CN103075339B

CN103075339B - 叶片单元机

Info

Publication number: CN103075339B
Application number: CN201210597602.0A
Authority: CN
Inventors: H·C·彼得森; O·T·汉森; L·马藤森; P·奥尔森; E·豪加德
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 2011-10-25
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2016-08-03
Anticipated expiration: 2032-10-25
Also published as: DE102011116869B4; CN103075339A; US20130108499A1; US8951027B2; DE102011116869A1

Abstract

本发明涉及叶片单元机(1)，具有定子(2)和由第一材料制造的转子(3)，转子(3)具有导向体(8)，导向体包括安置在定子(2)内部的径向可替换的叶片(5)，叶片与转子(3)、定子(2)和单独的固定的侧壁(15)一起在转子(3)的每个轴向端限定工作腔(14)的界限，叶片(5)至少在一些与转子(3)和定子(2)的接触面具有与第一材料无摩擦地相互作用的第二材料(7)。其致力于保持低磨损。为此目的，在径向内部区域(17)，侧壁(15)包括与第一材料无摩擦地相互作用的第三材料的表面，和在径向外部区域(16)，由第一材料制造的表面。

Description

叶片单元机

技术领域

本发明涉及一种叶片单元机，其具有定子和由第一材料制造的转子，转子具有导向体，导向体包括安置在定子内部的径向可移动的叶片，叶片与转子、定子和单独的固定的侧壁一起在转子的每个轴向端限定工作腔的界限，叶片至少在一些与转子和定子的接触面具有与第一材料无摩擦地相互作用的第二材料。

背景技术

这样的叶片单元机例如是用作反渗透系统回路中的压力变换器之后的放大泵。在反渗透系统中，水例如海水通过薄膜泵出，因此净化的水可在其出口一侧获得。

利用这个应用，特定困难在于实际上水不可能像其他的流体尤其是油或者含油流体一样用于将互相活动的部件润滑到相同的程度。

因此，已知的是也或者尤其是在利用水作为流体操作的过程中，涉及相互运动的表面使用两种无摩擦地相互作用的材料。当利用钢作为两种材料的一种元件的金属时，用作第二元件的材料可以从高抗性热塑性塑料材料的组中选出，所述的组以以下材料为基础：聚芳醚酮，尤其是聚醚醚酮、聚酰胺、聚缩醛类、聚芳醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯硫醚、聚砜、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚酰胺系列、聚丙烯酸酯、石炭酸树脂例如酚醛清漆树脂、和玻璃、石墨、聚四氟乙烯或碳，尤其是如纤维，可以被用作填料。当利用这样的材料，叶片单元机也可以利用水操作。

然而，尽管使用这样的两种材料，其产生的内部泄漏的现象可以归咎于磨损。

发明内容

本发明基于这样的任务，在良好的内部紧固的情况下保持叶片单元机的低磨损。

利用在前序部分提及的叶片单元机，该任务这样解决，在径向内部区域，侧壁包括与第一材料无摩擦地相互作用的第三材料表面，和在径向外部区域的由第一材料制造的表面。

利用该实施例，这样侧壁被分成两个表面区域，它们就表面性质而言是不同的。在径向内部，表面例如是如上所述的塑料的一种制造的，尤其是聚醚醚酮(PEEK)，其与例如转子的金属或钢无摩擦地相互作用。这样，在该区域，在转子的前部和侧壁之间可以保持相对的低摩擦，因为塑料和金属是无摩擦地相互作用的。然而，在径向外部区域，侧壁由第一材料制造，例如金属。在该区域，在叶片和侧壁之间存在摩擦。然而，在此叶片具有第三材料的表面，例如摩擦降低塑料，因此在此也存在无摩擦地相互作用的两种材料。在一方面，叶片的前部相对于侧壁在圆周方向移动，另一方面，它们也在径向移动，在转子的一个旋转过程中，相对于定子它们至少伸展和收缩一次。现在径向内部区域和径向外部区域可以制造，因此叶片实际上仅仅沿着由第一材料例如金属制造的表面移动，转子仅仅沿着由第三材料例如塑料制造的表面移动。此外，在它们运动过程中，叶片不时地与第三材料有稍微的重叠，意味着在此第二和第三材料将彼此摩擦，该实施方式更少地经受磨损。因此，这样的叶片单元机可以作为液压机使用，尤其是作为水液压系统机。

