本發(fā)明屬于機(jī)械泵領(lǐng)域，更具體地，涉及一種懸浮機(jī)械泵。

背景技術(shù)：

從20世紀(jì)80年代開始,以微加工技術(shù)為基礎(chǔ)的微機(jī)電系統(tǒng)(mems)逐步從實(shí)驗(yàn)室探索階段進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用時(shí)期。微流體系統(tǒng)是微機(jī)電系統(tǒng)中的一個(gè)主要研究方向,它具有尺寸微小、自動(dòng)化、集成化以及能批量生產(chǎn)等特點(diǎn),并且由于尺寸小,能減小流動(dòng)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(jī)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(dòng)力源，是其核心執(zhí)行器件,其工作性能與運(yùn)行可靠性的優(yōu)劣直接影響整個(gè)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(dòng)部件為標(biāo)準(zhǔn)，含有移動(dòng)部件的為機(jī)械式微泵，反之就是非機(jī)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(dòng)液體轉(zhuǎn)動(dòng)，將液體甩出，從而達(dá)到輸送液體的目的。機(jī)械式離心泵作為旋轉(zhuǎn)式水力機(jī)械，其運(yùn)行穩(wěn)定性和壽命很大程度上由軸系決定。目前，微型機(jī)械泵基本采用接觸式軸承。接觸式軸承大致分為滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承。滾動(dòng)軸承一般由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)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(dòng)體將運(yùn)轉(zhuǎn)的軸與軸座之間的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，軸承壽命主要由滾動(dòng)體的材質(zhì)和形狀決定?；瑒?dòng)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(fù)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(jìn)一步提高葉輪轉(zhuǎn)速，導(dǎo)致軸承所受負(fù)載將成倍增加，機(jī)械接觸式軸承由于存在以上各項(xiàng)原因，嚴(yán)重制約了微型泵的使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

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

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種刻槽軸承動(dòng)壓懸浮機(jī)械泵，其特征在于，包括蝸殼、上端蓋、葉輪、無刷電機(jī)、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(jìn)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(jìn)水通道和出水通道分別與所述泵腔連通；

所述無刷電機(jī)包括電機(jī)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(jī)外殼與所述蝸殼固定連接并且所述電機(jī)外殼承接所述上端蓋，所述電機(jī)外殼的內(nèi)側(cè)壁上安裝硅鋼片，所述硅鋼片遠(yuǎn)離所述電機(jī)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(hù)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(jìn)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(jī)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(jìn)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(jìn)水孔設(shè)置有多個(gè)并且周向設(shè)置。

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

優(yōu)選地，所述蝸殼與電機(jī)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(jī)械泵工作時(shí)，液體通過上端蓋的中間進(jìn)水孔，進(jìn)入到電機(jī)防水套筒內(nèi)部，一部分進(jìn)入上靜環(huán)與上動(dòng)環(huán)間的楔形空隙中，一部分進(jìn)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(dòng)環(huán)和下靜環(huán)間的空隙，再進(jìn)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(jī)內(nèi)部形成內(nèi)循環(huán)流道，不僅可以形成動(dòng)壓承載力，還可以帶走電機(jī)產(chǎn)生的熱量從而起到為電機(jī)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(dòng)壓滑動(dòng)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(jī)械泵的正常工作；

3)由于水潤滑螺旋槽推力軸承的動(dòng)環(huán)的外端面刻有螺旋槽結(jié)構(gòu)，液體在上動(dòng)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(dòng)壓，提供向下的軸向承載力。同理，下動(dòng)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(dòng)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(dòng)軸承和上下動(dòng)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(shí)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(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)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(gè)實(shí)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(dòng)壓懸浮機(jī)械泵，包括蝸殼1、上端蓋4、葉輪2、無刷電機(jī)、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(jìn)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(jìn)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(jī)包括電機(jī)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(jī)外殼15與所述蝸殼1固定連接并且所述電機(jī)外殼15承接所述上端蓋4，所述電機(jī)外殼15的內(nèi)側(cè)壁上安裝硅鋼片12，所述硅鋼片遠(yuǎn)離所述電機(jī)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(hù)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(jìn)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(jī)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(jìn)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(dòng)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(dòng)環(huán)(以下稱為上動(dòng)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(dòng)環(huán)(以下稱為下動(dòng)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(jìn)一步，所述中間進(jìn)水孔設(shè)置有多個(gè)并且周向設(shè)置。

進(jìn)一步，所述靜環(huán)和動(dòng)環(huán)均由硬質(zhì)合金制成。

進(jìn)一步，所述蝸殼1與電機(jī)外殼15之間設(shè)置有密封圈3。

進(jìn)一步，電機(jī)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(jī)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(jìn)水孔，使液體可以從蝸殼1內(nèi)流入電機(jī)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(jī)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(jī)械泵工作時(shí)，液體被高速旋轉(zhuǎn)的葉輪2葉片帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，在蝸殼1內(nèi)壓力升高，液體從上端蓋4中間進(jìn)水孔進(jìn)入防水套筒9內(nèi)，然后分成兩部分：一部分液體直接進(jìn)入上靜環(huán)5和上動(dòng)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(dòng)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(jìn)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(dòng)壓承載力，限制磁鋼轉(zhuǎn)子7在徑向的位移，然后進(jìn)入下動(dòng)環(huán)13和下靜環(huán)14間的楔形間隙中，產(chǎn)生動(dòng)壓承載力，對磁鋼轉(zhuǎn)子7形成向上的推力。最后進(jìn)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(jī)再流入蝸殼。這樣一來，液體在電機(jī)中形成內(nèi)循環(huán)流道，帶走電機(jī)產(chǎn)生的熱量，起到對電機(jī)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(shí)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(jī)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(shí)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(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。