本發(fā)明屬于機械泵領(lǐng)域，更具體地，涉及一種懸浮機械泵。

背景技術(shù)：

從20世紀80年代開始,以微加工技術(shù)為基礎(chǔ)的微機電系統(tǒng)(mems)逐步從實驗室探索階段進入工業(yè)應(yīng)用時期。微流體系統(tǒng)是微機電系統(tǒng)中的一個主要研究方向,它具有尺寸微小、自動化、集成化以及能批量生產(chǎn)等特點,并且由于尺寸小,能減小流動系統(tǒng)中的無效體積，提高控制精度，降低能耗和試劑用量，而且機械響應(yīng)速度快。因此，近年來它在流體精確控制、化學(xué)分析(如微總分析系統(tǒng))、芯片冷卻和微型衛(wèi)星等領(lǐng)域中具有巨大的市場應(yīng)用前景。微泵作為微流體系統(tǒng)中的動力源，是其核心執(zhí)行器件,其工作性能與運行可靠性的優(yōu)劣直接影響整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

依據(jù)微泵的工作原理，以其內(nèi)部是否含有移動部件為標準，含有移動部件的為機械式微泵，反之就是非機械式微泵。離心式微泵就是根據(jù)離心力原理，利用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪葉片帶動液體轉(zhuǎn)動，將液體甩出，從而達到輸送液體的目的。機械式離心泵作為旋轉(zhuǎn)式水力機械，其運行穩(wěn)定性和壽命很大程度上由軸系決定。目前，微型機械泵基本采用接觸式軸承。接觸式軸承大致分為滾動軸承和滑動軸承。滾動軸承一般由內(nèi)圈、外圈、滾動體和保持架四部分組成，內(nèi)圈與軸配合并一起旋轉(zhuǎn)；外圈與軸承座配合，起支撐作用；滾動體將運轉(zhuǎn)的軸與軸座之間的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，軸承壽命主要由滾動體的材質(zhì)和形狀決定。滑動軸承一般由旋轉(zhuǎn)軸頸和軸套兩部分組成，軸頸外圓面與軸套內(nèi)圓面構(gòu)成了相對摩擦的摩擦副，因此軸承壽命與摩擦副材質(zhì)相關(guān)。

接觸式軸承作為軸系的支撐旋轉(zhuǎn)零件，在保證軸系回轉(zhuǎn)精度的前提下承受著軸系的旋轉(zhuǎn)摩擦、軸徑向沖擊等諸多負荷。除此之外，應(yīng)用于微型泵中的軸承還需要浸泡于泵送工質(zhì)中工作，特殊的工作環(huán)境導(dǎo)致軸承還需承受粘度阻力、電化學(xué)腐蝕、工質(zhì)顆粒物磨損等復(fù)雜因素。為了提升微型泵的功率質(zhì)量比，使得微型尺寸下的水力部件輸出更多泵功，則需要進一步提高葉輪轉(zhuǎn)速，導(dǎo)致軸承所受負載將成倍增加，機械接觸式軸承由于存在以上各項原因，嚴重制約了微型泵的使用壽命。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種刻槽軸承動壓懸浮機械泵，利用液體動壓達到軸系懸浮效果的微型懸浮機械泵，可以徹底擺脫摩擦損耗，延長機械泵運轉(zhuǎn)壽命。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種刻槽軸承動壓懸浮機械泵，其特征在于，包括蝸殼、上端蓋、葉輪、無刷電機、防水套筒和水潤滑螺旋槽推力軸承，其中，

所述蝸殼上設(shè)置有進水通道和出水通道，所述蝸殼的內(nèi)部空間作為泵腔，所述進水通道和出水通道分別與所述泵腔連通；

所述無刷電機包括電機外殼、線圈、磁鋼轉(zhuǎn)子、防水套筒、轉(zhuǎn)子套筒和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸，所述電機外殼與所述蝸殼固定連接并且所述電機外殼承接所述上端蓋，所述電機外殼的內(nèi)側(cè)壁上安裝硅鋼片，所述硅鋼片遠離所述電機外殼的一側(cè)安裝所述線圈，所述線圈的內(nèi)壁套裝用于防護線圈的所述防水套筒，所述上端蓋上設(shè)置有與所述泵腔連通的中間進水孔，以用于使水流入防水套筒內(nèi)，所述磁鋼轉(zhuǎn)子位于所述電機外殼內(nèi)并且所述磁鋼轉(zhuǎn)子固定穿裝在所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸上，所述轉(zhuǎn)子套筒套接在所述磁鋼轉(zhuǎn)子的外側(cè)，所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸的上端穿過所述上端蓋后與所述葉輪固定連接，并且所述葉輪位于所述泵腔內(nèi)，所述磁鋼轉(zhuǎn)子的內(nèi)側(cè)壁與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸的外側(cè)面之間具有第一空隙作為第一水流通道，所述第一水流通道通過上端蓋上設(shè)置的中間出水孔與所述泵腔連通，所述轉(zhuǎn)子套筒的外側(cè)壁與所述防水套筒的內(nèi)側(cè)壁之間存在第二空隙作為第二水流通道，所述第二水流通道與所述中間進水孔連通；所述防水套筒的內(nèi)側(cè)壁上周向設(shè)置有多條人字槽，以使防水套筒內(nèi)壁與轉(zhuǎn)子套筒外壁間形成液膜，液體從人字槽端部流向人字槽中間尖部產(chǎn)生壓力，所有人字槽的中間尖部共同配合對所述轉(zhuǎn)子套筒的外側(cè)壁形成周向的壓力，從而提供穩(wěn)定的徑向承載力和抗震能力；

