CN102200125A - 一种环状气囊补偿密封三空间转子泵 - Google Patents
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Abstract
一种环状气囊补偿密封三空间转子泵，包括泵体4以及安装在泵体4的中心通孔41上的轴转子1和安装在泵体4的偏心半孔42上的从转子2，两转子的工作里端面贴着偏心半孔42的底平面40，两转子的工作外端面还贴着补偿盘6的正平面，偏心半孔42的工作区外端面有偏心端盖5用至少三颗的螺钉8来密闭固定，所述的补偿盘6的背面与偏心端盖5之间有定位销7和环状气囊9。且轴转子1和从转子2同步产生三条轴向延伸的密封带，构成A、B以及C三个工作空间。该结构做到了同时具备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动态隔离密封状态。
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，特别是指一种环状气囊补偿密封三空间转子泵。
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环状气囊补偿密封三空间转子泵，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：一种环状气囊补偿密封三空间转子泵，包括泵体4以及安装在泵体4的中心通孔41上的轴转子1和安装在泵体4的偏心半孔42上的从转子2，两转子的工作里端面贴着偏心半孔42的底平面40，两转子的工作外端面还贴着补偿盘6的正平面，偏心半孔42的工作区外端面有偏心端盖5用至少三颗的螺钉8来密闭固定，所述的补偿盘6的背面与偏心端盖5之间有定位销7和环状气囊9，定位销7限制补偿盘6只能做轴向滑动，环状气囊9的反弹力使得补偿盘6的背面受力大于正面受力，能紧贴着两转子的工作外端面，继而迫使两转子的工作里端面也紧贴着底平面40，具备端面磨损密封补偿；且轴转子1和从转子2同步产生三条轴向延伸的密封带，构成A、B以及C三个工作空间，经历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工作空间的径向滑动始终处于有效密封。该结构做到了同时具备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动态隔离密封状态。
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，底平面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，且偏心半孔42的工作区外端面有至少三个螺孔45与螺钉8固定连接，螺孔45以偏心轴线O1为圆心等分布置。
所述轴转子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的里端面贴着底平面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，从转子2有四个等分弧面全段，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。
所述偏心端盖5上的带“O”型圈槽通孔51与中心轴线O2同轴，带“O”型圈槽通孔51与无键槽轴段11滑动配合，沿着偏心端盖5的外圆边缘至少有三个可穿过螺钉8的光孔55，光孔55以偏心轴线O1为圆心等分布置，定位销7紧固在偏心端盖5里侧面上。
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内容纳一环状气囊9，补偿盘6的偏心定位孔67与定位销7滑动配合。借助于环状气囊9背靠在偏心端盖5的里侧面上产生的反弹力，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底平面40，确保三个动态空间的端面滑动始终处于有效密封。
所述的轴转子1的中心轴线O2与从转子2的偏心轴线O1之间工作偏心距离t，轴转子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，结合底平面40和补偿盘6的正平面，构成A、B以及C三个动态空间。经历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。
本发明的有益效果是：同时具备端面磨损密封补偿和径向磨损密封补偿，实现了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是内轴转子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，轴转子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，轴转子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，轴转子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，轴转子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，轴转子1绕中心轴线O2逆时针旋转240度，从转子2绕偏心轴线O 1逆时针旋转180度后的相对位置关系；
图9是相对于图3，轴转子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，轴转子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是轴转子1的透视图。
图12是轴转子1和从转子2的弧面线制作图。
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。
一种环状气囊补偿密封三空间转子泵，包括泵体4以及安装在泵体4的中心通孔41上的轴转子1和安装在泵体4的偏心半孔42上的从转子2，两转子的工作里端面贴着偏心半孔42的底平面40，两转子的工作外端面还贴着补偿盘6的正平面，偏心半孔42的工作区外端面有偏心端盖5用八颗M6的螺钉8来密闭固定，所述的补偿盘6的背面与偏心端盖5之间有定位销7和环状气囊9，定位销7限制补偿盘6只能做轴向滑动，环状气囊9的反弹力使得补偿盘6的背面受力大于正面受力，能紧贴着两转子的工作外端面，继而迫使两转子的工作里端面也紧贴着底平面40，具备端面磨损密封补偿；且轴转子1和从转子2同步产生三条轴向延伸的密封带，构成A、B以及C三个工作空间，经历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工作空间的径向滑动始终处于有效密封。该结构做到了同时具备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动态隔离密封状态。
