CN102449265A - 具有弹性密封件的泵 - Google Patents
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Abstract
泵包括外壳(10、210、300、410)、进口(111、211)、出口(12、212)，外壳具有界定转子路径(10、210、300、410)的内部，进口(111、211)在所述转子路径上的第一位置处形成于外壳(10、210、300、410)内，出口(12、212)在所述转子路径上的与所述第一位置隔开的第二位置处形成于外壳(10、210、300、410)内。转子(15、315、350、415)在外壳内是可旋转的。至少一个第一表面在转子(15、315、350、415)上形成并对外壳(10、210、300、410)的所述转子路径密封。至少一个第二表面与所述第一表面周向地隔开地形成于所述转子(15、315、350、415)上，且与转子路径一起形成室，在转子(15、315350、415)旋转时，此室围绕所述转子路径运行，以围绕外壳(10、210、300、410)从进口(111、211)向出口(12、212)传送流体。弹性密封件(114、214)与外壳(10、210、300、410)形成一体，位于所述转子路径上，且沿着所述转子(15、315、350、415)的旋转方向在出口(12、212)和进口(111、211)之间延伸，以便当转子(15、315、350、415)在外壳内围绕转子路径旋转时使第一转子表面通过密封件(114、214)密封并使密封件(114、214)弹性地变形，以防止流体通过密封件从所述出口(12、212)向所述进口(111、211)流动。可提供通道(101、201)以在一定压强下向密封件(114、214)的下表面供应流体，此压强用以推动密封件(114、214)抵靠在转子(15、315、350、415)上。转子路径可以是截头圆锥形的，其中转子(15、315、350、415)的第一表面也是截头圆锥形的并且与转子路径相配合。
Description
本发明涉及泵。
已知形式的泵包括外壳，外壳具有用于连接到流体源的进口和用于泵抽流体的出口，其中进口和出口在外壳内绕着转子的路径隔开。转子包括至少一个表面，表面和外壳一起形成封闭室，封闭室绕着外壳运行以绕着外壳传送流体。在本详细说明内，术语“流体”气体和液体两者。
WO 2006/027548公开了这种类型的泵，其中在外壳内提供进口和出口之间的密封件以密封在转子上。这种类型泵的第一个问题是外壳和密封件分别形成，然后配合在一起。如在WO 2006/027548中所述，外壳可以注射模制，并且密封件使用粘合剂固定在外壳内。可替换地，密封件可以以二次注射模制工艺模制有外壳。这是个问题：当有两个或多个室时，因为外壳和密封件之间结合处的任何失配可造成邻近室之间的泄漏，特别在进口压强和出口压强之间的较高压差处和转子顶部被定位压入密封件的地方。此泄漏造成泵的流速的不准确，并且当泵停止或在低流速时可能容许通过泵的不希望回流。
根据本发明的第一方面，提供包括外壳、进口、出口、转子、至少一个第一表面、至少一个第二表面、弹性密封件的泵，外壳具有界定转子路径的内部，进口在所述转子路径上的第一位置处形成于外壳内，出口在所述转子路径上的与所述第一位置隔开的第二位置处形成于外壳内，转子在所述外壳内是可旋转的，至少一个第一表面形成于转子上并对外壳的所述转子路径密封，至少一个第二表面形成于所述转子上，与所述第一表面周向地隔开，并和转子路径一起形成室，在转子旋转时此室围绕所述转子路径运行，以围绕外壳从进口向出口传送流体，弹性密封件和外壳形成一体，位于所述转子路径上，且沿着所述转子的旋转方向在出口和进口之间延伸，以便当转子在外壳内绕着转子路径旋转时第一转子表面通过密封件密封并使密封件弹性地变形，以防止流体越过密封件从出口向进口流动。
如果第一用于在转子和外壳之间形成密封所需的力和第二在进口或出口处流体的压强之间有失配，此泵引起另一问题。在较高压强下需要较大的密封力，但是如果此较高的力用在较低压强处，则摩擦力不必要地增加，并且驱动转子所需的扭矩不必要地高。如果较低的密封力用在较高压强处，则密封件和转子之间可能有泄漏，并且不能获得较高的出口压强。
根据本发明的第二方面，提供了包括外壳、进口、出口、转子、至少一个第一表面、至少一个第二表面、弹性密封件、通道的泵，外壳具有界定转子路径的内部，进口在所述转子路径上的第一位置处形成于外壳内，出口在所述转子路径上的与所述第一位置隔开的第二位置处形成于外壳内，转子在所述外壳内是可旋转的，至少一个第一表面形成于转子上并对外壳的所述转子路径密封，至少一个第二表面形成于所述转子上，与所述第一表面周向地隔开，并和转子一起形成室，在转子旋转时此室围绕所述转子路径运行，以围绕外壳从进口到出口传送流体，弹性密封件位于所述转子路径上，且沿着所述转子的旋转方向在进口和出口之间延伸，以便当转子在外壳内绕着转子路径旋转时转子表面通过密封件密封并使密封件弹性地变形，以防止流体越过密封件从所述出口向所述进口流动，密封件具有密封件的与转子接触的表面相对的下表面，通道设置成在一定压强下向所述下表面供应所述流体，此压强用于推动密封件抵靠在转子上。
