具有径向磁力耦合器的旋转装置制造方法及图纸

公开了一种旋转装置，该旋转装置具有壳体和磁力耦合器的内部驱动部，磁力耦合器被布置在转子组件的内侧。该内部驱动部和转子组件被布置在壳体内并且围绕旋转轴线可旋转。该转子组件包括位于转子组件的磁体与固定罐之间的套管，该固定罐被密封至壳体并且将壳体内的内部流体室与内部从动部分隔开。该固定罐可以是组合式的或者整体的结构并且由壳体的前部保持就位。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2014年3月11日提交的美国专利申请No.14/204,509的权益，该专利申请在此通过引用并入本文。
本专利技术主要涉及可以用于诸如泵、搅拌器和压缩机的旋转设备中的径向磁力耦合器，并且更具体地涉及具有径向磁力耦合器的旋转装置，其中，该磁力耦合器通过固定的流体屏障将转矩从一个部件传递到另一部件。
技术介绍
在诸如泵、搅拌器和压缩机的很多旋转装置中，期望避免旋转密封。已开发出具有磁性联轴节(magnet coupling)的磁力耦合器(magnetic couplings)，该磁性联轴节利用从动部件和驱动部件，并且从动部件通过以径向磁体取向耦合的非接触式永磁体而被驱动。这种设备经常被称为非密封的，但是实际上包括被罐分隔开的内部磁体和外部磁体，该罐使用一个或多个静态密封件被密封。利用永磁体的径向磁力耦合器很普遍，例如，在转子动力(又称为动力的或离心的)泵中。径向磁力耦合器由三个主要部件组成：在它的内表面上具有多个永磁体的较大的外部耦合部件(又称为外部磁环或外部转子)；在它的外表面上具有多个永磁体的较小的内部耦合部件(又称为内部磁环或内部转子)；以及将内部部件和外部部件分隔开并且为流体室形成固定的边界或屏障的容纳罐(又称为罐子、外壳、护罩、屏障或壳体的部分)。在内部部件和外部部件上的磁体被布置成彼此轴向对准以匹配或同步(synchronize)该内部部件和外部部件，从而使得随着一个部件被旋转，另一部件被同步并且被迫使跟随上述部件，由此驱动泵叶轮或泵转子。内部和外部耦合部件均不与彼此物理接触，并且它们在被罐分隔开的单独的环境中旋转。该径向磁力耦合器具有两种构造，“外部驱动式”和“内部驱动式”。大部分径向磁力耦合器具有外部驱动布置，其中，外部磁力耦合部件在罐的外侧，并且因此在设备的流体室的外侧，其会被包含在罐内。在这种设备中的外部磁力耦合部件通常被诸如发动机的外部电源驱动。在这种构造中，内部磁力耦合部件被布置在设备的流体室的内侧并且被连接至设备的转子。因此，在这种外部驱动布置中，容纳罐为设备的流体室提供边界，并且流体室在罐内侧。虽然不那么普遍，一些径向磁力耦合器具有内部驱动布置，该布置利用相同的三个通用部件，但是作用相反。内部磁力耦合部件在罐的内侧，并且设备的流体室由罐的外侧与壳体之间的空间所限定。该内部驱动部同样通常被诸如发动机的外部电源驱动，而外部磁力耦合部件在罐的外侧并且在设备的流体室内，并且被连接至设备的转子。容纳罐同样为设备的流体室提供边界，但是在内部驱动布置中，流体室在罐的外侧。永磁体耦合的泵通常通过轴向入口采用端部抽吸，该泵具有单级或多级构造，并且可以包括悬垂的叶轮设计。悬垂的叶轮设计具有安装在转子组件上的叶轮，该转子组件容纳有与增压元件间隔开的磁体耦合驱动件的第一磁环。第二磁环被安装在被耦合至发动机或电源驱动装置的框架的可旋转轴上。泵、支撑可旋转轴的框架以及电源驱动装置通常被安装在共同的底板上。除了第二磁环被直接安装在电源驱动装置的驱动器轴上之外，被耦合至泵的紧密耦合的永磁体倾向于与分离耦合版本具有有点类似的结构。该驱动部分采用永磁体或涡流驱动系统来向叶轮传输电力。这种类型的非密封泵使用标准发动机来驱动第二磁环，这反过来通过磁力耦合器驱动第一磁环。容纳有处理流体的容纳罐密封地将磁体部件分隔开。通常来说，该罐是形状像杯子的整体(一件式的)设计，且在磁体与封闭一端的平直或半球形部分之间具有薄的大致圆筒部。该薄的圆筒部对最小化内部磁体与外部磁体之间的总的径向间隙是有利的，从而针对磁体材料的给定体积产生更大的转矩。在大部分情况下，罐由金属制成，因为金属允许坚固而薄的设计。