一种用于大功率高速潜水泵的冷却循环回路

摘要

本发明公开了一种用于大功率高速潜水泵的冷却循环回路，包括设置于潜水泵内部的第一腔室、第二腔室、第三腔室、第四腔室；冷却循环回路包括设置于所述轴承支架中的第一通孔A和第一通孔B，设置于所述电机端盖中的连接孔A和连接孔B，第一通孔A的两端连通所述第二腔室和第三腔室，第一通孔B的两端分别与所述第三腔室和连接孔A连通；连接孔B的两端连通所述第一腔室和所述第四腔室，连接孔B还和连接孔A垂直相交，在两者交点的位置设有控制所述连接孔A和所述连接孔B通断的第一控制阀，在所述第三腔室中还设有控制所述第一通孔A与所述第三腔室通断的第二控制阀。

权利要求

1.一种用于大功率高速潜水泵的冷却循环回路，其特征在于：包括设置于潜水泵内部的

第一腔室 ，位于电机端盖和推力盘底部所围成区域；

第二腔室 ，位于电机端盖、电机内壁，轴承支架和推力盘顶部所围成区域；

第三腔室 ，位于轴承支架、滑动轴承压盖、滑动轴承、推力盘和推力轴承压盖所围成区域；

第四腔室 ，位于电机底盖和电机端盖所围成区域；

还包括冷却循环支路，所述冷却循环支路包括设置于所述轴承支架中的第一通孔A和第一通孔B，设置于所述电机端盖中的连接孔A和连接孔B，所述第一通孔A的两端连通所述第二腔室 和所述第三腔室 ，所述第一通孔B的两端分别与所述第三腔室 和所述连接孔A连通；所述连接孔B的两端连通所述第一腔室 和所述第四腔室 ，所述连接孔B还和所述连接孔A垂直相交，在两者交点的位置设有控制所述连接孔A和所述连接孔B通断的第一控制阀，在所述第三腔室 中还设有控制所述第一通孔A与所述第三腔室 通断的第二控制阀。

2.根据权利要求1所述的一种用于大功率高速潜水泵的冷却循环回路，其特征在于：所述第二控制阀为温度控制阀，根据所处环境的温度调节阀门的开口度连通或断开所述冷却循环支路。

3.根据权利要求2所述的一种用于大功率高速潜水泵的冷却循环回路，其特征在于：所述温度控制阀设置在所述第一通孔A的出液端口处，所述包括节温器、节温器固定支架，所述节温器固定支架固定在所述轴承支架上，以及设置在节温器固定支架内部的阀盖，将所述节温器固定支架的内部分隔为第五腔室 和第六腔室 ，所述第五腔室 通过第一通孔A与所述第二腔室 相通，所述第六腔室 与所述第三腔室 相通；在所述节温器固定支架内部的中间位置的内壁设有与所述阀盖外边缘相互配合的密封端面，所述阀盖的下端与所述节温器的阀杆相连，所述阀杆随温度的升高而伸长调节所述阀盖和节温器固定支架的切合度，从而调节所述第五腔室 和所述第六腔室 的通断，连通或断开所述第二腔室 和第三腔室 的连通。

4.根据权利要求3所述的一种用于大功率高速潜水泵的冷却循环回路，其特征在于：所述阀盖包括位于中间位置的阀盖A和位于外圈位置的阀盖B，所述阀盖A和所述阀盖B固定连接，所述阀盖B外边缘和所述节温器固定支架中间位置的内壁设有相互配合的密封端面。

5.根据权利要求1所述的一种用于大功率高速潜水泵的冷却循环回路，其特征在于：所述连接孔A的进液端通过连接管与所述第一通孔B的出液端相连，所述的第一控制阀设置在所述连接孔A的另一端。

