CN100520079C - 多级带侧通道泵 - Google Patents

Abstract

在一个多级带侧通道泵中通过这样的方法来达到最佳的效率，每个后续级(14)的几何参数通过确定其工作轮直径(D)和流道直径(d)的尺寸与工作介质在上一级出口处的比容相匹配。对于两个级(12、14)级压力是相同的。后续级(14)工作轮的几何参数在假定几何形状相似的前提下通过前一级(12)和后一级(14)的容积比确定。

Description

多级带侧通道泵

本发明涉及一种用来压缩可压缩介质的多级带侧通道泵，它的工作轮连接在一个共同的驱动轴上。

在多级带侧通道泵中多个级、至少两级的工作轮通常并排固安在一个共同的驱动轴上。只流行两个相邻级的工作轮具有相同几何形状和尺寸那种结构形式。下一级的进口通常在一个共同的壳体内直接与上一级的出口相连。

由DE-GM 7441311已知一种压缩装置，其中多个不同宽度的工作轮并排安装在一个共同的驱动轴上。所属的工作轮应该各自单独运行、相互并联或者也可以串联地组合。

但是所有已知多级带侧通道泵都有一个共同点，全都不能达到最佳的效率。

通过本发明提供了一种多级带侧通道泵，它具有最佳的效率。按照本发明这通过这样的方法来达到，使每一级的几何形状通过其工作轮直径和它的流道直径的尺寸选择与介质的比容相匹配。其结果是，每个后续级都比前一级的尺寸小。因为两级的工作轮以同样的转速旋转，对于下一级得到和对于上一级一样的进口和出口之间的压差。

在计算一个后续级或几个后续级的几何参数时最好按以下程序进行：首先按照以下的关系式由要求的最终压力和级数计算对于每一级的级压力P：

P＝(P_end)^1/n

其中：P为级压力

      P_end为要求的最终压力

      n为多级带侧通道泵的级数。

于是在假设几何形状相似的前提下通过前一级和后一级的容积比确定后一级的工作轮几何参数。这个容积比可以由以下关于绝热的关系式推导出来：

P·VK＝常数

用第一级的容积和压力V₁和P₁以及第二级的容积和压力V₂和P₂代入，得到：

P₁·V₁ ^K＝P₂·V₂ ^K或者

$\frac{V_2}{V_1}={\left(\frac{P_1}{P_2}\right)}^{1/K}$

例如当在一个三级的带侧通道泵要求的最终压力为2.2bar(绝对压力)，那么得到一个级压力P＝(2.2)^1/3＝1.3bar(绝对压力)。

对于容积比有：

$\frac{V_2}{V_1}=0.829,$ 其中对于绝热指数K采用数值1.4(双原子气体)。

然后用这个容积比0.829在假设几何形状相似的前提下通过无量纲特性曲线ψ＝f(φK)计算工作轮几何参数。

如果按本发明的带侧通道泵做成两级的，那么这两级最好用一个共同的驱动电机集成在一个结构单元内，其中两级的工作轮固定在共同的驱动轴上。如果设置两个级以上，那么它们最好以模块化的方式相互串接。特别有利的是这样一种结构形式，其中每两级包含在一个壳体内形成一个组件，其中工作轮固定在一个共同的轴段上；一个组件的壳体法兰连接在共同的驱动单元上，另一个组件法兰连接在上一个组件上，其中组件的轴段相互或者与驱动单元的驱动轴各自通过一个联轴器连接。

本发明另一种优良的结构是：每一级的进口和出口分开引出。用这种方法各个级可以任意地相互组合或也可以单独运行。

本发明其他特征和优点由对多个结构形式的以下阐述和由参考图得到。图中表示：

图1.多级带侧通道泵第一种结构形式的轴向剖视图；

图2.带侧通道泵第二种结构形式的轴向剖视；

图3.带侧通道泵第三种结构形式的轴向剖视；

图4.按第三种结构形式的带侧通道泵的局部剖开的侧视图；

图5.带侧通道泵第一种结构形式的壳体顶盖的顶视图；

图6.图5中所示的壳体顶盖的径向剖视；

图7.按图5的壳体顶盖内侧的顶视图；

图8至12.按图5中剖分线的不同局部剖；

图13.带侧通道泵第一种结构形式的一个连接板的顶视图；

图14.按图13的连接板内侧的顶视图；

图15至19.按图13中剖分线的剖视图。

在图1中所示的一个多级带侧通道泵的结构形式时驱动电机10，第一级12和第二级14集成在一个结构单元内。两个级12、14共同的壳体16安装在一个底座18上。两级12、14的工作轮20，22固定在一个共同的驱动轴24上，驱动轴直接连接在驱动电机10的转子上。在驱动电机10一侧第一壳体顶盖26与壳体16螺钉连接，第一级12的侧通道28做在这个壳体顶盖内。在相对的一侧第二个壳体顶盖30与壳体16螺钉连接，第二级14的侧通道32做在这个壳体顶盖内。第二级14的入口和出口通过壳体16和第一级壳体顶盖26内的通道通到一个连接板34上，它将参照图5至12单独加以说明。其次多级带侧通道泵的入口和出口通过一个消声器36。

