CN102182675B - 一种三线同步啮合弹簧补偿组合泵 - Google Patents
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Abstract
一种三线同步啮合弹簧补偿组合泵，包括泵体（4）以及安装在泵体（4）的中心通孔（41）上的转子轴（1）和安装在泵体（4）的偏心半孔（42）上的从转子（2），偏心半孔（42）外端面有偏心端盖（5）用至少三颗的螺钉（8）来密闭固定，所述的从转子（2）的外端面贴着补偿盘（6）的正平面，补偿盘（6）的背面与偏心端盖（5）之间有定位销（7）和宝塔形弹簧（9）。转子轴（1）和从转子（2）同步产生三条轴向延伸的密封带，借助于宝塔形弹簧（9）的支撑反弹力，补偿盘（6）的正平面一侧始终紧贴着两转子的外端面，继而迫使两转子的里端面也紧贴着偏心半孔底面（40）。所构成A、B以及C三个动态空间同时具备了端面磨损密封补偿和径向磨损密封补偿，实现高压腔和低压腔之间长时间处在良好的活动隔离密封状态。
Description
技术领域
本发明属于机械工程领域，国际专利分类为F04D非变容式泵，涉及一种将机械能转换为液体压力能的能量转换容积泵，特别是指一种三线同步啮合弹簧补偿组合泵。
背景技术
公知的容积泵主要结构形式有：柱塞泵、螺杆泵、罗茨泵和滑片泵。作为容积泵具有效率高的优点，但都存在长期运行磨损后其效率明显降低，造成上述缺陷的主要原因在于高压腔和低压腔之间的端面活动隔离没能起到有效密封。端面配合公差尺寸过小容易热胀卡死住，端面配合公差尺寸过大则没能起到有效密封，且长期运行磨损后密封效果更差，不得不停下生产线更换泵设备，造成很大的直接浪费和间接损失。
柱塞泵适合高压但脉冲大，磨损后不具备自我补偿；螺杆泵适合高粘度但在单位容积上制造成本高，磨损后也不具备自我补偿；罗茨泵适合液体和气体但其径向存在间隙，且径向和端面磨损后都不具备自我补偿；滑片泵能做到径向磨损后自我补偿，但端面磨损后仍然不具备自我补偿，且滑片卡死现象时有发生。国内外至今没能见到一种切实有效的容积泵，能同时具备端面磨损密封补偿和径向磨损密封补偿的结构功能。美国三大工程科技杂志(《SCI》美国《科学引文索引》其英文全称为Science Citation Index，简称SCI；《EI》美国《工程索引》其英文全称为The Engineering Index，简称EI；《ISTP》美国《科技会议录索引》其英文全称为Index to Scientific&Technical Proceedings，简称ISTP。)收纳全球工程科技论文，也未曾见有一种能同时具备端面磨损密封补偿和径向磨损密封补偿的容积泵。
发明内容
本发明的目的是提供一种三线同步啮合弹簧补偿组合泵，同时具备端面磨损密封补偿和径向磨损密封补偿的技术，以实现高压腔和低压腔之间长时间处在良好的活动隔离密封状态，弥补现有技术的不足，填补容积泵同时具备端面磨损密封补偿和径向磨损密封补偿的技术空白。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种三线同步啮合弹簧补偿组合泵，包括泵体4以及安装在泵体4的中心通孔41上的转子轴1和安装在泵体4的偏心半孔42上的从转子2，偏心半孔42外端面有偏心端盖5用至少三颗的螺钉8来密闭固定，所述的从转子2的外端面贴着补偿盘6的正平面，补偿盘6的背面与偏心端盖5之间有定位销7和宝塔形弹簧9。
所述泵体4上的中心通孔41里带一个“O”型圈槽，中心通孔41的中心轴线O2与偏心半孔42的偏心轴线O1之间偏心距离t，偏心半孔底面40上的一个月牙形吸口47联通着进口46，另一个月牙形排口48联通着出口49。