优选的是，侧壁制造为板。板容易处理，因此可以形成两种不同的表面区域。然后板将与定子组装为一个单独的元件。

可替换地，侧壁可以形成在叶片单元机的壳体中。在这种情况下，不需要其他的元件，在组装过程中对于精度也具有积极效果。因为需要组装的部件的数量越少，由公差导致的误差的风险越小。

优选的是，在径向内部区域，侧壁包括具有由第三材料制造的表面的插入物。利用这样的插入物，很容易实现径向内部区域，其表面由第三材料制造。插入物可以与板或壳体分开地制造和处理。因此，它可以由比较高的精度制造。这简化了制造工艺。如果需要，插入物还可以具有钢、另一种金属或另一种材料的核心。然而，它也可以完全由第三材料形成。插入物可以连接到板。然而，还可能的是，插入物可相对于板在与转子的轴平行的方向稍微地活动。

优选在是，插入物设置在侧壁的中心凹座中，并且包括一偏心孔，转子引导通过该偏心孔。在叶片单元机中，转子的每次旋转带有叶片的一个工作行程，支承叶片的定子的内部，可以具有中空的圆柱体形状。仍然是为了实现叶片径向的伸展和收缩动作，转子被偏心地支承，即在每次旋转的过程中，转子的圆周上的一个点接近定子的内部并且又远离定子的内部。该偏心结构容易地通过插入物实现。这个实施方式具有进一步的优点，它可以以简单的方式保证叶片和它们的前部可以始终支承在由第一材料制造的区域。叶片必须始终支承在定子的内部，意味着，在定子具有中空的圆柱体形状的例子中，它们沿着环形形状的路径移动，该环形形状的路径可以由位于侧壁的中心凹座在径向内部界定。当定子具有不同形状的内壁时，叶片也可能具有其他的运动轨迹。

优选的是，密封环设置在背离转子的插入物侧。该密封环，例如O型环，其设置在插入物的凹槽中，朝向外部密封插入物。这是有利的，因为合理的结果是，在插入物和形成壳体的侧壁或对应部分的板之间的接触面不能制造成绝对地紧密。这样，密封环防止大量的流体在此位置从定子朝向外部流出。

优选的是，密封环设置在转子的径向位置，与导向体的径向内部对应。在这种情况下，可能在轴向在插入物上产生液压平衡。来自导向体的液压压力在轴向从内部朝向外部作用。来自密封环径向外部区域的液压压力在轴向从外部朝向内部作用。通过提供密封环，在表面上作用的压力彼此相当，表面可以保持近似相同地大小，因此在此没有力产生，这可以有助于耐磨性。

优选的是，插入物包括轴向延伸部分，其形成轴承，用于与转子连接的轴。这样，可以制造插入物，因此同时它形成用于转子的轴的轴承。由于至少插入物的表面是由第三材料制造的，优选的是摩擦降低塑料，它还可以与通常也是由金属例如钢制造的轴相互作用。

在这种情况下，有利的是，延伸部分包括台阶，其形成用于密封环的支承面。在这种情况下，密封环可以设置在相同的径向位置，即因此它的位置与导向体的径向内部对应。

优选的是，至少一边侧壁包括具有至少一个开口的开口配置，该开口通过支承叶片的表面区域径向外部地界限。开口可以作为入口或出口设置。当开口配置包括几个开口时，这些开口的一组便利地作为入口形成，这些开口的另一组便利地作为出口形成。当每个侧壁的开口配置仅包括一个开口(或者一组一致的开口)时，入口将设置在一个前部上，出口将设置在相对的前部上。当叶片也在开口区域中通过表面区域轴向地支撑时，叶片可以防止开口的区域的倾斜。这样的倾斜对于叶片单元机的内部紧密度有副作用。

在优选的实施例中，它可以保证叶片也通过在开口的径向内部的表面区域支撑，因此同样在通过开口时，它们在它们两个径向的端部被安全地支撑和引导。这保持了低磨损。

附图说明

在下面，将结合附图根据优选的实施方式描述本发明，其中显示的是：

图1是示意性的穿过叶片单元机的纵向截面，

图2是根据图1的II-II截面，

图3是叶片单元机的改进的实施方式的部分剖面，和

图4(a-c)是根据图3的插入物的放大视图。

具体实施方式

叶片单元机1包括定子2，其中转子3被可旋转地支撑。转子连接到轴4，轴连接到驱动电机(未详细显示)，此时叶片单元机1作为泵制造。当叶片单元机1作为电机工作时，输出可以在轴4获取。

