CN102459907B - 转换具有密封液体排放的液体环式泵的方法和组合件 - Google Patents

Abstract

通过对液体环式泵的选定通道进行重新分派，将从泵的工作腔排放密封液体(压缩剂)的液体环式泵转换成具有气体排放系统的液体环式泵。该通道选自：(1)密封液体导入通道和(2)密封液体排放通道。

Description

转换具有密封液体排放的液体环式泵的方法和组合件

技术领域

本发明通常涉及将密封液体(压缩剂)从该泵的工作腔排出的液体环式泵(“泵”)。更具体地，本发明涉及将利用密封液体排放系统的液体环式泵转换成具有气体排放系统的泵以适应变化的压缩率的方法。

背景技术

液体环式泵是公知的。Bissell的第4,498,844号美国专利公开了具有锥形口构件的液体环式泵。除了传统的进入口和排出口之外，该锥形口构件具有排放再循环口。第4,498,844号美国专利的全部内容并入本文。

图1所示的泵具有锥形液体环式泵的已知构造。图1是沿与泵轴平行的平面而得到的垂直定向的截面图。图1a示出了沿线100得到的截面。因此截面线100提供图1的透视点。

泵具有第一头部20和第二头部22。每个头部具有气体进入口20a、22a。每个头部具有气体排出口20b、22b。头部20、22位于液体环式泵的轴向端部处。壳体或外壳23轴向地位于泵头部20、22之间。转子25位于壳体内。转子25具有转子叶片25a。转子叶片25a从毂25b延伸。

壳体或外壳23提供腔(工作腔)，转子25在该腔中旋转以通过气体进入口20a、22a将空气或气体26抽到工作腔内。接着气体26通过排气出口20b、22b从工作腔排出。

可以看出，将气体26通过锥形口部件27、28抽到工作腔中。气体还通过锥形口部件27、28从工作腔排出。通过转子围带25c和叶片围带23c将腔分为第一工作腔23a和第二工作腔23b。

参见图2，密封液体29位于工作腔中。当转子25旋转时，密封液体29在工作腔内形成液环。该液环具有偏心形状，该偏心形状在相对于液体环式泵的轴30的径向方向上偏离和聚集。在密封液体29从轴30偏离的情况下，转子组件的相邻转子叶片之间的空间(斗(bucket))内产生的降低压力构成气体进入区域。在密封液体29向轴30聚集的情况下，相邻转子叶片之间的空间(斗)内产生的增加压力构成气体压缩区域。Schultz的第4,850,808号美国专利提供了锥形液体环式泵的示例。第4,850,808号美国专利的全部内容并入本文。

图1中所示的液体环式泵具有允许密封剂39进入工作腔的密封液体进入或导入路径31。进入的密封剂29通过头部和锥形口构件。虽然示出密封液体29仅通过头部20和锥形构件27进入，但是密封液体29也可以通过头部22和锥形构件28进入。

除了具有密封液体导入路径31之外，图1的泵还具有液体排放路径以便在泵操作期间使液体离开工作腔。现有技术的图2示出了密封液体29通过密封液体排放路径33离开工作腔的示意图。现有的头部20、22绕垂直轴对称的，允许在泵的任一轴向端上使用一种头部设计。基于旋转方向，目前，头部中的通道被用于导入或排出密封液体29。

设计压缩比是设计排出压力与设计吸入压力的比率。操作压缩比是操作排出压力与操作吸入压力的比率。实际上，排出处的压力保持恒定并且通常为大气压力。吸入压力将根据应用而变化。

已知的是，具有固定排出口和具有小于设计压缩比的操作压缩比的泵将在工作腔内具有增加的压力。增加压力需要使用增加的泵功率。为了使对增加的泵功率的需求最小化，如图1和图2所示的现有技术具有压缩剂(密封液体)排放路径或内置液体泄露路径，以允许密封液体离开工作腔并减少工作腔内和斗内的压力。相应地，在操作期间密封液体的排放适应泵所经受的变化压缩比。

使用压缩剂或密封液体排放路径(液体泄露路径)具有若干缺点。排放需要持续释放与补充密封液体的平衡行为，以便在工作腔内获得适当的压力。如果增加密封液体流率高于正常流率，那么解决了液体排放方法的功率控制功能并且泵功率能在低压缩比下增加，在低压缩比下可使驱动系统超载。此外，从设计压缩比到低压缩比的真空压力中的突然降低会引起这样的周期：与稳态低压缩比条件相比泵中具有更多的液体。过量液体可导致驱动设备超载。此外，若减少给泵的密封液体，则经过液体排放路径的流出会导致泵内密封减弱和泵送气体量减少。

发明内容

提供本公开，以将利用密封液体排放的液体环式泵转换成利用气体排放的液体环式泵。气体排放避免与密封液体排放相关的缺陷，部分因为其消除了连续导入和释放密封液体的需要。替代地，当泵在小于设计压缩比的压缩比下操作时，气体可从该泵的工作腔排放以减少过压缩。结果，这样还减少了轴功率需求。现有液体环式泵的转换能够仅通过对泵部件的最小变化来实现。

