CN102220974B - 无轴承双螺杆泵 - Google Patents

Abstract

无轴承双螺杆泵。壳体内主、副螺杆轴最大直径外表面与壳体衬套内表面间为紧密配合的8字形配合面，成为主支承面，工作段不再设任何轴承。螺杆轴螺旋槽构成天然润滑流道，物料在泵送过程中，既可用动静压原理在配合面形成一定厚度润滑液膜及支撑液膜，又不断将配合面产生的热量带走，形成良性循环。两同步齿轮设在中部，吸入性能得以大幅改善。壳体衬套与壳体间可采用整体式或可拆卸式。主螺杆轴与前端盖间设一机械密封。机械密封外端也可装一小滚动轴承作为密封辅助支承。本发明解决了现有结构复杂、尺寸长、刚性差及物料吸入不畅等问题。可用于高温、高压等传统双螺杆泵不能胜任的地方，特别适用于输送比较清洁的高粘度物料。

Description

无轴承双螺杆泵

（一)技术领域：无轴承双螺杆泵，是一种用于输送液体的双螺杆泵，属旋转螺杆的变容式泵（B05B）。

（二）背景技术：

传统的双螺杆泵，总体布置包括如下两种：①外置轴承式，见图1，设有外壳1n和衬套2n(图1中两者为一体),主螺杆4n,副螺杆3n,前、后端机械密封6n,外置前、后端盖5n,外置前、后轴承7n,同步齿轮箱8n。可以看出要使双螺杆运转，需设置前后上下共四套机械密封，四套轴承。②内置轴承式，见图2，设有外壳1m和衬套2m(图2中两者为一体),主螺杆4m,副螺杆3m,内置前后轴承7m,机械密封6m,前、后端盖8m。可以看出要使双螺杆运转，需设置一套机械密封，四套内置轴承。上述两种布置均存在如下问题:①总体结构均复杂。②螺杆轴轴向尺寸拉长，刚性差。③由于现有的同步齿轮设于壳体内轴向X的两端部,由此受轴承或同步齿轮的阻碍，不利于物料从螺杆两端吸入。

(三)发明内容：

本发明提供的无轴承双螺杆泵，就是解决现有双螺杆泵结构复杂、轴向尺寸长、刚性差及物料吸入不畅等问题。

技术方案如下：无轴承双螺杆泵,包括壳体，壳体内的主螺杆轴和副螺杆轴所形成的工作转子，旋转的主、副螺杆轴最大直径段外表面与静止的壳体衬套2内表面间为紧密配合的8字形配合面2.1；主、副两同步齿轮9a、9b分别设置在主、副螺杆轴中部；其特征是:

1）主、副螺杆轴工作段不设轴承；所述旋转的主、副螺杆轴最大直径段外表面与静止的壳体衬套内表面间的紧密配合的8字形配合面2.1为工作转子的主支承面；2）壳体采用与所述壳体衬套固定为一体的整体式壳体或采用与所述壳体衬套间可拆卸的分体式壳体；壳体沿轴向X前、后端面分别装有带静密封的前、后端盖；主螺杆轴前伸出端与前端盖间设一机械密封；3）每一根螺杆轴具备左、右旋向两段螺纹;两螺杆轴轴向X两端为物料吸入区,两螺杆轴中部竖向Z上方为物料排出区;主螺杆轴和副螺杆轴沿纵向Y水平排列。

上述机械密封与动力输入端间可装一小型滚动轴承。上述壳体及衬套材质可选择为钢、铜、铝或铸铁。

本发明有益效果：

1）本发明创造性将螺杆轴与壳体衬套的配合面作为主支承面，完全取消了传统意义上的轴承。两螺杆轴既起到了泵送物料的工作转子的作用，又起到了支承工作转子的滑动轴承轴颈的作用。两螺杆轴上的螺旋槽构成了天然的润滑流道，通过螺杆轴的旋转，物料在从吸入区（螺杆轴两端）向排出区（螺杆轴中部）的推进过程中，一方面可以利用动静压原理形成一定厚度的润滑液膜，同时又可以不断地将各配合面产生的热量带走，形成一个良性循环。2）由于螺杆轴工作段不再设置专门的轴承位置，轴向尺寸大为减小，加之只有一套机械密封，结构十分紧凑，进而可用于高温高压等传统双螺杆泵不能胜任的地方。3）由于其结构紧凑，摩擦配合面少以及特别优异的吸入性能，本双螺杆泵特别适用于比较清洁的高粘度物料（10³-10⁶cP）。4）由于两同步齿轮设置在螺杆轴中部，螺杆轴两端不再设置任何轴承和同步齿轮，壳体内两端部的空间被尽可能地用于容纳物料且没有任何障碍物，因此其吸入性能得以大幅改善。5）泵外侧机械密封处可增设小型滚动轴承作为机械密封的辅助支承。减小密封端面的跳动量，可有效提高机械密封的使用寿命。6）与螺杆轴配合的既可以是整体式壳体，也可以是有可拆卸衬套的可拆卸分体式壳体。整体式壳体结构简单，零部件数量少；可拆卸衬套则可在衬套磨损后方便地进行更换，经济性好。7）根据物料的温度、粘度润滑性和腐蚀性等特性，壳体及衬套材质可选择钢、铜、铝及铸铁等，以适应最佳的工况。

（四）附图说明

图1现有的配置四套机械密封、外置四套轴承的双螺杆泵结构示意图;

