CN102308096B - 具有衬里的液环泵及其制造方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种液环泵，其包括环形壳体，环形壳体具有形成壳体腔的内表面。环形壳体在泵的运行期间由工作液填充。转子设置在壳体腔中并包括多个转子叶片。轴延伸至环形壳体内并延伸至壳体腔内。多个转子叶片从轴朝着环形壳体径向地向外延伸。由抗腐蚀材料形成的衬里被设置为与环形壳体内表面的与多个转子叶片端相对的至少一部分基本齐平。

Description

具有衬里的液环泵及其制造方法

技术领域

本发明涉及液环泵。更具体地，本发明涉及与液环泵的环形壳体基本齐平的衬里。

背景技术

液环泵是众所周知的。Schultze的第4,850,808号美国专利公开了这样一种液环泵。该泵具有一级或两级。该泵具有：环形壳体；位于环形壳体内的转子组件；延伸到壳体内的轴，转子组件固定地安装在轴上；以及连接至轴的电机组件。在运行期间，环形壳体部分地填充有工作液，从而当转子旋转时，转子叶片与工作液接合并使其形成在相对于轴在径向上偏离和会聚的液环。在液体偏离轴的情况下，转子组件的相邻转子叶片之间的空间(缸)中所产生的降低的压力构成吸气区。在液体朝着轴会聚的情况下，转子组件的相邻转子叶片之间的空间(缸)中所产生的增加的压力构成气体压缩区。

Brown的第4,251,190号美国专利公开了水环回转式空气压缩机。这种压缩机包括环形壳体；布置在环形壳体内的转子组件；延伸到环形壳体内且固定地连接至转子组件的动力驱动的轴。转子组件以与第4,850,808号美国专利类似的方式利用泵送液并产生偏心环。

通过这种泵的长期使用，液环可能导致与液环接触的环形壳体表面的腐蚀。例如，环形壳体可能禁受侵蚀、气蚀、和/或颗粒冲蚀。随着时间的推移，该腐蚀使环形壳体的浸湿表面变粗糙，从而增加了液环沿着环形壳体的表面的摩擦阻力。增加的阻力导致增加必要的用于轴的功率以正确地操作泵。因此，降低了泵的寿命的有效性。例如，对运行在1750rpm下的7.5Hp真空泵进行的测试表明，在运行超过10-15周的情况下，环形壳体表面增加的粗糙度导致为了保持1750rpm的运行速度，轴功率必须增加差不多6.2％。通过由抗腐蚀铸造材料(诸如铸造不锈钢)形成环形壳体，一些已知液环泵已经解决了腐蚀的问题并且环形壳体表面粗糙度。然而，铸造不锈钢的成本几倍于铸铁的成本，从而使得该方案不够经济。

发明内容

通过液环泵来减少腐蚀是有利的。因此，本发明提供了一种与环形液环泵壳体的一部分基本齐平的衬里。衬里由一片或多片不锈钢、哈斯特洛伊耐蚀镍基合金、铜、镍和/或任何其它合适的抗腐蚀材料和/或塑料形成。多件衬里可以包括诸如不锈钢、哈斯特洛伊耐蚀镍基合金、铜、镍和/或任何其它合适的抗腐蚀材料和/或塑料的薄材料的环形盘和成形件。单件衬里可以通过金属旋压、深冲压、液压成型和/或任何其它合适的形成衬里的方法的组合形成。在一个实施方式中，衬里(单件或多件)通过但不限于系缚、焊接、和粘接中的任何一种联接至泵的环形壳体。在另一个实施方式中，衬里被配置为可拆卸地附接至泵的环形壳体以有助于泵的维修。衬里被联接，从而该联接防止衬里在泵的运行期间相对于环形壳体旋转。

在本发明的实施方式中，衬里包括衬里环形套筒，衬里环形套筒被设置为与环形壳体的环形部分基本齐平。衬里还包括从环形套筒的第一端径向地向内延伸的封闭端。衬里还包括凸缘，凸缘自环形套筒部的第二端延伸，以有助于将衬里联接至环形壳体。

通过下文提供的详细描述和/或附图，本发明的适用性的其它领域将显而易见。应理解，详细描述和特定实施例虽然指示本发明的优选实施方式，但仅仅出于示意性目的而不打算限制本发明的范围。