所述磁鋼轉(zhuǎn)子的上方和下方分別設(shè)置一組所述水潤滑螺旋槽推力軸承，每組所述水潤滑螺旋槽推力軸承均包括靜環(huán)和帶有螺旋螺的動環(huán)，其中，位于所述磁鋼轉(zhuǎn)子上方的水潤滑螺旋槽推力軸承的動環(huán)設(shè)置在所述磁鋼轉(zhuǎn)子的頂端面上并且其靜環(huán)設(shè)置在所述上端蓋的底部，位于所述磁鋼轉(zhuǎn)子下方的水潤滑螺旋槽推力軸承的動環(huán)設(shè)置在所述磁鋼轉(zhuǎn)子的底端面上并且其靜環(huán)設(shè)置在所述防水套筒的內(nèi)底面上。

優(yōu)選地，所述中間進水孔設(shè)置有多個并且周向設(shè)置。

優(yōu)選地，所述靜環(huán)和動環(huán)均由硬質(zhì)合金制成。

優(yōu)選地，所述蝸殼與電機外殼之間設(shè)置有密封圈。

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：

1)本機械泵工作時，液體通過上端蓋的中間進水孔，進入到電機防水套筒內(nèi)部，一部分進入上靜環(huán)與上動環(huán)間的楔形空隙中，一部分進入到防水套筒內(nèi)壁和轉(zhuǎn)子套筒外壁形成的空隙，之后，流到下動環(huán)和下靜環(huán)間的空隙，再進入轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸與葉輪中的間隙流道中，最后，液體全部從上端蓋中心的出水孔回到蝸殼內(nèi)，液體在電機內(nèi)部形成內(nèi)循環(huán)流道，不僅可以形成動壓承載力，還可以帶走電機產(chǎn)生的熱量從而起到為電機散熱的作用；

2)轉(zhuǎn)子套筒外壁和周向刻有人字槽的防水套筒內(nèi)壁之間形成徑向液體動壓滑動軸承，能提供徑向承載力，限制磁鋼轉(zhuǎn)子的徑向位移而影響機械泵的正常工作；

3)由于水潤滑螺旋槽推力軸承的動環(huán)的外端面刻有螺旋槽結(jié)構(gòu)，液體在上動環(huán)和上靜環(huán)間由螺旋槽形成的楔形結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生動壓，提供向下的軸向承載力。同理，下動環(huán)可以與下靜環(huán)一起產(chǎn)生向上的軸向承載力；兩對動環(huán)和靜環(huán)的組合限制了磁鋼轉(zhuǎn)子在軸向上的位移。徑向人字槽滑動軸承和上下動靜環(huán)形成的螺旋槽止推軸承為磁鋼轉(zhuǎn)子提供了三維立體方向的承載力，從而實現(xiàn)磁鋼轉(zhuǎn)子的全自由度無接觸懸浮。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的剖視示意圖；

圖3是本發(fā)明中上端蓋的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明中防水套筒的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明中防水套筒內(nèi)壁人字槽的軸向展開示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

