CN101201051A - 两级锥形液体环式泵 - Google Patents

Abstract

一种液体环式泵的第一头部具有入口、出口、贯穿所述入口和出口延伸的轴接纳孔以及内端。内端包括具有侧壁的凸台。凸台由泵体接纳。级间歧管与泵可拆卸地连接，而不与泵体成为整体或连接。凸台侧壁与泵体的内侧壁之间可设置O型环。

Description

两级锥形液体环式泵

本申请要求2006年8月11日递交的第60822147号临时申请的优先权。

技术领域

本发明涉及一种液体环式泵，更具体地说，涉及一种两级圆锥液体环式泵。

背景技术

本发明涉及泵。本发明尤其涉及用于产生真空的两级液体环式泵。液体环式泵可用于潮湿的工业环境中，而且由于其固有的低摩擦力，因而具有很长的使用寿命。液体环式泵通过叶轮在偏心的壳体中自由地旋转而去除空气或气体。工作液体(通常是水)被注入泵中并由离心力甩出，从而形成沿壳体内壁的移动环，并形成密封的增压室(pumping chamber)。密封液体也被注入泵中，从而密封转子与其它部分之间的空隙。工业用户将这些高可靠性的泵用于各种用途，例如用于形成鸡蛋纸盒和苗圃栽培容器中的湿纸浆，利用真空将被污染的地下水从地下抽出进行处理，以便进行土壤补救，以及许多其它应用。从Olsen等人的第4,521,161号美国专利和Shenoi.的5,899,688号美国专利中可找到液体环式泵的例子，这两篇专利的内容都通过引用而并入本申请中。

发明内容

按照本发明的两级液体环式泵，包括具有两个腔室的泵体，所述泵体在第一端与第一级头部连接，在第二端与第二级头部连接。在示例性的实施方案中，第一级头部和第二级头部各包括内表面、侧部或端部。各端部适于与泵体的相对侧配合。至少一个端部具有这样的表面：其被设计用来接纳多个用作垫片的密封垫，以使得人们能够设置泵体内转子与锥体之间的间隙。为了能够设置间隙，在头部的内表面和泵体的端部之间采用垫片来形成空隙。锥体和转子之间的间隙对于性能最大化来说是至关重要的。第一级头部和第二级头部各自还包括位于其表面的环形槽口或凸台。凸台适于接纳O型环，以允许在更苛求的应用中进行密封。

在示例性的实施方案中，第一级头部和第二级头部通过可拆卸的级间歧管(manifo1d)相互连接，级间歧管与泵体相分离。级间歧管与空气/水的分离结构合并，以提高效率。采用可拆卸的级间歧管简化了头部和泵体的铸件，以具有更好的核心支撑、更好的可铸性、更低的铸造废品率，从而降低成本。级间歧管具有变化的横截面设计，以使第一级射出的空气和水分离。可拆卸的级间歧管允许在头部使用O型环。可拆卸的级间歧管具有凸缘，以便利用头部上的相应的凸缘表面进行O型环或密封垫密封。凸缘上螺栓的通孔的尺寸适应端部运动设置的变化。

在示例性的实施方案中，第一级锥体包括辅助排出口，辅助排出口由形成于第一级锥体内的两定时通风孔组成。通风孔提供低速稳定性，从而提高了水处理能力并使得水压噪声降低。定时通风孔被定位成使得高真空容量不受影响。在低真空状态时，处于弯曲状态的通风孔也减少了转子桶内的过度压缩，从而降低了低真空状态时所需的峰值功率。

对本领域技术人员而言，在考虑下面示例性实施方案的详细描述后，本发明的其它特征将变得显而易见。

附图说明

下面参照附图进行详细描述，其中：

图1是两级液体环式泵的透视图，该液体环式泵具有包含两个腔室的泵体，该泵体在第一端与第一级头部连接，在第二端与第二级头部连接，其中第一级头部和第二级头部由可拆卸的级间歧管连接；

图2是沿泵的纵向轴线并穿过第一级入口的不规则剖视图，图中示出了泵体的第一腔室和第二腔室以及第一级头部和第二级头部，还示出了贯穿泵体和头部延伸的驱动轴，该驱动轴与位于一对锥体之间的两级转子连接；