在WO2006/027548中，转子设有一个或多个室，其中每个室具有短于进口通道和出口通道之间的周向距离的周向长度。这限制了可泵抽流体的体积。
根据本发明的第三方面，提供了包括外壳、进口、出口、转子、一个第一表面、单个第二表面、弹性密封件的泵，外壳具有界定转子路径的内部，进口在所述转子路径上的第一位置处形成于外壳内，出口在所述转子路径上的与所述第一位置隔开的第二位置处形成于外壳内，转子在所述外壳内是可旋转的，该一个第一表面形成于转子上并对外壳的所述转子路径密封，所述第一表面具有长于进口和出口之间的周向长度的周向长度，该单个第二表面形成在所述转子上，与所述第一表面周向地隔开，具有长于进口和出口之间的周向长度的周向长度并和外壳一起形成室，在转子旋转时此室围绕所述转子路径运行，以围绕外壳从进口向出口传送流体，弹性密封件位于所述转子路径上，且沿着所述转子的旋转方向在出口和进口之间延伸，以便当转子在外壳内绕着转子路径旋转时第一表面和单个第二表面通过密封件密封并使密封件弹性地变形，以防止流体越过密封件从出口向进口流动。
在此类型的泵中，转子和外壳的室具有大体圆柱形的形状，其中转子的圆柱配合进入圆柱形的室并在圆柱形的室内旋转。不同部件之间所需的配合紧密度在制造期间确定，并且在装配或使用期间难于调节。
根据本发明的第四方面，提供了包括外壳、转子路径、进口、出口、转子、至少一个第一表面、至少一个第二表面、弹性密封件的泵，转子路径由外壳界定并位于外壳内，进口在所述转子路径上的第一位置处形成于外壳内，出口在所述转子路径上的与所述第一位置隔开的第二位置处形成于外壳内，转子在所述外壳内是可旋转的，至少一个第一表面形成于转子上并对外壳的所述转子路径密封，至少一个第二表面形成于所述转子上，与所述第一表面周向地隔开，并和转子路径一起形成室，在转子旋转时此室围绕所述转子路径运行，以围绕外壳从进口向出口传送流体，弹性密封件位于所述转子路径上，且沿着所述转子的旋转方向在出口和进口之间延伸，以便当转子在外壳内绕着转子路径旋转时转子表面通过密封件密封并使密封件弹性地变形，以防止流体越过密封件从出口向进口流动，转子路径是截头圆锥形的(frustoconical)且转子的第一表面是截头圆锥形的并与转子路径相配合。
在此情形下，转子和外壳的相对位置可轴向调节的。
以下是本发明的一些实施方式的更详细描述，通过实例的方式并参照附图，其中：
图1是如WO 2006/027548中公开的已知泵的全剖面示意图，包括设有进口和出口的外壳以及在外壳内可旋转并密封在由外壳提供的密封件上的转子，所示转子位于第一角位置，
图2是类似于图1的示图，但是显示已知泵的转子从图1所示位置旋转大约30°，
图3是类似于图1的示图，但是显示已知泵的转子从图1所示的位置旋转大约60°，
图4是通过根据本发明的泵的全剖面示意图，包括设有进口和出口的外壳以及在外壳内可旋转并密封在与外壳形成一体的密封件上的转子，
图5是类似于图4的示图，但是示出了泵的修改形式，其中提供了从邻近出口的点通向密封件后面的通道，
图6是类似于图1到图3的示图，且示出了包括设有单个室的转子的根据本发明的泵，
图7是如图1到图3中所示的一般类型泵的纵向全剖图，但是包括转子和具有截头圆锥形状的外壳，
图8是如图7中所示的一般类型泵的纵向全剖图，但是包括截头圆锥转子的第二形式和外壳，
图9是类似于图8的示图，但是示出了提供弹簧以允许转子位置相对于外壳的轴向调节，
图10是具有锯齿端的盖的侧视图，以用作图9所示实施方式中的弹簧，
图11是类似于图7的示图，但是示出了于转子的较大直径端在转子和外壳之间提供弹簧，以及
图12是图11的转子的端视图。
首先参考图1到3，WO 2006/027548的已知泵由通常用10表示的外壳形成，此外壳可以由诸如聚乙烯或聚丙烯的塑料模制件形成。外壳10形成有用于连接到流体源的进口11和用于泵抽流体的出口12。外壳10的内部是圆柱形的。外壳10的内部的在出口12和进口11之间的部分，如图1到3中所示的再次沿顺时针方向，支撑下面将更详细描述的密封件14。
外壳10包含转子15。转子15可以由诸如不锈钢的金属形成或者形成为由诸如乙缩醛的树脂形成的精密注射模制的塑料部件。如图所示，转子15是大体圆形的横截面，并包括绕着转子等角隔开且由转子15的未减少部分(unrelieved portion)形成的顶部17a、17b、17c和17d互相连接的四个等长凹进表面16a、16b、16c和16d。相应地，每个顶部是圆形的且具有与圆柱形外壳表面13的曲率相匹配的曲率，因此转子15紧配合在圆柱形外壳表面13内，其形成用于转子的转子路径。结果，当每个面16a、16b、16c、16d环绕该转子路径13运行时，每个凹进表面16a、16b、16c和16d与圆柱形外壳表面13一起形成各自的室18a、18b、18c和18d。如果外壳10由在负载下变形的弹性塑料材料形成，那么转子15就可以配置为使外壳10轻微地膨胀，因此保证绕着每个面16a、16b、16c、16d的流体紧密封(fluid-tight seal)。
转子15由驱动器(未在图中示出)以图1到3中的顺时针方向旋转。