附图说明

通过详细描述和/或附图，本发明将变得更加显而易见，其中：

图1是平行于本发明实施方式的液环泵的轴而截取的不规则局部剖视图；

图2是图1中所示的液环泵的分解图，其中省略了图1中所示的塞子；

图3A是位于图1中所示的衬里的第一端处的封闭端的视图；

图3B是图1中所示的衬里的截面图；

图3C是位于图1中所示的衬里的第一端处的封闭端的立体图；

图4A是位于图1中所示的衬里的可选实施方式的第一端处的封闭端的立体图；

图4B是位于图1中所示的衬里的可选实施方式的第二端处的开放端的立体图；

图5A是图1和图2中所示的配流盘的正视图；

图5B是图5A中所示的配流盘的后视图；

图6是图1中所示的转子的正面立体图；

图7是当泵处于运行模式时，垂直于液环泵的轴获得的示意性截面表示，用于突出转子、工作液、缸、进气口、排气口以及形成于圆筒中的流体通路的相对位置。

具体实施方式

下列描述的优选实施方式事实上仅仅是示例性的，并不限制本发明及其应用或使用。

如参照图1至图7，液环泵20包括环形壳体22、位于壳体22内的转子24，驱动器或原动机28的延伸到环形壳体22中的轴26。环形壳体22包括环形部分(segment)30和从环形部分30的第一端34径向地向内延伸的封闭端32。环形壳体22的开放端36形成于环形部分30的与封闭端32相对的第二端38处。壳体22可以由铸铁、球墨铸铁和/或任何其它金属或非金属材料形成。在一个实施方式中，环形壳体22可以由塑料形成以避免环形壳体22的腐蚀。转子24固定地安装至轴26。环形壳体22形成圆形突出部(lobe)，圆形突出部设置有腔40，转子24和工作液42位于腔40中。

配流盘44覆盖壳体22的开放端36。配流盘44具有进气口46和排气口48，气体从进气口46进入由连续或相邻的转子叶片52形成的空间50并从排气口48离开，所述空间被称为缸。当泵20处于运行模式时，每个缸50都被工作液42的内表面52密封。因此，当泵20处于运行模式时，缸50是密封的缸。配流盘44通过螺钉56或其它适当的装置固定至壳体22。连接板58通过螺钉或其它适当的装置固定至配流盘44。环形壳体22在封闭端32处固定至驱动器28。在所示的实施例中，驱动器28是发动机。当然，驱动器可以是电动机或除了发动机以外的其它机器。

转子24包括轮毂60，转子叶片52从轮毂60延伸。圆柱形孔62延伸到轮毂60中。穿过形成于环形壳体22的封闭端的孔64的轴26延伸到圆柱形孔62中。在图1所示的实施方式中，轴26具有面向配流盘44的自由端65。自由端65邻近塞子66。塞子66具有固定在轮毂孔62中的主体68。轮毂60固定地安装至轴26。

每个转子叶片52具有第一轴向延伸端72，其相对于轴26在径向方向上延伸。每个转子叶片52具有第二轴向延伸自由端74，其相对于轴26在轴向方向上延伸。每个第二自由端74都基本平行于轴26。第二自由端74形成腔76。箭头78图示了转子24的旋转方向。

衬里80与环形壳体22的内表面基本齐平。衬里有助于减少环形壳体22因接触工作液42而产生腐蚀的量。衬里80通过在液体泵的运行期间在工作液与环形壳体22之间提供屏障来减少腐蚀。参照图3A、图3B、和图3C，衬里包括环形套筒部84和从环形套筒部84的第一端88径向地向内延伸的封闭端86。衬里80的开放端90形成于环形套筒部84的与封闭端86相对的第二端92处。衬里的环形套筒部84与环形壳体22的环形部分30基本齐平，并且衬里80的封闭端86与环形壳体22的封闭端32基本齐平。衬里80的封闭端86包括穿过封闭端86的孔94。孔94围绕形成于环形壳体22的封闭端32中的孔64，从而轴26延伸并同时穿过孔94和孔64。衬里80还包括从衬里的环形套筒部84的第二端92延伸的凸缘96。凸缘96有助于将衬里80联接至环形壳体22并有助于工作液42密封壳体22。特别地，凸缘96覆盖壳体环形环30的第二端38。凸缘96联接在壳体22与配流盘44之间。衬里80还包括凸缘97，凸缘97圆周地围绕衬里的孔94延伸以进一步有助于将衬里80联接并密封至环形壳体22。在另一个实施方式中，如图4A和图4B，衬里80可以不形成有凸缘96和97。

衬里80由抗腐蚀材料形成，例如，不锈钢、哈斯特洛伊耐蚀镍基合金、铜、镍、和/或任何其它合适的抗腐蚀材料。衬里80还可以是塑料。衬里80可以通过许多工艺形成，包括但不限于金属旋压、深冲压、液压成型、模制和/或形成衬里的任何其它合适方法。衬里80可以由一个或多个块件制成。如果由一个块件制成，则衬里80是无缝的。此外，可以使用各种不同的方法将衬里联接至环形壳体22，诸如系缚、焊接、粘接和/或其它合适的已知方法。在一个实施方式中，衬里80可拆卸地联接至环形壳体22以有助于修理泵20。衬里联接至壳体，其中该联接为壳体提供附接，该附接防止衬里在泵的运行期间相对于壳体旋转。

