封装置和联轴器，提高了离心泵的密封性能，另外，通过增减模块化组件数量可调节泵的级数，以适应不同流量扬程需求；解决了传统技术中轴向尺寸大、轴封易漏、级数固定及适应性差的问题。

Description

一种模块化多级离心泵

技术领域

本发明涉及减速机设备领域，尤其涉及一种模块化多级离心泵。

背景技术

多级离心泵是船舶、航空领域重要的流体输送设备，当前多级离心泵普遍采用电机驱动叶轮的方式工作。

专利CN 120159777 A提出了一种级数可调的节能多级离心泵，包括泵壳，所述泵壳的正面安装有出水口，所述泵壳的顶面安装有进水口，所述进水口用于将液体导入到泵壳的内部经过离心加压由出水口排出，所述泵壳的一侧还安装有驱动主轴电机，所述泵壳的两侧包裹有泵盖，所述泵壳的外表面还设置有压力传感器，所述泵壳的内部嵌入有双重泄压组件，所述双重泄压组件包括内泵体。

但上述技术中存在以下问题：其虽然能通过变级数适应压力的变化，但这种电机驱动叶轮的方式，轴向空间利用率低，更换复杂。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种模块化多级离心泵，能够解决现有技术中轴向空间利用率低、更换复杂的问题。

本发明提供一种模块化多级离心泵，包括：

端盖，

多个模块化组件，位于首端的所述模块化组件与所述端盖连接，位于末端的所述模块化组件与所述蜗壳连接，所述模块化组件包括壳体、叶轮以及电机模组，所述壳体内形成容置空间，所述壳体上沿所述容置空间轴向开设有吸入口以及沿所述容置空间径向开设有排出口，所述叶轮可转动的设置在所述容置空间内，所述电机模组包括定子以及永磁体，所述定子固定于所述壳体内，所述永磁体固定在所述叶轮上，以及

蜗壳，位于末端的所述模块化组件的所述排出口与所述蜗壳的排液口对接；其中，所述模块化组件的所述吸入口与上一级所述模块化组件的所述排出口对接，位于首端的所述模块化组件的所述吸入口与所述端盖的进液口对接。

在其他实施例中，所述叶轮轴线中部位置开设有叶轮进液口，所述叶轮的周向开设有叶轮出液口，所述叶轮内部形成连通所述叶轮进液口以及所述叶轮出液口的腔体。

在其他实施例中，所述定子包括铁芯与定子绕组，所述铁芯呈环形，所述定子绕组设于所述铁芯上。

在其他实施例中，所述铁芯上开设有销孔，所述销孔内设有插销，用于限制所述定子绕组沿周向串动。

在其他实施例中，所述叶轮的两端面上均设有所述永磁体，所述电机模组包括两个所述定子，分别与所述叶轮的两端面对应。

在其他实施例中，所述模块化组件还包括前导叶段以及后导叶段，所述前导叶段设于所述叶轮沿水流方向的前端并与所述壳体内壁固定，所述后导叶段设于所述叶轮沿水流方向的后端并与所述壳体内壁固定，两个所述定子分别固定在所述前导叶段以及所述后导叶段上。

在其他实施例中，所述前导叶段中部开设有前导叶进液口，所述后导叶段中部开设有后导叶出液口，所述前导叶段、所述后导叶段上设有封闭的环形凹槽，所述定子嵌设于所述环形凹槽内，所述环形凹槽上密封盖设有环形密封盖。

在其他实施例中，所述前导叶进液口、所述后导叶出液口处设有转动轴承，所述转动轴承具有可相对转动的第一转动端与第二转动端，所述第一转动端与所述前导叶段或所述后导叶段固定，所述第二转动端与所述叶轮固定。

在其他实施例中，所述蜗壳包括蜗壳本体、尾叶轮以及尾叶轮驱动组件，所述排液口设于所述蜗壳本体的周向上且沿所述蜗壳本体的端面切线方向设置，所述尾叶轮可转动的设于所述蜗壳本体内部并与所述蜗壳本体同轴设置，所述尾叶轮驱动组件用于驱动所述尾叶轮相对所述蜗壳本体转动。

