CN110425150B - 用于密闭容器的驱动装置及动设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于密闭容器的驱动装置及动设备，该用于密闭容器的驱动装置包括：定子和定子支撑结构，定子支撑结构用于将定子固定于密闭容器；转子、转子轴和转子支撑结构，转子轴能通过转子支撑结构转动连接于密闭容器内；导流叶轮，其安装于转子轴的下端，以随转子轴一起转动，能驱动密闭容器内的流体，从导流叶轮的中心向外流动。通过本发明，缓解了现有技术中动设备难以保证较高的密封效果的技术问题。

Description

用于密闭容器的驱动装置及动设备

技术领域

本发明涉及机械设备，尤其涉及一种用于密闭容器的驱动装置及动设备。

背景技术

在石油化工领域，常用于用到具有运动功能的工艺设备，这类设备统称为动设备；动设备常见的驱动形式为由电机来提供旋转驱动力，来驱使转动功能部件转动。一些动设备中，需要将转动功能部件置于密闭容器中，来执行搅拌等操作，这些动设备的密封效果，对设备正常运行和运行操作的安全性起到至关重要的作用。尤其是处理易燃易爆、挥发性高、带放射性的或者有毒有害物质的动设备，对密封效果的要求更为严格。

常见的密封部件有压盖、填料以及波纹管。按照密封部件与转动功能部件的零部件是否接触，可以分为接触式密封和非接触式密封。一般来说，接触式密封的密封效果较好，但由于受到摩擦损伤的限制，一般只适用于密封面的线速度较低的场合；非接触式密封适用于较高的速度，但密封性能较差。为了提高密封等级，可以采用增加填料的压紧力或者增设密封圈的方式来实现；但是，这种方式同时会带来摩擦力和磨损量增加等问题，造成动设备运行过程中由摩擦而产生的能耗较大幅度地增加，并且，当动设备运行一段时间后，零部件磨损加剧，会导致密封效果降低，引起泄漏量增加等危害。

因此，现有技术中的动设备存在难以保证较高的密封效果的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于密闭容器的驱动装置及动设备，以缓解现有技术中动设备难以保证较高的密封效果的技术问题。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供一种用于密闭容器的驱动装置，包括：定子和定子支撑结构，所述定子支撑结构用于将所述定子固定于密闭容器；转子、转子轴和转子支撑结构，所述转子轴能通过所述转子支撑结构转动连接于所述密闭容器内；导流叶轮，其安装于所述转子轴的下端，以随所述转子轴一起转动，能驱动所述密闭容器内的流体，从所述导流叶轮的中心向外流动。

在优选的实施方式中，所述导流叶轮包括多个绕所述转子轴的轴线分布的离心叶片。

在优选的实施方式中，所述离心叶片呈平板状。

在优选的实施方式中，所述导流叶轮包括设于所述离心叶片的下方的导流盘，所述导流盘能阻隔流体从下往上流入各个所述离心叶片之间。

在优选的实施方式中，所述离心叶片具有位于其外端的叶片上翘部，所述叶片上翘部的下端轮廓由内至外向上方倾斜。

在优选的实施方式中，所述导流盘具有与所述叶片上翘部相贴合的环形上翘部。

在优选的实施方式中，所述驱动装置包括减速器，所述减速器与所述转子轴的上端传动连接。

在优选的实施方式中，所述定子的内侧面设有屏蔽罩，所述屏蔽罩连接有测试信号线。

本发明提供一种动设备，包括：密闭容器和上述的用于密闭容器的驱动装置，所述定子支撑结构将所述定子固定于密闭容器的侧壁；所述转子轴通过所述转子支撑结构转动连接于所述密闭容器内。

在优选的实施方式中，所述定子设于所述密闭容器的内壁或者外壁。

本发明的特点及优点是：

将本发明提供的用于密闭容器的驱动装置应用于动设备，转子安装到动设备的密闭容器内，动设备的转动功能部件安装到转子轴的上端；定子产生变化的磁场，驱动转子转动，为转动功能部件提供驱动力。由于转子及转子轴均设于密闭容器内，从而避免了在密闭容器上设置供转子轴穿过的开口，减少了密封部件与运动部件发生相对运动，可以实现静密封，便于实现较高级别的密封效果。