虽然衬里80被描述和示为覆盖环形壳体22的整个内表面，本领域技术人员应理解，衬里80可以具有许多配置。例如，当衬里80与更小的泵一起使用时，衬里80可以具有被配置为基本齐平地安装在泵的类杯壳体中的类杯形状。此外，衬里80可以被形成为覆盖环形壳体22的整个浸湿表面或浸湿表面的最易受腐蚀的部分。例如，衬里80可以被形成为仅覆盖环形壳体22的径向和轴向延伸内表面，泵20的运行期间所形成的工作液42的液环穿过环形壳体22的径向和轴向延伸内表面。

在运行期间，工作液42部分地填充环形壳体22，从而当转子24旋转时，转子叶片52接合工作液42并使其形成相对于轴26在径向上偏离和会聚的液环。衬里80在工作液42与环形壳体22之间生成非腐蚀屏障，从而保护环形壳体22免受腐蚀。因此，减少了泵20中的腐蚀、气蚀、和/或颗粒冲蚀。该减少允许液环以较小的流体阻力和较少的扰动损失在环形壳体22中旋转。通过减少液环的扰动损失和流体阻力，泵需要较小的功率来使轴26在给定速度下旋转。因此，衬里80通过降低工作液42与环形壳体22之间的接触所导致的腐蚀的量来提供具有经济效益的方法，以保持泵20的效率和使用寿命。

这是一种制造抗腐蚀液环泵20的方法。该方法包括提供具有形成壳体腔的内表面82的环形壳体22。将具有多个转子叶片52的转子24放置在壳体腔中并使轴26延伸至环形壳体22内并延伸至壳体腔内，使得多个转子叶片52从轴26朝着环形壳体22径向地向外延伸。使抗腐蚀材料所形成的衬里80与壳体内表面82的至少一部分基本齐平。使用金属旋压、深冲压、液压成型、模制和/或形成衬里的任何其它合适方法将诸如但不限于不锈钢、哈斯特洛伊耐蚀镍基合金、铜、或镍的材料形成衬里80。衬里80包括一个或多个组件，该一个或多个组件一起形成环形套筒部84和封闭端86，封闭端86从环形套筒部84的第一端径向地向内延伸。衬里80的环形套筒部84与环形壳体22的环形部分30基本齐平，并且衬里80的封闭端86与环形壳体22的封闭端32基本齐平。在可选实施方式中，衬里80仅沿着环形壳体内表面82的轴向延伸表面设置。

虽然已经参照单级液环泵的示例对本发明进行了描述，但本发明同样可用于二级液环泵或具有两个或更多个单级部分的泵。上述仅是本发明的实施方式的示例。存在将包括本发明的不同实施方式的其它示例。可以根据上述教导对本发明进行多种修改和变化。应理解，在所附权利要求的范围内，本发明随后可以特别如本文所描述的那样实施。权利要求中的陈述将被阅读为包含性的。

Claims (11)

1.一种液环泵，包括：

环形壳体，所述环形壳体形成壳体腔，所述壳体腔在所述液环泵的运行期间由工作液填充，所述工作液适于在所述液环泵的运行期间在所述环形壳体中形成液环，所述环形壳体包括环形部分和从所述环形部分的第一端径向地向内延伸的封闭端，所述环形壳体具有形成在所述环形部分的第二端处的、与封闭端相对的开放端；

配流盘，覆盖所述环形壳体的开放端，所述配流盘具有进气口和排气口；

转子，设置在所述壳体腔中，所述转子包括多个转子叶片，每个转子叶片具有相对于轴在轴向上延伸的自由端；

所述轴穿过所述环形壳体的封闭端中的孔延伸至所述环形壳体内并延伸至所述壳体腔内，所述多个转子叶片从所述轴朝着所述环形壳体径向地向外延伸；

环形衬里，由抗腐蚀材料形成并与所述环形壳体的内表面的至少一部分齐平，所述环形衬里包括环形套筒部和从所述环形套筒部的第一端径向地向内延伸的封闭端，并且所述环形衬里的封闭端与所述环形壳体的封闭端齐平，所述环形衬里的环形套筒部与所述环形壳体的环形部分齐平，所述环形衬里的封闭端包括孔，所述轴延伸穿过所述环形壳体的孔以及所述环形衬里的封闭端中的孔；