在其他实施例中，还包括温控调节模组，包括温度传感器、流量压力传感器、控制器以及供电单元，所述温度传感器设于所述定子以及所述尾叶轮驱动组件处、用于实时监测所述定子、所述尾叶轮驱动组件的工作温度，所述流量压力传感器设于所述吸入口、所述排出口、进液口以及所述排液口处，用于监测所述吸入口、所述排出口、所述进液口以及所述排液口的流量以及压力，所述供电单元用于所述定子以及所述尾叶轮驱动组件电连接，所述控制器与所述温度传感器、所述流量压力传感器以及所述供电单元电连接，所述控制器根据所述温度传感器检测的温度以及所述流量压力传感器监测的流量以及压力控制所述供电单元。

本发明的有益效果为：

本发明提供一种模块化多级离心泵，包括端盖、多个模块化组件以及蜗壳，多个模块化组件依次首尾连接，位于首端的所述模块化组件与所述端盖连接，位于末端的所述模块化组件与所述蜗壳连接，所述模块化组件包括壳体、叶轮以及电机模组，所述壳体内形成容置空间，所述壳体上沿所述容置空间轴向开设有吸入口以及沿所述容置空间径向开设有排出口，所述叶轮可转动的设置在所述容置空间内，所述电机模组固定于所述容置空间内、驱动所述叶轮相对所述容置空间转动，所述电机模组包括定子以及永磁体，所述定子固定于所述壳体内，所述永磁体固定在所述叶轮上；其中，所述模块化组件的所述吸入口与上一级所述模块化组件的所述排出口对接，位于首端的所述模块化组件的所述吸入口与所述端盖的进液口对接，位于末端的所述模块化组件的所述排出口与所述蜗壳的排液口对接，本发明采用了轴向磁通电机作为离心泵的驱动电机，较现有技术中的方案使电机与离心泵一体化极大压缩了泵体本身所占有的轴向空间，本发明取消了传统离心泵易损坏的轴封装置和联轴器，提高了离心泵的密封性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。

图1为本发明中模块化多级离心泵的结构示意图；

图2为本发明中模块化多级离心泵的截面示意图；

图3为本发明中模块化多级离心泵的内部结构的爆炸示意图；

图4为图2中定子的结构示意图；

图5为本发明中模块化多级离心泵中温控调节模组的模块示意图；

图6为本发明中模块化多级离心泵中温控调节模组的调节流程图；

其中：1-端盖，11-进液口，

2-模块化组件，21-壳体，211-吸入口，212-排出口，22-叶轮，221-叶轮进液口，222-叶轮出液口，23-电机模组，231-定子，231a-铁芯，231b-定子绕组，231c-销孔，232-永磁体，24-前导叶段，25-后导叶段，26-环形凹槽，27-环形密封盖，28-转动轴承，

3-蜗壳，31-排液口，32-蜗壳本体，33-尾叶轮，34-尾叶轮驱动组件，341-尾叶轮定子，342-尾叶轮永磁体，

4-固定螺杆，

5-温控调节模组，51-温度传感器，52-流量压力传感器，53-控制器54-供电单元。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种模块化多级离心泵，包括端盖1、多个模块化组件2以及蜗壳3，多个模块化组件2采用了轴向磁通电机作为离心泵的驱动电机，较现有技术中的方案使电机与离心泵一体化极大压缩了泵体本身所占有的轴向空间，本发明取消了传统离心泵易损坏的轴封装置和联轴器，提高了离心泵的密封性能。

请参阅图1-5，为本发明一实施例中模块化多级离心泵，其包括：端盖1、多个模块化组件2以及蜗壳3，多个模块化组件2依次首尾连接，位于首端的所述模块化组件2与所述端盖1连接，位于末端的所述模块化组件2与所述蜗壳3连接，所述模块化组件2包括壳体21、叶轮22以及电机模组23，所述壳体21内形成容置空间，所述壳体21上沿所述容置空间轴向开设有吸入口211以及沿所述容置空间径向开设有排出口212，所述叶轮22可转动的设置在所述容置空间内，所述电机模组23固定于所述容置空间内、驱动所述叶轮相对所述容置空间转动，其中，所述模块化组件2的所述吸入口211与上一级所述模块化组件2的所述排出口212对接，位于首端的所述模块化组件2的所述吸入口211与所述端盖1的进液口11对接，位于末端的所述模块化组件2的所述排出口212与所述蜗壳3的排液口31对接。

本申请使用过程如下：根据需求选择合适数量的所述模块化组件2，将所述模块化组件2依次首尾连接，所述模块化组件2的所述吸入口211与上一级所述模块化组件2的所述排出口212对接，位于首端的所述模块化组件2的所述吸入口211与所述端盖1的进液口对接，位于末端的所述模块化组件2的所述排出口212与所述蜗壳3的排液口对接，完成组装后，对所述电机模组23进行通电，所述电机模组23带动所述叶轮22相对所述壳体21转动，将流体离心排出，起到泵送的作用。