所述转子轴1包括三个等分弧面工作段13以及无键槽轴段11和带键槽轴段12，三个等分弧面工作段13的里端面贴着偏心半孔底面40，三个等分弧面工作段13的外端面被补偿盘6的正平面贴着。
所述从转子2包括四个等分弧面全段，全段两端面的宽度与三个等分弧面工作段13的两端面宽度的尺寸相等一致。
所述补偿盘6上的带“O”型圈槽通孔61的中心轴线O2与带“O”型圈槽外圆62的偏心轴线O1之间偏心距离t，补偿盘6的背面凹角69内可容纳宝塔形弹簧9的外圈，宝塔形弹簧9的内圈套在偏心端盖5的里侧凸台59上，补偿盘6的偏心定位孔67与定位销7滑动配合。借助于宝塔形弹簧9支撑在偏心端盖5的里侧凸台59上并托着补偿盘6的背面产生的支撑反弹力，补偿盘6的正平面始终紧贴着两转子的外端面，继而迫使两转子的里端面也紧贴着偏心半孔底面40，确保三个动态空间的端面滑动始终处于有效密封。
所述的转子轴1的中心轴线O2与从转子2的偏心轴线O1之间偏心距离t，转子轴1的三个等分弧面工作段13与从转子2的四个等分弧面之间同步产生三个接触点，过接触点形成三条轴向延伸的密封带，结合偏心半孔底面40和补偿盘6的正平面，构成A、B以及C三个动态空间。即使长期使用均匀磨损后仍能保证三条轴向延伸的密封带同步形成，同步产生的三条轴向延伸的密封带确保三个动态空间的径向滑动始终处于有效密封。
端面磨损密封补偿和径向磨损密封补偿的同时具备，实现高压腔和低压腔之间长时间处在良好的活动隔离密封状态。
安装步骤和工作原理：
转子轴1的带键槽轴段12从偏心半孔底面40一侧，穿过中心通孔41与之滑动配合，三个等分弧面工作段13的里端面贴着偏心半孔底面40。从转子2安放在偏心半孔42内滑动配合，从转子2的里端面也贴着偏心半孔底面40，使得转子轴1的中心轴线O2与从转子2的偏心轴线O1之间偏心距离t，转子轴1的三个等分弧面工作段13与从转子2的四个等分弧面之间同步产生三个接触点，过接触点形成三条轴向延伸的密封带，结合偏心半孔底面40和补偿盘6的正平面，构成A、B以及C三个动态空间。即使长期使用均匀磨损后仍能保证三条轴向延伸的密封带同步形成，确保三个动态空间的径向始终有效密封；
补偿盘6上的带“O”型圈槽通孔61的中心轴线O2与带“O”型圈槽外圆62的偏心轴线O1之间偏心距离t，补偿盘6的背面凹角69内可容纳宝塔形弹簧9的外圈，补偿盘6的偏心定位孔67与定位销7滑动配合。补偿盘6的正平面朝里，带“O”型圈槽通孔61从转子轴1的无键槽轴段11一端套入滑动配合，带“O”型圈槽外圆62与偏心半孔42滑动配合。
定位销7紧固在偏心端盖5里侧面上，宝塔形弹簧9的内圈套在偏心端盖5的里侧凸台59上，偏心端盖5上的带“O”型圈槽通孔51从转子轴1的无键槽轴段11一端套入滑动配合。至少三颗的的螺钉8沿着偏心端盖5的外圆边缘，将偏心端盖5加垫片54密闭固定在泵体4的偏心半孔42的外侧端面上。
补偿盘6的背面有定位孔67与定位销7滑动配合，定位销7与偏心端盖5固定连接，因而补偿盘6相对于偏心端盖5只能作轴向滑移。所有“O”型圈槽中的“O”型圈在所处部位起到动密封作用。
工作时，外力通过带键槽轴段12带动转子轴1旋转，继而拨动从转子2旋转。从转子2与转子轴1两者的旋转中心偏离距离为t，转子轴1的三个等分弧面工作段13与从转子2的四个等分弧面之间同步产生三条轴向延伸的密封带，结合偏心半孔底面40和补偿盘6的正平面，构成A、B以及C三个动态空间。旋转时，A、B以及C三个动态空间的随着旋转将逐渐变大的一侧为月牙形吸口47，通向进口46；A、B以及C三个动态空间的随着旋转将逐渐变小的一侧为月牙形排口48，通向出口49。转子轴1连续旋转驱使A、B以及C三个动态空间周而复始完成吸、排工作。
