一种低热源磁力搅拌装置技术领域
本发明涉及磁力搅拌装置，尤其涉及一种低热源磁力搅拌装置。
背景技术
随着磁应用科学的迅猛发展，磁力传动是替代传统机械密封的发展趋势，具有无泄漏、无污染、环保等特点。高转速、小扭矩磁力传动设备已形成了规模化生产及工业应用的局势，近几年，低转速、超大扭矩侧进式磁力搅拌装置是建立在成熟的磁力传动技术基础之上的新型产业。
由于低转速、超大扭矩侧进式磁力搅拌装置桨叶的轴向推力和大型转子部件因重量而带来的径向摩擦力较大，致使搅拌设备运行过程中产生大量的机械摩擦热，加速了对轴承的磨损，磁力传动耦合力也因温升而弱化、甚至退磁。同时造成部分机械动能损失或降低了传动效率。
为了解决温度对磁力的弱化、甚至退磁的影响和轴承寿命的问题，在现有技术中设置了内压差介质自冷却循环系统或外接冷却循环系统，但是针对搅拌系统内存在颗粒、悬浮物等采用内压差介质循环冷却系统显然是不能符合工况使用要求的。同样，采用外接循环系统势必需要持续的、不间断的冷却介质（纯净物料）供给，即对冷却介质的依赖程度很高，若冷却系统压力较低或无压，设备运行将存在严重的安全隐患，例如：中国专利ZL201120189150.3一种烟气脱硫搅拌装置的专利，采取了冷却冲洗系统的方法来控制温升，同样对冷却介质的依赖程度很高。
即使在现有技术中采取冷却的方式来控制因摩擦热带来的温升，其实质是冷却介质资源的浪费和机械动能损失的过程。
因此寻求低热源和提高传动效率成为磁力搅拌的一个重要任务。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种提高搅拌传动效率的低热源磁力搅拌装置。
为解决上述问题，本发明所述的一种低热源磁力搅拌装置，包括设在塔体法兰上的支架和轴承箱及密封桶、置于所述支架上的连有源动力电机的减速装置、置于所述支架内的磁力传动装置；所述减速装置的输出轴通过所述磁力传动装置连有输入轴，该输入轴穿过所述轴承箱和所述密封桶的端头连有搅拌桨叶，其特征在于：所述磁力传动装置包括置于所述支架内的主动磁力转子、从动磁力转子；所述主动磁力转子与所述输出轴联接，并与所述从动磁力转子耦合；所述主动磁力转子与所述从动磁力转子之间设有隔离套，该隔离套固定于所述轴承箱法兰上；所述从动磁力转子与所述输入轴联接；所述输入轴与所述轴承箱后端之间、所述输入轴与所述轴承箱前端之间分别设有其磁力线沿轴向分布的磁吸组件和磁斥组件；所述输入轴与所述轴承箱基体内腔分别设有两组径向分布的磁性瓦套组件；所述输入轴与所述密封桶之间设有其磁力线沿轴向分布的磁闭锁组件；所述隔离套的内腔、所述输入轴与所述轴承箱之间形成的腔体及所述密封桶的内腔分别通过管路外连散热装置。
所述输出轴与所述输入轴耦合，且所述输入轴沿轴向分别设有机械滑动式轴承Ⅰ、机械滑动式轴承Ⅱ、机械滑动式轴承Ⅲ和机械滑动式轴承Ⅳ；所述机械滑动式轴承Ⅰ和所述机械滑动式轴承Ⅲ为轴向滑动轴承；所述机械滑动式轴承Ⅱ和所述机械滑动式轴承Ⅳ为径向滑动轴承。
所述主动磁力转子为外磁转子。
所述从动磁力转子为内磁转子。
所述磁斥瓦套组件间产生的径向磁作用力与所述从动磁力转子的重力方向相反。
所述磁吸组件包括置于所述输入轴上的磁吸动盘和置于所述轴承箱后端面上的磁吸静盘；所述磁吸动盘与所述磁吸静盘均由至少两个或两个以上与所述输入轴同轴心、在径向相邻设置且磁极沿径向交替分布的环形永磁体构成，且相同径向位置的相对环形永磁体的大小相同、极性相反；所述磁吸动盘与所述磁吸静盘沿轴向设有间隙；所述磁吸动盘与所述从动磁力转子相接。
