CN102536801A - 无定子磨损的滑片泵及类似的压缩机和耙吸式泥浆泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无定子磨损的滑片泵：固定安装于侧板上的凸轮，介于各径向作对连接的滑片之间，凸轮的外形曲线可使绕其运转的各滑片的顶端，沿着定子的内壁曲线，并与定子内壁保持足够小的密封距离悬转，彻底消除了定子与滑片顶端之间的磨损。此外，本发明还可将位于进口侧的转子外露，使转子上的滑片对无法吸入的黏稠物质进行直接的耙吸，从而解决了黏稠物质泵吸难的问题。

Description

无定子磨损的滑片泵及类似的压缩机和耙吸式泥浆泵

一、技术领域：本发明涉及一种容积式的回转泵，尤其与滑(叶)片泵有关。

二、背景技术：解决滑片泵的磨损问题，一直是人们的愿望，专利200310122941.4公开了一种在滑片顶端安装有滚柱的滑片泵。目的是用滚动代替滑动，减小叶片顶部与定子之间的磨损。但是由于滚柱的直径很小，与定子的直径相差很大，在运转时，滚柱的转速几乎十倍于转子的转速旋转，而且滚柱的这种高速转动又不是匀速的，因此泵的使用寿命会受到影响。除此之外，要使滚柱在滑片顶端能灵活转动，滚柱与滑片的安装之间，必定留有间隙、势必影响滑片泵的密封效果。

另外，日常的泵一般只能用于对稀薄的流体进行输送，而对于黏稠的物质，如鱼塘底下有一定水份的流动性较差的软泥等，则无法吸入，一般要另外用水泵将泥冲稀，变成泥水后才能进行泵送，这不但浪费能源、水源，而且由于水的介入，使泵送的量大大地增加，不但需要在岸边设立大片场地存放，而且还要耗费许多的时间才能干结转运。

三、发明内容：本发明的任务是，提供一种滑片与定子无磨损的滑片泵及与该滑片泵有相同特征的耙吸式泥浆泵。

为了完成上述任务，本发明的解决方案是：首先是将转子上的滑片数设计成偶数(通常的滑片泵的滑片数虽多为偶数，但这里主要排除滑片个数为奇数的滑片泵)，再将每相对的两个滑片之间用连接件(穿过泵轴或绕过泵轴)相互连接；，第二是在位于转子两端的侧板上各固定安装一只中空可容纳泵轴穿过的凸轮，再在滑片两侧的底部与凸轮的同一轴向位置上，各安装一只滑靴或滑轮，凸轮介于每相连两滑片同侧底部安装的滑靴或滑轮之间，凸轮的轮廓型线不但正好与相连的两个滑片同侧底部的滑靴或滑轮接触，而且能使绕其运转的两个相连的滑片，相对于转子依次作同期性的往复伸缩，从而使转子上的各滑片的伸缩，不再依靠滑片的离心力或滑片底部的弹簧力及定子内壁的双重作用，而是变成由侧板上固定安装的凸轮的单独控制；第三是根据滑片受凸轮控制后，滑片顶端的运动轨迹，制造一个相应于该轨迹的定子，使滑片顶端与定子之间，保持足够小的密封距离，不致于发生磨损，又不影响密封。

上述的滑片泵的工作原理比较简单：从泵的进入口一侧开始，随着转子的转动，进入口侧的滑片，在凸轮的外形曲线的作用下，逐渐从转子的内部伸出，使滑片与定子和侧板之间所构成的密闭空腔逐渐扩大，形成的真空区将油液从泵的进入口处吸入，直至滑片伸展到离转子最远处的定子位置时，滑片才停止伸长，油液也停止吸入。由于转子上的滑片都是成对连接的，与这个伸展到离转子最远处的定子位置的滑片处作对连接的另一个滑片，必定已完全缩到了转子内部。因此随着转子的转动，凸轮的外形曲线又会将这个缩到了转子内部的另一个滑片，从转子内逐渐向外推出，从而带动此前伸展到转子最远处的定子位置上的滑片逐渐向转子内部缩进，最终完全进入转子内部，并将此前所吸入的油液从泵的排出口区排出，至此，滑片便完成了一个往复伸缩的运动过程。转子上有多对这样连接的滑片，交替着将油液吸入和排出，使油液连续不断地从泵的进入口吸入，从泵的排出口排出，这便成了本发明的滑片泵。