具体的，所述端盖1呈一盖状，所述端盖1与所述壳体21的端部相匹配，所述端盖1上开设有所述进液口11，所述进液口11与位于首端的所述模块化组件2的所述容置空间连通。

具体的，所述端盖1与位于首端的所述模块化组件2的所述壳体21可拆卸连接，具体而言，所述端盖1与所述壳体21通过螺栓固定。

具体的，所述壳体21呈筒状，且上下两端无盖，所述叶轮22设于所述壳体21内。

所述壳体21的端部与另一所述壳体21的端部、所述端盖1或所述蜗壳3对接并密封。具体而言，所述壳体21的端部上设有壳体密封圈，所述壳体密封圈能够密封所述壳体21与所述壳体21之间、所述壳体21与所述端盖1以及所述壳体21与所述蜗壳3之间的缝隙。

具体的，所述叶轮22轴线中部位置开设有叶轮进液口221，所述叶轮22的周向开设有叶轮出液口222，所述叶轮22内部形成连通所述叶轮进液口221以及所述叶轮出液口221的腔体。在使用时，流体通过所述叶轮进液口221进入所述叶轮22的腔体，从所述叶轮出液口222排出。

具体的，所述电机模组23包括定子231以及永磁体232，所述定子231固定于所述壳体21内，所述永磁体232固定在所述叶轮22上，当所述电机模组23通电时，驱动所述永磁体232以及所述叶轮22在所述壳体21内转动，对流体做功。

进一步的，所述定子231包括铁芯231a与定子绕组231b，所述铁芯231a呈环形，所述定子绕组231b设于所述铁芯231a上。为避免所述定子绕组2231b沿铁芯231a的周向串动，所述铁芯231a上开设有销孔231c，所述销孔231c内设有插销，对所述定子绕组231b进行限位，解决定子绕组231b沿铁芯231a的周向串动的问题。

进一步的，所述叶轮22的两端面上均设有所述永磁体232，对应的，所述电机模组23包括两个所述定子231，分别与所述叶轮22的两端面对应。

针对两个所述定子231的固定问题，所述模块化组件2还包括前导叶段24以及后导叶段25，所述前导叶段24设于所述叶轮22沿水流方向的前端并与所述壳体21内壁固定，所述后导叶段25设于所述叶轮22沿水流方向的后端并与所述壳体21内壁固定，两个所述定子231分别固定在所述前导叶段24以及所述后导叶段25上。

具体而言，所述前导叶段24中部开设有前导叶进液口，所述后导叶段25中部开设有后导叶出液口，所述前导叶段24、所述后导叶段25上设有封闭的环形凹槽26，所述定子231嵌设于所述环形凹槽26内，所述环形凹槽26上密封盖设有环形密封盖27，对所述定子231起到密封中的作用。

而位于首端的所述模块化组件2，所述前导叶段24与所述端盖1形成一体化设置。

而位于末端的所述模块化组件2，其所述后导叶段25与所述蜗壳3形成一体化设置。

另外，所述前导叶段24与所述后导叶段25还对所述叶轮22起到支撑的作用，所述前导叶进液口、所述后导叶出液口处设有转动轴承28，所述转动轴承28具有可相对转动的第一转动端与第二转动端，所述第一转动端与所述前导叶段24或所述后导叶段25固定，所述第二转动端与所述叶轮22固定。在本实施例中，所述转动轴承28为径向止推联合轴承。

可以理解的是，位于首端的所述模块化组件2，其所述转动轴承28的第一转动端固定于所述端盖1上，所述而位于末端的所述模块化组件2，其所述转动轴承28的第一转动端固定于所述蜗壳3上。

具体的，所述蜗壳3包括蜗壳本体32以及尾叶轮33，所述排液口31设于所述蜗壳本体32的周向上且沿所述蜗壳本体32的端面切线方向设置，所述尾叶轮33可转动的设于所述蜗壳本体32内部并与所述蜗壳本体32同轴设置。所述模块化组件2的液体进入所述蜗壳本体32内部后，经过所述尾叶轮33的离心作用最终排出至所述排液口31。