两级12、14选用不同的尺寸。在第一级中介质从进入端到输出端被压缩，使比容(密度特征值)相应地减小。现在介质占有较小的容积。第二级14与减小的容积相匹配。为了确定第二级14的几何参数首先把要求的最终压力平均分配到两个级12、14上，使得两个级12、14的级压力相等。然后由绝热关系式推导出两个级12、14的容积比，如开头所述。然后在假定几何形状相似的前提下用这样得到的容积比计算出第二级工作轮的几何参数。为此特别要确定工作轮外径D和流道直径d(图1)。通过按本发明的带侧通道泵的级的尺寸选择将优化效率，因为每个工作轮的大小都与介质的容积相匹配。

由图5可见，在壳体顶盖26的底面上第一级的入口12a和出口12b以及第二级的入口14a和出口14b引到一个连接面40上。入口14a与出口12b通过通道42相互直接连接。在连接面40上装上一个在图13至19中所示的连接板44。这个连接板44设有一个入口44a和一个出口44b。通道42的一部分42a做在连接板44上。

因为在所述结构形式中入口和出口单独引到连接面上，两个级12、14可以通过连接板44的结构按希望地相互组合。

在图2中所示的结构形式时装在壳体16内并带有壳体盖板26、30和装在一个共同的轴段50上的工作轮20，22的两级12、14合成一个结构单元。壳体盖板26在其朝向驱动电机10的面上做成法兰，并可以用相应地设计的连接法兰螺钉连接在驱动电机10上。轴段50通过联轴器52直接连接在驱动电机10的转子上。在轴段50背对驱动电机10的一端上连接一个风扇54。壳体盖板30也设有一个连接法兰。在图2中所示的结构形式时在该连接法兰上装上一个壳体件56，它是带侧通道泵支承结构的一个组成部分。

在图3中所示的结构形式中设有各带有两级的借助于图2较详细地说明过的那种类型的结构单元A、B，其中结构单元A连接在驱动电机10上，结构单元B法兰连接在结构单元A上；轴段50a通过联轴器52a连接在驱动电机10上，轴段50b通过联轴器52b连接在轴段50a上。

在上述所有结构形式中每一级内工作轮的几何参数都与介质的比容相匹配，如前面参照图1详细说明的那样。

在图3和4中所示的结构形式中每一级的入口和出口单独从侧向引出。每一级的入口和出口在一个侧向连接面58a、58b、58c和58d上可以接触到。在每个连接面58a至58d上装有一个连接板；在图4中剖开画出两个这种连接板60a和60b。通过在这种结构的情况下每一级单独侧向引出入口和出口的方法这些级可以用多种多样的方式相互组合，在必要情况下也可以相互独立地运行。

Claims (10)

1.多级带侧通道泵，其工作轮(20，22)连接在一驱动电机(10)的驱动轴(24)上，其中，每一级(12、14)的几何参数通过其工作轮直径(D)和流道直径(d)的尺寸与其入口处介质的比容相匹配，其特征在于：两级(12，14)组合在一个结构单元(A，B)中，所述结构单元具有一个这两级(12，14)所共有的壳体(16)，每一结构单元(A，B)具有相应级(12，14)的两个工作轮所共有的轴段(50；50a，50b)，一个共同轴段(50)通过一联轴器(52)连接到驱动轴(24)，并且相邻结构单元(A，B)的共同轴段(50a，50b)通过一联轴器(52b)相连接。

2.按权利要求1的带侧通道泵，其特征在于：每一级(12、14)的级压力P由要求的最终压力P_end和级数n根据关系式

P＝(P_end)^1/n

计算。

3.按权利要求2的带侧通道泵，其特征在于：每个后续级(14)工作轮的几何参数在假设几何形状相似的前提下通过前一级(12)和后一级(14)的容量比确定。

4.按权利要求1至3之任一项的带侧通道泵，其特征在于：级(12、14)的入口(12a，14a)和出口(12b，14b)分别引出。

5.按权利要求1至3之任一项的带侧通道泵，其特征在于：两个组合成一个结构单元的级(12，14)的入口(12a，14a)和出口(12b，14b)分别引出到一个共同的连接部位(40)。

6.按权利要求5的带侧通道泵，其特征在于：在共同的连接部位(40)处，一个级(12)的出口(12b)直接与后续级(14)的入口(14a)相连。

7.按权利要求5的带侧通道泵，其特征在于：里面做有连接通道(42a，44a，44b)的连接板(44)可以装在连接部位(40)上。

8.按权利要求6的带侧通道泵，其特征在于：里面做有连接通道(42a，44a，44b)的连接板(44)可以装在连接部位(40)上。

9.按权利要求5的带侧通道泵，其特征在于：多个相互串接的级的连接部位(58a，58b，58c，58d)在侧向设置。

10.按权利要求6至8之任一项的带侧通道泵，其特征在于：多个相互串接的级的连接部位(58a，58b，58c，58d)在侧向设置。

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