由于滑片的运动完全由凸轮控制，致使位于泵的进入口处及排出口处的定子失去了实际的存在意义，因此本发明只留下了真正发挥工作作用的两段定子；一段是离转子最远处的定子，为求简单本发明将其制成了与转子为同心圆的圆弧定子，本发明称其为同心圆弧段定子；另一段是紧帖转子表面的与转子长期保持密封的定子，本发明也将其制成为与转子为同心圆的圆弧定子，称其为密封圆弧段定子(显然，这两段定子完全可以是不与转子为同心圆的曲线而实施本发明，只是圆弧定子比较简单而已)，在确定了这两段圆弧定子后，凸轮的外形曲线也需作出相应修改，对于凸轮的修改也比较简单，因为对应于两段圆弧形定子位置的凸轮外形曲线也是两段圆弧，剩下来的只是对这两段圆弧的过渡问题了，这也同样地简单，可以逐渐伸出一侧的滑片为主，如采用转子每转过一个角度平均递进的方法，先作出进入口侧的曲线，再作出排出口侧的可容纳这种平均递进运动时的滑靴轨迹或滑轮运动的包络线。除此之外，其它的函数曲线是较多的，这里不再举例了。

从上述的改变可知，同心圆弧段定子的长度，必须超过转子上的两个相邻滑片的顶端落在同心圆弧段定子上时的距离，否则滑片泵有时会有进入口与排出口直接贯通的可能。

为了提高滑片泵对黏稠物质的吸入能力，本发明将滑片泵的进入口打开，让滑片直接对黏稠物质进行机械耙吸。显然，这种让滑片直接地刨刮耙吸的吸取方法，其效率远比螺杆类卷取要高得多，因为黏稠物质有时会随同螺杆一起转动，使螺杆失去卷取功能。

四、附图说明：

图1是本发明的第一实施例，滑片泵的结构原理示意图。

图2是本发明的第二实施例，滑片上去掉进出口处的二段定子后的滑片泵示意图。

图3是本发明的第三实施例，转子与滑片之间安装有卡块的滑片泵示意图。

图4是本发明的第四实施例，将凸轮简变成圆轮并加装补偿弹簧的滑片泵示意图。

图5是本发明的第五实施例，圆轮上安装有同步块的滑片泵示意图。

图6是本发明的第六实施例，将泵的进出口处打开而成为耙吸式的滑片泵示意图。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

五、具体实施方式：

图1是本发明的第1实施例的滑片泵示意图，图中的滑片泵由泵轴(1)、转子(2)、定子(3)、滑片(4)、滑靴(5)、连接件(6)、侧板(7)、凸轮(8)及进入口(9)和排出口(10)组成。泵轴(1)上的转子(2)上安装有4个相同的滑片(4)(滑片数为偶数)，位于转子(2)端面上的滑片(4)的底部安装有滑靴(5)，每相对的两个滑片之间均用相同长度的连接件(6)绕过泵轴(1)相互连接。安装于侧板(7)上的凸轮(8)，介于两对相连的滑片(4)的底部安装的四只滑靴(5)之间，凸轮(8)的外形曲线正好与四只滑靴(5)接触。左图中的转子一端的端头中间已挖去一块，只剩下一圈画有阴影线的外缘，相对连接的两个滑片(4)下部的连接件(6)及滑靴(5)和凸轮(8)正好布置在这一被挖去的空间内。这个滑片泵的工作原理很简单：泵内的滑片(4)相对于转子(2)的伸出运动，是依靠凸轮(8)的外形曲线对滑片(4)底部的滑靴(5)的推动完成的；而泵内的滑片(4)相对于转子(2)的缩进运动，是依靠与该滑片(4)相互连接的那个滑片被凸轮推出时产生的拉力完成的。定子(3)的内壁曲线(定子曲线)是按照滑片(4)围绕凸轮(8)的外形曲线运转时，滑片顶端的运动轨迹而设计制造的(使滑片的顶端正好与定子内壁密封，但不发生刮擦)。当转子(2)作顺时针转动时，泵的右边为进入口(9)，左边为排出口(10)，位于泵的右边的滑片(4)会随着转子的转动而逐渐伸出转子外，并从进入口(9)中吸取油液；随着转子的继续转动，位于泵的右边的滑片被带至泵的左边，此时由于泵的右边的滑片全部会被凸轮(8)的外形曲线推出转子外，因此与泵的右边连接的滑片，即此前刚转至泵的左边的滑片，会被逐渐向转子内拉入，原先从进入口(9)中吸入的油液也由此而向排出口(10)排出，如此二对滑片周而复始地往复伸缩，便成为了本发明的滑片泵。