6.根据权利要求2所述的一种用于大功率高速潜水泵的冷却循环回路，其特征在于：所述第一控制阀为弹性控制阀，开设有平行于所述连接孔B方向的阀口；

当所述第二控制阀处于断开的状态，所述连接孔A的压力低，其作用于所述第一控制阀底端向上的压力小于所述第一控制阀的上端所受弹簧力，所述第一控制阀位于连接孔A的孔径中，其阀口处于密封状态；

当所述第二控制阀处于连通状态，所述连接孔A压力增大，推动所述第一控制阀向所述连接孔A的另一端移动，直至其阀口移动到所述连接孔A和所述连接孔B的交点处，连通所述连接孔B。

7.根据权利要求6所述的一种用于大功率高速潜水泵的冷却循环回路，其特征在于：所述第一控制阀包括相互连接的弹簧连接件和活塞，所述活塞的下端有所述的阀口，所述弹簧连接件的最大伸长量小于所述连接孔A超出所述连接孔B的部分，所述活塞位于所述阀口上端的尺寸大于所述连接孔B的直径，所述活塞与连接孔A内壁贴合。

8.根据权利要求1所述的一种用于大功率高速潜水泵的冷却循环回路，其特征在于：所述推力盘的径向方向设有连通所述第一腔室 和所述第二腔室 的径向孔，轴向方向有连通径向孔和第三腔室 的轴向孔。

9.根据权利要求1所述的一种用于大功率高速潜水泵的冷却循环回路，其特征在于：所述第二腔室 的上方还连接有冷却液循环管。

说明书

一种用于大功率高速潜水泵的冷却循环回路

技术领域

[0001] 本发明属于流体机械领域，具体涉及一种用于大功率高速潜水泵的冷却循环回路。

背景技术

[0002] 大功率高速潜水泵采用湿式电机以保证机组的运行可靠性，在现有机组中，采用独立的内部冷却循环回路对湿式电机进行冷却散热，同时对轴承等部件进行冷却润滑。具
体循环方式为设置在电机腔一端的推力盘作辅助叶轮提供动力源，冷却液经冷却循环管到
达电机腔远离推力盘一端，再经过下滑动轴承、电机气隙、上滑动轴承等区域回到推力盘形
成冷却循环回路。此种回路方式下，从供应端流出的冷却液需要先行经过电机气隙再进入
上滑动轴承，电机气隙处是电机内部的主要热量集聚处，再加上滑动轴承自身发热量也较
大，容易造成上滑动轴承处温度较高。特别是在大功率工况下，此种现象更为明显，从而进
一步会引起冷却液温度过高失效而无法对泵机后面的零件进行有效的冷却，导致整个潜水
泵机组不能正常工作。

发明内容

[0003] 针对上述潜水泵中所设置的冷却循环回路中的冷却液受电机气隙处发热量过大的影响而容易造成上滑动轴承冷却失效，尤其是在大功率的状态下容易失效的问题，本发
明提出一种用于大功率高速潜水泵的冷却循环回路。

[0004] 为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

[0005] 一种用于大功率高速潜水泵的冷却循环回路，包括设置于潜水泵内部的

[0006] 第一腔室 ，位于电机端盖和推力盘底部所围成区域；

[0007] 第二腔室 ，位于电机端盖、电机内壁，轴承支架和推力盘顶部所围成区域；

[0008] 第三腔室 ，位于轴承支架、滑动轴承压盖、滑动轴承、推力盘和推力轴承压盖所围成区域；

[0009] 第四腔室 ，位于电机底盖和电机端盖所围成区域；

[0010] 还包括冷却循环支路，所述冷却循环支路包括设置于所述轴承支架中的第一通孔A和第一通孔B，设置于所述电机端盖中的连接孔A和连接孔B，所述第一通孔A的两端连通所
述第二腔室 和所述第三腔室 ，所述第一通孔B的两端分别与所述第三腔室 和所述连
接孔A连通；所述连接孔B的两端连通所述第一腔室 和所述第四腔室 ，所述连接孔B还和
所述连接孔A垂直相交，在两者交点的位置设有控制所述连接孔A和所述连接孔B通断的第
一控制阀，在所述第三腔室 中还设有控制所述第一通孔A与所述第三腔室 通断的第二
控制阀。