图2现有的配置一套机械密封、内置四套轴承的双螺杆泵结构示意图；

图3本发明实施例1具有可拆卸的分体式外壳的无轴承双螺杆泵结构示意图;（俯视图,X-Y剖面）;

图4图3A-A剖视图(侧视图,Z-Y剖面,含8字形配合面);

图5图3K向视图(正视图,X-Z剖面);

图6本发明实施例2具有整体式外壳的无轴承双螺杆泵结构示意图（俯视图,X-Y剖面）。

（五）具体实施方式

实施例1：见图3，图4，图5。

具有可拆卸的分体式壳体1A的无轴承双螺杆泵结构。

见图3,无轴承双螺杆泵,设可拆卸的分体式壳体1A，壳体1A内有沿纵向Y水平排列的主螺杆轴4和副螺杆轴3所形成的工作转子。旋转的主螺杆轴4和副螺杆轴3最大直径外表面2.1（见图4和图6）与静止的壳体衬套2内表面2.1（见图4和图3）间为紧密配合的8字形配合面2.1（见图4和图6）,即为工作转子的主支承面2.1。

见图3和图4,壳体衬套2外表面2.2放于壳体座1.1内,壳体座1.1用壳体筋1.3与壳体连接固定。见图3和图5,壳体衬套2外表面后端固定有连接盘2.3，并用螺栓2.4通过连接盘将壳体衬套2连接于壳体座1.1上，再通过壳体筋1.3与壳体连接固定，成为可拆卸的壳体衬套2，壳体也成为可拆卸分体式壳体1A。壳体及衬套材质选择为钢、铜、铝或铸铁。

见图3,壳体沿轴向X前端面安装有静密封的前端盖5a,静密封为5.1;壳体后端面安装有静密封的后端盖5b。主螺杆轴前端与前端盖间设一套机械密封6。为了减小密封端面的跳动量，有效提高机械密封的使用寿命，本实施例1在机械密封与动力输入外端8间装一小型滚动轴承7作为辅助支承，7.1为轴承端盖。

见图3，主同步齿轮9a设置在主螺杆轴4中部,副同步齿轮9b设置在副螺杆3中部。动力输入端8直接驱动主螺杆轴4及同轴的主同步齿轮9a，再由主、副同步齿轮啮合传动带动副同步齿轮9b和同轴的副螺杆轴3一体同步旋转。同步齿轮两侧每一根螺杆轴具备左、右旋向两段螺纹,由此构成一对工作转子。当工作转子旋转,物料10从壳体纵向Y法兰1.2处进囗被吸入壳体内,再从轴向X两端物料吸入区10A吸入,并向中部推进。见图4和图5，轴向X中部8字形衬套2竖向Z上方开有物料内排出通道2.5,对应壳体座1.1上也开有物料外排出通道1.5,形成物料排出区10B，使物料10穿过衬套,壳体从壳体竖向Z上法兰1.4排出囗输出。

见图3，由于工作转子与衬套之间以及工作转子相互之间的配合间隙很小，形成若干段“密封线”将螺旋槽内的物料分隔成一个个独立的“液体环”，随着工作转子的旋转，这些“液体环”就从螺杆端部被逐步推送到螺杆中部，从而完成泵送过程。加之螺杆轴有左、右旋向两段螺纹，于是就形成两端为物料吸入区10A,中部竖向Z上方为物料排出区10B。在此过程中，螺旋槽中的物料利用螺杆旋转及进出料囗压差所产生的流体动静压机理，在各配合面形成一定厚度的润滑及支承液膜。该液膜的特性与螺杆转速、压差、物料粘度以及配合间隙等参数密切相关，实际上就如同若干个物料自润滑滑动轴承，对各配合面起到了良好的保护作用。此外，由于物料不断地从吸入区流向排出区，各配合面产生的摩擦热量被物料带走，使其支承和润滑性能甚至优于普通滑动轴承。

实施例2：

见图6，采用壳体衬套2a与壳体1固定为一体的整体式壳体1。与实施例1的图3比较,图6中壳体衬套2a外没有设用螺栓2.4连接的壳体座1.1,壳体衬套2a是通过壳体内竖向Z下方的筋直接与壳体1固定为一体。本实施例2除壳体为整体式之外，其于的与实施例1完全相同，这里不再重复描述。

Claims (1)

1.无轴承双螺杆泵,包括壳体，壳体内的主螺杆轴(4)和副螺杆轴(3)所形成的工作转子；旋转的主、副螺杆轴最大直径段外表面与静止的壳体衬套(2)内表面间接触部分为紧密配合的8字形配合面(2.1)；主、副两同步齿轮(9a、9b)分别设置在主、副螺杆轴中部；其特征是:

1)主、副螺杆轴工作段不设轴承；所述旋转的主、副螺杆轴最大直径段外表面与静止的壳体衬套(2)内表面间接触的紧密配合的8字形配合面(2.1)为工作转子的主支承面；壳体及衬套材质选择为钢、铜、铝或铸铁；物料采用粘度范围为10³-10⁶cP；

2)壳体采用壳体衬套固定为一体的整体式壳体(1)或壳体衬套可拆卸的分体式壳体(1A)；壳体沿轴向X前、后端面分别装有带静密封的前、后端盖(5a、5b)；主螺杆轴前伸出端与前端盖间设一机械密封(6)；

3)每一根螺杆轴具备左、右旋向两段螺纹；两螺杆轴轴向X两端为物料吸入区,两螺杆轴中部竖向Z上方为物料排出区；主螺杆轴和副螺杆轴沿纵向Y水平排列；

4)机械密封与动力输入端(8)间装一小型滚动轴承(7)。