转子3由第一材料制造，优选的是钢。在转子3中，几个叶片5在圆周方向布置，每个叶片具有由不同于第一材料的第二材料制造的外壳7围绕的钢核心，第二材料优选的是塑料，其与钢转子3无摩擦地相互作用。定子2也由第一材料制造，优选的是钢。当叶片单元机1也利用水操作时，外壳7也与定子2的材料无摩擦地相互作用。

在下面的描述中，第一材料是钢，而第二材料是与钢无摩擦地相互作用的塑料。

用于外壳7的塑料可以从高抗性热塑性塑料材料的组中选出，所述的组以下述材料为基础：聚芳醚酮，尤其是聚醚醚酮、聚酰胺、聚缩醛类、聚芳醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯硫醚、聚砜、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚酰胺系列、聚丙烯酸酯、石炭酸树脂例如酚醛清漆树脂、和玻璃、石墨、聚四氟乙烯或碳，尤其是如纤维，可以被用作填料。

对于每个叶片，转子3包括导向体8。每个导向体8包括两个大体上径向扩展和轴向延伸的壁9、10，其间叶片5在径向引导(相对于转子的旋转轴)。在叶片5的径向内部，导向体包括腔11，流体可以通过叶片5和壁9、10之间的间隙流入腔中。

如图2所示，转子3包括偶数数量的叶片5。杆12放置在任意两个直径相对的叶片之间。杆12也是由摩擦降低塑料制造的。杆12的尺寸这样设置，因此直径相对的叶片5支承在定子2的内部。允许小的公差以避免堵塞。

在圆周方向的任意两个彼此靠近的叶片5界限出腔14。如图2所示，腔14的容积在转子的旋转过程中在定子2的内部变化，如从叶片单元机已知的。

腔14必须在它们的轴向前部密封。为此，侧壁15形成在叶片5的每个前部。在当前的例子中，侧壁15形成在板16上。板16由钢制造，因此叶片5及其外壳7可以在板16上摩擦。由于外壳7的塑料材质，在此产生相对低摩擦的运动。

插入物17插入到板16中，至少在其表面上，插入物由第三材料制造，其可以与第二材料相同。这样，在此插入物17的表面也由摩擦降低塑料制造。插入物17支承在转子3的前部侧区域18上。

插入物17插入板16的中心孔19。插入物17包括偏心孔20，转子3引导通过偏心孔。因此，可以设置板16与插入物17的尺寸，因此在完整的旋转过程中，叶片5及其外壳7仅仅支承在板16上，即在钢上，而转子3及其前部区域18仅仅支承在插入物17上，即在塑料上。仅仅在叶片5的径向内端区域中，在叶片5和插入物17之间可能产生轻微的重叠，然而，这是无摩擦的，因为它是很小的。

利用该实施方式，它可以保证摩擦始终仅仅在这样的部件之间产生，其中一个具有钢的表面，而另一个具有摩擦降低塑料的表面，例如PEEK。

可能的是，压力下的流体可以轴向地穿过到板16和插入物17之间的外部。因此，O型环22(或相应的密封)设置在插入物17和前部壳体部件21之间。O型环22可以安装为具有轴向和/或径向的预负载，因此它也可以在小压力下用于固紧，例如避免在启动过程中的泄漏。在径向，O型环22具有一位置，其对应于腔11的径向内端。这样，在腔11中的压力作用于插入物17的相同的表面上，如在O型环22，或说得更准确些在通过O型环22产生的密封的径向外部轮廓和单独的叶片5的径向内端之间的压力一样。这样在插入物17之上产生液压平衡。这对于叶片单元机1的操作性能具有积极效果。特别地，可以避免转子3和插入物17之间的接触点的过度磨损。

转子3包括几个轴向地贯通的通道25，其保证在轴向转子端部之间的压力平衡。插入物17可相对于板16在轴向活动，即插入物17形成某种“活塞”。由于液压平衡，它可以保证该“活塞”始终以“合适的”力支承在转子3上，即具有足够的密封，但是不会过度摩擦。插入物17和板16分开，也简化了制造方式。这样，板16和插入物17可以由平坦的平行表面制造。插入物17可以比板16稍微厚一些。

在未详细地显示的实施方式中，板16还可以与前部壳体部件21制造成一体。在这种情况下，省略了一个部件，即板16。这要求前部壳体部件21一些附加的工作。无论如何，不准确度更小了，这可能是因为单独的元件的公差少了。