[0011] 作为本发明的进一步改进，所述第二控制阀为温度控制阀，根据所处环境的温度调节阀门的开口度连通或断开所述冷却循环支路。

[0012] 作为本发明的进一步改进，所述温度控制阀设置在所述第一通孔A的出液端口处，所述包括节温器、节温器固定支架，所述节温器固定支架固定在所述轴承支架上，以及设置
在节温器固定支架内部的阀盖，将所述节温器固定支架的内部分隔为第五腔室 和第六腔
室 ，所述第五腔室 通过第一通孔A与所述第二腔室 相通，所述第六腔室 与所述第三
腔室 相通；在所述节温器固定支架内部的中间位置的内壁设有与所述阀盖外边缘相互配
合的密封端面，所述阀盖的下端与所述节温器的阀杆相连，所述阀杆随温度的升高而伸长
调节所述阀盖和节温器固定支架的切合度，从而调节所述第五腔室 和所述第六腔室 的
通断，连通或断开所述第二腔室 和第三腔室 的连通。

[0013] 作为本发明的进一步改进，所述阀盖包括位于中间位置的阀盖A和位于外圈位置的阀盖B，所述阀盖A和所述阀盖B固定连接，所述阀盖B外边缘和所述节温器固定支架中间
位置的内壁设有相互配合的密封端面。

[0014] 作为本发明的进一步改进，所述连接孔A的进液端通过连接管与所述第一通孔B的出液端相连，所述的第一控制阀设置在所述连接孔A的另一端。

[0015] 作为本发明的进一步改进，所述第一控制阀为弹性控制阀，开设有平行于所述连接孔B方向的阀口；

[0016] 当所述第二控制阀处于断开的状态，所述连接孔A的压力低，其作用于所述第一控制阀底端向上的压力小于所述第一控制阀上端所受弹簧力，所述第一控制阀位于连接孔A
的孔径中，其阀口处于密封状态；

[0017] 当所述第二控制阀处于连通状态，所述连接孔A压力增大，推动所述第一控制阀向所述连接孔A的另一端移动，直至其阀口移动到所述连接孔A和所述连接孔B的交点处，连通
所述连接孔B。

[0018] 作为本发明的进一步改进，所述第一控制阀包括相互连接的弹簧连接件和活塞，所述活塞的下端有所述的阀口，所述弹簧连接件的最大伸长量小于所述连接孔A超出所述
连接孔B的部分，所述活塞位于所述阀口上端的尺寸大于所述连接孔B的直径，所述活塞与
连接孔A内壁贴合。

[0019] 作为本发明的进一步改进，所述推力盘的径向方向设有连通所述第一腔室 和所述第二腔室 的径向孔，轴向方向有连通径向孔和第三腔室 的轴向孔。

[0020] 作为本发明的进一步改进，所述第二腔室 的上方还连接有冷却液循环管。

[0021] 本发明的有益效果：本发明设置在潜水泵中围绕上滑动轴承处所设置的冷却循环回路能够根据泵机运行的功率情况自动的通断，对发热聚集处附近的上滑动轴承进行有效
的冷却降温，避免循环在泵机主循环管路中的冷却液温度过高，保证整个泵机能进行有效
的冷却。

附图说明

[0022] 图1为本发明一种实施例的结构示意图；

[0023] 图2为图1中A处的放大图；

[0024] 图3为图2中B处的放大图；

[0025] 图4为图2中C处的放大图；

[0026] 图5为流体在冷却循环回路中流动的路径图；

[0027] 其中：1‑电机底盖，2‑电机端盖，3‑电机外壁，4‑电机内壁，5‑主轴，6‑冷却循环管，7‑推力盘，8‑推力轴承压盖，9‑轴承支架，10‑滑动轴承压盖，11‑滑动轴承，12‑连接管，13‑
密封圈，14‑节温器固定支架，15‑节温器，16‑节温器阀盖A，17‑节温器阀盖B，18‑活塞，19‑
弹簧连接件；

