CN102536809A - 无定子磨损的叶片泵及液压马达和耙吸式泥浆泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无定子磨损的叶片泵：安装于侧板上的圆环，偏心于转子，并可与转子同步转动；安装于转子上的各叶片与圆环之间用连接件活络连接，使各叶片相对于转子的伸缩，全部受偏心的圆环控制；再根据叶片顶端的运动轨迹，制造一个能使叶片的顶端始终与定子内壁保持着足够小的密封间距的定子，彻底消除叶片泵的磨损。此外，本发明还可将位于泵的进口侧的转子外露，使转子上的叶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困难的问题。

Description

无定子磨损的叶片泵及液压马达和耙吸式泥浆泵

一、技术领域：本发明涉及一种容积式的回转泵，尤其与叶(滑)片泵有关。

二、背景技术：消除叶片泵的磨损及噪音，一直是人们的愿望，专利200510062213.8公开了一只滑片顶部与定子内表面无直接接触的滑片泵，其特征是：滑片两侧有滚柱总成，滚柱总成与泵盖板上的具有与定子内表面的横截面相同或相似型线的内表面接触，使滑片的顶部与定子的内表面不接触，且保持很小的间隙，从而实现滑片泵的无磨损运转。但是，该专利中的滑片两侧的滚柱总成直径很小，当泵运转时，滚柱总成的转速将数倍于泵的转速，而且转速还不是匀速的，因此滚柱总成容易磨损，使滑片触及定子内表面，造成磨损。

除此之外，日常的泵一般只能用于对流动性较大的流体进行输送，而对于黏稠的物质，如鱼溏底下有一定水分且流动性较差的软泥等则无法吸入，一般需要另外用水泵将泥冲烂，变成泥水后才能进行泵送，不但浪费能源、水源，而且由于水的介入，使泵送的量大大增加，需要在岸边设立大片场地存放，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叶片与定子无磨损的叶片泵，及具有相同结构特征的液压马达和耙吸式泥浆泵。

为了完成上述任务，本发明的解决方案是：在转子的两个端面上的中心位置，各挖成一个圆形平底的凹坑，使转子上的各叶片两侧的底部凸现在凹坑周边内；再在凹坑中放置一个圆环，并根据转子上的叶片的数量，划出圆环与叶片对应的等分线，将各叶片凸现在凹坑内的底部用等长的连接件活络连接在圆环上的等分线上；再将圆环偏心于转子可旋转地安装在转子两侧的侧板上，并用齿轮传动使圆环与转子的转动同步。当转子转动时，转子端面上的凹坑中的与转子偏心安装的圆环便随转子同步转动，由于转子上的各叶片与偏心安装的圆环之间用连接件连在一起，因此随着转子与圆环的同步转动，由于圆环的偏心作用，转子上的各叶片会相对于转动的转子作周期性的伸缩运动，此时各叶片的顶部所留下的运动轨迹，就是本发明叶片泵的定子曲线，因此按照这个定子曲线可以制造出本发明叶片泵的定子。

泵的进入口处与排出口处的定子，因叶片已由泵内的圆环控制而失去了实际作用，因此本发明只留下实际工作的两段定子：一段是与转子始终保持密封状态的定子，本发明将其称为密封定子，这段密封定子与现行的所有叶片泵一样，只要能够承受泵的额定工作压强即可；另一段是离转子最远处的一段定子，它是将泵的进入口的油液送向排出口排出的主要工作定子，此段定子的长度，至少要大于转子上的两个相邻叶片伸出时的两个叶片顶部之间的距离，否则有时泵的进入口与排出口会直接流通，本发明称该段定子为工作定子。由于转子上的各叶片相对于转子的伸缩，全部是由与转子偏心安装的圆环带动的，与外面的定子无任何关系，因此，只要依据各叶片顶部的运动轨迹，完全可以制造出一个可容纳各叶片顶部运动，且与各叶片顶部保持足够小的密封距离的定子。

对于本发明的叶片泵的定子曲线的制造也非常简单，可以制造一个与泵相同大小及相同内部结构的机械装置，并将各叶片的顶部制成用于切削的刀刃，这样便可轻而易举地将需要加工的定子毛坯，切削成本发明的定子了(工作定子)。