图3是图1所示液体环式泵的分解图；

图4是两级液体环式泵在泵体、轴和转子从泵中移出时的透视图，图中示出了相对于第一级头部的第一锥体以及通过级间歧管的空气和水的流动；

图5是与图4类似的透视图，但是从第一头部和第二头部上去除了级间歧管，图中还进一步示出了在接收来自级间歧管的空气和水的第二级头部上的两腔室的入口端口；

图6a是图4所示第一级锥体的锥形元件的端部透视图；

图6b是图6a所示锥体的侧面透视图；

图6c是图6a所示锥体的侧视平面图；

图7a是第一级头部的内侧的透视图，图中示出了与级间歧管相连的空气入口端口和出口端口，还示出了用于容纳垫片和设置锥体、转子以及位于头部上的环形槽口或凸台之间的间隙以实现O型环密封的表面；

图7b是图第一级头部的外侧的平面后视图；

图7c是第一级头部沿线7-7的剖视图；

图7d是示出第一级头部的排出口的平面图；

图8a是第二级头部的内侧的平面正视图；

图8b是第二级头部的内侧的侧面透视图；

图8c是第二级头部沿线8-8的剖视图；

图9a是级间歧管的端部平面图；

图9b是图9a所示歧管沿线9-9的剖视图。

具体实施方式

图中示出了两级液体环式真空泵10，其适于输送大量物质而不会影响连续的气流。泵10包括相对于泵体14偏心地布置的转子12。泵体14具有包围腔室16a的第一腔室外壳16，以及包围腔室18a的第二腔室外壳18。如图2所示，第一级38位于图中的右侧，第二级36位于图中的左侧。歧管34连接第一级和第二级。

泵体14适于容纳转子12，转子12包括使第一级38和第二级36隔开的中间环形壁48。转子12连接至驱动轴49，并且当向输入轴50供应电源时，驱动轴49使转子12转动。转子12包括第一级叶片52和第二级叶片54。转子12和驱动轴49设置于泵体14内，因而在第一腔室16a内形成空隙56，在第二腔室18a内形成空隙58。

第一级锥体60和第二级锥体62也设置于泵体14内。第一级锥体60设于第一腔室16a内，第二级锥体62设于第二腔室18a内。例如，如图2所示，第一级头部32在第一级外壳16的端部201处与泵体14连接。第二级头部33在第二级壳体18的端部206处与泵体14连接。

第一级头部或端罩32适于与泵体14的第一腔室外壳16连接。第一级头部32的表面79包括多个孔92，多个孔92允许将第一级头部32固定于泵体14的第一腔室外壳16上。第一级端面、端部或侧部79具有表面179，表面179适于接纳垫片200。垫片200在第一泵体14的端壁201和表面179之间形成轴向空隙或间隔。所述空隙用于设置锥体60、62和转子12之间的端部运动间隙。在锥形液体环式泵中，适当地设置转子12和第一级锥体60及第二级锥体62之间的端部运动间隙是非常关键的。如果没有使这些部件正确定位，则会导致过早地发生磨损和内部泄露，从而降低真空泵的效率。

第一级头部32也包括位于表面79上的环形槽口或凸台110，环形槽口或凸台110适于容纳O型环202，以允许第一级头部32和泵体14之间密封。O型环202使凸台的圆周侧壁203与朝向泵体14端部的内侧壁204之间密封。内侧壁203内设有容纳O型环202的凹槽203a。由于级间的歧管可与第一级头部32分离，因而可使用O型环。

例如，如图4和5所示，第一级头部32包括适于容纳第一级锥体60的凸缘82的凹陷80。凹陷80包括多个孔84，多个孔84允许第一级锥体60附接至第一级头部32。第一级头部32也包括适于接纳转子轴49的中心开口86。凹入的部分位于开口86和凸台侧壁23之间。第一级头部还包括密封水供应通道88，以使得密封水进入第一级锥形通道88a。第一级头部还包括空气入口26，空气入口26与入口端口70流体连通。第一级头部还包括排出口30，排出口30与排出口开口66流体连通。

