CN102425545B - 一种大小圆柱弹簧组合补偿双腔叶片泵 - Google Patents

一种大小圆柱弹簧组合补偿双腔叶片泵 Download PDF

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张意立
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一种大小圆柱弹簧组合补偿双腔叶片泵，包括主轴鼓、小圆柱弹簧、大圆柱弹簧、端面补偿盘、滑动叶片、前端外盖、端盖螺钉、泵体、后端外盖，所述的主轴转鼓段与前端外盖之间有端面补偿盘，且所述的端面补偿盘的外椭圆轮廓与泵体椭圆内孔具有滑动密封配合，补偿盘中心孔与主轴有键段滑动配合，补偿盘背面凸台处固定有大圆柱弹簧的一端，大圆柱弹簧的另一端压靠在前端外盖的里侧面，而且所述的小圆柱弹簧的一端固定滑片凸台上，小圆柱弹簧的另一端支撑在叶片开槽的底面。依靠小圆柱弹簧的径向反弹力和内压通道的轴向反弹力联合作用，实现了同时具备端面磨损补偿密封和径向磨损补偿密封的技术。

Description

一种大小圆柱弹簧组合补偿双腔叶片泵
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旋转式容积泵，特别是指一种大小圆柱弹簧组合补偿双腔叶片泵。
背景技术
旋转式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。
在所有的旋转式容积泵中，叶片泵因其结构紧凑等诸多优点被广泛应用于各个工商业领域。困扰其一直得不到有效解决的问题是：长期高速运行后，其端面的必然磨损得不到有效补偿。我国专利授权公告号：CN1059019C摆转叶片泵；我国专利授权公告号：CN100374725C旋转叶片泵；我国专利授权公告号：CN1316162C非对称双圆弧齿形中高压齿轮泵；我国专利授权公告号：CN1081750C带塑料壳的滑动叶片泵；我国专利授权公告号：CN101120175B以及我国专利授权公告号：CN101403382B一种微小型涡轮喷气发动机用齿轮泵等等，均未见有切实可行的有效补偿方法和措施，来同时解决旋转式容积泵端面磨损补偿密封和径向磨损补偿密封问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种大小圆柱弹簧组合补偿双腔叶片泵，同时具备端面磨损补偿密封和径向磨损补偿密封的技术，以实现高压腔和低压腔之间始终处于补偿密封状态，弥补现有技术的不足，填补旋转式容积泵同时具备端面磨损补偿密封密封和径向磨损补偿密封的技术空白。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种大小圆柱弹簧组合补偿双腔叶片泵，包括主轴鼓、小圆柱弹簧、大圆柱弹簧、端面补偿盘、滑动叶片、前端外盖、端盖螺钉、泵体、后端外盖，所述的泵体的两端面与泵体椭圆内孔相互垂直，两端面上分别盖有前端外盖和后端外盖分别用端盖螺钉紧固；所述的前端外盖的带密封槽前盖孔与后端外盖的带密封槽后盖孔以及泵体椭圆内孔处于同一中心轴线上；所述的主轴鼓包括主轴有键段、主轴转鼓段和主轴无键段，主轴有键段与带密封槽前盖孔滑动配合，主轴无键段与带密封槽后盖孔滑动配合，主轴转鼓段上至少有两条叶片开槽，每条叶片开槽里装有一片滑动叶片，小圆柱弹簧的一端固定滑片凸台上，小圆柱弹簧的另一端支撑在叶片开槽的底面，滑片外缘贴着泵体椭圆内孔；所述的主轴转鼓段连同滑动叶片一同位于前端外盖与后端外盖之间的泵体椭圆内孔中，作为改进：所述的主轴转鼓段与前端外盖之间有端面补偿盘，且所述的端面补偿盘的外椭圆轮廓与泵体椭圆内孔具有滑动密封配合，补偿盘中心孔与主轴有键段滑动配合，补偿盘背面凸台处固定有大圆柱弹簧的一端，大圆柱弹簧的另一端压靠在前端外盖的里侧面；
外力通过主轴键槽输入，带动整个主轴鼓旋转，连带驱使各个滑动插入在叶片开槽中的滑动叶片同步旋转，依靠离心力和小圆柱弹簧径向反弹力的共同作用，使得滑动叶片的叶片外缘始终紧贴在泵体椭圆内孔上，构成径向补偿密封；
所述的滑动叶片一侧滑片端面贴着后端外盖的里侧面，另一侧滑片端面贴着端面补偿盘正平面，借用补偿盘背面凸台处的大圆柱弹簧压靠在前端外盖的里侧面产生轴向反弹力，构成轴向补偿密封；确保各个滑动叶片的两侧滑片端面都处于补偿密封；
所述的后端外盖有两个吸入槽分别连通着吸入流道的一端口，两条吸入流道的另一端口合并后再与吸入口相连通；有两个排出槽分别连通着排出流道的一端口，两条排出流道的另一端口合并后再与排出口相连通。
结构原理：
各个滑动叶片之间与主轴转鼓段外圆以及泵体椭圆内孔所构成的动态密闭空间始终处于组合磨损补偿密封状态。
泵体椭圆内孔的短轴直径等于主轴转鼓段的外圆直径，但可滑动；泵体椭圆内孔长轴直径大于主轴转鼓段的外圆直径且有一定的空间距离。两侧的空间被滑动叶片隔离形成双腔同时工作，每个工作腔上都分别可通往吸入槽和排出槽。同一工作腔上的吸入槽与排出槽之间有滑动叶片隔离。
各个动态密闭空间旋转在每个排出槽一侧时逐步变小，从泵体中向外部排出液体介质；旋转在每个吸入槽一侧时逐步变大，从外部吸入液体介质到泵体中。周而复始，实现连续不断地由两个吸入槽经吸入流道合并后从吸入口吸入液体介质，增压后由排出槽经排出流道合并后从排出口处排出液体介质。