密封件14由诸如以商标Hytrel销售的柔顺的、柔性的且有弹性的弹性材料块形成。密封件14连接到外壳10以防止流体经过密封件14和外壳10之间。这可以通过使用胶粘剂来实现。可替换地，密封件14可以和外壳10一起以二次注射模制工艺模制。在后者的情况下，密封件14的材料必须是使得其焊接到外壳上以防止泄漏的材料。密封件14具有邻近进口11的第一轴向边缘19和邻近出口12的第二轴向边缘20。密封件14具有转子接合表面21，转子接合表面21在第一边缘和第二边缘19、20之间的长度大体等于在相关联的顶部17a、17b、17c、17d之间的每一个凹进表面16a、16b、16c和16d的长度，且转子接合表面21成形为匹配每个凹进表面16a、16b、16c、16d的形状。密封件14的轴向长度至少与凹进表面16a、16b、16c、16d的轴向长度相同。密封件14突入由虚构的圆柱限定的空间内，该虚构的圆柱由圆柱形表面13在进口11和出口12之间的延续描述。密封件14可以在第一轴向边缘和第二轴向边缘19、20之间弯曲，因此其相对于密封件14朝向转子15的轴线向外弯曲，其中凹进表面16a、16b、16c、16d是凹的。
在通过转子15变形后，材料的自然弹性会趋于使密封件14返回未变形的配置，且这可以由作用在密封件14外端上的弹簧(未示出)来协助。
现将参考图1到3描述上述已知泵的操作。进口11连接于要泵抽的流体的源，且出口12连接于泵抽的流体的终点。如图1到3所示，转子15沿顺时针方向旋转。在图1所示的位置，转子表面16a弹性地接合密封表面21。以此方式，外壳10和转子15之间的空间在此区域内被封闭，并阻止了从出口12到进口11的流体通路。在此位置，顶部17a与进口11对齐，同时转子表面16b、16c、16d与圆柱形外壳表面13一起形成各自的密封室18b、18c、18d。由于转子15早期旋转的结果，这些室18b、18c和18d以如下要描述的方式充满流体。
然后参考图2，在转子15旋转大约30°时，室18d现连接到出口12。相关联的顶部17d接触密封表面21并密封抵住该表面。相应地，旋转的转子15迫使流体从室18d流出出口12。另外，先前与进口11对齐的顶部17a从进口11移走，并且允许转子表面16a从密封表面21分离，以开始与圆柱形外壳表面13和抵住密封表面21的顶部17d形成室18a(图3)。
然后参考图3，转子15从图1所示的位置进一步旋转大约60°，造成先前邻近出口12形成室18d的转子表面16d开始接触密封表面21，并密封在该表面21上。从而，室18d减小体积直到零，并且迫使来自该室的流体通过出口12。同时，之前与密封表面21接触的转子表面16a现在脱离那个表面21，并且与圆柱形外壳表面13一起形成室18a，且室18a从进口11接收流体。在表面16a和16d之间的顶部17d从与密封表面21的接合位置移出并开始与进口11对齐。
然后，转子15运动到与图1所示位置相当的位置且泵送继续。以此方式，流体在进口11和出口12之间泵抽。
要领会到，液体流动的速率与转子15旋转的速率以及室18a、18b、18c和18d的体积是成比例的。尽管转子15被示为具有四个表面16a、16b、16c、16d，但其可以具有任何数目的表面，例如一个或两个或三个表面或者多于四个表面。表面16a、16b、16c、16d可以是平面的，或者可能是例如凸起或凹进地弯曲。其可成形为缺口，缺口通过与虚构圆柱的转子15相交形成，虚构圆柱具有与转子轴线成90°并偏置到转子轴线一侧的轴线。如上所述，密封件14的转子接合表面21可以成形为与表面16a、16b、16c、16d的形状互补。
在任何时候，密封件14作用成防止在转子15的方向在出口12和进口11之间形成室。密封件14的弹力允许其一直充满进口11和出口12以及在此区域内转子15的部分之间的空间。由于进口11或出口12之间的压差增加，对于流体经过密封件14和转子15之间有增强的趋向。如上所述，使用作用于密封件14上的弹簧会减小此趋向，并因此允许泵在较高的压强下运行。从而，由弹簧施加的力决定了最大的泵压。出口和进口通过从外壳延伸并接触转子的薄叶片分开的泵是已知的。在此泵中，有在出口和进口之间的流体体积以及穿过叶片的大压力梯度，如果其正驱动流体通过固定的出口，此压力梯度将随着转子的旋转速度而增加，且流体的粘度导致与流速一起上升的背压。结果，对穿过叶片的泄漏有增强的倾向。参考附图的上述泵中，虽然在进口和出口之间有压差，但是因为流体逐渐地挤出室18a、18b、18c和18d并进入出口12，然后在转子15进一步旋转后，逐渐引入在进口侧的室18a、18b、18c和18d内，所以在进口11和出口12之间穿过障碍有较小的压力梯度。这减小了泄漏的可能性，并且允许泵提供精确计量的流量。密封件14用作置换进口11和出口12之间流体的置换器。
参考图1到3的所有上面的描述在WO 2006/027548中公开。
然后参考图4，对于图1到3和图4的共同部件会给予同样的参考数字，且不会详细描述。
在图4的实施方式中，省略分开的密封件14。密封件114与外壳10形成一体。这些部件可以由塑料材料通过单一的注塑模制工艺形成。密封件114是从进口11周向地延伸到出口12的薄塑料壁。例如壁的厚度可以是0.15mm。外壳10的材料和壁的厚度选择成，以使当被转子15的顶部17a、17b、17c、17d接触时，壁可以扭曲。合适的材料可以是聚乙烯或聚丙烯。