图3显示了稍微改进的实施例，其中相同的元件具有相同的附图标记。图4单独显示了插入物17，即在图4a的正视图、图4b的根据图4a的截面A-A和图4c的侧视图中。

插入物17现在在轴向延伸并且形成用于转子3的轴承23。因此，在转子3(钢)和在其圆周表面上的轴承23(PEEK)之间的两种材料这样制造，因此在此处存在无摩擦的现象。O型环22设置在相同的径向位置，即，它坐落于径向向内的腔11的端部。

为了以简单的方式实现O型环22的位置，插入物17具有台阶24，其上O型环以它的前部支承。同时，它也可以在径向稍微压缩。

Claims

1.叶片单元机(1)，具有定子(2)和由第一材料制造的转子(3)，转子(3)具有导向体(8)，导向体包括安置在定子(2)内部的径向可移动的叶片(5)，叶片与转子(3)、定子(2)和单独的侧壁(15)一起在转子(3)的每个轴向端限定工作腔(14)的界限，叶片(5)至少在一些与转子(3)和定子(2)的接触面具有与第一材料无摩擦地相互作用的第二材料，其特征在于，在径向内部区域，侧壁(15)包括与第一材料无摩擦地相互作用的第三材料的表面，和在径向外部区域，由第一材料制造的表面。

2.根据权利要求1的叶片单元机，其特征在于，侧壁(15)制造为板(16)。

3.根据权利要求1所述的叶片单元机，其特征在于，侧壁(15)形成在叶片单元机(1)的壳体(21)中。

4.根据权利要求2所述的叶片单元机，其特征在于，在径向内部区域，侧壁(15)包括由第三材料制造的插入物(17)。

5.根据权利要求4所述的叶片单元机，其特征在于，插入物(17)设置在侧壁(15)的中心凹座(19)中，并且包括一偏心孔(20)，转子(3)引导通过该偏心孔。

6.根据权利要求4所述的叶片单元机，其特征在于，密封环(22)设置在插入物(17)背离转子(3)的一侧。

7.根据权利要求4所述的叶片单元机，其特征在于，密封环(22)设置在转子(3)的径向位置，对应于导向体的径向内部。

8.根据权利要求4所述的叶片单元机，其特征在于，插入物包括轴向延伸部分，其形成轴承(23)，该轴承用于与转子(3)连接的轴(4)。

9.根据权利要求8所述的叶片单元机，其特征在于，延伸部分包括台阶(24)，该台阶形成用于密封环(22)的支承面。

10.根据权利要求1所述的叶片单元机，其特征在于，至少一个前壁包括具有至少一个开口的开口配置，该开口通过支承叶片(5)的表面区域径向外部地界限。

11.根据权利要求1所述的叶片单元机，其特征在于，第二材料和第三材料是相同的。

12.根据权利要求1所述的叶片单元机，其特征在于，第一材料是钢，第二材料和第三材料是与钢无摩擦地相互作用的塑料材料。

13.根据权利要求3所述的叶片单元机，其特征在于，在径向内部区域，侧壁(15)包括由第三材料制造的插入物(17)。

14.根据权利要求5所述的叶片单元机，其特征在于，密封环(22)设置在转子(3)的径向位置，对应于导向体的径向内部。

15.根据权利要求5所述的叶片单元机，其特征在于，插入物包括轴向延伸部分，其形成轴承(23)，该轴承用于与转子(3)连接的轴(4)。

16.根据权利要求6所述的叶片单元机，其特征在于，插入物包括轴向延伸部分，其形成轴承(23)，该轴承用于与转子(3)连接的轴(4)。

17.根据权利要求7所述的叶片单元机，其特征在于，插入物包括轴向延伸部分，其形成轴承(23)，该轴承用于与转子(3)连接的轴(4)。

18.根据权利要求2所述的叶片单元机，其特征在于，至少一个前壁包括具有至少一个开口的开口配置，该开口通过支承叶片(5)的表面区域径向外部地界限。

19.根据权利要求3所述的叶片单元机，其特征在于，至少一个前壁包括具有至少一个开口的开口配置，该开口通过支承叶片(5)的表面区域径向外部地界限。

20.根据权利要求4所述的叶片单元机，其特征在于，至少一个前壁包括具有至少一个开口的开口配置，该开口通过支承叶片(5)的表面区域径向外部地界限。