所述磁斥组件包括置于所述输入轴上的磁斥动盘和置于所述轴承箱前端面上的磁斥静盘；所述磁斥动盘与所述磁斥静盘均由一个与所述输入轴同轴心、且为同极性、同环宽的磁环构成；所述磁斥动盘与所述磁斥静盘沿轴向设有间隙；置于所述磁斥动盘中的磁环外径小于置于所述磁斥静盘中的磁环外径，但不小于其环宽中心所在圆直径。
所述磁性瓦套组件包括磁斥内套Ⅰ、磁斥内套Ⅱ、磁斥外瓦Ⅰ和磁斥外瓦Ⅱ；所述磁斥内套Ⅰ、所述磁斥内套Ⅱ、所述磁斥外瓦Ⅰ和所述磁斥外瓦Ⅱ均由至少两个或两个以上与所述输入轴同轴心、沿轴向设有间隙，且相同轴向位置的相对瓦形永磁体的轴向长度相同、极性相同；所述磁斥内套Ⅰ与所述磁斥内套Ⅱ周向均为封闭整套，且置于所述输入轴上；所述磁斥外瓦Ⅰ与所述磁斥外瓦Ⅱ周向长度均小于其所在圆周长的二分之一，且置于所述轴承箱及所述密封桶桶体内铅垂对分处。
所述磁闭锁组件包括置于所述输入轴上的磁闭锁主动盘和置于所述密封桶桶底轮毂上的磁闭锁被动盘及置于所述磁闭锁主动盘与所述磁闭锁被动盘之间的滑动式密封环；所述磁闭锁主动盘与所述磁闭锁被动盘均由至少两个或两个以上与所述输入轴同轴心、在径向相邻设置且磁极沿径向交替分布的环形永磁体构成，且相同径向位置的相对环形永磁体的大小相同、极性相反；所述磁闭锁主动盘与所述磁闭锁被动盘沿轴向设有间隙。
所述散热装置包括相互连通的散热器和内循环系统；所述内循环系统的入口管路与所述隔离套腔体之间设有通道，该通道与所述散热器的入口相通；所述轴承箱和所述密封桶形成的腔体与所述隔离套腔体之间设有所述输入轴中心孔通道；所述轴承箱和所述密封桶形成的腔体与所述内循环系统的出口Ⅰ相通，该出口Ⅰ与所述散热器的出口Ⅱ相通。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明中设有超大扭矩磁力传动装置，因此，不仅当源动力减速电机带动外磁转子旋转时，通过磁力耦合作用使内磁转子连接的工作件旋转，来实现了无接触传递力矩的目的，即实现了无轴封、软连接、静密封，而且更为重要的是实现了超大扭矩的传递问题，即可实现扭矩传递达10000N.M以上，从而提高搅拌传动效率。
2、本发明中磁力传动装置的隔离套采用非金属材料或金属Tc4材料，因此，当内、外磁转子转子耦合运动时，提供一种电导率很小或为零的隔离密封材料，实现了高效扭矩传递的目的，即减小或消除了涡流热的产生。
3、本发明中的磁吸组件和磁斥组件提供同一轴向磁推力（与搅拌桨叶运动产生的轴向力相反），来抵消或平衡搅拌桨叶旋转运动时产生的巨大轴向推力，从而降低或消除了机械轴承的轴向摩擦力；且同时提供一种搅拌轴中心复位推力与其磁性瓦组件提供的同一范围的径向磁推力，来抵消或平衡转子部件因重力而带来的径向摩擦力和搅拌轴挠性运动产生的径向摩擦力，从而减小或消除机械轴承的径向摩擦力。根据磁的库仑定律—磁力与距离的平方成反比，因此随转子部件在轴向推力、径向重力以及挠性运动产生的径向力的作用下运动时，磁推力急剧增加，产生反向推力，将移动的旋转体推回轴心或轴向平衡位置，即降低或消除了机械轴承因摩擦产生的热量。
4、本发明中设有磁闭锁组件，因此，当塔内注浆或搅拌时，通过磁力耦合作用使磁闭锁主动盘与磁闭锁被动盘之间的滑动式密封环闭锁，实现了塔腔与内循环腔体之间保持分离或密封的目的。
5、本发明与现有技术相比，实现了低涡流热、低摩擦热的运行效果，且通过独特的、封闭的散热系统将仅有的低涡流热及低摩擦热控制在有效的范围内，极大地延长了使用寿命，消除了冷却介质资源浪费、减小了机械动能损失，提高了机械传递效率。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明A部位的局部旋转剖面放大示意图。
图3为本发明B部位的局部旋转剖面放大示意图。
图4为本发明A-A剖面示意图。