为了使密封件114足够柔性，以当转子15旋转时遵循其轮廓，需要密封件114模制有非常薄的壁部分。此大面积对薄壁部分的需求在典型的模制部件中是不常遇到的。通过采用高注射压力仔细地处理、围绕密封区域局部热加工和为消除放气而局部排出，可能实现具有0.1mm到0.3mm之间壁厚的密封件114。
在优选工艺中，产生密封件114外表面的工具的滑动部分由液压控制。在传统方法中，熔化的塑料通过注射螺杆注入工具中，其中密封件的壁厚是设计厚度的大约两倍，以允许熔化的材料容易地流过密封件。取代使用注射螺杆来提供填充压力以及注塑冷却和固化，工具的滑动部分是液压推动的，以产生所希望的密封件壁厚，且同时产生填充压力。
对密封件114使用合适的柔性材料可能需要模制加强部件比如外壳10上的凸缘，以向其提供足够的硬度。
在使用中，一次成型的密封件114的存在保证了当顶部17a、17b、17c、17d通过外壳10和密封件114之间的结合处时，相邻室18a、18b、18c、18d在结合处没有泄漏，如同特别在较高压力下图1到3的已知实施方式中可能发生的一样。单次模制的使用与双次或共同模制工艺相比，减小了工艺的数目，具有较快的循环时间，需要较简单的模具和模制机器，并导致较高的制造量和较低的生产成本。与忽略了这些特征的此类型泵相比，图4的泵可以具有更长的使用寿命。
然后参考图5，图1到4和图5的共同部件会给予同样的参考数字且不会详细描述。
如同图4，图5所示的实施方式中密封件114与外壳10形成一体。然而在此实施方式中，提供了支撑在密封件114下侧以推动密封件抵在转子10上的弹力置换垫141。这允许泵在较高压力下使用，因为来自垫141的附加压力抵抗了在转子10和密封件114之间流体的强制通过。选择通过垫141施加的力以允许泵在泵设计用于的运行压力的较低端范围运行，例如直到0.5巴。另外，通道101提供在出口12内，以允许出口12和密封件114后面的空间之间的流通。其作用是在运行中允许流体流过通道101且对室147施加流体压力，室147由密封件114的下表面、从外壳10的剩余部分向外突出的转台(turret)145、封闭转塔145的盖146形成。由密封件114施加到转子上的力是由垫141施加的力和由流体施加的力的总和。以此方式，施加的力随着出口压强而变化，且出口压强的增加造成施加到密封件114的力的相应增加，从而因为增加的压强而防止了密封件114和转子10之间的泄漏
已发现，没有通道101的最大运行压强为1巴的泵可以通过通道101在直到且超过6巴的压强下运行。由于施加到密封件114的压强随着出口压强自动变化，整合有此通道101的泵的单独设计可以用于需要高级别压强的各种应用。另外，因为密封件114和转子10之间的力必须很高，所以泵一直运行有最小的扭矩需求。
由于垫141支撑密封件114的下表面，所以使垫141有充分的弹力是可取的，从而来自出口12的压强传送到密封件114。
流体可以从进口11或从外壳10内任何其他合适的点提供到下表面或在流体系统中经过管子从远方位置供应，从而能制造具有高输入压强或输出压强的泵。
然后参考图6，图1到3和图6的共同部件会给予同样的参考数字且不会详细描述。在图6中，如上参考图4所述，外壳210模制为一体。外壳210具有在周向方向上近距离隔开的进口211和出口212。如上参考图4所述，密封件214与外壳210的其余部分形成一体，且通过作用于密封件214和形成于外壳上面的底座241之间的弹性垫240径向地向内推动。容纳垫240的空间通过形成于密封件214和外壳210之间的通道201连接到出口212。此通道201如上参考图5所述操作。
转子15设有单个凹进表面216，此表面216的端部通过沿着转子15轴向延伸的单个顶部217相互连接。顶部217的周向长度与进口211和出口212的周向间距相比较长。
密封件214具有径向向内凸出的转子接合表面221，当部分216越过密封件214时，转子接合表面221由垫240推入而与凹进部分216的表面相接触。
图6的泵大体如上参考图1到5所述的运行。然而，因为凹进表面216的周向长度大于进口211和出口212的周向间距，所以当表面216越过密封件214时，表面216和之间的接触防止了进口通道和出口通道211、212之间的连通。
图6的泵的优势是形成于凹进表面216和室13之间的单个室218使转子15每次旋转时从进口211到出口212传送的流体体积最大化。这通过进口211和出口212的周向间距的减小进一步改进，从而允许减小顶部217的周向长度并且相应增加凹进表面216的周向长度，从而增加室218的体积。
当然，如上参考图1到4所述的，图6的泵可以有分开的密封件。而且，通道201是可选的。另外，在图5和5两者的实施方式中，所示通道101和201为从出口12、212引到密封件114、214的下表面。作为替换，对于通道从相关联的进口11、211引到密封件114、214的下表面是可能的。
在上面参考图1到6所述的实施方式中，外壳10的内部和转子15的外部具有互补的圆柱形表面。这些部件之间配合的精密度影响工作扭矩和最大泵压，且通过增加所需转矩并通过减小泄漏中的最大泵压，小的制造变化会具有不利的影响。
然后参考图7，图1到3和图7的共同部件会给予同样的参考数字且不会详细描述。