同时，转子轴会带动导流叶轮一起旋转，在密闭容器内，导流叶轮驱动密闭容器内的流体，从导流叶轮的中心向外流动，被导流叶轮驱动到四周的流体，会沿上下方向流动；而在导流叶轮的中心位置，流体则会沿上下方向流向导流叶轮，使得密闭容器内的流体进行循环流动，当流体经过转子或者定子时，可以带走其周围的热量，避免局部温度过高，起到降温的作用，有利于动设备长时间地稳定运行。

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为本发明提供的用于密闭容器的驱动装置的结构示意图；

图2为图1所示的用于密闭容器的驱动装置中的导流叶轮的结构示意图。

附图标号说明：

10、密闭容器；

20、定子；21、定子支撑结构；

30、转子；31、转子轴；32、转子支撑结构；

40、导流叶轮；41、离心叶片；411、叶片上翘部；42、导流盘；421、环形上翘部；

50、减速器；60、屏蔽罩。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1所示，本发明提供了一种用于密闭容器的驱动装置，包括：定子20、定子支撑结构21、转子30、转子轴31、转子支撑结构32和导流叶轮40，定子支撑结构21用于将定子20固定于密闭容器10；转子轴31能通过转子支撑结构32转动连接于密闭容器10内；导流叶轮40安装于转子轴31的下端，以随转子轴31一起转动，能驱动密闭容器10内的流体，从导流叶轮40的中心向外流动。应用该驱动装置时，动设备的转动功能部件安装到转子轴31的上端；定子20产生变化的磁场，驱动转子30转动，为转动功能部件提供驱动力。由于转子30及转子轴31均设于密闭容器10内，从而避免了在密闭容器10上设置供转子轴31穿过的开口，减少了密封部件与运动部件发生相对运动，可以实现静密封，利用机械外力来将填料或密封元件压紧，便于实现较高级别的密封效果，且不会带来摩擦磨损，有利于提高动设备的工作效率，以及保障设备操作安全。

同时，转子轴31会带动导流叶轮40一起旋转，在密闭容器10内，导流叶轮40驱动密闭容器10内的流体，从导流叶轮40的中心向外流动，被导流叶轮40驱动到四周边缘的流体，会沿上下方向流动；而在导流叶轮40的中心位置，流体则会沿上下方向流向导流叶轮40，使得密闭容器10内的流体进行循环流动，当流体经过转子30或者定子20时，可以带走其周围的热量，避免局部温度过高，起到降温的作用，有利于动设备长时间地稳定运行。

具体地，定子20呈环形，包围转子30。定子20包括定子线圈，定子线圈由具有绝缘层的导线在框架上绕制加工而成，定子线圈通电后提供旋转磁场。优选地，定子线圈加工成型后，利用耐腐蚀性较好的环氧树脂进行整体保护和密封屏蔽处理，以避免在通电条件下，导线与设备内部流体介质直接接触而造成危险。绕制定子线圈的导线采用导电性良好的紫铜线或表面经绝缘涂层包裹的线材。

定子20通过定子支撑结构21固定到密闭容器10的侧壁上。在一些实施方式中，该定子支撑结构21包括螺栓，定子通过螺栓可拆卸地固定于密闭容器10。在一些实施方式中，定子支撑结构21则包括环氧树脂块，在加工制作时，熔融态的环氧树脂凝固成环氧树脂块，将定子20粘结固定于密闭容器10的侧壁，以提高连接的牢固性。

转子30在旋转磁场的作用下进行旋转。转子30由具有良好磁稳定性的永磁性硅钢片或磁瓦制备而成；在制备时，按照设计尺寸，对永磁性硅钢片或磁瓦进行切割加工，然后固接到转子轴31上。

转子支撑结构32包括支撑柱，支撑柱的下端通过轴承转动连接于密闭容器10的侧壁。

如图1所示，转子轴31的上端连接有减速器50，减速器50的壳体固装于密闭容器10的侧壁，减速器50的输入轴与转子轴31连接，转动功能部件与减速器50的输出轴连接。通过减速器50降低转速，便于输出较大转矩。转动功能部件靠近密闭容器10的上部，在转子轴31的带动下转动，可以较好地完成搅拌等功能。

