CN1013794B - 环片旋转活塞泵 - Google Patents

Abstract

环片旋转活塞泵是一种旋转变容式泵，旋转活塞为在圆形缸内旋转的波形环片。位于缸槽内的挡板有与环片相吻合的缺口，挡板随着环片的转动而只在轴向往复运动，从而保证了缸、环片、挡板之间的动配合密封性，提高了容积效率、机械效率，该泵是对圆锥环片旋转活塞泵结构的改进，主要用于液体的输送。

Description

环片旋转活塞泵是一种旋转变容式泵，旋转活塞为在圆形缸内旋转的环片。位于缸槽内的挡板开有与环片相吻的缸口，挡板随着环片的转动而在槽内往复摆动。靠环片旋转来改变环片、缸、挡板之间形成的腔，形成吸排过程。该泵是对圆锥环片旋转活塞泵结构的改进。该泵主要用于液体的输送。

已有的圆锥环形旋转活塞泵，如1988年11月2日中国发明专利公报第4卷第44号公开的87101507号专利申请文件和1988年7月20日提交的88104583号专利申请文件所记载的圆锥环片旋转活塞泵。这种泵的旋转活塞为两侧对称锥体的环片，对称锥体部分的中心线与轴线或环片中部的圆柱中心线相交，交角为圆锥的底角。交点为锥体部分的中点，环片周面为球面时，交点为球面的球心。环片要分两个中心线的两次固定加工，加工的形位工差不易保证，与缸、挡板、轴之间的装配形位工差也不易保证，造成环片与缸、挡板之间的动配合密封性差，内泄漏大。在泵的工作过程，环片在挡板处的变化是多维方向的变化，挡板也是多维的摆动，并且环片各轴径向截面不同，使挡板的结构形状较复杂，挡板为不同结构形状挡板叠加的，或者环片周向、缸体周面制成球形面，结构复杂，加工困难。并使环片与挡之间的动配合密封性较差。尤其不能设计较大的圆锥底角和交角来增大吸排量，交角越大，形位工差越不易保证，环片轴径向各截面的差别越大，挡板与环片之间密封性越差，内泄漏越大，容积效率、机械效率越低。

本发明是对圆锥环片旋转活塞泵的结构改进。本发明的目的是提供一种结构的形位工差易保证，结构件之间有较好的动配合密封，容积效率、机械效率较高的环片旋转活塞泵。

本发明的环片旋转活塞泵仍由泵体、环片、挡板、轴组成。泵体仍带有圆形缸，缸一般由泵体的本体及端盖组装而成。缸壁仍有轴径向槽，槽两侧的缸周有角形进口、出口，槽装有挡板。挡板的径向缺口仍与缸内的环片相吻，形成相互之间的动配合密封。环片仍与缸周及侧面动配合，形成环片与缸的环周和侧端部分的密封。环片同位于缸中部轴孔的轴仍固定连接，随轴一同转动。本发明的改进在于：环片为轴向呈往复波状弯曲的波环，而波环与轴同中心线。波环是由绕轴环绕的同时又在轴向往复波动所形成的连续环，就是在绕轴沿周向呈连续封闭环的同时在轴向呈往复波动弯曲形状的波形环片。环片的中心线不再与轴线或环片中部圆柱中心线呈倾斜交角。波环的各轴径向截面可相同。环片只在同一轴线加工，可一次加工成型，各部位之间的形位工差就易保证，与缸、轴同中心线装配也易保证，从而增加了结构件之间的密封性，减少内泄漏，提高了泵的容积效率和机械效率。增加波曲幅度来增加吸排量，不会增加环片的加工形位工差，波环各轴径向截面仍可相同。环片在挡板处变化只是轴向一维往复运动，挡板只在轴向跟随往复运动，就能保证相互之间的动配合密封性。波环也可以是在轴向宽度发生变化的不等轴径向截面，但要装带有补偿块的挡板与轴径向截面宽度变化相吻合。