在图7的泵中，外壳300具有包括通过截头圆锥部分352相互连接的第一短较小直径圆柱端350和第二短较大直径端351的内部。转子315具有短较小直径圆柱端353，且转子主体354为截头圆锥形的，因此通过转子主体354与外壳300的截头圆锥部分352配合，转子315装配到外壳300的内部中，且在其中可旋转。转子315的较小直径端353支撑密封在转子315和外壳300之间的环形密封件355。密封件可以是O形环、方形密封件或唇形密封件，且可以在外壳300或者转子315中模制。
外壳300的截头圆锥部分352和转子主体354包括的圆锥角可以在2°和20°之间，且可以优选在5°和15°之间，更优选10°。
外壳300的较大直径端350支撑垫圈357，垫圈357可以被调节以相对于外壳300轴向移动转子315，以调节这些部件之间的配合并得到转子315和外壳300之间所需的界面压力，同时最小化用于通过轴向延伸进入转子350的较小直径端353内的驱动插座356旋转转子315所需的转矩。这从而减轻了制造变化影响在圆柱形外壳内部和匹配的转子表面之间配合的潜在问题。垫圈357和转子315之间的接触点可以优选地接近转子315的轴线，以减小旋转转子315所需的扭矩。
如图7所见，转子350设有凹进表面，如图7中所示两个凹进表面16a、16c。另外，外壳300设有可以由本文参考附图所描述的任何方式形成的密封件14。可以像如上参考图5所述来设置垫141并通过盖358保持在适当的位置。
可仔细控制推动转子350抵靠在外壳上的压强，以便外壳和接触表面之间的界面压强设定为期望的值。此压强可以由任何下述方法(可以单独或任何组合的方式使用)提供。第一，此压强可以由作用在转子350上的弹簧提供。第二，此压强可以通过修改转子350提供，以在制造期间包装凸缘或凸耳，以便其通过外壳300的较小直径端保持在适当的位置。第三，此压强可以通过修改外壳300的较大直径端来提供，以使转子350保持在适当的轴向位置。修改可以通过热处理外壳300的端部和绕着周向产生唇状物(“热标定(heat staking)”)或者通过使垫圈焊接到外壳300以形成边缘或者通过在转子越过其上咬合就位的外壳300上模制可变形的唇状物而实现。
然后参考图8，在此实施方式中，如上参考图7所述，外壳410包含转子415，其中外壳410和转子415具有匹配的截头圆锥表面。在此实施方式中，外壳410在较大直径端处形成有L截面环形凸缘450，L截面环形凸缘450具有与外壳410的轴线共轴的圆柱形内表面451。在转子410的较小直径端，形成有向内突出的毂452，毂452设有通过有角的环形台阶455连接到较小直径外圆柱形表面454的较大直径外圆柱形表面453。
转子415是内空的圆柱形形状，且容纳在外壳410内。转子415在其较大的直径端形成有径向向外定向的凸缘456，凸缘456携带轴向突出的环形密封件457，环形密封件457支撑在外壳410的环形凸缘450的内表面451上以在部件之间形成密封。在转子415的较小直径端，转子415的内表面451形成有具有唇状物460的环形L截面密封件459，唇状物460支撑在毂452的较大直径外圆柱形表面453上以在部件之间形成密封。
花键形成在凸缘456的内表面上，以向转子415传动驱动。可替换地，齿轮齿可形成到凸缘456的外表面以向转子传动驱动。
盖461具有斜切的端表面462，且配合在毂452的较小直径外圆柱形表面454上，较小直径外圆柱形表面454具有支撑在台阶455上的斜切端表面462和支撑在转子415较小直径端的L截面密封件459上的盖461的开口端463。盖461例如通过焊接固定到毂452。
此接合位置使转子415相对于外壳410轴向定位。将领会，通过改变盖461的尺寸和/或位置，转子415相对于外壳的轴向位置可以如此改变以提供转子415和外壳410之间所需的界面压力。
图8的泵具有进口和出口(未示出)以及密封件(未示出)，并与如上参考图1到7所述不同地运行。
泵10不必由诸如不锈钢的金属或诸如乙缩醛的树脂制成，转子15可以由诸如聚乙烯和聚丙烯制成。
密封件14不必具有匹配每个凹进表面16a、16b、16c和16d形状的形状。例如，密封件14可以具有外壳10的圆柱形表面延续的自然形状，具有用于使密封件14朝着转子15的轴线扭曲的弹簧或弹性垫。实际上，密封件形成为与圆柱形外壳10的直径相同的曲率半径，但是通常，其可以模制成穿过圆柱形体积的弯曲形状，该弯曲形状设置为外壳和密封件之间的连接与外壳内部限定的圆柱相切。
转子15也可以沿着逆时针方向驱动，且流动方向相反。通道11和12相对于密封件14对称放置处，泵将沿两个方向提供同样的流动特征。实际上，发现较高的输出压强可以通过轻微远离密封件14周向移动的输出通道得到，因为这减小了当顶部17a、17b、17c、17d接近出口通道时，流体在密封件14和转子15之间回流的趋势。在这种情况下，由于密封件14不像从室置换流体一样有效，所以逆时针方向的流速较低。
然后参考图9，图8和图9的共同部件会给予同样的参考数字且不会详细描述。
在图8的泵中，盖461的位置决定了转子415和外壳410之间的界面压力。如参考图8所述，此力可以通过改变盖461的位置和/或尺寸来调节。