在实际使用中，由于长时期工作的原因，虽然设计中没有叶片与定子之间的磨损，但由于圆环与叶片之间是用连接件活络连接的，至少有两个活动的接头，因此难免有一些磨损，造成叶片比原来有所伸长，因而刮擦到定子。为此本发明在叶片与转子之间安装了一个卡块，以限定叶片在转子上的伸出长度，但由于叶片在工作定子位置运转时，仍在伸缩变化，是一个动态的过程，因此本发明又将圆环与叶片之间的连接件，成为可以有一定范围伸缩的连接件，本发明称其为补偿连接件。因为叶片从开始进入工作定子直到位居工作定子中间为止，是一个逐渐伸长的过程，而从工作定子的中间至离开为止，是一个逐渐缩短的过程，因此，本发明便将卡块设置在叶片开始与工作定子密封时的位置，而叶片在工作定子中间时，圆环对叶片的继续伸缩的推拉，由补偿连接件的缩短或回复伸长状态而消除，使叶片在划过整个工作定子段时，相对于转子静止不动。由于叶片在工作定子上已不再伸缩，因此可将工作定子制成与转子为同心圆的圆弧，本发明称该工作定子为同心圆工作定子。

本发明的转子与圆环是同步旋转的，前面提到是用齿轮传动实现同步的，本发明将这个实现转子与圆环同步转动的齿轮转动位置，称为同步装置。显然，只要能实现偏心同步转动的机械机构，都可以成为本发明的同步装置，因此同步装置可以有多种，如在两个偏心同步转动的圆盘之一上安装的一只滚轮，会在另一个转盘上留下一个滚轮相对运动的包络线轨迹，这个包络线轨迹是一个圆，外圈的大圆的半径的大小等于两个转盘之间的偏心距再加以滚轮的半径，内圈的小圆的半径等于偏心距再减去滚轮的半径。因此只要将一个转盘上安装的滚轮放置到另一个偏心的转盘上的相应于包络线轨迹而刻制成的圆槽内，便可以成为使两个偏心转盘同步转动的同步装置了。必须指出这种同步装置，用于叶片泵时，由于滚轮可以多个且均匀地安装，因此可省略滚轮运动的包络线中的内圈，留下一个只有包络线外圈的圆孔，滚轮与这个圆孔的配套就是一个同步装置。但由于叶片泵内空间较小，一般只用一条轴(滚轴)与圆孔进行同步传动。

为了提高叶片泵对黏稠物质的吸入能力，本发明将叶片泵的吸入口打开，让叶片直接对黏稠物质进行机械耙刮，从而大大提高了泵的吸入效率。

四、附图说明：

图1是本发明的第一实施例的叶片泵的工作结构示意图。

图2是本发明的第二实施例的将定子改成圆弧后的叶片泵示意图。

图3是两种补偿连接件的结构示意图及卡块安装于转子上的示意图。

图4是本发明的第三实施例将齿轮同步装置改成由滚轴和同步圆孔组成的叶片泵示意图。

图5是本发明的第四实施例将吸入口打开，用叶片直接耙吸的叶片泵示意图。

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是本发明叶片泵的工作原理及具体结构示意图。如图1，在转子(2)的端面上的中间位置，挖出一个平底的圆形凹坑，圆环(10)偏心于转子(2)用轴承(17)可旋转地安装在侧板(7)上，圆环(10)伸出侧板(7)外的一端，在转子(2)端面上的凹坑内，转子(2)上的各叶片的底部与圆环(10)相对应的位置用连接件(8)通过连接轴(9)活络连接；圆环(10)与转子(2)用同步装置(11)进行同步转动。图中的同步装置(11)是由泵轴(3)上的主动齿轮(12)与传动轴(16)上的主传动齿轮(13)及圆环(10)上的圆环齿轮(15)与传动轴(16)上的传动齿轮(14)组成，因这两个齿轮副的转速比相等，因此转子与圆环(10)同步；当转子(2)与圆环(10)同步转动时，转子(2)上的与圆环(10)活络连接的叶片(4)，会向圆环(10)的偏心方向顶出转子(2)外，直至与定子(1)密封，将泵的进入口(18)的油液推送至排出口(19)，而与圆环(10)的偏心方向相对的一侧的叶片，却被圆环(10)拉入转子(10)内部直至越过密封定子(6)段为止。因此只要转子(2)与圆环(10)不停的同步转动，油液便可以源源不断地从进入口(18)流向排出口(19)，这便是本发明的叶片泵。