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之间偏心距离为6毫米，底平面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，且偏心半孔42的工作区外端面有八个螺孔45与螺钉8固定连接，螺孔45以偏心轴线O1为圆心等分布置。
偏心端盖5上的带“O”型圈槽通孔51与中心轴线O2同轴，带“O”型圈槽通孔51与无键槽轴段11滑动配合，沿着偏心端盖5的外圆边缘有八个可穿过螺钉8的直径为7毫米的光孔55，光孔55以偏心轴线O1为圆心等分布置，定位销7紧固在偏心端盖5里侧面上。
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之间偏心距离为6毫米，补偿盘6的背面凹角69内容纳一环状气囊9，补偿盘6的偏心定位孔67与定位销7滑动配合。
轴转子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的里端面贴着底平面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，从转子2有四个等分弧面全段，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。
图12中，借助于CAD举例说明轴转子1和从转子2的弧面线制作过程：
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O1三等分环形阵列。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O2三等分环形阵列。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交替地与三条圆弧段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。经历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。
轴转子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底平面40，补偿盘6的正平面同时贴着两个转子的外端面。借助于环状气囊9背靠在偏心端盖5的里侧面上产生的反弹力，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底平面40，确保三个动态空间的端面滑动始终处于有效密封。
安装步骤和工作原理：
轴转子1的带键槽轴段12从底平面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的里端面贴着底平面40。从转子2安放在偏心半孔42内滑动配合，从转子2的里端面也贴着底平面40；
补偿盘6的正平面朝里，带“O”型圈槽通孔61从轴转子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，补偿盘6的正平面贴着两转子的工作外端面，将环状气囊9的内圈套在补偿盘6的背面凹角69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紧固连接，因而补偿盘6相对于偏心端盖5只能作轴向滑移。
偏心端盖5上的带“O”型圈槽通孔51从轴转子1的无键槽轴段11一端套入滑动配合，并使定位销7对准偏心定位孔67。八颗M6螺钉8穿过光孔55，将偏心端盖5加垫片54密闭固定在泵体4的螺孔45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带动轴转子1旋转，继而拨动从转子2旋转。从转子2与轴转子1两者的旋转中心偏离距离为6毫米，轴转子1的三个等分弧面工作段13与从转子2的三个等分弧面之间同步产生三条轴向延伸的密封带，结合底平面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。轴转子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。
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 (6)
1.一种气囊补偿密封三空间转子泵，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)，两转子的工作里端面贴着偏心半孔(42)的底平面(40)，两转子的工作外端面还贴着补偿盘(6)的正平面，偏心半孔(42)的工作区外端面有偏心端盖(5)用至少三颗的螺钉(8)来密闭固定，其特征是：补偿盘(6)的背面与偏心端盖(5)之间有定位销(7)和环状气囊(9)。
2.根据权利要求1所述的一种气囊补偿密封三空间转子泵，其特征是：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，t的优选值为5至20毫米，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，且偏心半孔(42)的工作区外端面有至少三个螺孔(45)与螺钉(8)固定连接，螺孔(45)以偏心轴线O1为圆心等分布置。
3.根据权利要求1所述的一种气囊补偿密封三空间转子泵，其特征是：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，从转子(2)有四个等分弧面全段，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。
4.根据权利要求1所述的一种气囊补偿密封三空间转子泵，其特征是：所述偏心端盖(5)上的带“O”型圈槽通孔(51)与中心轴线O2同轴，带“O”型圈槽通孔(51)与无键槽轴段(11)滑动配合，沿着偏心端盖(5)的外圆边缘至少有三个可穿过螺钉(8)的光孔(55)，光孔(55)以偏心轴线O1为圆心等分布置，定位销(7)紧固在偏心端盖(5)里侧面上。
5.根据权利要求1所述的一种气囊补偿密封三空间转子泵，其特征是：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)内容纳一环状气囊(9)，补偿盘(6)的偏心定位孔(67)与定位销(7)滑动配合。
6.根据权利要求1所述的一种气囊补偿密封三空间转子泵，其特征是：所述的转子轴(1)的中心轴线O2与从转子(2)的偏心轴线O1之间工作偏心距离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。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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