所述蜗壳3还包括一尾叶轮驱动组件34，所述尾叶轮驱动组件34用于驱动所述尾叶轮33相对所述蜗壳本体32转动。

所述尾叶轮33的驱动方式有多种，在一些可行的实施例中，所述尾叶轮驱动组件34包括电机，所述电机设于所述蜗壳本体32外部并与所述尾叶轮33轴连接，进而驱动所述尾叶轮33转动。

而在本实施例中，所述尾叶轮驱动组件34包括尾叶轮定子341以及尾叶轮永磁体342，所述尾叶轮定子341固定于所述蜗壳本体32内，所述永尾叶轮永磁体342固定在所述尾叶轮33上，当所述尾叶轮定子341通电时，驱动所述尾叶轮永磁体342以及所述尾叶轮33在所述蜗壳本体32内转动，对流体做功。

另外考虑到多个所述模块化组件2堆叠的稳定性，本发明还包括若干固定螺杆4，所述固定螺杆4穿设于所述壳体21，所述固定螺杆4的两端分别与所述端盖1以及所述蜗壳3螺栓固定。所述固定螺杆4对所述模块化组件2起到串联固定的作用，有助于提升所述模块化组件2堆叠的稳定性。

本发明还包括温控调节模组5，所述温控调节模组5包括温度传感器51、流量压力传感器52、控制器53以及供电单元54，所述温度传感器51设于所述定子231以及所述尾叶轮定子341处、用于实时监测所述定子231、所述尾叶轮定子341的工作温度，所述流量压力传感器52设于所述吸入口211、所述排出口212、所述进液口11以及所述排液口31处，用于监测所述吸入口211、所述排出口212、所述进液口11以及所述排液口31的流量以及压力，所述供电单元54用于所述定子231以及所述尾叶轮定子341电连接。所述控制器53与所述温度传感器51、所述流量压力传感器52以及所述供电单元54电连接，所述控制器53根据所述温度传感器51检测的温度以及所述流量压力传感器52监测的流量以及压力调节所述供电单元54的电压，进而调节所述叶轮22的转速，实现以下调节方法，如图6所示：

所述控制器53根据过往使用经验拟合形成所述叶轮22以及所述尾叶轮33的参考转速与流量扬程的关系曲线；

启动时，向所述控制器53给入需求的流量扬程以及限制温度，所述控制器53根据上述关系曲线确定所述叶轮22与所述尾叶轮33的转速，并通过所述控制器53精准控制总流量扬程；

每个温度传感器对应检测各个所述定子231处以及所述尾叶轮定子341处的温度，如果某一温度传感器提示温度超过限制温度，则对与之对应的所述叶轮22或所述尾叶轮33降速运行，防止过热损坏；并相应提升其相邻所述叶轮22或所述尾叶轮33的转速，使设备维持在给定温度范围并保持总体流量扬程满足需求。

为便于，现根据附图阐述本发明的实际工作流程：

使用时，所述控制器53控制所述供电单元54给所述定子231以及所述尾叶轮定子341通电，产生旋转磁场，该旋转磁场驱动安装于所述叶轮22上的所述永磁体232以及安装于所述尾叶轮33上的所述尾叶轮永磁体342，带动所述叶轮22旋转，将对由所述壳体21吸入的液体做功，带动液体高速旋转，液体向所述叶轮22的外周流动，并通过所述后导叶段25向下一级所述模块化组件2流动，如果所述模块化组件2为倒数第一级，液体流经所述后导叶段25后直接进入所述尾叶轮33的吸入测，最终由径向的所述排液口31排出泵外，另外，内部高速流动的液体还可以对所述所述定子231以及所述尾叶轮定子341进行冷却，以及对所述转动轴承28进行润滑冷却。

本发明有益效果是：

本发明提供一种模块化多级离心泵，包括端盖、多个模块化组件以及蜗壳，多个模块化组件依次首尾连接，位于首端的所述模块化组件与所述端盖连接，位于末端的所述模块化组件与所述蜗壳连接，所述模块化组件包括壳体、叶轮以及电机模组，所述壳体内形成容置空间，所述壳体上沿所述容置空间轴向开设有吸入口以及沿所述容置空间径向开设有排出口，所述叶轮可转动的设置在所述容置空间内，所述电机模组固定于所述容置空间内、驱动所述叶轮相对所述容置空间转动，所述电机模组包括定子以及永磁体，所述定子固定于所述壳体内，所述永磁体固定在所述叶轮上；其中，所述模块化组件的所述吸入口与上一级所述模块化组件的所述排出口对接，位于首端的所述模块化组件的所述吸入口与所述端盖的进液口对接，位于末端的所述模块化组件的所述排出口与所述蜗壳的排液口对接，本发明采用了轴向磁通电机作为离心泵的驱动电机，较现有技术中的方案使电机与离心泵一体化极大压缩了泵体本身所占有的轴向空间，本发明取消了传统离心泵易损坏的轴封装置和联轴器，提高了离心泵的密封性能。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”和“下”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申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的模组或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”和“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上，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揭露的技术范围内，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。