本发明的有益效果是：依靠小圆柱弹簧的径向反弹力和内压通道的轴向反弹力联合作用，实现了同时具备端面磨损补偿密封和径向磨损补偿密封的技术，确保各个滑动叶片之间与主轴转鼓段外圆以及泵体椭圆内孔所构成动的各个态密闭空间始终处于组合补偿密封状态。
附图说明
图1是本发明整体通过主轴线的剖面图；
图2是图1中P-P截面的剖面图；
图3是图2中的主轴转鼓段18连同滑动叶片50以顺时针旋转15度后的剖面图；
图4是图2中的主轴转鼓段18连同滑动叶片50以顺时针旋转30度后的剖面图；
图5是滑动叶片50的立体图；
图6是主轴鼓10的立体图；
图7是端面补偿盘40的立体图。
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。
一种大小圆柱弹簧组合补偿双腔叶片泵，包括主轴鼓10、小圆柱弹簧20、大圆柱弹簧30、端面补偿盘40、滑动叶片50、前端外盖60、端盖螺钉70、泵体80、后端外盖90，所述的泵体80的两端面与泵体椭圆内孔85相互垂直，两端面上分别盖有前端外盖60和后端外盖90分别用端盖螺钉70紧固；所述的前端外盖60的带密封槽前盖孔61与后端外盖90的带密封槽后盖孔91以及泵体椭圆内孔85处于同一中心轴线上；所述的主轴鼓10包括主轴有键段11、主轴转鼓段18和主轴无键段13，主轴有键段11与带密封槽前盖孔61滑动配合，主轴无键段13与带密封槽后盖孔91滑动配合，主轴转鼓段18上至少有两条叶片开槽15，每条叶片开槽15里装有一片滑动叶片50，小圆柱弹簧20的一端固定滑片凸台55上，小圆柱弹簧20的另一端支撑在叶片开槽15的底面，滑片外缘58贴着泵体椭圆内孔85；所述的主轴转鼓段18连同滑动叶片50一同位于前端外盖60与后端外盖90之间的泵体椭圆内孔85中，作为改进：所述的主轴转鼓段18与前端外盖60之间有端面补偿盘40，且所述的端面补偿盘40的外椭圆轮廓48与泵体椭圆内孔85具有滑动密封配合，补偿盘中心孔41与主轴有键段11滑动配合，补偿盘背面凸台44处固定有大圆柱弹簧30的一端，大圆柱弹簧30的另一端压靠在前端外盖60的里侧面。
作为进一步改进：所述的后端外盖90有两个吸入槽56分别连通着吸入流道96的一端口，两条吸入流道96的另一端口合并后再与吸入口86相连通；有两个排出槽54分别连通着排出流道94的一端口，两条排出流道94的另一端口合并后再与排出口84相连通。
实施例安装步骤和工作过程如下。
安装步骤：
在图1、图2中，实施例选择每片滑动叶片50有一个滑片凸台55；泵体80的每一侧的端盖螺孔87数为4；端面补偿盘40背面有补偿盘背面凸台44；主轴转鼓段18上有6条叶片开槽15。
在后端外盖90与泵体80一侧的端面之间垫放密封垫片98，用4颗端盖螺钉70将后端外盖90固定在泵体80一侧端面上。在6条叶片开槽15里依次装入一片滑动叶片50，小圆柱弹簧20的一端固定滑片凸台55上，小圆柱弹簧20的另一端支撑在叶片开槽15的底面。再将主轴鼓10和滑动叶片50一同安放在泵体椭圆内孔85中，其中主轴无键段13穿入带密封槽后盖孔91中滑动配合。
将端面补偿盘40正平面朝向滑动叶片50的滑片端面51，让补偿盘中心孔41滑动套入主轴有键段11。端面补偿盘40的外椭圆轮廓48与泵体椭圆内孔85具有滑动密封配合，因而端面补偿盘40相对于主轴有键段11只能作轴向滑移。在补偿盘背面凸台44处固定好大圆柱弹簧30，在泵体80的另一侧端面上垫放密封垫片68，盖上前端外盖60后用4颗端盖螺钉70将前端外盖60固定在泵体80另一侧端面上，使得补偿盘背面凸台44处的大圆柱弹簧30压靠在前端外盖60里侧面。
带密封槽前盖孔61处有前密封圈16，带密封槽后盖孔91处有后密封圈19。
工作运行时：
外力通过主轴键槽12输入，带动整个主轴鼓10旋转，连带驱使各个滑动插入在叶片开槽15中的滑动叶片50同步旋转，依靠离心力和小圆柱弹簧20径向反弹力的共同作用，使得滑动叶片50的叶片外缘58始终紧贴在泵体椭圆内孔85上，构成径向补偿密封状态。
滑动叶片50一侧滑片端面51贴着后端外盖的里侧面，另一侧滑片端面51贴着端面补偿盘40正平面，借用补偿盘背面凸台44处的大圆柱弹簧30压靠在前端外盖60的里侧面产生轴向反弹力，构成轴向补偿密封。确保各个滑动叶片50的两侧滑片端面51都处于补偿密封状态。
泵体椭圆内孔85的短轴直径等于主轴转鼓段18的外圆直径，但可滑动；泵体椭圆内孔85长轴直径大于主轴转鼓段18的外圆直径且有一定的空间距离。两侧的空间被滑动叶片50隔离形成双腔同时工作，每个工作腔上都分别可通往吸入槽56和排出槽54。
六个滑动叶片50与主轴转鼓段18外圆和泵体椭圆内孔85所构成的六个动态密闭空间始终处于带有磨损补偿密封状态。同一工作腔上的吸入槽56与排出槽54之间有滑动叶片50将它们轮流隔离开。
各个动态密闭空间旋转在每个排出槽54一侧时逐步变小，泵体中液体介质由排出槽54经排出流道94从排出口84向外部排出液体介质；
各个动态密闭空间旋转在每个吸入槽56一侧时逐步变大，由吸入槽56经吸入流道96从吸入口86处吸入外部液体介质到泵体中。周而复始，实现连续不断地由两个吸入槽56经吸入流道96合并后从吸入口86处吸入外部液体介质到泵体中，增压后的液体介质由排出槽54经排出流道94合并后从排出口84向外部排出液体介质。

