一种泵转子的冷却设计制造技术

本发明专利技术公开了一种泵转子的冷却设计，属于泵转子冷却技术领域，目的是用以解决转子做功后的热量传导问题，使之冷却并降低延转子轴传导的热量，以及用来降低轴承和密封处的温度。通过在转子内安装有一个或两个等距螺旋的类弹簧部件、一个可以固定类弹簧部件的基座、一个轴套、一个薄壁管。当将轴套上开的两个孔分别置于两个密封空间位置，并在密封住的外部的孔位置空间内充入用来冷却的介质，冷却介质可以是液体，也可以是气体。当转子旋转时，则就依靠薄壁管内的类弹簧部件实现了泵送效应，将冷却介质通过薄壁管引入转子内外孔径进行热交换，从而完成旋转的转子冷却的过程。本发明专利技术可以更为有效的通过冷却循环来实现冷却转子的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种泵转子的冷却设计
本专利技术属于泵转子冷却
，具体地涉及了一种泵转子的冷却设计。
技术介绍
在现有的技术体系中，多数的具有旋转转子的设备做功产生的热量会使转子温度升高，尤其是气相输送设备，随着转子的旋转，气体从吸入口进入泵腔，旋转的转子消耗的能量被赋予到气体，以使气体首先获得了动能，受限于气体的理化特性以及速度带来的阻力，气体的压力和温度会同步升高，这将产生压缩，且随着吸入口压力和排气压力之间的差值增大，压缩功耗将成为最为主要的能量消耗，在这个过程中，众所周知的，依据于热力学第一定律，能量最终转化为热量被气体吸收，绝热方程则很好的描述了这个能量转化的过程，而气体状态方程则很好的描述了压力、体积以及温度之间的变化过程。含有这些热量的气体在热传导、热辐射、对流传热等方式下，众所周知的，依据于热力学第二定律，这些热量将向低温物体或介质传递，对于螺杆真空泵或压缩机而言，这些热量将通过上述方式同步传递到泵体和转子，而泵体通过夹层设计，可以将这些热量通过冷却媒体来进行热交换，而旋转的转子只能取决于材料的热学性质延轴向传递热量，尽管在这个过程中，延轴向传递的热量仍然包含了上述几种热传导方式，但绝大多数的转子受限于只能够通过轴和外界用于热交换，使其用于和外界进行热交换的面积被限制，只能传递微乎其微的热量——这导致了在稳态下，转子温度几乎等同于其做功后的气体的温度，在这个温度下，由材料的热学性质决定了轴向上所传导热量的温度梯度分布以及传递的热量。一个众所周知的事实是，任何一个旋转的转子都必须具备必要的支撑，无论是刚性的还是柔性的，以使转子进行旋转，通常设计条件下，为使旋转的转子可靠的运转，支撑处多采用轴承来降低其摩擦损耗并保持其同心度要求，并采用密封来使轴承隔离，以免其受到介质的侵害，从而能够保证旋转设备持续可靠的运转。然而，相关领域的专业技术人员所周知的一个事实是，无论是轴承或是密封，温度对于其可靠性寿命和换油周期而言具有重要的影响，且其都遵循温度升高就对其换油周期和寿命产生负面影响的规律。除上述热量通过轴向传导的影响之外，对于那些需要相互啮合的转子旋转来进行做功的设备而言，如螺杆真空泵或压缩机、罗茨真空泵或鼓风机、爪式真空泵或压缩机等，转子吸收的热量导致其产生径向和轴向上的膨胀，且由于转子材料的热学性质决定的温度梯度产生了形变，将使这些类型的转子产生相互干涉的风险。而为了应对热膨胀以及干涉的风险，需要将这些类型的转子和泵体、转子和转子之间保留有足够的间隙，然而，过大的间隙将严重降低其性能。为了降低温度避免或减少其导致的缺陷，现有已知的公开技术中，各领域内相关专业人员均进行了大量的改进设计：1、已获得授权的公告号为CN100473838C的专利中，提供了一种螺杆真空泵转子的冷却解决方案，其在螺杆转子上通过空心轴引入冷却剂进入转子内部建立的腔中，并分别在空心轴内以及转子内部的腔中内置了连接管，以使冷却剂从这个连接管内进入冷却剂，而从连接管外流出已经吸收热量的冷却剂，最终在轴末端实现冷却剂进入和排出，从而实现螺杆转子和其做功的气体之间进行热量交换的过程。但其缺点是：结构复杂，且进入的冷却剂必须在额外的压力下才能实现对流传热的过程。且对加工这些构成对流传热过程的组件精度上要求苛刻。除此之外，实现此技术方案的对流传热的整体设计将非常复杂。2、已获得授权的公告号为CN105386972B的专利中，提供了一种具有动密封结构的螺杆真空泵，其通过在转子内建立一个环形空腔结构，并在这个环形空腔内安装了一个静止的带有夹层的部件，形成一个冷却通道，冷却通道内设有冷却介质，从而隔绝了部分转子径向上对轴的热量传导，并通过这个冷却通道降低转子轴上的热量。但其缺点是：该冷却套管的制造复杂，且其传热仅依靠转子的热辐射来进行热交换，所以其冷却效果会非常有限。此外，这种结构的转子导致了转子轴旋转的稳定性变差。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述问题，公开了一种泵转子的冷却设计，用于解决下列技术问题：本专利技术的目的是提供了一种泵转子的冷却设计，用以解决旋转的转子做功后的热量传导，使之冷却并降低延转子轴传导的热量，从而降低相啮合的转子因为热膨胀而干涉的风险，以及用来降低轴承和密封处的温度，尤其是对于唇形密封而言，可以非常有效的降低唇口与轴套之间的摩擦热，从而大幅延长唇封性能寿命和减少轴承润滑油更换或添加的频率以及提高可靠性。为实现上述目的，本专利技术通过了如下技术方案来实现：一种泵转子的冷却设计，其特征在于，转子内安装有一个或两个等距螺旋的类弹簧部件、一个可以固定类弹簧部件的基座、一个轴套、一个薄壁管，通过锁紧螺母或其他轴向施加压力的方式来紧固住轴套，或仅通过轴套上的固定螺栓来固定，并将轴套上开的孔分别置于两个密封空间位置，且在密封住的外侧的孔位置空间内充入用来冷却的介质，冷却介质可以是液体，也可以是气体，或是在密封住的内侧的孔位置空间内充入用来冷却的介质。当转子旋转时，依靠类弹簧部件实现了泵送效应，且在类弹簧部件的升角引导以及升角推力下，用于冷却的介质进入转子内部，并随着泵送效应的压力以及离心作用，热交换后的液体或是气体通过轴套上的开口被“甩”出来，通过预留的通道排出，从而完成旋转的转子冷却的过程。相关领域的专业技术人员应该可以理解到，在将转子和转子轴进行分体设计时，为使轴与转子之间的结合面能够承担足够的转矩，其结合面必须具备足够的宽度(长度)，这对于那些具有大尺寸宽度(长度)的转子形状而言，承担转矩的宽度(长度)结合面且保留有足够的裕量后在整个转子宽度(长度)尺寸上仍然只占有很小的一部分，然而，对于转子轴而言，承担转矩仅是其必须的一部分，尤其是对于那些需要相啮合的转子共同做功的转子而言，转子轴的刚性是保证其相互啮合之间间隙稳定的必要条件，如螺杆真空泵或压缩机转子、罗茨真空泵或鼓风机转子、爪式真空泵或压缩机等。而出于这种刚性要求，转子轴的第一临界转速就是衡量其运转稳定性的一个重要技术指标。机械相关领域内的专业技术人员应该可以理解到，这个指标是阶梯轴结构设计最重要的依据之一。在寻求通过转子进行热量传递前，转矩和临界转速是必须要进行衡量的最为重要的部分，旋转的转子在保留有足够满足转矩的结合面积和轴结构设计、强度满足低于第一临界转速的条件下，通过将剩余的转子宽度(长度)内孔内进行进一步的扩大内径，使之和安装轴的孔成为同心圆，并使其内径大于通过此位置的轴径，且在这个内径和轴径的半径差内能够安装以下这些组件：一个或两个等距螺旋的类弹簧部件、一个可以固定类弹簧部件的基座、一个轴套和一个薄壁管。类弹簧部件能够依靠自身材料的力学性能紧贴在轴上，薄壁管和类弹簧部件外径形成配合尺寸并通过固定基座固定，使薄壁管和转子内外孔径以及轴套内径之间能够形成一个空腔通道。通过锁紧螺母或其他轴向施加压力的方式来紧固住轴套，或仅通过轴套上的固定螺栓来固定。类弹簧部件的线径需要≥1mm，且其内径需要小于或等于安装位置的轴径，以使类弹簧部件能够依靠自身材料的力学性能紧贴在轴上，优选的，其安装的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种泵转子的冷却设计，其特征在于，转子内安装有一个或两个等距螺旋的类弹簧部件、一个可以固定类弹簧部件的基座、一个轴套、一个薄壁管，通过锁紧螺母或其他轴向施加压力的方式来紧固住轴套，或仅通过轴套上的固定螺栓来固定，并将轴套上开的孔分别置于两个密封空间位置，且在密封住的外侧的孔位置空间内充入用来冷却的介质，冷却介质可以是液体，也可以是气体，或是在密封住的内侧的孔位置空间内充入用来冷却的介质；当转子旋转时，依靠类弹簧部件实现了泵送效应，且在类弹簧部件的升角引导以及升角推力下，用于冷却的介质进入转子内部，并随着泵送效应的压力以及离心作用，热交换后的液体或是气体通过轴套上的开口被“甩”出来，通过预留的通道排出，从而完成旋转的转子冷却的过程。/n