图5为本发明C部位的局部旋转剖面放大示意图。
图6为本发明散热系统实施例示意图。
图中：1—源动力电机2—减速装置3—输出轴4—支架5—隔离套6—主动磁力转子7—从动磁力转子8—轴承箱9—塔体法兰10—密封桶11—输入轴12—搅拌桨叶13—磁吸动盘14—磁吸静盘15—机械滑动式轴承Ⅰ16—机械滑动式轴承Ⅱ17—磁斥内套Ⅰ18—磁斥外瓦Ⅰ19—磁斥静盘20—磁斥动盘21—机械滑动式轴承Ⅲ22—机械滑动式轴承Ⅳ23—磁斥内套Ⅱ24—磁斥外瓦Ⅱ25—磁闭锁被动盘26—磁闭锁主动盘27—滑动式密封环28—散热器29—内循环系统。
具体实施方式
如图1所示，一种低热源磁力搅拌装置，包括设在塔体法兰9上的支架4和轴承箱8及密封桶10、置于支架4上的连有源动力电机1的减速装置2、置于支架4内的磁力传动装置。减速装置2的输出轴3通过磁力传动装置连有输入轴11，该输入轴11穿过轴承箱8和密封桶10的端头连有搅拌桨叶12。
磁力传动装置包括置于支架4内的主动磁力转子6、从动磁力转子7。主动磁力转子6与输出轴3联接，并与从动磁力转子7耦合；主动磁力转子6与从动磁力转子7之间设有隔离套5，该隔离套5固定于轴承箱8法兰上；从动磁力转子7与输入轴11联接；输入轴11与轴承箱8后端之间、输入轴11与轴承箱8前端之间分别设有其磁力线沿轴向分布的磁吸组件和磁斥组件；输入轴11与轴承箱8基体内腔分别设有两组径向分布的磁性瓦套组件；输入轴11与密封桶10之间设有其磁力线沿轴向分布的磁闭锁组件；隔离套5的内腔、输入轴11与轴承箱8之间形成的腔体及密封桶10的内腔分别通过管路外连散热装置。
其中：输出轴3与输入轴11耦合，且输入轴11沿轴向分别设有机械滑动式轴承Ⅰ15、机械滑动式轴承Ⅱ16、机械滑动式轴承Ⅲ21和机械滑动式轴承Ⅳ22；机械滑动式轴承Ⅰ15和机械滑动式轴承Ⅲ21为轴向滑动轴承；机械滑动式轴承Ⅱ16和机械滑动式轴承Ⅳ22为径向滑动轴承。
隔离套5采用非金属材料或金属Tc4材料制成。
主动磁力转子6为外磁转子。
从动磁力转子7为内磁转子。
磁吸组件包括置于输入轴11上的磁吸动盘13和置于轴承箱8后端面上的磁吸静盘14（参见图2）。磁吸动盘13与磁吸静盘14均由至少两个或两个以上与输入轴11同轴心、在径向相邻设置且磁极沿径向交替分布的环形永磁体构成，且相同径向位置的相对环形永磁体的大小相同、极性相反；磁吸动盘13与磁吸静盘14沿轴向设有间隙；磁吸动盘13与从动磁力转子7相接。
磁斥组件包括置于输入轴11上的磁斥动盘20和置于轴承箱8前端面上的磁斥静盘19（参见图3、图4）。磁斥动盘20与磁斥静盘19均由一个与输入轴11同轴心、且为同极性、同环宽的磁环构成；磁斥动盘20与磁斥静盘19沿轴向设有间隙；置于磁斥动盘20中的磁环外径小于置于磁斥静盘19中的磁环外径，但不小于其环宽中心所在圆直径。
磁吸组件之间和磁斥组件之间产生的轴向磁作用力与本发明在运行中所产生的轴向力方向相反。
磁性瓦套组件包括磁斥内套Ⅰ17、磁斥内套Ⅱ23、磁斥外瓦Ⅰ18和磁斥外瓦Ⅱ24（参见图2、图3）。磁斥内套Ⅰ17、磁斥内套Ⅱ23、磁斥外瓦Ⅰ18和磁斥外瓦Ⅱ24均由至少两个或两个以上与输入轴11同轴心、沿轴向设有间隙，且相同轴向位置的相对瓦形永磁体的轴向长度相同、极性相同；磁斥内套Ⅰ17与磁斥内套Ⅱ23周向均为封闭整套，且置于输入轴11上；磁斥外瓦Ⅰ18与磁斥外瓦Ⅱ24周向长度均小于其所在圆周长的二分之一，且置于轴承箱8及密封桶10桶体内铅垂对分处。磁斥瓦套组件间产生的径向磁作用力与从动磁力转子7的重力方向相反。