定子20可以设置于密闭容器10内，也可以设置于密闭容器10外。当定子20设置于密闭容器10外时，能够方便对定子20进行维护。定子20在工作时，会在周围产生磁场；在一些情况下，需要减少磁场对外部环境的干扰，将定子20固定于密闭容器10内，可以减少磁场泄露到密闭容器10外，有利于满足工况要求。

石油化工领域，在上述密闭容器10中处理的流体，通常粘度比较大，导热性能较差，不便于热量向周围散发。当定子20位于密闭容器10内时，由于定子20通电运行过程中会产生较多的热量，容易造成热量集聚于定子周围，引起局部温度过高，不利于设备的稳定运行。连接于转子轴31的转动功能部件，与定子20之间，在轴向方向上具有较大距离，而转动功能部件驱动流体在密闭容器10内流动，一般不会在定子20周围形成较强的液流，难以带走定子产生的热量。

如图1和图2所示，导流叶轮40包括叶轮轴和连接于叶轮轴的6-12个离心叶片41，叶轮轴连接于转子轴31，各个离心叶片41绕转子轴31的轴线分布的；叶轮轴可以与转子轴31为一体结构。离心叶片随转子轴31一起旋转，在旋转条件下，流体由于离心力向边缘运动，使得在边缘位置形成高压区，推动流体沿上下方向流动，而在中心位置产生低压区，流体沿上下方向流入各个离心叶片41之间，形成特定流场。特定流场中的流体流经定子20时，会带走定子20产生的热量，对定子20实现有效降温。

优选地，定子20的外侧面与密闭容器10的内壁之间设有间隙，以供流体穿行。这样，在环形的定子20的内侧，流体向下流动；在定子20的外侧面与密闭容器10的内壁之间，流体向上流动，流动的流体与定子20充分接触，优化了降温效果。

离心叶片41的形状可以有很多种，例如，离心叶片41为弯曲状，具有推动流体旋转的曲面。在本发明的一实施方式中，如图2所示，离心叶片41呈平板状，在制作时，离心叶片41可以采用板材，板材的一端采用焊接的方式固定到叶轮轴上，具有便于加工的特点。

通常情况下，定子20位于导流叶轮40的上方，为了增强对定子20的降温效果，发明人对导流叶轮40做了进一步改进：导流叶轮40包括设于离心叶片41的下方的导流盘42，离心叶片41的下端轮廓与导流盘42相连接，并且连接处保持密封，导流盘42能阻隔流体从下往上流入各个离心叶片41之间。通过导流盘42，可以减少导流盘42下方的流体流动，加快导流盘42上方的流体的流动速度。如图1所示，图中箭头表示流体大致的流动方向，在导流盘42的上方，在靠近中心的位置，流体向下流入导流叶轮40，流体在导流叶轮40的作用下，向四周边缘位置运动，继续向上流动，形成循环的特定流场。

在本发明的一实施方式中，如图1和图2所示，离心叶片41具有位于其外端的叶片上翘部411，叶片上翘部411的下端轮廓，由内至外向上方倾斜，以便于引导流体向上流动。叶片上翘部411的最外端距转子轴31的距离，大于屏蔽罩60的内侧面距转子轴31的距离，以便于流体从定子20的外侧面与密闭容器10的内壁之间向上流动。优选地，叶片上翘部411的上端轮廓随下端轮廓一起向上倾斜。

进一步地，导流盘42具有与叶片上翘部411相贴合的环形上翘部421，离心叶片41驱使流体从中心向四周运动，当流体运动至环形上翘部421的上方，环形上翘部421对流体施加向上的驱动力，可以驱使流体向上流动，以使更多的流体流经定子，增强降温效果。

导流叶轮40驱动密闭容器10内的流体，从导流叶轮40的中心向外流动，造成边缘处液体压力升高，驱动液体向上运动；离心叶片41与导流盘42配合作用，使边缘压力较高，使得流体不能由上而下流动，只能由下而上运动完成导流，有利于在导流盘42的上方，导流叶轮40边缘高压液体由下向上流动。