可能需要此调节以允许泵使用不同粘度的流体或者具有比如剪切增稠(shear thickening)的不利流变性质。例如，对于较低粘度流体，转子415和外壳410之间较小的间隙是可能的，而不过度增加转动转子415所需的转矩。对于诸如油漆或食品调味汁的较高粘度流体，在支撑区域内增大此间隙以减小旋转转子415所需的转矩是有利的。此增大的间隙不导致流体的泄漏或者影响输出压强或流速的准确度，但是此较大的间隙可以影响泵的自吸能力(其中在操作开始时泵和它的供给线内没有流体)。
图9的实施方式通过提供定位于毂452周围并在盖461和密封件459的径向延伸环形壁472之间作用的弹簧470来解决此问题。弹簧470的作用是推动转子415抵靠在外壳410上，且当泵中没有流体时足够接近这些部件之间的间隙。这允许当泵起动时气体泵抽通过泵，从而允许较高粘度的流体引入泵中起动系统。当此较高粘度的流体达到泵的出口时，增加的出口压强和形成于转子和外壳之间的配合表面之间的液体薄膜作用于转子415上，以通过压缩弹簧470来推动转子离开外壳410，从而增大转子415和外壳410之间的间隙。这样，转子415相对于外壳410的轴向位置可以根据被抽取以通过增加泵内流体的压强而增加转子415和外壳410之间间距的流体的压强来调节。
盖461和密封件459之间的间距限制了转子415远离外壳410的最大移动，且此间距可以根据需要变化。另外，可改变弹簧常量以提供在泵抽流体的作用下弹簧470的不同压缩率。
弹簧弹力不必由如图9所示的螺旋弹簧470来提供。可以使用任何适当形式的弹簧，例如弹簧金属或塑料垫圈。图10中示出了一种可能的变化。此图中可看到，盖461由柔性材料形成，且设有锯齿状的开端，因此压缩时每个齿473都可以弯曲。盖461的锯齿状开端压在密封件459的壁472上，因此当转子415的压强由于较高粘度的流体通过泵抽取时增加，齿473弯曲以允许转子415和外壳410之间的间距增大。
图11和12示出了第二变化。在这些图中，泵如上参考图7所述构造，并且图7以及图11和12的共同部件给予同样的参考数字且不详细描述。
参考图11和12，转子350的较大直径端形成有远离并环绕较大直径端延伸的两个拱形悬臂弹簧臂370、371。如图11中可见，弹簧臂370、371的自由端支撑在垫圈357上，且提供了推动转子350抵靠外壳300且以上述方式作用的弹簧力，以允许当较高粘度的流体到达出口时，泵随转子350靠近外壳300而起动，随后间距增加。
弹簧臂370、371可以和转子350分别形成。例如，在转子350模制处，弹簧臂370、371可以与转子350共同模制。用于此模制的优选材料是聚缩醛，因为其具有低蠕变(low creep)的性质。低蠕变弹簧的优势是其允许要通过一个泵组件泵抽的一定范围的粘性。
当然，弹簧臂370、371可以被在转子350和外壳300之间起作用的任何其他合适形式的弹簧来替换，例如螺旋弹簧或弹簧垫圈。
在此实施方式中，运动的范围再次由转子350的较大直径端和垫圈357之间的间距限制，且其可以根据需要调节或限制。
Claims (35)
1.一种泵，包括：外壳(10、210、300、410)，所述外壳(10、210、300、410)具有界定转子路径的内部；进口(111、211)，其在所述转子路径上的第一位置处形成于所述外壳(10、210、300、410)内；出口(12、212)，其在所述转子路径上的与所述第一位置隔开的第二位置处形成于所述外壳(10、210、300、410)内；转子(15、315、350、415)，其在所述外壳内是可旋转的；至少一个第一表面，其形成在所述转子(15、315、350、415)上并对所述外壳(10、210、300、410)的所述转子路径密封；至少一个第二表面，其形成于所述转子(15、315、350、415)上，与所述第一表面周向地隔开，且与所述转子路径一起形成室，在所述转子(15、315、350、415)旋转时所述室围绕所述转子路径运行，以围绕所述外壳(10、210、300、410)从所述进口(111、211)向所述出口(12、212)传送流体；弹性密封件(114、214)，其与所述外壳(10、210、300、410)形成一体，位于所述转子路径上，且沿着所述转子(15、315、350、415)的旋转方向在所述出口(12、212)和所述进口(111、211)之间延伸，以便当所述转子(15、315、350、415)在所述外壳内绕着所述转子路径旋转时所述第一转子表面通过所述密封件(114、214)密封以及使所述密封件(114、214)弹性地变形，以防止流体越过所述密封件从所述出口(12、212)流到所述进口(111、211)。
2.根据权利要求1所述的泵，其中所述外壳(10、210、300、410)和所述密封件(114、214)由塑料材料经过单次注射模制工艺形成。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的泵，其中所述密封件(114、214)由柔性塑料壁形成。
4.根据权利要求3所述的泵，其中所述壁在所述进口(11、211)和所述出口之间延伸。
5.根据权利要求2到4中的任一项所述的泵，其中所述壁具有从0.1mm到0.3mm且优选0.15mm的厚度。
6.根据权利要求5所述的泵，其中所述壁通过在注射循环期间使用液压压头进行注射模制工艺而形成以设定所述密封件的所述壁的厚度。