波环最好是等轴径向截面的，可是由底边平行于轴的矩形或梯形绕轴转动的同时又轴向往复波动所形成的环片。而轴向的往复波动最好是连续圆滑的波动，如两旋向相反对称的半周螺旋对接而成的 波环，在对接处要有圆滑过渡段。轴向的往复波动可采用正弦波动，一般采用轴向正弦波状弯曲的波环，即波环是由绕轴等速转动同时又在轴向往复正弦波动所形成的环，沿周向是连续封闭的正弦波形。这可减少挡板与环片之间的撞击性磨损，增加相互之间的密封性。

环片可同轴制成一体，即环片是沿轴表面环绕波曲而成的波环，也可把环片中部制成圆柱，波环沿圆柱面环绕波曲而成。环片通过圆柱再与轴固定连接，也可以把环片中部的圆柱看成轴的一部分。波环可以看成沿轴面或圆柱面环绕同时又在轴向往复波动所形成的。等截面的波环各轴径向截面（轨迹面）的底边总是处于轴面或圆柱面。波环的波峰、波峪为轴向的两端，分别与缸轴向侧壁近似共面，形成波环轴向与缸轴向的动配合，形成与缸轴向侧壁间的密封。波环的外周面仍同缸周面近似共面，形成径向动配合，形成与缸周面的波环状密封。对于矩形截面的波环，与其对应的缸轴向侧壁为圆平面。梯形截面的波环，与其对应的缸轴向侧壁为圆锥面。对于其他形状截面的波环，与其对应的缸轴向侧面为波峰或波峪截面的侧边线绕轴旋转形成的旋转面。缸周的角形进口、出口的角边的斜度仍应大致同波环波峰或波峪到波峰、波峪之间的斜度相同。角形进口、出口的周向长大约为四分之一的缸周长。

与轴连为一体的波环在缸内与缸动配合，同样把缸分成两个环楔形腔，挡板在周向的隔离又把环楔形腔分成与进口连通的吸腔、与出口连通的排腔。随着波环的旋转，排腔由大到小，吸腔由小到大。当排腔小到零时，同一侧的吸腔达到最大（呈环楔形）并与进口断开，这时波环的波峰或波峪位于挡板处。随着波环的旋转，达到最大的吸腔再与出口连通变成排腔，排腔开始由大到小，这时波环的波峰或波峪穿过挡板，在挡板另一侧形成的吸腔从零到大变化。这样就形成了同圆锥环片旋转活塞泵同样的连续反复的吸排过程。波环随着轴一起转动，波环在挡板处变化只是在轴向往复变化，与其动配合相吻的挡板不再作绕球心的摆动，只在轴向跟随往复运动。挡板不必制成两种形状缺口挡板叠加，挡板径向上下端也不必呈圆弧形。波环一般呈等轴径向截面，挡板缺口只要同截面动配合，就能与波环各轴径位置形成很好动配合密封。挡板只是在轴向跟随波环轴向运动，形成环楔腔周向隔离密封。挡板可以是带有补偿块的挡板。

本发明的环片旋转活塞泵还可只在缸的轴向两侧壁开有槽，不必在缸周壁开槽。槽仍装有挡板，挡板径向同缸周及轴或环片中部圆柱配合，即挡板径向两侧分别与缸周面、轴面或环片中部圆柱面近似共面，形成动配合密封。挡板前端与波环轴向侧面近似共面，为动配合，形成密封。挡板后端与槽之间连有弹簧，弹簧的作用力指向波环。这样的挡板形位工差易保证，挡板与缸、环片之间密封更好。

本发明的环片旋转活塞泵同已有的圆锥环片旋转活塞泵相比具有如下优点：

1.环片可一次固定加工而成，形位工差易保证，同缸、轴之间的同中心装配也比较容易。

2.简化了挡板或缸的结构，降低了挡板或缸的加工成本，挡板、缸的形位工差也更易保证。

3.提高了泵的结构件之间动配合密封性，减少了泵内的泄漏，从而提高了泵的容积效率和机械效率。

4.环片的轴向波幅的增加，并不降低环片与挡板之间的密封性，可增大缸吸排量。同样重量体积的泵可以有较大的流量。

下面结合附图进一步说明本发明的环片旋转活塞泵。图1表示一种环片旋转活塞泵的结构示意图，图2是其侧视图。图3表示了只在缸轴向侧壁开槽的一种环片旋转活塞泵挡板处的局部结构示意图。