为了便于监测密闭容器10内的运行状况，定子20的内侧面设有屏蔽罩60，屏蔽罩60连接有测试信号线，测试信号线延伸至密闭容器10外。转子转动过程中会在屏蔽罩60中产生感应电流，通过标定测试，对感应电流进行检测，可实现对转子30及其联动部件的转动情况进行实时监控。

具体地，屏蔽罩60为圆筒状，可采用不锈钢板料通过弯折加工得到，并可利用环氧树脂的粘性直接粘黏在定子20内侧。

实施例二

本发明提供了一种动设备，包括：密闭容器10和上述的驱动装置，定子支撑结构21将定子20固定于密闭容器10的侧壁；转子轴31通过转子支撑结构32转动连接于密闭容器10内。定子20可以设于密闭容器10的内壁，也可以设于密闭容器10的外壁，定子20的位置可以根据工况条件来进行设定。

依据对密闭容器10内的流体所要实施的处理操作，将对应的转动功能部件连接到转子轴31的上端，例如，该转动功能部件为实施搅拌的搅拌叶片。

为了便于理解，下面提供该动设备的一具体实例：

定子20和屏蔽罩60的制备：采用包塑紫铜导线在框架上绕制外径200mm、内径160㎜、高度100㎜的绕线定子20，外部利用环氧树脂进行进一步绝缘和密封处理；将厚度为0.2㎜的不锈钢板料弯成圆筒，粘附于定子线圈内部，作为屏蔽罩60，并在合适位置引出电源线与测试信号线。

转子30的制备：利用10片厚度为10㎜、外径为140㎜的永磁性硅钢片，安装到转子轴31上。

导流叶轮40的制备：如图2所示的离心叶片的外径为200㎜。

减速器50选用传动比为1:50的摆线针轮减速器；密闭容器10的内径为300㎜。给定子20通电，使转子30带动转动功能部件运转。利用便携式非接触转速测试仪测试，测得减速器50的输出轴的转速为54r/min，并且屏蔽罩60处的电压输出稳定，可以判定转动功能部件实现了有效驱动，且运行稳定。

以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (5)

1.一种用于密闭容器的驱动装置，用于石油化工领域中密闭容器内物料的搅拌，其特征在于，包括：

定子和定子支撑结构，所述定子支撑结构用于将所述定子固定于密闭容器；

转子、转子轴和转子支撑结构，所述转子轴能通过所述转子支撑结构转动连接于所述密闭容器内；

导流叶轮，其安装于所述转子轴的下端，以随所述转子轴一起转动，能驱动所述密闭容器内的流体，从所述导流叶轮的中心向外流动；

在所述导流叶轮被驱动转动的状态下，被所述导流叶轮驱动到四周边缘的流体会沿上下方向向上流动并流经所述定子；在所述导流叶轮的中心位置，流体会沿上下方向向下流向所述导流叶轮，使得所述密闭容器内的流体进行循环流动；

所述导流叶轮包括多个绕所述转子轴的轴线分布的离心叶片；

所述导流叶轮包括设于所述离心叶片的下方的导流盘，所述导流盘能阻隔流体从下往上流入各个所述离心叶片之间；

所述离心叶片具有位于其外端的叶片上翘部，所述叶片上翘部的下端轮廓由内至外向上方倾斜；

所述导流盘具有与所述叶片上翘部相贴合的环形上翘部；

所述驱动装置包括减速器，所述减速器与所述转子轴的上端传动连接。

2.根据权利要求1所述的用于密闭容器的驱动装置，其特征在于，所述离心叶片呈平板状。

3.根据权利要求1所述的用于密闭容器的驱动装置，其特征在于，所述定子的内侧面设有屏蔽罩，所述屏蔽罩连接有测试信号线。

4.一种动设备，其特征在于，包括：

密闭容器；

如权利要求1-2任一项所述的用于密闭容器的驱动装置，所述定子支撑结构将所述定子固定于密闭容器的侧壁；所述转子轴通过所述转子支撑结构转动连接于所述密闭容器内。

5.根据权利要求4所述的动设备，其特征在于，所述定子设于所述密闭容器的内壁。