7.一种泵，包括：外壳，所述外壳(10、210、300、410)具有界定转子路径的内部；进口(111、211)，其在所述转子路径上的第一位置处形成于所述外壳(10、210、300、410)内；出口(12、212)，其在所述转子路径上的与所述第一位置隔开的第二位置处形成于所述外壳(10、210、300、410)内；转子(15、315、350、415)，其在所述外壳(10、210、300、410)内是可旋转的；至少一个第一表面，其形成于所述转子(15、315、350、415)上并对所述外壳(10、210、300、410)的所述转子路径密封；至少一个第二表面，其形成于所述转子(15、315、350、415)上，与所述第一表面周向地隔开，且与所述转子(15、315、350、415)一起形成室，在所述转子(15、315、350、415)旋转时，所述室围绕所述转子路径运行，以围绕所述外壳从所述进口(111、211)向所述出口(12、212)传送流体；弹性密封件(114、214)，其位于所述转子路径上，且沿着所述转子(15、315、350、415)的旋转方向在所述出口(12、212)和所述进口(111、211)之间延伸，以便当所述转子(15、315、350、415)在所述外壳(10、210、300、410)内绕着所述转子路径旋转时所述转子表面通过所述密封件(114、214)密封并使所述密封件(114、214)弹性地变形，以防止流体越过所述密封件从所述出口(12、212)流动到所述进口(111、211)，所述密封件具有与所述密封件(114、214)的由所述转子(15、315、350、415)接触的表面相对的下表面；通道(101、201)，其设置成向所述下表面供应所述流体，以推动所述密封件(114、214)抵靠在所述转子(15、315、350、415)上。
8.根据权利要求7所述的泵，其中供应到所述下表面的所述流体是泵抽的流体。
9.根据权利要求8所述的泵，其中所述外壳(10、210)设有从所述出口(12、212)延伸到所述下表面的通道(101、201)，以从所述出口(12、212)向所述下表面传送流体。
10.根据权利要求7到9中的任一项所述的泵，其中所述外壳(10、210)形成有室，所述密封件(114、214)形成所述室的壁，所述流体供应到所述室。
11.根据从属于权利要求9时的权利要求10所述的泵，其中所述通道(101、201)从所述出口(12、212)延伸到所述室。
12.根据权利要求8所述的泵，其中所述外壳(10、210)设有从所述进口(11、211)延伸到所述下表面的通道，以从所述进口(11、211)向所述下表面传送流体。
13.根据权利要求7到12中的任一项所述的泵，其中设置有弹性部件(141、240)，以支撑在所述密封件(114、214)的所述下表面上。
14.根据权利要求7到13中的任一项所述的泵，其中所述弹性密封件(114、214)与所述外壳(10、210)形成一体。
15.一种泵，包括：外壳，所述外壳(10、210、300、410)具有界定转子路径的内部；进口(111、211)，其在所述转子路径上的第一位置处形成于所述外壳(10、210、300、410)内；出口(12、212)，其在所述转子路径上的与所述第一位置隔开的第二位置处形成于所述外壳(10、210、300、410)内；转子(15、315、350、415)，其在所述外壳(10、210、300、410)内是可旋转的；一个第一表面，其形成在所述转子(15、315、350、415)上并对所述外壳的所述转子路径密封，所述第一表面具有长于所述进口(111、211)和所述出口(12、212)之间的周向长度的周向长度；单个第二表面，其形成于所述转子(15、315、350、415)上，与所述第一表面周向地隔开，具有长于所述进口(111、211)和所述出口(12、212)之间的周向长度的周向长度并与所述外壳(10、210、300、410)一起形成室，在所述转子旋转时所述室围绕所述转子路径运行，以围绕所述外壳(10、210、300、410)从所述进口(111、211)向所述出口传送流体；弹性密封件(114、214)，其位于所述转子路径上，且沿着所述转子(15、315、350、415)的旋转方向在所述出口(12、212)和所述进口(111、211)之间延伸，以便当所述转子(15、315、350、415)在所述外壳内绕着所述转子路径旋转时所述第一表面和所述单个第二表面通过所述密封件(114、214)密封以及使所述密封件(114、214)弹性地变形，以防止流体越过所述密封件(114、214)从所述出口(12、212)流动到所述进口(111、211)。
16.根据权利要求15所述的泵，其中所述第一转子表面由从所述第二表面(216)径向向外突出的轴向延伸的顶部(217)形成，使得所述第二表面(216)相对于所述第一表面(217)是凹进的。
17.根据权利要求15或权利要求16所述的泵，其中所述密封件(114、214)与所述外壳(10、210)形成一体。
18.根据权利要求14到16中的任一项所述的泵，其中设置有弹性垫(141、240)，所述弹性垫(141、240)支撑在所述密封件(114、214)的下表面上，以推动所述密封件(114、214)抵靠在所述转子(15)上。