如图1、2所示的这种环片旋转活塞泵，泵体由本体4和端盖2组成，有的可加有缸套。本体4中部有圆柱筒，筒周开有进口8、出口9，进口、出口之间还开有径向槽10。两端盖2从圆柱筒的两侧对接套入筒内。端盖内侧开有圆凹，对接后组成圆柱形缸7，盖的中部开有轴孔。端盖内侧开有轴径向槽，槽处在大于环片中部圆柱12以外的位置，槽的径向外端与本体槽10连通。端盖对接端的开槽这半周呈斜缺状11，斜度与波环3波峰15或波峪16到四分之一圆周处的斜度相同，对接后呈角形口，挡板5把角形口分成三角形的进口8、出口9，并分别与本体进口、出口连通。环片3的中部为圆柱形12，圆柱中部有与轴1固定套接的孔13，沿圆柱周向为等截面的正弦波的波环14。相当于一底边位于圆柱面的矩形轨迹母面沿周向等速转动的同时又在轴向正弦波动一周所形成的轨迹波环。环片的加工可采用电子

自动控制机床加工，或采用靠模带动刀具与工件之间的相对轴向正弦波动来加工。波环的外圆与缸周动配合，轴向波峰15、波峪16分别与缸轴向侧壁近似其面，形成轴向的动配合。环片通过中部的轴孔13与轴1固定套接成一体。环片的波环、圆柱及轴和缸同中心线。挡板5厚度方向与泵体槽宽动配合而位于槽。挡板径向下部开有与波环截面相同的矩形缺口17，缺口与波环轴径向动配合相吻。挡板缺口的三面开有连通槽，槽内再装有多片叠加的内挡板18。当然也可以在连通槽内装有补偿块，补偿块与槽内壁之间连有压力弹簧。整体挡板从泵体槽6上端装入，挡板上端压有弹性垫19，并加封有顶盖20，顶盖与本体4固定。

如图3所示的那种环片旋转活塞泵挡板处的结构，该结构只在缸7的轴向两侧壁开轴向通槽6，槽宽为环片3中部圆柱12面到波环14外圆的宽，即波环14的径向宽。槽周向宽与挡板5厚相同。挡板装入槽6内，与槽形成动配合。挡板位于缸内部分的径向分别近似与缸周23、环片中部的圆柱12面共面，形成径向的动配合。挡板前端与波环14轴向侧面近似共面，形成动配合接触密封。这样同样在缸壁、环片之间形成隔离封闭。在通槽的外端22封装有端盖20，端盖与挡板后端之间装有压力弹簧21。两槽之间开有连通孔19，以减少挡板轴向往复运动的阻力。

Claims (4)

1、环片旋转活塞泵的泵体带有圆形缸，缸壁有轴径向槽，槽两侧的缸周分别有角形的进口、出口，槽装有挡板，挡板的径向缺口与缸内的环片相吻，环片与缸周及侧面动配合，环片同位于缸中部轴孔的轴固定连接，其特征在于：环片是轴向呈往复波状弯曲的波环，波环与轴同中心线。

2、如权利要求1所说的环片旋转活塞泵，其特征在于波环是由底边平行于轴的矩形或梯形绕轴转动的同时又轴向往复波动所形成的环。

3、如权利要求1或2所说的环片旋转活塞泵，其特征在于波环是由绕轴等速转动的同时又轴向往复正弦波动所形成的环。

4、环片旋转活塞泵的泵体带有圆形缸，缸周分别有角形的进口、出口，缸内环片与缸周及侧面动配合，环片同位于缸中部轴孔的轴固定连接，缸的轴向两侧壁开有槽，槽装有挡板，挡板径向一侧与环片中部圆柱面或轴面动配合，其特征在于：挡板径向另一侧与缸周动配合，挡板前端与环片侧面动配合，挡板后端与槽之间连有弹簧，环片是轴向呈往复波状弯曲的波环，波环与轴同中心线。

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