磁闭锁组件包括置于输入轴11上的磁闭锁主动盘26和置于密封桶10桶底轮毂上的磁闭锁被动盘25及置于磁闭锁主动盘26与磁闭锁被动盘25之间的滑动式密封环27（参见图5）。磁闭锁主动盘26与磁闭锁被动盘25均由至少两个或两个以上与输入轴11同轴心、在径向相邻设置且磁极沿径向交替分布的环形永磁体构成，且相同径向位置的相对环形永磁体的大小相同、极性相反；磁闭锁主动盘26与磁闭锁被动盘25沿轴向设有间隙。磁闭锁组件之间产生的磁作用力与本发明在运行中所产生的轴向力方向相同。
散热装置包括相互连通的散热器28和内循环系统29（参见图6）。内循环系统29的入口管路与隔离套5腔体之间设有通道，该通道与散热器28的入口相通；轴承箱8和密封桶10形成的腔体与隔离套5腔体之间设有输入轴11中心孔通道；轴承箱8和密封桶10形成的腔体与内循环系统29的出口Ⅰ相通，该出口Ⅰ与散热器28的出口Ⅱ相通。
本发明经减速装置2减速后的超大扭矩通过输出轴3传递给主动磁转子6旋转时，位于隔离套5内的从动磁转子7与主动磁转子6通过磁力耦合后同步旋转，并将超大扭矩传递给输入轴11，最终带动搅拌桨叶12同步旋转。隔离套5的自由端固定于轴承箱8法兰上，因此，隔离套5将主动磁转子6与从动磁转子7完全隔离且不接触，即实现了无接触传递超大扭矩的目的。且隔离套5采用电导率很小或为零的金属Tc4或非金属材料，减小或消除了在主动磁转子6与从动磁转子7耦合、传递超大扭矩运动过程中产生的涡流热。
图2、图3示意出本发明工作的同时，机械滑动式轴承Ⅰ15、机械滑动式轴承Ⅱ16、机械滑动式轴承Ⅲ21和机械滑动式轴承Ⅳ22将输入轴11径向支撑和轴向限位于图示位置，由于在输入轴11上设置了磁吸动盘13和磁斥动盘20，并在与其相对应的轴承箱8的后端面和前端面上分别设置了磁吸静盘14和磁斥静盘19，且构成磁吸动盘13和磁吸静盘14以及构成磁斥动盘20和磁斥静盘19的环形永磁体耦合后，分别产生磁吸力和磁斥力，这两组耦合磁力方向与搅拌桨叶12运动产生的轴向力相反，且随输入轴11在轴向力的作用下位移时，两组耦合磁力将急剧增加，因此抵消或平衡了搅拌桨叶12在旋转运动时产生的巨大轴向推力，从而减小或消除了机械滑动式轴承Ⅰ15和机械滑动式轴承Ⅲ21的轴向摩擦力。在本发明侧进式安装工况条件下机械滑动式轴承Ⅱ16和机械滑动式轴承Ⅳ22还将承载输入轴11所在的转子部件因重力而带来的径向摩擦力和输入轴11挠性运动产生的径向离心摩擦力。由于磁斥外瓦Ⅰ18和磁斥外瓦Ⅱ24周向长度小于其所在圆周长的二分之一，且处于轴承箱8桶体内铅垂对分处（见图4），因此，构成磁斥内套Ⅰ17、磁斥内套Ⅱ23以及构成磁斥外瓦Ⅰ18和磁斥外瓦Ⅱ24的两组磁套与磁瓦耦合后，将产生两组在轴向间隔一定距离的、且与输入轴11所在的转子部件重力方向相反的径向磁斥推力，有效地减小或平衡了转子部件因重力而带来的径向摩擦力；又因构成磁吸动盘13与磁吸静盘14的环形永磁体是沿径向交替分布的，耦合后将产生径向分力，同样，构成磁斥动盘20和磁斥静盘19的同环宽、不同直径的环形永磁体耦合后也将产生径向分力，这两组耦合分力将约束输入轴11挠性运动的发生。由此，实现了减小或消除机械滑动式轴承Ⅱ16和机械滑动式轴承Ⅳ22因摩擦产生的热量。
图6示意出隔离套5将主动磁转子6与从动磁转子7完全隔离且不接触，实现了内循环系统29腔体与外界的密封，同样，构成磁闭锁主动盘26和磁闭锁被动盘25的环形永磁体耦合后，产生的轴向吸力将机械滑动式密封件27闭锁，实现了内循环系统29腔体与塔腔之间的密封，因此，散热部件28与内循环系统29处于封闭的、独立的腔体，即便磁力传动装置和低热源装置产生的微热，也将被散热部件28通过与外界大气进行热交换后，保持在有效的范围内。