本发明的有益效果是：转子轴1和从转子2同步产生三条轴向延伸的密封带，借助于宝塔形弹簧9的支撑反弹力，补偿盘6的正平面一侧始终紧贴着两转子的外端面，继而迫使两转子的里端面也紧贴着偏心半孔底面40。所构成A、B以及C三个动态空间同时具备了端面磨损密封补偿和径向磨损密封补偿，实现高压腔和低压腔之间长时间处在良好的活动隔离密封状态。
附图说明
图1是本发明整体通过轴线的剖面图；
图2是图1中W-W截面的剖面图；
图3是内转子轴1相对于从转子2在运行中同步产生三个动态空间的相对位置关系；
图4是相对于图3，转子轴1绕中心轴线O2逆时针旋转40度，从转子2绕偏心轴线O1逆时针旋转30度后的相对位置关系；
图5是相对于图3，转子轴1绕中心轴线O2逆时针旋转80度，从转子2绕偏心轴线O1逆时针旋转60度后的相对位置关系；
图6是相对于图3，转子轴1绕中心轴线O2逆时针旋转120度，从转子2绕偏心轴线O1逆时针旋转90度后的相对位置关系；
图7是相对于图3，转子轴1绕中心轴线O2逆时针旋转180度，从转子2绕偏心轴线O1逆时针旋转135度后的相对位置关系；
图8是相对于图3，转子轴1绕中心轴线O2逆时针旋转240度，从转子2绕偏心轴线O1逆时针旋转180度后的相对位置关系；
图9是相对于图3，转子轴1绕中心轴线O2逆时针旋转360度，从转子2绕偏心轴线O1逆时针旋转270度后的相对位置关系；
图10是相对于图3，转子轴1绕中心轴线O2逆时针旋转480度，从转子2绕偏心轴线O1逆时针旋转360度后的相对位置关系。
图11是转子轴1的透视图。
图12是转子轴1和从转子2的曲面线制作图。
具体实施方式
结合附图和实施例，进一步对本发明的结构和工作原理作详细说明。
一种三线同步啮合弹簧补偿组合泵，包括泵体4以及安装在泵体4的中心通孔41上的转子轴1和安装在泵体4的偏心半孔42上的从转子2，偏心半孔42外端面有偏心端盖5，所述的从转子2的外端面与偏心端盖5之间有补偿盘6的正平面贴着从转子2的外端面。定位销7滑动固定补偿盘6相对于偏心端盖5的周向位置，宝塔形弹簧9的小头支撑在里侧凸台59上，大头托着补偿盘6的背面凹角69。
泵体4上的中心通孔41里带一个“O”型圈槽，中心通孔41的中心轴线O2与偏心半孔42的偏心轴线O1之间偏心距离t，偏心半孔底面40上的一个月牙形吸口47联通着进口46，另一个月牙形排口48联通着出口49。
先将转子轴1的带键槽轴段12从偏心半孔底面40一侧，穿过中心通孔41与之滑动配合，三个等分弧面工作段13的里端面贴着偏心半孔底面40。将从转子2安放在偏心半孔42内滑动配合，从转子2的里端面也贴着偏心半孔底面40，使得转子轴1的中心轴线O2与从转子2的偏心轴线O1之间偏心距离t。再从无键槽轴段11一端上依次装上补偿盘6，定位销7以及宝塔形弹簧9固定在偏心端盖5的背面，最后将偏心端盖5加垫片54，用四颗的螺钉8沿着偏心端盖5的外圆边缘，密闭固定在泵体4的偏心半孔42的外侧端面上。
所有“O”型圈槽中的“O”型圈在所处部位起到动密封作用。
工作时，外力通过带键槽轴段12带动转子轴1旋转，继而拨动从转子2旋转，从转子2与转子轴1两者的旋转中心偏离距离为t，转子轴1的三个等分弧面工作段13与从转子2的四个等分弧面之间同步产生三条轴向延伸的密封带，结合偏心半孔底面40和补偿盘6的正平面，构成A、B以及C三个动态空间。旋转时，A、B以及C三个动态空间的随着旋转将逐渐变大的一侧为月牙形吸口47，通向进口46；A、B以及C三个动态空间的随着旋转将逐渐变小的一侧为月牙形排口48，通向出口49。转子轴1连续旋转驱使A、B以及C三个动态空间周而复始完成吸、排工作。
图12中，借助于CAD举例说明转子轴1和从转子2的曲面线制作过程：
