[发明专利]一种超导-永磁混合磁悬浮低温盘式潜液泵

说明书

本发明属于低温液体储存和输送技术领域，公开了一种超导‑永磁混合磁悬浮低温盘式潜液泵，包括离心泵蜗壳，离心泵蜗壳内设置有叶轮、轴向磁通盘式电机定子、轴向磁通盘式电机转子和芯轴，所述轴向磁通盘式电机定子、轴向磁通盘式电机转子以芯轴为中心轴，轴向磁通盘式电机转子和芯轴之间设置有相邻的轴向磁悬浮轴承和径向永磁轴承，轴向磁悬浮轴承和径向永磁轴承的定子轴向位置分别可调节。本发明所述方案能够克服悬浮力弛豫引起的悬浮体转子位置的下降或漂移的问题，有助于超导‑永磁混合式磁悬浮轴承系统应用在低温液体泵的长期连续工作场合。

技术领域

本发明涉及工程低温液体储存和输送技术领域，尤其涉及一种超导-永磁混合磁悬浮低温盘式潜液泵。

背景技术

无论低温清洁能源(如液氢、液化天然气)，还是超导装置等科研所需的低温冷却介质(如液氦、液氮)，以及石油、空分和化工生产过程中的低温液体产品(液氖、液氩)，航空航天飞行器的低温推进剂(液氢、液氧)等，在低温液体的输送、分配、加注、使用过程中，都需要低温液体泵协助完成。目前低温液体泵的市场和关键技术多被国外公司垄断，如美国FLOWSERVER、日本EBARA、法国CRYOSTAR等。作为石化产业中实施装备自主化的重点设备以来，我国在低温泵研制技术方面取得了一定成果，但还存在着一些问题。

传统低温液体泵多采用机械轴承，存在不同程度的轴承润滑困难和低温工作寿命短等问题。此外，在中小型低温液体输送场合，传统低温液体泵一般采用泵机分离式结构，即通过长轴将外部常温端电机与杜瓦内部低温端泵体耦合连接。这种低温液体泵的结构比较复杂且泵机系统轴向尺寸大，给低温泵运行带来两个问题：长轴耦合结构导致系统传导漏热，且故障多发(因不同部件的材料热膨胀系数不同，难以保证电机和泵体在低温环境下的同轴度)；及密封困难(由于泵体内外的巨大温差，难以在轴穿过的地方提供无泄漏的旋转密封)。

目前市面虽然出现磁悬浮轴承用来替代机械轴承，用于解决发热和如何提高转速的问题，但难以应用于极低温环境。而且，现有的超导磁悬浮轴承面临一个技术难点：超导磁悬浮力弛豫，即超导磁悬浮力会随时间呈现缓慢下降的趋势(超导体内部的磁通蠕动与流动的宏观表现)。这将打破悬浮体的原有受力平衡状态，引起悬浮体位置下降或漂移，这一问题将阻碍超导磁悬浮装备的长期连续工作。

发明内容

本发明的目的是要提供一种结构合理的超导-永磁混合磁悬浮低温盘式潜液泵。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：一种超导-永磁混合磁悬浮低温盘式潜液泵，包括离心泵蜗壳，离心泵蜗壳内设置有叶轮、轴向磁通盘式电机定子、轴向磁通盘式电机转子和芯轴，所述轴向磁通盘式电机定子、轴向磁通盘式电机转子以芯轴为中心轴，叶轮与轴向磁通式电机转子连接；轴向磁通盘式电机转子和芯轴之间设置有轴向磁悬浮轴承和径向永磁轴承；所述芯轴从外向内依次为轴套、调节螺杆A和调节螺杆B，所述轴套一端与离心泵蜗壳固定连接，调节螺杆A和轴套内壁螺纹连接，调节螺杆B和调节螺杆A内壁螺纹连接，调节螺杆A和调节螺杆B分别在离心泵蜗壳外壁露出调节端部；所述轴向磁悬浮轴承包括轴向磁悬浮轴承定子和轴向磁悬浮轴承转子；所述径向永磁轴承包括永磁定子和永磁转子，调节螺杆A与永磁定子连接，调节螺杆B与轴向磁悬浮轴承定子连接。

优选的，所述轴向磁悬浮轴承为超导轴向磁悬浮轴承。

优选的，所述轴向磁通盘式电机转子在其与轴向磁通盘式电机定子之间的气隙侧表面覆盖有一层超导薄膜。

优选的，所述轴向磁通盘式电机转子包括转子基座、转子铁芯和转子导体，所述转子铁芯和转子导体固定设置于转子基座上，所述叶轮固定设置于转子基座下部；所述调节螺杆A下端为锥形，转子基座上设有与调节螺杆A下端相配合的锥形槽。调节螺杆A下端的锥形和转子基座上的锥形槽相互配合，构成机械止推轴承。该结构具有定心和轴向限位的辅助保护作用，可以有效防止轴向磁悬浮轴承转子发生扫膛和碰撞。