Claims (10)

1.一种模块化多级离心泵，其特征在于，包括：

端盖，

多个模块化组件，位于首端的所述模块化组件与所述端盖连接，位于末端的所述模块化组件与所述蜗壳连接，所述模块化组件包括壳体、叶轮以及电机模组，所述壳体内形成容置空间，所述壳体上沿所述容置空间轴向开设有吸入口以及沿所述容置空间径向开设有排出口，所述叶轮可转动的设置在所述容置空间内，所述电机模组包括定子以及永磁体，所述定子固定于所述壳体内，所述永磁体固定在所述叶轮上，以及

蜗壳，位于末端的所述模块化组件的所述排出口与所述蜗壳的排液口对接；其中，所述模块化组件的所述吸入口与上一级所述模块化组件的所述排出口对接，位于首端的所述模块化组件的所述吸入口与所述端盖的进液口对接。

2.如权利要求1所述的模块化多级离心泵，其特征在于，所述叶轮轴线中部位置开设有叶轮进液口，所述叶轮的周向开设有叶轮出液口，所述叶轮内部形成连通所述叶轮进液口以及所述叶轮出液口的腔体。

3.如权利要求1所述的模块化多级离心泵，其特征在于，所述定子包括铁芯与定子绕组，所述铁芯呈环形，所述定子绕组设于所述铁芯上。

4.如权利要求3所述的模块化多级离心泵，其特征在于，所述铁芯上开设有销孔，所述销孔内设有插销，用于限制所述定子绕组沿周向串动。

5.如权利要求4所述的模块化多级离心泵，其特征在于，所述叶轮的两端面上均设有所述永磁体，所述电机模组包括两个所述定子，分别与所述叶轮的两端面对应。

6.如权利要求5所述的模块化多级离心泵，其特征在于，所述模块化组件还包括前导叶段以及后导叶段，所述前导叶段设于所述叶轮沿水流方向的前端并与所述壳体内壁固定，所述后导叶段设于所述叶轮沿水流方向的后端并与所述壳体内壁固定，两个所述定子分别固定在所述前导叶段以及所述后导叶段上。

7.如权利要求6所述的模块化多级离心泵，其特征在于，所述前导叶段中部开设有前导叶进液口，所述后导叶段中部开设有后导叶出液口，所述前导叶段、所述后导叶段上设有封闭的环形凹槽，所述定子嵌设于所述环形凹槽内，所述环形凹槽上密封盖设有环形密封盖。

8.如权利要求6所述的模块化多级离心泵，其特征在于，所述前导叶进液口、所述后导叶出液口处设有转动轴承，所述转动轴承具有可相对转动的第一转动端与第二转动端，所述第一转动端与所述前导叶段或所述后导叶段固定，所述第二转动端与所述叶轮固定。

9.如权利要求8所述的模块化多级离心泵，其特征在于，所述蜗壳包括蜗壳本体、尾叶轮以及尾叶轮驱动组件，所述排液口设于所述蜗壳本体的周向上且沿所述蜗壳本体的端面切线方向设置，所述尾叶轮可转动的设于所述蜗壳本体内部并与所述蜗壳本体同轴设置，所述尾叶轮驱动组件用于驱动所述尾叶轮相对所述蜗壳本体转动。

10.如权利要求9所述的模块化多级离心泵，其特征在于，还包括温控调节模组，包括温度传感器、流量压力传感器、控制器以及供电单元，所述温度传感器设于所述定子以及所述尾叶轮驱动组件处、用于实时监测所述定子、所述尾叶轮驱动组件的工作温度，所述流量压力传感器设于所述吸入口、所述排出口、进液口以及所述排液口处，用于监测所述吸入口、所述排出口、所述进液口以及所述排液口的流量以及压力，所述供电单元用于所述定子以及所述尾叶轮驱动组件电连接，所述控制器与所述温度传感器、所述流量压力传感器以及所述供电单元电连接，所述控制器根据所述温度传感器检测的温度以及所述流量压力传感器监测的流量以及压力控制所述供电单元。