CTD传感器中磁力泵的设计.pdfVIP

第28卷第3期 海洋技术 V01．28，No．3 2009年9月 OCEANTECHNOLOGY Sept，2009 CTD传感器中磁力泵的设计 周达，商红梅，康建军，张少永 (国家海洋技术中心，天津300112) 摘要：简要介绍了自持式剖面探测漂流浮标(以下简称训面浮标或Argo浮标)电导率、温度和压力传感器(简称 CTD传感器)中磁力泵的整体结构、工作原理、叶轮的设计方法，分析了磁力耦合器的设计思路。由此设计的磁力泵 变动密封为静密封，达到无泄漏。该方法可作为磁力驱动装置的理论设计依据。 关键词：磁力驱动；磁转矩；隔离套；磁路 中围分类号：P716。044文献标识码：B 文章编号：1003—2029(2009)03-0033-03 引言 温盐观测是海洋水文调查中的重要内容，测量的准确性 对海洋中的其它要素(如密度、声速、各种化学要素分布、生 物特性以及海洋动力学)有重要影响。其中温盐深测量仪 (CTD)是海洋温盐调查中使用最广泛的仪器，其测量的准确 性与能否及时的采集到测量点水样有着直接的关系ll·21。由于 Argo浮标选用三电极电导率传感器，其电导池细而且长，不 利于海水的交换，因此，在测量系统中增加磁力泵，既能促进 海水交换，又避免了动密封出现的泄露问题【目。 1整体结构设计与工作原理 1．1整体结构设计 针对Argo浮标的总体设计要求，CTD传感器位于浮标 顶部，与上端盖组合成一体。其结构主要由保护罩、传感器、 图1 CTD磁力驱动泵整体结构 叶轮、叶轮轴、磁力联轴器、电机和端盖等组成。其中磁力联 轴器主要由三部分构件组成：(1)与驱动电机相连的外磁转 下，飞离叶轮向外射出，从排出口流出。此时，在叶轮中心处 子；(2)与叶轮相连的内磁转子；(3)在驱动部分与从动部分 由于海水被甩向周围而形成既没有空气又没有海水的真空 之间用非导磁材料制成的隔离套，如图1所示。 低压区，上层的海水在重力的作用下，经电导池流人磁力泵 这种设计结构简单，易于制造和装配，使用寿命长，而且 内，从而完成整个海水交换过程㈣。 驱动电机和叶轮之间没有任何机械联接，变动密封为静密 封，不存在磨损和泄露问题。 2叶轮设计 1．2工作原理 驱动电机轴上装有圆筒形的外磁转子，其内侧圆柱面上 叶轮按结构型式，可分为开式、半开式和闭式三种。考虑 均匀密排着N·S极相间排列的外磁钢(永磁体)。叶轮轴上也 到Argo浮标CTD传感器所需要的泵，其流量和扬程都很小， 装一个圆筒形的内磁转子，其圆柱外表面上同样均匀密排着 设计时忽略海水流过叶轮时的损失，对叶轮的流道设计进行 N·S极相问排列的内磁钢(永磁体)。当电机带动内磁转子旋 简化，我们选择开式径向直叶片叶轮，降低了叶轮产生的轴 转时，由于永磁体的吸斥作用，带动外磁转子及叶轮同步旋 向推力，其结构简单，由轮毂和径向叶片组成。叶轮轮毂直径 转。叶轮周围的海水也随着叶轮一起旋转，在离心力的作用 可按式(1)进行设计151，由于叶轮其他部分的尺寸参数可以采 用闭式叶轮的设计方法，叶轮的外