先画线X以及与之垂直的线Y1和线Y2，交点分别为O1、O2，O1与O2相距为偏心距离t.这里取偏心距离t距离为6mm；
以O1为圆心，R1为半径作基圆R1。这里取R1半径为60mm；
以基圆R1与线X的一个交点为圆心，R2为半径作圆弧段R2，再以O1为圆心，将圆弧段R2环绕O1四等分环形陈列。这里取R2半径为40mm；
以圆弧段R2与线X的交点外延到R3的距离为圆心，以R3为半径过圆弧段R2与线X的交点作圆弧段R3，再以O2为圆心，将圆弧段R3环绕O2三等分环形陈列。这里取R3半径为120mm；
分别选取两条圆弧段R3和一条圆弧段R2，三线相切作圆弧段R4，这里取R4半径近似为4.7mm；
以R5为半径分别作圆弧段R5连接相邻的两条圆弧段R2，这里R5半径为32mm。
三条圆弧段R4交替地与四条圆弧段R2同步产生的三个接触点，过接触点形成三条轴向延伸的密封带，构成A、B以及C三个动态空间。即使长期使用均匀磨损后，同步产生的三个接触点形成三条轴向延伸的密封带仍能保证三条轴向延伸的密封带同步形成，确保三个动态空间的径向始终处于有效密封。
转子轴1的三个等分弧面工作段13的两端面宽度与从转子2的两端面宽度的尺寸相等一致，这里取两端面宽度都为50mm，两个转子的里端面都贴着偏心半孔底面40，补偿盘6的正平面同时贴着两个转子的外端面。借助于宝塔形弹簧9支撑在偏心端盖5的里侧凸台59上并托着补偿盘6的背面产生的支撑反弹力，补偿盘6的正平面始终紧贴着两转子的外端面，继而迫使两转子的里端面也紧贴着偏心半孔底面40，确保三个动态空间的端面滑动始终处于有效密封。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认定为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种三线同步啮合弹簧补偿组合泵，包括泵体(4)以及安装在泵体(4)的中心通孔(41)上的转子轴(1)和安装在泵体(4)的偏心半孔(42)上的从转子(2)，偏心半孔(42)外端面有偏心端盖(5)用至少三颗的螺钉(8)来密闭固定；所述泵体(4)上的中心通孔(41)里带一个“O”型圈槽，中心通孔(41)的中心轴线与偏心半孔(42)的中心轴线之间偏心距离t，偏心半孔底面(40)上的一个月牙形吸口(47)联通着进口(46)，另一个月牙形排口(48)联通着出口(49)；所述的从转子(2)包括四个等分弧面全段，全段两端面的宽度与三个等分弧面工作段(13)的两端面宽度的尺寸相等一致；所述的转子轴(1)的中心轴线与从转子(2)的中心轴线之间偏心距离t，转子轴(1)的三个等分弧面工作段与从转子(2)的四个等分弧面之间同步产生三个接触点，过接触点形成三条轴向延伸的密封带，结合偏心半孔底面(40)和补偿盘(6)的正平面，构成A、B以及C三个动态空间，其特征是：所述的从转子(2)的外端面贴着补偿盘(6)的正平面，补偿盘(6)的背面与偏心端盖(5)之间有定位销(7)和宝塔形弹簧(9)；所述转子轴(1)包括三个等分弧面工作段(13)以及无键槽轴段(11)和带键槽轴段(12)，三个等分弧面工作段(13)的里端面贴着偏心半孔底面(40)，三个等分弧面工作段(13)的外端面被补偿盘(6)的正平面贴着；补偿盘(6)上的带“O”型圈槽通孔(61)的中心轴线与带“O”型圈槽外圆(62)的中心轴线之间偏心距离t，补偿盘(6)的背面凹角(69)内可容纳宝塔形弹簧(9)的外圈，宝塔形弹簧9的内圈套在偏心端盖5的里侧凸台59上，补偿盘(6)的偏心定位孔(67)与定位销(7)滑动配合。
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