关于图中的定子(1)，由于叶片(4)的伸缩运动由泵内部的圆环(10)控制，因此叶片顶部的运动轨迹，便是本发明叶片泵的定子曲线，可以根据这个叶片顶部的运动轨迹，制造出一个与各叶片顶部保持足够小密封间距的定子。这个定子的制造非常简单，假如在图1中的各叶片的顶部上安装可以切削的刀刃，那么随着转子(2)的转动，在叶片顶部外围上的定子毛坯，必将被切削成一个标准的定子(1)。由于位于泵的进入口与排出口处的定子没有实际的存在意义，考虑制造的方便，本发明只留下了两段定子，安装于泵壳上，即工作定子(5)和密封定子(6)。从图中不难看出工作定子的长度不能短于转子(2)上的相邻两个叶片伸出时顶部之间的距离，否则会出现叶片(4)与工作定子(5)无法密封的现象。密封定子(6)的作用与现行的叶片泵一样，这里不再讨论。

图2是将工作定子改成圆弧形定子后的叶片泵示意图。如图2，由于上述的叶片泵虽然在设计时，叶片(4)与工作定子(5)不会发生磨损，但是随着使用时间的长久，圆环(10)与叶片(4)的连接之间，至少在连接件(8)的两端有两处活节，难免造成磨损，使叶片(4)比原来有所伸长，与定子发生刮擦，为此本发明将上述的叶片泵作了一些改变：在叶片(4)上安装了卡块(20)，用以限止叶片(4)在伸长到与工作定子(5)密封后的继续伸长。由于叶片(4)伸长到刚与工作定子(5)密封后便不再伸长，因此，工作定子(5)可以制成与转子(2)为同心圆的圆弧，本发明称其为同心圆工作定子(21)。但是圆环(10)为圆形，其上连接的叶片(4)在整个工作定子(5)段上是不停地运动的，先是伸长后是缩短，为此，本发明将连接件(8)制成一个带有补偿弹簧(23)的可缩短的补偿连接件(22)，以保证叶片(4)在同心圆工作定子(21)上的静止，当叶片(4)开始与同心圆工作定子(21)密封时，叶片(4)受卡块(20)的限止不再伸长，但补偿连接件(22)与偏心的圆环(10)的连接点仍继续向同心圆工作定子(21)靠拢，此时补偿连接件(22)上的补偿弹簧(23)被压缩，直至叶片(4)越过同心圆工作定子(21)的中点(按照对等进行说明)后，补偿弹簧(23)才开始慢慢伸长，直至叶片(4)到达同心圆工作定子(21)的尽头时，补偿弹簧(23)才伸长至原状，整个过程中，叶片(4)相对于转子(2)是静止的。补偿连接件(22)还有一个作用是，由于叶片(4)在密封定子(6)段位置时，也在不停地伸缩，如果密封定子(6)设计位置不当，会发生气蚀。因此可使叶片(4)缩入到转子(2)内部的最深处时，才使叶片进入密封段定子(6)，此时如果圆环(10)对补偿连接件(22)施压，补偿弹簧(23)便被压缩，不会发生气蚀。同时，也可以防止因长期使用，使补偿连接件(22)两端的两处活节磨损，造成叶片(4)的伸长而与密封定子(6)发生磨损。另外，图中的用于对圆环(10)进行同步传动的同步装置(11)中的一些齿轮的安装作了变化，主动齿轮(12)变成了直接安装在转子(2)上的内齿圈，而圆环齿轮(15)也变成了内齿圈等，显然，这种变化的工作原理是完全一样的，这里不再讨论。

图3-A是将卡块(20)安装在了转子(2)上，从图中可以看出，卡块(20)不但可以安装于叶片(4)上，也可以安装于转子(2)上。

图3-B是两个补偿连接件(22)的结构示意图，图中的补偿连接件(22)除补偿弹簧(23)外，尚有伸缩杆(24)和伸缩环(25)二种。左边的补偿连接件(22)，由于其中的伸缩杆(24)受两端的连接轴(9)的限止，补偿行程较小，而右边的带伸缩环(25)的补偿连接件(22)的行程相对较长，但由于一般的叶片泵的补偿行程均较小，一般仅有几个毫米，因此图中的两个补偿连接件(22)均可采用。当然补偿连接件(22)的结构可以有多种，一切熟习者均可以作出几个，因此这里不再例举。