第一级头部还包括一对支架部件90，支架部件90允许泵10被固定。

第一级锥体60包括通道20，入口端口70与通道20相通。第一级锥体还包括通向排出口开口66的主排出口64。第一级锥体60还包括辅助排出口68。辅助排出口68包括两个定时通风孔，以实现低速稳定性，所述定时通风孔提高了水处理能力，并使得水压的噪声减小。辅助排出口68被定位成使得高真空容量不受影响。在低真空状态下，处于弯曲状态的通风孔也减少转子52的叶片之间的转子桶(rotorbucket)或空隙28内的过度压缩。相应地也降低了低真空状态下所需的峰值功率。由于第一级锥体中具有通风孔，因而该泵能够以比正常的最高速度低的速度下运行。锥体60也具有四个直线排列的斜孔67，以降低水压噪声。

第二级头部或端罩33包括入口端口71a、71b，入口71a、71b包括适于接收来自级间歧管34的压缩空气的第一腔室71a和适于接收来自级间歧管34的水的第二腔室71b。第二级头部36也包括出口端口81。第二级头部适于与泵体14的第二腔室外壳18连接。

第二级头部33包括位于表面79a上的环形槽口或凸台110a，环形槽口或凸台110a适于接纳O型环202，以使第二级头部33和泵体14之间密封。由于级间歧管可与第二级头部33分离，因而可使用O型环202。O型环202采用与在第一级头部中相同的方式，即在凸台110a的侧壁207和泵体14的内侧壁208之间进行密封。O型环位于槽210内。

第一级头部32和第二级头部33包括外置轴承托架94、96，外置轴承托架94、96适于支撑驱动轴，例如图2所示。轴承托架94、96包括适于支撑驱动轴9的轴承98、100。为了使第一级头部32和第二级头部33密封，防止沿驱动轴49泄露，在转子和泵的其它部件之间的第一级头部32和第二级头部33中设有密封件102、104。

排出口30和入口端口71a、71b都包括配合表面77、78，配合表面77、78适于容纳O型环或密封垫，以便将端口30及71a、71b与级间歧管34密封。配合表面77、78可包括多个孔76，孔76的尺寸与第一级头部32和第二级头部33的端部运动设置的变化相适应。由于级间歧管34是可拆卸的，因而提供了这样一种选择：级间歧管34可由轻质防腐蚀的材料制成，以节省制造成本。

泵10的模具设计允许在第一级内表面79和泵体端壁201之间使用密封垫。当泵用于一般应用(例如电力工业中的应用)中时，密封垫起到两种作用：可以作为垫片200，也可以作为密封垫200。对于那些更苛求的应用(例如化学工业中的应用)来说，模具设计还允许利用相同的铸件来使用O型环，但此时需要进行一些额外的加工。在苛求的应用中，垫片200仅仅用于设置端部运动，而O型环202则用于在第一级头部32、第二级头部33和泵体14之间进行密封。

当仅配置有密封垫(即没有O型环)时，位于第一级头部或第二头部上的密封垫也可用作垫片，以便设置端部运动间隙。在第二级头部上使用的任何密封垫/垫片必须配置用来密封歧管205周围。尽管在这种配置中使用的垫片或密封垫通常不会干扰O型环202的使用，但当人们使用密封垫实现密封时，他们就不想使用O型环了。因此，O型环202可能被省略。相反，当人们使用O型环进行密封时，他们就不想使用密封垫来进行密封了。所使用的任何密封垫都将严格地用作垫片。

在配置有O型环时，所示出的第二级内表面的端部或具有表面179a的侧面79a不适于容纳垫片以允许设置锥体60、62和转子12之间的端部运动。位于第二级头部中的工作液体歧管205阻止垫片的有效使用。歧管由槽205a限定边界，以便容纳O型环209。O型环209将歧管205密封至泵体14的端面206。如果使用垫片将会干扰O型环将歧管205密封至泵体14的端面206的性能。因此，在配置有O型环时，为了在第二级头部33上使用垫片，人们将不得不重新配置第二级头部33，以使其与垫片的使用兼容。例如，人们可将歧管205去除，而使用另一种歧管结构。