重新分派用于密封液体排放或者密封液体导入的液体环式泵的密封液体路径，以形成气体排放的一部分。本公开示出了在泵头部中重新分派密封液体导入路径，以提供气体排放路径的一部分。还提供本公开，以将现有的液体环式泵的密封液体排放路径转换成密封液体导入路径。

将密封液体排放路径转换成密封液体导入路径需要提供新的锥形体，该新的锥形体密封延伸穿过泵头部的排放路径的一部分。新的锥体还提供新的通路，以允许密封液体从先前用于形成密封液体排放路径的一部分的泵头部中的路径进入工作腔内。当然，重新分派为密封液体导入路径的路径可被重新铺设以容纳密封剂。

为了提供气体排放，先前用于密封液体导入的泵头部通道被重新分派，以使得泵头部通道形成适当尺寸的通道的一部分以将气体排放至泵排出口。另外，新的锥形体设有与泵头部的开口对齐的排放通道，泵头部的开口先前是用于密封液体导入的开口，而现在经重新分派以在泵头部中形成进入气体排放孔内的开口。新的锥形体气体通道具有通过该锥形体的锥形表面的气体口。

因为泵不再依赖密封液体排放以适应变化的压缩比，所以被重新分派并转换的泵允许已减少的密封流进入泵的操作。另外，在泵的整个操作真空范围上重新分派而不将功率需求增加高于现有技术的泵的那些功率需求之前，重新分派允许泵以大于或等于泵的200％的密封量流率来操作。因此，被重新分派的泵不受密封率的加倍影响也不受真空中快速下降的影响。

附图说明

图1是沿与泵轴平行的平面得到的现有的液体环式泵的垂直截面图；

图1A是具有图1中所示类型的泵头部的端视图；

图2是图1中所示的泵的放大部分的略示图，其示出了允许绕转子周边排出密封液体的密封液体排放路径；

图3是沿与泵轴平行的平面得到的具有图1所示类型的泵的切开水平截面图；该图包括与锥形构件连接的泵头部；

图4是以与图3截面类似方式得到的穿过液体环式泵的水平截面图；该泵头部和锥形体已根据本发明重新配置，以在之前用于密封液体导入的通路中排出气体；

图5是图3所示的锥形构件的轴侧图；

图6是向锥形体的鼻部或小端部内看的图5所示锥形构件的端视图；

图7是图4中示出的锥形体的轴侧图；

图8是向锥形体的鼻部或小端部内看的图7所示锥形体的端视图；

图9是具有图3所示类型的泵头部的端视图；

图10是具有图4所示类型的重新配置的泵头部的端视图。

具体实施方式

本发明将依赖于还称为液体泄露路径的密封液体排放路径的泵转换成利用气体排放路径的泵。现在代替密封液体排放路径，使用气体排放路径适应变化的压缩比。在泵转换之前，泵可以具有图1、2和3中所示的全部特征。在转换之前，图3示出了泵头部40，泵头部40具有密封液体(压缩剂)排放通道。通过延伸穿过泵头部40的通路41a和延伸穿过锥形构件46的凸缘44的孔41b形成排放路径或通道。排放路径使不想要的密封液体29离开工作腔。

在转换之前，泵头部40还具有密封液体导入通道。该密封液体导入通道通过穿过泵头部40的通路通道48a和延伸穿过锥形构件46的通路48b而形成。

为了将图1和图3中所示的泵转换成气体排放的液体环式泵，提供了如图4、图7、图8中所示的新的锥形构件50。另外，泵头部40通过可能的机加工等而重新配置，以便重新分派密封液体导入通路48a以形成气体排放通道的部分448a。新锥形体50形成气体排放通道的另一部分448b。锥形体通道448b具有口448b'，待排放的气体穿过该口448b'进入锥形体通道448b。如图10所示，该气体排放通道还包括管路55，以允许气体通过通道448a在泵排出部56处终止或在排出管路系统58中终止，离开被重新分派的泵头部440。因此，通过锥形体口448b'、锥形体气体通路448b、头部气体通道448a和管路55形成气体排放。可以看出，图10中的泵具有主排出部73。

在提供通过泵头部40的一部分的气体排出通路、泵头部40的一部分先前用作密封液体导入路径的一部分的情况下，重要的是确保提供的通道具有用于从工作腔释放气体的足够区域。通道越小，气体口448b'处所需压力越大并且为了获得口448b'处压力的真空泵所需功率越大。功率变大表示增加终端用户的操作成本。实验已经表明泵容量与具有每平方英寸490至1160CFM的通道区域的比率产生适当的通道截面区域。优选地，该通道的部分不应具有所期望比率范围之外的限制区域。