图2是本发明的第二实施例，含有二段不同半径的圆弧形定子的滑片泵示意图，如图2，与图1相比改变较大，首先由于滑片相对于转子的伸缩运动，已不再依靠滑片的离心力和滑片底部的弹簧力及定子内壁的作用，而是完全由安装于侧板上的凸轮(8)进行控制，因此位于泵的进入口(9)及排出口(10)位置上的两段定子已是多余，图2中便已经取消了这两段定子；其次是为了方便制造，本发明还将剩下的两段定子(一段是位于离转子最远处的定子，另一段是与转子保持密封的定子)全部制成与转子为同心圆的圆弧形定子，本发明将位于离转子最远处的一段定子称作为同心圆弧段定子(11)，而将紧贴转子(2)，并与转子(2)保持密封的一段定子称作密封圆弧段定子(12)，显然，同心圆弧段定子(11)的长度，至少等于转子上的两个相邻滑片(4)顶端之间的距离，否则滑片泵有时会出现进入口(9)与排出口(10)直接流通的现象，而密封圆弧段定子(12)的密封长度，只要能承受泵的额定工作压强即可；第三是图中的滑片(4)底部安装了滑轮(13)，其功用与滑靴(5)相同，滑靴(5)结构简单，但摩擦力大，滑轮(13)结构复杂一点，但摩擦力小。

上述滑片泵的工作原理与图1完全相同，这里不再赘述了，由于取掉了进入口(9)及排出口(10)位置的两段定子，及又将余下的两段定子制成与转子为同心圆的圆弧样，对于生产制造是非常有利的，不但圆弧形定子制造方便，而且凸轮(8)的外形曲线因为也有两段圆弧而简单了许多(不但定子曲线可以按照滑片顶端的运动轨迹进行设计制造，而且凸轮的外形曲线也完全可以按照滑片底下安装的滑轮运动的包络线进行设计制造)。

图3-A是本发明的第三实施例，是一个带有卡块且滑片采用穿轴连接的滑片泵示意图。如图3-A，图中的滑片(4)多了一个卡块(14)，卡块(14)主要是限止滑片相对于转子的过度伸长(显然卡块(14)也可以安装于转子(2)上，而对滑片(4)的伸长进行限止，如图3-B)。因为随着使用时间的长久，凸轮(8)与滑轮(13)或滑靴(5)之间必定会有一定的磨损，使凸轮(8)的外形曲线与两个相连滑片(4)底部安装的两个滑轮(13)或滑靴(5)之间的间隙加大，造成滑片(8)的顶端与定子内壁的触碰，影响泵的性能和使用寿命，而卡块(14)的安装可有效防止滑片(4)与同心圆弧段定子的触碰，而对于滑片(4)与密封圆弧段定子(12)的触碰问题，就比较容易解决，首先是转子转动时，位于同心圆弧段定子(11)处的滑片的离心力较大，因此滑片(4)一般不会露出密封圆弧段定子(12)外；其次是在设计与同心圆弧段定子对应的凸轮形线时，可略往同心圆弧段定子方向靠近一点(使得当徒手转动空载的滑片泵时，轻微地有一种凸感)，其三是使侧板(7)上安装的凸轮(8)，可相对于侧板向同心圆弧段定子的方向进行微小行程的移动，使侧板与凸轮连接处变成可滑动的槽，然后用螺杆加以调节和固定，这样便可以长期使用(这种变化较多也较简，这里不再作图详述)。图3-A中的连接滑片的连接件(6)穿过了泵轴，与前面的绕轴连接相比的优点是：结构简单、牢固、重量轻，不占转子的端面位置，与侧板上的凸轮不会发生触碰。缺点是在泵轴上要开孔，会影泵轴的强度。为了避免影响泵轴强度，应该在不同的轴向位置上开孔，开孔的位置可与泵轴的中间对称。

图4是本发明的第四个实施例，将凸轮简化为圆轮的滑片泵示意图，如图4，由于凸轮(8)的外形曲线较复杂，且时间久了也会出现磨损，再加上围绕凸轮转动的滑轮(13)较小，转速较高，会影响使用寿命，因此本发明将凸轮(8)变成了圆轮(相当于将凸轮的凸出部分无限的缩小)本发明将其称为圆轮(15)，凸轮是固定地安装于侧板上的，但圆轮(15)完全可以固定或可旋转地安装于侧板上，如果这个圆轮(15)能够转动，不但可大大减小与滑靴(5)之间的磨损，而且可大大降低滑轮(13)的转速，图4中是以轴承(16)为例将圆轮(15)安装于侧板(7)上的。由于圆轮(15)与转子(2)是偏心安装的，但外面的同心圆弧段定子(11)和密封圆弧段定子(12)均与转子为同心圆弧，因此本发明将滑片(4)与底部的滑轮(13)(也可以是滑靴)的安装之间采用了补偿弹簧(17)，这个补偿弹簧(17)的行程非常小，可以小到只有转子(2)的两个相邻滑片之间的圆弧所形成的偏心距，一般仅有几个毫米。当圆轮(15)固定安装时，情况与原来的凸轮就差不多了，只是圆轮(15)的制造较简单，但需要补偿弹簧(17)。因此，凡是采用圆轮的地方一般应该是可转动的，因为这样无论是滑靴(5)还是滑轮(13)磨损都很少。显然，在前面所述的第三个实施例中(滑片上安装有卡块)，为了防止凸轮因长期工作造成磨损，也可以在滑片与滑靴(滑轮)之间采用补偿弹簧以弥补凸轮外形曲线的不足。因此采用补偿弹簧，可以使凸轮的外形曲线的制造变得相对容易。