在工作时，转子12的转动将空气或气体吸入第一级头部的入口26中，并使其沿箭头112所示的方向前进。空气通过入口端口70进入第一锥形通道20。随着旋转的进行，来自液体环的液体(未示)被推入压缩空气或气体的转子桶28内，然后气体和液体的混合物通过第一级头部端口66，以箭头114所示的方向，被推出锥形排出口64。空气和气体的混合物通过端口30从第一级头部排出，进入级间歧管34，并按照箭头116所示的方向前进。

随着气体/空气的混合物沿歧管34移动，混合物进入扩展的区域42，扩展的区域42的特征在于向下倾斜的斜坡44通向底部46。底部46与顶部47相对。在扩展的区域中，混合物中的液体部分朝底部46落下，而空气保留在顶部47中的液体上方。由于速度减小和重力作用而出现了分离。空气通过腔室71a进入第二级33。液体通过腔室71b进入第二级33。箭头118示出了空气经过歧管进入第二级。箭头120示出了水经过歧管进入第二级。

虽然以附图和前述说明示出和描述了具体实施方案，但这种示出和描述应认为是示例性的，而不是限定特征。应当理解，仅仅示出和描述了示意性的实施方案，所有的变形和改进都落入本发明所欲保护的精神的范围内。申请人已经提供了作为示出本发明具体实施方案的描述和附图，而不应解释为包含或暗示将本发明限于这些实施方案。从本说明书描述的各种特征中，能体现了本发明的许多优点。应当注意到，本发明的替换实施方案可能不包括描述的所有特征，但仍受益于这些特征中的至少某些优点。本领域普通技术人员可容易地设计出他们自己的本发明的实施方案和相关方法(不需要过度的实验)，这些实施方案和相关方法包括并入本发明的一个或多个特征，并落入本发明和附后的权利要求的精神和范围。

Claims (12)

1.一种液体环式泵，包括：

第一头部，所述第一头部具有入口、出口、贯穿所述入口和出口延伸的轴接纳孔、以及内端，其中所述内端包括凸台，所述凸台具有侧壁；

第二头部，其具有入口、出口和内端；

泵体，具有与所述第一头部的所述内端连接的第一端和与所述第二头部的所述内端连接的第二端，并且其中

所述泵体的所述第一端接纳所述凸台。

2.根据权利要求1所述的液体环式泵，其中所述第一头部的出口与级间歧管的第一端可拆卸地连接，并且所述第二头部与所述级间歧管的第二端可拆卸地连接。

3.根据权利要求2所述的液体环式泵，其中所述泵体不与所述歧管成为整体。

4.根据权利要求1所述的液体环式泵，其中所述第一头部是第一级头部。

5.根据权利要求1所述的液体环式泵，其中所述第一头部的所述内端具有垫片接纳表面，所述垫片接纳表面不形成所述凸台的表面

6.根据权利要求5所述的液体环式泵，其中所述垫片接纳表面具有贯穿它的多个孔。

7.根据权利要求6所述的液体环式泵，其中多个垫片位于所述泵体的端壁和所述垫片接纳表面之间。

8.一种液体环式泵的头部，所述头部包括：

内端，其中所述内端具有槽口和凹陷部分，所述槽口具有侧壁；

入口；

出口；

贯穿所述头部延伸的轴接纳孔，以及

其中所述凹陷部分位于所述轴接纳孔和所述槽口的侧壁之间。

9.根据权利要求8所述的头部，其中所述头部为两级液体环式泵的第一级头部，并且所述头部包括位于所述出口处的歧管配合凸缘。

10.根据权利要求8所述的头部，其中所述头部为两级液体环式泵的第二级头部，所述头部包括位于所述入口处的歧管配合凸缘，并且所述入口被隔离成空气接收室和液体接收室。

11.根据权利要求8所述的头部，其中所述槽口的侧壁内具有凹槽。

12.根据权利要求8所述的头部，其中所述内端具有垫片接纳表面，所述凸台位于所述垫片接纳表面和所述凹陷表面之间。

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