如图8较好地看出，对于设计用于在20英寸水银真空下操作、包括单个排放开口448b'的锥形体50，锥形体中该开口的前缘(leadingedge)448b”应存在于转子叶片25a与转子主体23的最接近点之前的130°与140°之间。由线60模拟转子主体的最接近点。由箭头61示出旋转方向。排放开口(口)448b'的封闭缘448b”'的角度优选为在转子与本体的最接近点之前的110-115°。从排放开口关闭到锥形体的最终排出口70打开的夹角大致是两个相继转子叶片之间的角距离，容差为7°。进入口在71处示出。

新锥形体50设有密封液体通路441b，密封液体通路441b允许密封液体29现在通过先前用作压缩剂排放通道41a的通道进入工作腔。因此，压缩剂排放通路41a的一部分被重新分派成为密封液体导入路径441a。泵40也被重新配置，以使得压缩剂排放通路41a在41a'处被部分密封。锥形体50通过提供省略排放口41b的锥形体凸缘444来密封排放通道41a的部分41a'。因此，凸缘444在41a'处将排放部分41a密封。现重新分派为密封液体导入路径441a的路径将如图9和图10中所示的被重新铺设(repipe)。

本文使用的术语“气体”足够广泛以包括空气。

虽然已公开本发明的实施例，但是本领域技术人员应理解可作出各种变化和修改而不偏离本发明的精神和范围。

在本说明书(包括任何所附的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征和/或公开的任何方法或流程中的所有步骤可以以任意组合方式进行组合，除非至少一些该特征和/或步骤的组合是相互排斥的。

在此说明书(包括任何所附的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可由用于相同、等效或类似目的的替代特征替换，除非另外清楚地指明。因此，除非另外清楚地指明，所公开的每个特征是仅具有一般性等效或类似特征系列的实施例。

本发明并不局限于前述实施方式的细节。本发明延伸至在本说明书(包括任何所附的权利要求、摘要和附图)中公开的特征的任何一个新的特征或任何新的组合、或延伸至被如此公开的任何方法或流程中的任何一个新的步骤或任何新的组合。

Claims (11)

1.一种转换液体环式泵的方法，所述液体环式泵在被转换之前具有密封液体排放通道和密封液体导入通道，所述泵在被转换之前利用密封液体排放，所述方法将所述液体环式泵转换成利用气体排放的液体环式泵，所述方法包括：

从所述液体环式泵的泵头部移除锥形口构件；

在所述泵中将所述密封液体排放通道和所述密封液体导入通道的其中之一重新分派为气体排放通道，所述重新分派包括在所述泵头部安装具有气体口的锥形构件以形成所述气体排放通道的一部分，所述重新分派进一步包括在所述泵头部重新分派通路以形成所述气体排放通道的一部分；

其中，如果所述密封液体导入通道被重新分派为气体排放通道，则至少所述泵头部中形成所述密封液体排放通道一部分的密封液体排放通路被重新分派以形成新密封液体导入通道的至少一部分，并且所述泵头部中的密封液体导入通路被重新分派以形成所述气体排放通道的一部分。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述液体环式泵在被转换之前所具有的密封液体导入通道被重新分派成所述气体排放通道。

3.如权利要求1所述的方法，其中在所述泵头部重新分派通路以形成所述气体排放通道的一部分的步骤包括在所述泵头部中加工通路的步骤。

4.如权利要求2所述的方法，其中将所述密封液体导入通道重新分派为气体排放通道的步骤包括铺设所述气体排放通道。

5.如权利要求2所述的方法，进一步包括：以所述锥形构件的凸缘密封所述密封液体排放通路的一部分的步骤。

6.如权利要求5所述的方法，进一步包括：加工所述密封液体排放通路的步骤。

7.如权利要求2所述的方法，进一步包括：在所述锥形构件中对齐密封液体通路以形成所述新密封液体导入通道的一部分的步骤。

8.液体环式泵的泵头部与锥形口构件的组合件，其包括：

位于所述泵头部中的重新分派的通道，所述重新分派的通道在所述泵头部的一部分中提供气体排放通道，所述重新分派的通道已被用于密封液体排放或密封液体导入；

位于所述锥形口构件中的口，提供所述气体排放通道的一部分；以及

所述锥形口构件的凸缘，密封已被用于密封液体排放的通道的一部分，已被用于密封液体排放的通道当前为所述气体排放通道或密封液体导入通道。

9.如权利要求8所述的组合件，还包括具有两个相继转子叶片的转子；以及

其中所述锥形口构件中的所述口具有封闭边缘，并且从所述封闭边缘到所述锥形口构件中最终排出口的开口的角度距离是所述泵的所述两个相继转子叶片之间的角度距离，容差为7°。

10.如权利要求8所述的组合件，还包括转子和壳体；以及

其中所述锥形口构件中的所述口具有封闭缘，所述封闭缘位于在所述转子的转子叶片与所述壳体的最接近点之前的110°至115°处。

11.如权利要求8所述的组合件，还包括转子和壳体；以及

其中所述锥形口构件中的所述口具有前缘，所述前缘位于在所述转子的转子叶片与所述壳体的最接近点之前的130°至140°处。