第一凸缘从所述环形套筒部的第二端延伸，所述环形套筒部的第二端位于所述环形衬里的开放端，所述第一凸缘覆盖所述环形壳体的环形部分的第二端，所述第一凸缘联接在所述环形壳体与所述配流盘之间，其中所述第一凸缘被配置为有助于将所述环形衬里联接至所述环形壳体并有助于所述工作液密封所述环形壳体；

第二凸缘，所述第二凸缘形成所述环形衬里的一部分并围绕所述环形衬里的孔延伸，所述第二凸缘延伸至所述环形壳体的孔中；并且其中

所述环形衬里固定地联接至所述液环泵的环形壳体，所述联接防止所述环形衬里在所述液环泵运行期间相对于所述环形壳体旋转，所述环形衬里是无缝的，所述环形衬里能够从所述环形壳体拆卸。

2.根据权利要求1所述的液环泵，其中，所述环形衬里通过系缚、焊接或粘接其中至少之一附接至所述环形壳体。

3.根据权利要求1所述的液环泵，其中，所述环形衬里沿着所述环形壳体的内表面的轴向延伸表面设置。

4.根据权利要求1所述的液环泵，其中，所述环形衬里由不锈钢、铜、镍或塑料形成。

5.根据权利要求1所述的液环泵，其中，所述环形壳体由塑料形成。

6.一种用于液环泵的衬里，所述液环泵包括环形壳体，所述环形壳体具有环形部分和从所述环形部分的第一端径向向内延伸的封闭端，所述环形壳体的封闭端具有从中穿过的孔，所述环形壳体具有形成在所述环形部分的第二端处的、与封闭端相对的开放端，配流盘覆盖所述环形壳体的开放端，所述配流盘具有进气口和排气口，所述衬里包括：

衬里环形套筒，被设置为与所述环形壳体的环形部分齐平；

封闭端，从所述衬里环形套筒的第一端径向向内延伸，所述封闭端与所述环形壳体的封闭端齐平，所述衬里的封闭端具有从中穿过的孔；

开放端，位于所述衬里环形套筒的第二端处；

第一凸缘，从所述衬里环形套筒的第二端延伸，所述第一凸缘覆盖所述环形壳体的环形部分的第二端，所述第一凸缘联接在所述环形壳体与所述配流盘之间，其中所述第一凸缘被配置为有助于将所述衬里联接至所述环形壳体并有助于工作液密封所述环形壳体；

第二凸缘，所述第二凸缘形成所述衬里的一部分并围绕所述衬里的封闭端中的孔延伸，所述第二凸缘延伸至所述环形壳体的封闭端的孔中；

固定联接，位于所述衬里与所述环形壳体之间；以及

所述衬里由抗腐蚀材料形成，所述衬里是无缝的，所述衬里可拆卸地联接至所述液环泵的环形壳体。

7.根据权利要求6所述的衬里，其中，所述衬里通过系缚、焊接或粘接联接至所述液环泵的环形壳体。

8.根据权利要求6所述的衬里，其中，所述衬里由不锈钢、铜、镍、以及塑料中的至少一种形成。

9.根据权利要求8所述的衬里，其中，所述衬里通过金属旋压、深冲压、液压成型中的至少一种形成。

10.一种制造抗腐蚀液环泵的方法，所述方法包括：

提供环形壳体，所述环形壳体具有形成壳体腔的内表面，所述环形壳体包括环形部分和从所述环形部分的第一端径向地向内延伸的封闭端，所述环形壳体具有形成在所述环形部分的第二端处的、与所述封闭端相对的开放端；

将衬里的封闭端设置为与所述环形壳体的封闭端齐平；

将所述衬里的套筒设置为与所述环形壳体的环形部分齐平；

使从所述套筒的第二端延伸的第一凸缘覆盖所述环形壳体的环形部分的第二端；

将形成所述衬里的一部分并围绕所述衬里的封闭端中的孔延伸的第二凸缘插入延伸穿过所述环形壳体的封闭端的孔中；

使轴穿过所述环形壳体的封闭端中的孔以及所述衬里的封闭端中的孔；

使多个转子叶片从所述轴朝着所述环形壳体径向向外延伸；以及

将所述第一凸缘联接在所述环形壳体与配流盘之间，其中所述第一凸缘被配置为有助于将所述衬里联接至所述环形壳体并有助于工作液密封所述环形壳体，所述配流盘具有进气口和排气口，所述衬里是无缝且能够从所述环形壳体拆卸的；

通过所述配流盘封闭所述环形壳体的开放端。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括沿着所述环形壳体的径向延伸内表面和轴向延伸内表面放置所述衬里，所述液环泵的运行期间所形成的工作液的液环穿过所述环形壳体的径向延伸内表面和轴向延伸内表面。