[0028] 201‑连接孔A，202‑连接孔B，901‑第一通孔A，902‑第一通孔B，1401‑第二通孔，1801‑阀口。

具体实施方式

[0029] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于
限定本发明。

[0030] 下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

[0031] 如图1‑5所示，在泵机的起始左端沿着机组的轴向方向，从左往右，依次安装电机底盖1，电机端盖2，电机外壁3，并通过紧固件连接，构成整个机组的外端及电机左腔。电机
内壁4位于电机端盖2右侧，与电机端盖2通过紧固件连接，与电机端盖2构成了电机右腔，与
电机外壁3构成了介质输送通道，冷却循环管6安装在电机内壁4上。

[0032] 在电机左腔的内部空间被分隔为若干个腔室，具体的，所分隔的腔室从左到右依次包括所述电机底盖1和电机端盖2所围成区域形成的第四腔室Ⅳ，电机端盖2和推力盘7底
部所围成区域形成的第一腔室I，电机端盖2、电机内壁4，轴承支架9和推力盘7顶部所围成
区域形成的第二腔室II，轴承支架9、滑动轴承压盖10、滑动轴承11、推力盘7和推力轴承压
盖8所围成区域形成的第三腔室III。从空间位置上看，第二腔室II位于第一腔室I径向上
端。

[0033] 其中，各个腔室的连通情况如下：所述推力盘7自身所设径向孔连通第一腔室I和第二腔室II，推力盘7自身所设轴向孔连通自身径向孔和第三腔室III，该连接通路始终处
于连通的状态，设置于泵机的主冷却循环回路（如图5中实线箭头所指示的路径）中。除此之
外，本发明还开设了基于第一腔室I、第二腔室II，第三腔室III与最外侧的第四腔室Ⅳ连通
的辅助的冷却循环支路（如图5中虚线箭头所指示的路径），该冷却循环支路围绕电机气隙
的热量聚集处进行设置，在第三腔室III温度过高的状态下自动开启，第四腔室Ⅳ中补充新
的冷却液进入冷却循环支路，对布置在电机气隙一侧的轴承、推力盘等零部件进行补充降
温，也可以避免运行在泵机中的主冷却循环管路中的冷却液的温度过高的情况发生。

[0034] 本发明所设计的冷却循环支路具体的结构及连接通路如下：所述轴承支架9中的第一通孔A901和第一通孔B902；设置于所述电机端盖2中的连接孔A201和连接孔B202，所述
第一通孔A901的两端连通所述第二腔室 和所述第三腔室 ，所述第一通孔B902的两端分
别与所述第三腔室 和所述连接孔A201连通；所述连接孔B202的两端连通所述第一腔室
和所述第四腔室 ，所述连接孔B202还和所述连接孔A201垂直相交，在两者交点的位置设
有控制所述连接孔A201和所述连接孔B202通断的第一控制阀，在所述的所述第三腔室 中
还设有控制所述第一通孔A901与所述第三腔室 通断的第二控制阀。