图5是本发明的第五个实施例的在圆轮与滑靴之间安装有同步块的滑片泵示意图。如图5，滑靴(5)与滑片(4)之间采用了补偿弹簧(17)。为了防止滑片泵在运转时，滑靴(5)(也可以是滑轮)与圆轮(15)之间的摩擦力无法使圆轮(15)旋转起来，导致滑靴(5)与圆轮(15)之间的磨损，因此本发明在圆轮(15)上设置了同步块(18)，消除圆轮(15)出现不转动的可能，当然，也可以在转子(2)与圆轮(15)之间采用齿轮进行同步传动，使圆轮(15)与转子(2)同步传动，但机构较复杂，远不及同步块(18)简单。

图6是本发明的第6个实施例的在泵的吸入口处的泵壳被打开后的滑片泵示意图。

如图6，为便于使黏稠的物质进入泵内，本发明将泵的吸入口处的转子(2)裸露于外，直接与输送物质接触，用转子上的滑片对黏稠物质进行直接耙刮，不再只依靠低压吸入，而是采用吸与耙的双重作用，特别对于泥浆一类的耙吸。通常情况下这种泥浆泵的转速不是很高，因此这里将凸轮的圆弧线延长到能容纳连续的三个滑轮，将侧板(7)向外伸出，目的是不让泥浆从两侧泻出，当然这种泵也可以水平旋转安装，这样就只要将朝上的侧板伸长，同时将定子打开的地方作切线伸长，这样既安全又可防泥浆泻出。

显然，前面的各实施例均可以将吸入口处的转子外露而成为耙吸式滑片泵。

综上所述，本发明的滑片泵不但可以消除滑片与定子之间磨损，而且可将滑片顶端制成与同心圆弧段定子相同的圆弧而具有较强的密封性，因而可承受较高的压强，消除滑片泵普遍存在的问题。此外，本发明的滑片泵是一种回转式的容积机械，完全可以作为液压马达、汽动马达、压缩机，甚至是液力制动器和传动器等，这一切均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种包括泵轴(1)、转子(2)、定子(3)、滑片(4)、侧板(7)及进入口(9)和排出口(10)在内的滑片泵，其特征在于：它还由连接件(6)、凸轮(8)及滑轮(13)或滑靴(5)联合组成；滑片(4)的个数为偶数，转子(2)上的每相对的两个滑片(4)之间用连接件(6)相互连接，滑片(4)两侧的底部安装有滑靴(5)或滑轮(13)，两侧的侧板(7)上各安装有一个凸轮(8)，凸轮(8)的中间开孔可容纳泵轴(1)穿过，凸轮(8)介于同一轴向位置上的相对连接的各个滑片(4)底部安装的各个滑靴(5)或滑轮(13)之间，凸轮(8)的外形曲线与各个滑靴(5)或滑轮(13)接触，并使绕其运转的各个相连的滑片(4)相对于转子(2)依次作周期性的往复伸缩，各滑片(4)在围绕凸轮(4)运转时，滑片(4)的顶端正好与定子(3)保持密封。

2.根据权利要求1所述的滑片泵，其特征在于：将位于进入口(9)和排出口(10)所对应位置上的两段定子去掉，并将剩下的两段定子制成与转子(2)为同心圆弧的同心圆弧段定子(11)和密封圆弧段定子(12)，同心圆弧段定子(11)位于离转子(2)最远的地方，其长度至少能容纳转子(2)上的已伸长到最大长度的两个相邻滑片顶端之间的距离，密封圆弧段定子(12)紧贴转子(2)并与转子(2)保持密封，其密封长度能承受滑片泵的额定工作压力。

3.根据权利要求2所述的滑片泵，其特征在于：滑片(4)与转子(2)之间还安装有卡块(14)。

4.根据权利要求3所述的滑片泵，其特征在于：滑片(4)的底部与滑靴(5)或滑轮(13)的安装之间还安装有补偿弹簧(17)。

5.根据权利要求4所述的滑片泵，其特征在于：凸轮(8)的凸出部分无限缩小而成为圆轮(15)。

6.根据权利要求5所述的滑片泵，其特征在于：圆轮(15)可转动地安装于侧板(7)上。

7.根据权利要求6所述的滑片泵，其特征在于：圆轮(15)上还安装有同步块(18)

8.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的滑片泵，其特征在于：位于吸入口(9)处的转子(2)外露，转子(2)上的滑片(4)可直接耙吸流体物质。

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