但是，由于金属导电，当耦合器由于内部磁体与外部磁体之间的旋转磁场而被旋转时，在罐中产生涡流。这些涡流将一部分传输的电力转化成热量，该过程浪费电力并且常常对设备和/或设备内的流体具有有害影响。一些罐设计使用非金属复合材料而不是金属。这消除了涡流加热，但通常导致磁体之间的圆筒部厚得多，这增加了磁体之间的总的径向间隙并且由此减小了磁体材料的给定体积所产生的转矩。大部分磁力耦合器设计还要求保护磁体免于与设备内侧的流体接触。对于处在流体室内侧的转子来说，这通常需要一个单独的部件或多个部件，例如在磁体与罐之间的套筒或涂层，其不幸地增大磁体之间的总的径向间隙，并且由此减小转矩。所有磁力耦合器设计具有一些形式的支承系统来支撑流体室内侧的转子。一般在径向和轴向方向上均需要这种支撑。在大部分情况下，支承系统是平的支承系统，其中，通过支承表面紧靠彼此滑动来实现支撑。在大部分情况下，这些系统具有单独的固定和旋转部件，这些部件的每一个均具有一个或多个彼此接合以提供径向或轴向支撑的支承表面。当这些部件中的一个的唯一目的或主要目的是提供支承表面时，那么该部件一般被称为套管。该套管部件通常不被安置在磁体之间的径向间隙内，因为这会极大地增加磁体之间的总的径向间隙，并且由此极大地减小转矩。反而，它们一般被安置在转子上越过磁体的一端或两端。当套管仅被安置在一端时，转子支撑是悬臂式的，其不利地允许转子具有更大的偏转。当套管被安置成越过磁体的两端时，不想要的悬臂式支撑被消除，但是必须采取特别关注以确保套管彼此精确对准并且设备可能需要更大的轴向空间。而且，它对具有旋转套管的支承表面与固定部件之间的完整流体膜是有利的，尤其在套管具有细长设计时，因为它减小了摩擦和磨损。对于径向套管来说，改善流体膜的一种途径是将套管的支承表面在轴向上制备得更长。然而，由于套管通常被安置成越过磁体的任一端，加长支承表面会不利地需要实质上更大的轴向空间。如本文所讨论的，本公开内容解决了具有磁力耦合器的现有技术设备中的缺点，同时提供了超越现有技术的多个优势。
技术实现思路
所公开的主题的目的和优势将在随后的说明书和附图中被阐明并且变得清楚明白，此外还将通过要求保护主题的实施而被获知。虽然本公开内容的旋转磁性驱动系统被合并到泵构造中的旋转装置中而被示出，应当理解的是，运行的结构和原理也可以用于其它旋转设备中以通过固定的流体屏障传递扭矩，例如在搅拌器、压缩机等等中。在第一方面，本公开内容提供一种具有磁力耦合器的旋转装置，该旋转装置包括具有前部和后部的壳体、具有靠近内部驱动部的外周界的多个磁体的磁力耦合器的可旋转的内部驱动部、包括具有靠近转子组件的内周界的多个磁体的磁力耦合器的从动部的转子组件，并且该内部驱动部和转子组件被布置在壳体内并且围绕旋转轴线可旋转。该旋转装置进一步包括包含有大致圆筒部的固定罐，该大致圆筒部被布置在内部驱动部的磁体与转子组件的磁体之间并且包括接合转子组件的径向支承表面、和在一个轴向方向上接合转子组件的轴向支承表面，并且将壳体内的内部流体室与内部从动部分隔开。在第二方面，本公开内容提供一种具有磁力耦合器的旋转装置，该旋转装置包括具有前部和后部的壳体、具有靠近内部驱动部的外周界的多个磁体的磁力耦合器的可旋转的内部驱动部、包括具有靠近转子组件的内周界的多个磁体的磁力耦合器的从动部的转子组件，并且该内部驱动部和转子组件被布置在壳体内并且围绕旋转轴线可旋转。该旋转装置进一步包括固定罐，该固定罐包含有被布置在内部驱动部的磁体与转子组件的磁体之间的大致圆筒部、密封本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有磁力耦合器的旋转装置，包括：具有前部和后部的壳体；磁力耦合器的可旋转的内部驱动部，所述内部驱动部具有靠近所述内部驱动部的外周界的多个磁体；转子组件，所述转子组件包括所述磁力耦合器的从动部，所述转子组件具有靠近所述转子组件的内周界的多个磁体；所述内部驱动部和所述转子组件被布置在所述壳体内并且围绕旋转轴线可旋转；包含有大致圆筒部的固定罐，所述大致圆筒部被布置在所述内部驱动部的所述磁体与所述转子组件的所述磁体之间并且包括接合所述转子组件的径向支承表面、和在一个轴向方向上接合所述转子组件的轴向支承表面，并且将所述壳体内的内部流体室与所述内部从动部分隔开。