图4是带有圆孔和滚轴构成的同步装置的叶片泵示意图。同步装置可以有多种，这里再举一例。如图4，圆环(10)上安装的滚轴(26)(滚轴上又可以安装滚轮，其理是一同的)，在圆环(10)与转子(2)同步旋转时，会在转子(2)上留下滚轴(26)相对于转子(2)运动的包络线轨迹，该包络线轨迹的外形是一个圆，半径为转子(2)与圆环(10)的偏心距再加上滚轴(26)的半径，本发明称这个滚轴(26)留下的包络线圆孔为同步圆孔(27)。当转子(2)上加工好这些同步圆孔(27)后，只要圆环(10)上的滚轴(26)插入其中，便可使圆环(10)与转子(2)同步旋转，这里的滚轴(26)与同步圆孔(27)构成了本发明的又一个同步装置(11)，这种同步装置(11)比前面的齿轮传动要简单，而且还可以将转子(2)的两端的同步圆孔(27)打穿，使转子(2)两侧的圆环(10)通过滚轴(26)连成一个整体，从而使机构更加牢固可靠。

图5是进入口(18)处的转子外露后，让叶片(4)直接耙吸的叶片泵示意图。如图5，为了便于使黏稠物质进入泵内，本发明将泵的进入口(18)处的转子(2)外露，用转子(2)上的叶片(4)直接对黏稠物质进行耙刮，不再单靠吸入而是采用吸与耙的双重作用。图中的同步装置(11)有所改变，但道理与图4的完全一样，这里不再赘述了。

显然前面的所有实施例中的叶片泵均可以将进入口(18)处的转子(2)外露，而成为耙吸式的叶片泵。

图中的侧板(7)向外伸出，目的是不让泥浆等物质从两侧泻出，当然这种泵也可以水平放置安装，如果这样，可将同心圆工作定子(21)朝向进入口(18)处作切线伸长，并将上面的侧板也延长，既可安全，又不会让泥浆等泻出。

综上所述，本发明的叶片泵，不但可以消除叶片与定子之间的磨损，而且可将叶片的顶部制成与同心圆工作定子内壁相同的圆弧形，而提高密封性，此外，本发明的叶片泵是一种回转式的容积机械，完全可以作为压缩机汽动马达，和各种液力传动机械等，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种包括定子(1)、转子(2)、泵轴(3)、叶片(4)、侧板(7)、和进入口(18)及排出口(19)在内的叶片泵，其特征在于：它还由接连件(8)、连接轴(9)、圆环(10)及同步装置(11)联合组成；圆环(10)位于转子(2)的两端，且偏心于转子(2)可旋转地安装于侧板(7)上，叶片(4)的两侧用连接件(8)分别与位于转子(2)两端的圆环(10)通过连接轴(9)活络连接，同步装置(11)可使圆环(10)与泵轴(3)上安装的转子(2)的转动同步，转子(2)与圆环(10)的同步转动，可使转子(2)上的与偏心的圆环(10)活络连接的叶片(4)相对于转子(2)的作周期性的往复伸缩运动，定子(1)的内壁曲线正好与叶片(4)的顶部的运动轨迹相吻合，并与叶片(4)的顶部保持密封；定子(1)和转子(2)及侧板(7)与各叶片(4)所构成的各个密闭空腔，随转子(2)与圆环(10)的同步转动而依次作周期性的大小变化，将进入口(18)处的流体物质吸入运转至排出口(19)排出。

2.根据权利要求1所述的叶片泵，其特征在于：将定子(1)中的位于进入口(18)和排出口(19)处的两段定子去掉，只留有工作定子(5)和密封定子(6)。

3.根据权利要求2所述的叶片泵，其特征在于：转子(2)与叶片(4)之间安装有卡块(20)，工作定子(5)制成为一段与转子(2)为同心圆的同心圆工作定子(21)，连接件(8)制成为一个具有补偿功能的补偿连接件(22)。

4.根据权利要求3所述的叶片泵，其特征在于：补偿连接件(22)由补偿弹簧(23)和伸缩杆(24)联合组成。

5.根据权利要求3所述的叶片泵，其特征在于：补偿连接件(22)由补偿弹簧(23)和伸缩环(25)联合组成。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的叶片泵，其特征在于：同步装置(11)由主动齿轮(12)，主传动齿轮(13)，传动齿轮(14)，圆环齿轮(15)和传动轴(16)组成。

7.根据权利要求1或2或3或4或5所述的叶片泵，其特征在于：同步装置(11)由滚轴(26)和同步圆孔(27)组成。

8.根据权利要求1或2或3或4或5所述的叶片泵，其特征在于：转子(2)在进入口(18)处外露，转子(2)上的叶片(4)可直接耙吸流体物质。

9.根据权利要求6所述的叶片泵，其特征在于：转子(2)在进入口(18)处外露，转子(2)上的叶片泵(4)可直接耙吸流体。

10.根据权利要求7所述的叶片泵，其特征在于：转子(2)在进入口(18)处外露，转子(2)上的叶片(4)可直接耙吸流体物质。

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