【技术特征摘要】
1.一种泵转子的冷却设计，其特征在于，转子内安装有一个或两个等距螺旋的类弹簧部件、一个可以固定类弹簧部件的基座、一个轴套、一个薄壁管，通过锁紧螺母或其他轴向施加压力的方式来紧固住轴套，或仅通过轴套上的固定螺栓来固定，并将轴套上开的孔分别置于两个密封空间位置，且在密封住的外侧的孔位置空间内充入用来冷却的介质，冷却介质可以是液体，也可以是气体，或是在密封住的内侧的孔位置空间内充入用来冷却的介质；当转子旋转时，依靠类弹簧部件实现了泵送效应，且在类弹簧部件的升角引导以及升角推力下，用于冷却的介质进入转子内部，并随着泵送效应的压力以及离心作用，热交换后的液体或是气体通过轴套上的开口被“甩”出来，通过预留的通道排出，从而完成旋转的转子冷却的过程。


2.根据权利要求1所述的一种泵转子的冷却设计，其特征在于，类弹簧部件在两端分别有一个或多个凸起设计，优选的，两端分别有一个凸起，以便于固定。


3.根据权利要求1所述的一种泵转子的冷却设计，其特征在于，固定类弹簧部件的基座上留有可用于固定类弹簧部件端面上凸起部位的孔(槽)和用于固定薄壁管的阶梯。


4.根据权利要求1所述的一种泵转子的冷却设计，其特征在于，轴套可以是由两段采用过盈或是间隙连接，或是焊接构成的，轴套上在靠近轴向末端方向上有2个或多个开口；优选的，开口有2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军，
申请(专利权)人：浙江思科瑞真空技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33