[0035] 所述第二控制阀为温度控制阀，根据所处环境的温度调节阀门的开口度连通或断开所述冷却循环支路。

[0036] 在本发明的实施例中，所述温度控制阀设置在所述第一通孔A901的出液端口处，所述包括节温器15、节温器固定支架14，所述节温器固定支架14通过螺栓连接件固定在所
述轴承支架9上。在节温器固定支架14内部设有相互固定连接的节温器阀盖A16和节温器阀
盖B17，两者固定连接组成阀盖，所述阀盖设于所述温度控制阀的中间位置，所述的节温器
阀盖A16固定在节温器伸缩杆一端，所述节温器阀盖B 17外边缘和所述节温器固定支架14
内边缘设有相互配合的密封端面，将所述节温器固定支架14的内部分隔为第五腔室 和第
六腔室 。所述第五腔室 通过第一通孔A901与所述第二腔室 相通，所述第六腔室 与
通过节温器固定支架14下端在对应于第三腔室 的位置在径向方向开设的第二通孔1401
与所述第三腔室 相通；所述节温器15的阀杆的自由端与所述阀盖A16相连，阀杆随着所处
环境温度的升高膨胀伸长量增长，调节阀盖和节温器固定支架14的切合度，从而调节所述
第五腔室 和所述第六腔室 的通断，连通或断开所述第二腔室 和第三腔室 的连通。

[0037] 节温器15的内部装有感温材料，诸如石蜡等，此材料常温下为固态，在泵机小功率运行状态下，节温器15内部固体材料未受热熔化时，阀盖与节温器固定支架14之间的密封
端面紧密贴合将第五腔室V和第六腔室VI隔断，即第五腔室V和第六腔室VI无水体流动。当
温感材料超过温度阈值（装配时，所选择的节温器15具体温度阈值可以根据电机腔内温升
需求确定）受热熔化变成液体，体积增大并压迫胶管收缩，从而推动推杆带动阀盖向上顶
出，阀盖与节温器固定支架14分离，连通第五腔室 和第六腔室 。此时液流可从第二腔室
经轴承支架第一通孔A901，第五腔室V，第六腔室VI，以及节温器支架所设第二通孔1401
向第三腔室III流动，此部分冷却液即对上滑动轴承进行冷却润滑，由于第二腔室 中的水
体经推力盘径向孔甩出，压力明显升高，此时，第三腔室III中液体压力也随之升高。

[0038] 所述连接管12通过连接管螺栓和密封圈分别与第一通孔B902和连接孔A201连通，由此，第三腔室III中的压力可以通过轴承支架第一通孔B902、连接管12，电机端盖连接孔
A201施加到位于连接孔A201中的第一控制阀，调节第一控制阀的阀口位置，连通第四腔室
Ⅳ和第一腔室I。

[0039] 在本发明的第一控制阀具体的结构为，所述第一控制阀为弹性控制阀，包括相互连接的弹簧连接件19和活塞18，所述活塞18的下端设有平行于所述连接孔B202方向的阀口
1801，所述弹簧连接件19的最大伸长量小于所述连接孔A201超出所述连接孔B202的部分，
所述活塞18位于所述阀口1801上端的尺寸大于所述连接孔B202的直径，能起到隔断的作
用。

[0040] 当所述第二控制阀处于断开的状态，所述连接孔A201内部压力低，所述第一控制阀位于连接孔A201的孔径中，其阀口1801处于密封状态；当所述第二控制阀处于连通状态，
一方面，部分冷却液经经轴承支架第一通孔A901，第五腔室V，第六腔室VI，以及节温器支架
上的第二通孔1401直接对上滑动轴承进行冷却润滑，造成进入冷却循环管达到电机远端的
冷却液不足；另一方面所述连接孔A201内压增大，传递至活塞18处，此时活塞18一端受孔内
内压推动其在连接孔A201内沿着管壁向弹簧连接件19端运动，直至其阀口1801移动到所述
连接孔A201和所述连接孔B202的交点处，连通所述连接孔B202，位于第四腔室Ⅳ中的冷却
液进入位于电机端盖2右腔中，对冷却液进行补偿，避免主冷却循环回路中的冷却液不足对
电机腔远端部件冷却润滑带来影响。

[0041] 另外需要说明的是，正常情况下，本发明的冷却循环支路是在大功率工况下启动，小功率工况下关闭，但机构启动的实质取决于泵机的发热量以第三腔室的温度为控制标
准，故在小功率情况下也有可能因为长时间运行出现过热的情况，本发明的该冷却循环支
路也会连通。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的
技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说
明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这
些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书
及其等效物界定。