參照圖1～圖5，一種刻槽軸承動壓懸浮機械泵，包括蝸殼1、上端蓋4、葉輪2、無刷電機、防水套筒9和水潤滑螺旋槽推力軸承，其中，

所述蝸殼1上設(shè)置有進水通道101和出水通道102，所述蝸殼1的內(nèi)部空間作為泵腔，所述進水通道101和出水通道102分別與所述泵腔連通；

所述無刷電機包括電機外殼15、硅鋼片12、線圈11、磁鋼轉(zhuǎn)子7、防水套筒9、轉(zhuǎn)子套筒8和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸10，所述電機外殼15與所述蝸殼1固定連接并且所述電機外殼15承接所述上端蓋4，所述電機外殼15的內(nèi)側(cè)壁上安裝硅鋼片12，所述硅鋼片遠離所述電機外殼的一側(cè)安裝所述線圈11，所述線圈11的內(nèi)壁套裝用于防護線圈11的所述防水套筒9，所述上端蓋4上設(shè)置有與所述泵腔連通的中間進水孔，以用于使水流入防水套筒9內(nèi)，所述磁鋼轉(zhuǎn)子7位于所述電機外殼15內(nèi)并且所述磁鋼轉(zhuǎn)子7固定穿裝在所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸10上，所述轉(zhuǎn)子套筒8套接在所述磁鋼轉(zhuǎn)子7的外側(cè)，所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸10的上端穿過所述上端蓋4后與所述葉輪2固定連接，并且所述葉輪2位于所述泵腔內(nèi)，所述磁鋼轉(zhuǎn)子7的內(nèi)側(cè)壁與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸10的外側(cè)面之間具有第一空隙作為第一水流通道103，所述第一水流通道103通過上端蓋4上設(shè)置的中間出水孔105與所述泵腔連通，所述轉(zhuǎn)子套筒8的外側(cè)壁與所述防水套筒9的內(nèi)側(cè)壁之間存在第二空隙作為第二水流通道104，所述第二水流通道104與所述中間進水孔106連通；所述防水套筒9的內(nèi)側(cè)壁上周向設(shè)置有多條人字槽，以使防水套筒9內(nèi)壁與轉(zhuǎn)子套筒外壁間形成液膜，液體從人字槽端部流向人字槽中間尖部產(chǎn)生壓力，所有人字槽的中間尖部共同配合對所述轉(zhuǎn)子套筒8的外側(cè)壁形成周向的壓力，從而提供穩(wěn)定的徑向承載力和抗震能力；

所述磁鋼轉(zhuǎn)子7的上方和下方分別設(shè)置一組所述水潤滑螺旋槽推力軸承，每組所述水潤滑螺旋槽推力軸承均包括靜環(huán)和帶有螺旋螺的動環(huán)，其中，位于所述磁鋼轉(zhuǎn)子7上方的水潤滑螺旋槽推力軸承的動環(huán)(以下稱為上動環(huán)6)設(shè)置在所述磁鋼轉(zhuǎn)子7的頂端面上并且其靜環(huán)(以下稱為上靜環(huán)5)設(shè)置在所述上端蓋4的底部，位于所述磁鋼轉(zhuǎn)子7下方的水潤滑螺旋槽推力軸承的動環(huán)(以下稱為下動環(huán)13)設(shè)置在所述磁鋼轉(zhuǎn)子7的底端面上并且其靜環(huán)(以下稱為下靜環(huán)14)設(shè)置在所述防水套筒9的內(nèi)底面上。

進一步，所述中間進水孔設(shè)置有多個并且周向設(shè)置。

進一步，所述靜環(huán)和動環(huán)均由硬質(zhì)合金制成。

進一步，所述蝸殼1與電機外殼15之間設(shè)置有密封圈3。

進一步，電機外殼15具有殼體和連接在所述殼體底部的下端蓋16。

所述電機外殼15與所述蝸殼1通過螺栓固定連接，壓緊密封圈3以防止蝸殼內(nèi)液體泄漏。所述上靜環(huán)5為中心開孔且與上端蓋4粘連，下靜環(huán)14無開孔且與防水套筒9內(nèi)側(cè)底部粘連，所述上端蓋4與防水套筒9配合并設(shè)置中間進水孔，使液體可以從蝸殼1內(nèi)流入電機防水套筒9內(nèi)，并且上端蓋4中心有中間出水孔，連通使液體可以從電機防水套筒9內(nèi)流回到蝸殼1內(nèi)部。所述葉輪2與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸10緊密配合，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸10與磁鋼轉(zhuǎn)子7粘連。

本機械泵工作時，液體被高速旋轉(zhuǎn)的葉輪2葉片帶動旋轉(zhuǎn)，在蝸殼1內(nèi)壓力升高，液體從上端蓋4中間進水孔進入防水套筒9內(nèi)，然后分成兩部分：一部分液體直接進入上靜環(huán)5和上動環(huán)6的間隙中，通過在螺旋槽形成的楔形間隙中產(chǎn)生動壓承載力，對磁鋼轉(zhuǎn)子7產(chǎn)生向下的推力，之后液體從上端蓋4出水孔流出；另一部分液體先進入防水套筒9內(nèi)壁與轉(zhuǎn)子套筒8外壁之間的間隙，在防水套筒9內(nèi)壁周向人字槽與轉(zhuǎn)子套筒8形成的楔形間隙內(nèi)形成徑向動壓承載力，限制磁鋼轉(zhuǎn)子7在徑向的位移，然后進入下動環(huán)13和下靜環(huán)14間的楔形間隙中，產(chǎn)生動壓承載力，對磁鋼轉(zhuǎn)子7形成向上的推力。最后進入轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸10的第一水流通道103，并與前一部分液體匯合由上端蓋4的中間出水孔105流出電機再流入蝸殼。這樣一來，液體在電機中形成內(nèi)循環(huán)流道，帶走電機產(chǎn)生的熱量，起到對電機散熱的作用。此外，由于在徑向通過人字槽限制了磁鋼轉(zhuǎn)子7的位移，在軸向分別提供了向下和向上的止推力，這樣就能實現(xiàn)磁鋼轉(zhuǎn)子7的三維空間全自由度無接觸懸浮，可以避免接觸式軸承的磨損，提高微型機械泵的壽命。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。