19.根据权利要求14到17中的任一项所述的泵，其中所述外壳(10、210)设有从所述出口(12、212)延伸到所述下表面的通道(101、201)，以从所述出口(12、212)向所述下表面传送泵抽的流体，用于推动所述密封件(114、214)抵靠在所述转子(15)上。
20.一种泵，包括：外壳，所述外壳(10、210、300、410)具有界定转子路径的内部；进口(111、211)，其在所述转子路径上的第一位置处形成于所述外壳(10、210、300、410)内；出口(12、212)，其在所述转子路径上的与所述第一位置隔开的第二位置处形成于所述外壳(10、210、300、410)内；转子(15、315、350、415)，其在所述外壳(10、210、300、410)内是可旋转的；至少一个第一表面，其形成在所述转子(15、315、350、415)上且对所述外壳(10、210、300、410)的所述转子路径密封；至少一个第二表面，其形成在所述转子(15、315、350、415)上，与所述第一表面周向地隔开，且与所述转子路径一起形成室，在所述转子(15、315、350、415)旋转时所述室围绕所述转子路径运行，以围绕所述外壳(10、210、300、410)从所述进口(111、211)向所述出口传送流体；弹性密封件(114、214)，其位于所述转子路径上，且沿着所述转子(15、315、350、415)的旋转方向在所述出口和所述进口(111、211)之间延伸，以便当所述转子(15、315、350、415)在所述外壳内绕着所述转子路径旋转时所述转子表面通过所述密封件(114、214)密封并使所述密封件(114、214)弹性地变形，以防止流体越过所述密封件(114、214)从所述出口(12、212)流动到所述进口(111、211)，所述转子路径是截头圆锥形的，且所述转子(15、315、350、415)的所述第一表面是截头圆锥形的并与所述转子路径相匹配配合。
21.根据权利要求20所述的泵，其中所述转子路径和所述第一表面包括的圆锥角在2°和20°之间，优选在5°和15°之间。
22.根据权利要求20或权利要求21所述的泵，其中所述转子(350、415)的位置沿着轴线方向相对于所述外壳(300、410)是可调节的。
23.根据权利要求22所述的泵，其中所述转子(350、415)相对于所述外壳(300、410)的轴向位置根据泵抽的流体的压力来调节，以使所述转子(350、415)和所述外壳(300、415)之间的间隔随着所述泵内的流体压力的增加而增加。
24.根据权利要求20到23中的任一项所述的泵，其中设置有第一密封件和第二密封件(457、459)，所述第一密封件(459)在所述外壳和所述转子的较小直径端处作用于所述转子和所述外壳之间，并且所述第二密封件(457)作用于所述外壳和所述转子的较大直径端之间。
25.根据权利要求24所述的泵，其中所述转子(415)是具有较小直径端和较大直径端的中空模制件，所述第一密封件和所述第二密封件(457、459)与所述转子(415)形成一体，并且接合所述外壳(410)。
26.根据权利要求24所述的泵，其中所述转子(415)是具有较小直径端和较大直径端的中空模制件，所述第一密封件和所述第二密封件(457、459)与所述外壳(410)形成一体，并且接合所述转子(415)。
27.根据权利要求25或权利要求26所述的泵，其中所述外壳(410)包括在其较小直径端处的轴向向内延伸的定向毂(452)，所述转子(415)的所述较小直径端配合在所述毂(452)上并且在所述毂(452)上设置有保持装置(461)，以相对于所述外壳(410)轴向定位所述转子(415)。
28.根据权利要求22或权利要求23所述的泵，其中弹簧装置(370、371、470)作用在所述外壳(300、410)和所述转子(350、415)之间，以提供所述调节，因此推动所述转子(350、415)进入相对于所述外壳(300、410)更靠近的位置以起动所述泵，且一旦所述泵起动，允许通过泵抽的流体而使所述转子(350、415)相对于所述外壳(300、410)运动到进一步最大的位置。
29.根据权利要求28所述的泵，其中所述弹簧装置(470)作用在所述保持装置(461)和所述转子(415)之间，并且所述保持装置提供最大容许的运动。
30.根据权利要求28所述的泵，其中所述弹簧装置包括螺旋弹簧(470)。
31.根据权利要求28所述的泵，其中所述保持装置包括形成所述弹簧装置的弹性部分(473)。
32.根据权利要求28所述的泵，其中所述弹簧装置(370、371)作用在所述外壳(300)和所述转子(350)的所述较大直径端之间。
33.根据权利要求32所述的泵，其中所述转子(350)的所述较大直径端形成有两个拱形悬臂弹簧臂(370、371)，所述弹簧臂(370、371)远离并围绕所述较大直径端延伸以接合所述外壳(300)。
34.根据权利要求33所述的泵，其中所述转子(350)由模制件形成，并且所述弹簧臂(370、371)与所述转子(350)形成一体。
35.根据权利要求34所述的泵，其中所述转子(350)和所述弹簧臂(370、371)由聚缩醛形成。
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