Claims (1)

1.一种大小圆柱弹簧组合补偿双腔叶片泵，包括主轴鼓(10)、小圆柱弹簧(20)、大圆柱弹簧(30)、端面补偿盘(40)、滑动叶片(50)、前端外盖(60)、端盖螺钉(70)、泵体(80)、后端外盖(90)，所述的泵体(80)的两端面与泵体椭圆内孔(85)相互垂直，两端面上分别盖有前端外盖(60)和后端外盖(90)分别用端盖螺钉(70)紧固；所述的前端外盖(60)的带密封槽前盖孔(61)与后端外盖(90)的带密封槽后盖孔(91)以及泵体椭圆内孔(85)处于同一中心轴线上；所述的主轴鼓(10)包括主轴有键段(11)、主轴转鼓段(18)和主轴无键段(13)，主轴有键段(11)与带密封槽前盖孔(61)滑动配合，主轴无键段(13)与带密封槽后盖孔(91)滑动配合，主轴转鼓段(18)上至少有两条叶片开槽(15)，每条叶片开槽(15)里装有一片滑动叶片(50)，小圆柱弹簧(20)的一端固定滑片凸台(55)上，小圆柱弹簧(20)的另一端支撑在叶片开槽(15)的底面，滑片外缘(58)贴着泵体椭圆内孔(85)；所述的主轴转鼓段(18)连同滑动叶片(50)一同位于前端外盖(60)与后端外盖(90)之间的泵体椭圆内孔(85)中，其特征是：所述的主轴转鼓段(18)与前端外盖(60)之间有端面补偿盘(40)，且所述的端面补偿盘(40)的外椭圆轮廓(48)与泵体椭圆内孔(85)具有滑动密封配合，补偿盘中心孔(41)与主轴有键段(11)滑动配合，补偿盘背面凸台(44)处固定有大圆柱弹簧(30)的一端，大圆柱弹簧(30)的另一端压靠在前端外盖(60)的里侧面；
外力通过主轴键槽(12)输入，带动整个主轴鼓(10)旋转，连带驱使各个滑动插入在叶片开槽(15)中的滑动叶片(50)同步旋转，依靠离心力和小圆柱弹簧(20)径向反弹力的共同作用，使得滑动叶片(50)的叶片外缘(58)始终紧贴在泵体椭圆内孔(85)上，构成径向补偿密封；
所述的滑动叶片(50)一侧滑片端面(51)贴着后端外盖的里侧面，另一侧滑片端面(51)贴着端面补偿盘(40)正平面，借用补偿盘背面凸台(44)处的大圆柱弹簧(30)压靠在前端外盖(60)的里侧面产生轴向反弹力，构成轴向补偿密封；确保各个滑动叶片(50)的两侧滑片端面(51)都处于补偿密封；
所述的后端外盖(90)有两个吸入槽(56)分别连通着吸入流道(96)的一端口，两条吸入流道(96)的另一端口合并后再与吸入口(86)相连通；有两个排出槽(54)分别连通着排出流道(94)的一端口，两条排出流道(94)的另一端口合并后再与排出口(84)相连通。
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