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.11 US 14/204,5091.一种具有磁力耦合器的旋转装置，包括：具有前部和后部的壳体；磁力耦合器的可旋转的内部驱动部，所述内部驱动部具有靠近所述内部驱动部的外周界的多个磁体；转子组件，所述转子组件包括所述磁力耦合器的从动部，所述转子组件具有靠近所述转子组件的内周界的多个磁体；所述内部驱动部和所述转子组件被布置在所述壳体内并且围绕旋转轴线可旋转；包含有大致圆筒部的固定罐，所述大致圆筒部被布置在所述内部驱动部的所述磁体与所述转子组件的所述磁体之间并且包括接合所述转子组件的径向支承表面、和在一个轴向方向上接合所述转子组件的轴向支承表面，并且将所述壳体内的内部流体室与所述内部从动部分隔开。2.根据权利要求1所述的旋转装置，其特征在于，所述转子组件进一步包括套管，所述套管被布置在所述转子组件的所述磁体的所述内周界与所述固定罐的所述大致圆筒部之间。3.根据权利要求2所述的旋转装置，其特征在于，被布置在所述转子组件的所述磁体的所述内周界与所述固定罐的所述大致圆筒部之间的所述套管包括接合所述固定罐的径向支承表面、和在一个轴向方向上接合所述固定罐的轴向支承表面，并且分隔开所述转子组件的所述磁体以免接触所述壳体内的流体。4.根据权利要求1所述的旋转装置，其特征在于，所述旋转装置进一步包括泵，并且所述壳体进一步包括与增压腔相连通的入口和出口，所述转子组件被布置在所述增压腔中。5.一种具有磁力耦合器的旋转装置，包括：具有前部和后部的壳体；磁力耦合器的可旋转的内部驱动部，所述内部驱动部具有靠近所述内部驱动部的外周界的多个磁体；转子组件，所述转子组件包括所述磁力耦合器的从动部，所述转子组件具有靠近所述转子组件的内周界的多个磁体；所述内部驱动部和所述转子组件被布置在所述壳体内并且围绕旋转轴线可旋转；固定罐，所述固定罐包括被布置在所述内部驱动部的所述磁体与所述转子组件的所述磁体之间的大致圆筒部、密封地封闭所述固定罐的前端并且由所述壳体的所述前部支撑或者与所述壳体的所述前部一体成型的罐端盖部、以及与所述壳体的所述后部接触或一体化的所述固定罐的后端，其中，所述固定罐将所述壳体内的内部流体室与所述内部从动部分隔开；并且其中，所述转子组件进一步包括被布置在所述转子组件的所述磁体的所述内周界与所述固定罐之间的套管，其中，所述套管包括接合所述固定罐的径向支承表面、和在一个轴向方向上接合所述固定罐的轴向支承表面，并且分隔开所述转子组件的所述磁体以免接触所述壳体内的流体。6.根据权利要求5所述的旋转装置，其特征在于，所述旋转装置进一步包括泵，并且所述壳体进一步包括与增压腔相连通的入口和出口，所述增压腔容纳所述转子组件。7.根据权利要求6所述的旋转装置，其特征在于，所述转子组件进一步包括叶轮。8.根据权利要求5所述的旋转装置，其特征在于，所述内部驱动部和所述转子组件的所述磁体是永磁体。9.一种具有磁力耦合器的旋转装置，包括：具有前部和后部的壳体；磁力耦合器的可旋转的内部驱动部，所述内部驱动部具有靠近所述内部驱动部的外周界的多个磁体；转子组件，所述转子组件包括所述磁力耦合器的从动部，所述转子组件具有靠近所述转子组件的内周界的多个磁体；所述内部驱动部和所述转子组件被布置在所述壳体内并且围绕旋转轴线可旋转；以及包含有大致圆筒部的固定罐，所述大致圆筒部被布置在所述内部驱动部的所述磁体与所述转子组件的所述磁体之间，其中，所述固定罐通过所述大致圆筒部在径向和轴向上压紧地被保持就位在所述前壳体部和所述后壳体部之间，并且所述固定罐将所述壳体内的内部流体室与所述内部从动部分隔开。10.根据权利要求9所述的旋转装置，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·R·布兰克梅尔，C·J·谢弗，R·特尔尼尼科，J·G·墨菲，J·A·纳德，J·M·塞克斯顿，
申请(专利权)人：皮泊弗罗制造公司，
类型：发明
国别省市：美国;US