CN103119301B - 旋转活塞泵和用于运行旋转活塞泵的方法 - Google Patents

旋转活塞泵和用于运行旋转活塞泵的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种带有至少一个电机(22)的旋转活塞泵(20)，带有至少两个相对旋转运动的旋转活塞(32)。该至少两个旋转活塞(32)设置在椭圆形的泵壳(26)内。此外，该至少两个旋转活塞(32)被设置于第一从动轴(40)和第二从动轴(41)上。第一从动轴(40)和第二从动轴(41)通过至少一个弹性元件(44)被驱动和同步。

Description

旋转活塞泵和用于运行旋转活塞泵的方法
技术领域
本发明涉及一种旋转活塞泵和一种用于运行旋转活塞泵的方法。
背景技术
根据本发明的旋转活塞泵具有至少一个电机，该电机驱动至少两个相对旋转运动的旋转活塞。旋转活塞在泵壳中运动。该至少两个旋转活塞被设置于第一传动轴和第二传动轴上。两个传动轴被这样地同步和驱动，使得该至少两个旋转活塞彼此处于作用连接并形成作用副。
德国专利申请DE3825372A1描述了一种带有两个置于一个平面中的环状缸筒的的动力机械，旋转活塞设置在该环状缸筒中。该旋转活塞被固定在分别抗扭地安置于轴上的转子圆盘边缘。该转子圆盘在边缘具有一个相对应的切口，相应地环状缸筒插入其中，其中，两个旋转活塞相互啮合。该动力机械的任务是通过一种适宜物质的燃烧，促使旋转活塞转动，并且通过活塞驱动轴。根据传动装置结构的不同，旋转活塞既可同向又可反向旋转。
由德国专利DE102005062892B2已知一种旋转活塞机，其作为内燃机或作为做功机械使用。两个径向排列的旋转活塞能够在环状缸筒壳中产生容积周期性变化的工作腔。旋转活塞通过相互插套的轴刚性连接，使得各轴单独通过各一个带有椭圆形传动盘的软轴传动系统作用于共同的从动轴。该软轴传动可由齿带、齿链或链条构成。通过系统中每两个对称排列的椭圆形的调节齿轮实现回行段中恒定的预紧力，同时在转向变化时实现转矩的交替传递。
上述两个专利文献涉及的动力机械的构造方式为通过旋转活塞和相应装置驱动传动轴。尽管采用了相似的配件，然而这种机械同本发明的旋转活塞泵不相同。
发明内容
本发明目的在于，提供一种紧凑的、极少维修并且经济的旋转活塞泵。
上述目的通过本发明的旋转活塞泵实现。
此外该发明目的在于创造一种方法，通过该方法能无故障地并且经济地运行旋转活塞泵。
该目的通过本发明的方法得以实现。
根据本发明的旋转活塞泵配备有至少一个电机和至少两个相对旋转运动的旋转活塞。该至少两个旋转活塞位于泵壳内。此外，所述至少两个旋转活塞被置于第一传动轴和第二传动轴上。第一传动轴和第二传动轴以此方式被相互同步和驱动，使得至少两个旋转活塞相互啮合。这通过此方式得以实现，即，传动轴能通过弹性元件驱动和同步。相互啮合应被理解为，该旋转活塞形成处于作用连接的作用副。
带有弹性元件的旋转活塞泵的结构相对于现有技术具有显著优势。首先，获得了对旋转活塞由固体卡住导致的旋转活塞泵中的阻塞的防护，其次，该旋转活塞泵可以无润滑油地运行。
高固体流动性由此产生，即，弹性元件在旋转活塞区域阻塞时可以松弛。通过使用弹性元件可以放弃使用常规的必须在润滑油中运行的传动装置。继而通过同时驱动和同步旋转活塞提高旋转活塞泵的功率密度，并且同时降低其重量。
该弹性元件的优选构型为连续的柔性元件。该连续的柔性元件可以是双齿带，链条或者履带。在使用双齿带时可以实现完全放弃传动系统的润滑，特别在旋转活塞泵应用在药品和食品工业领域时具有优势。在使用链条或履带时需要进行润滑。链条和履带润滑的消耗明显少于使用传统的传动装置驱动的旋转活塞泵的消耗。
双齿带可以具有不同的型面。在此重要的是，双齿带具有一定的柔性。通过这种柔性可以在阻滞时通过双齿带的延展短时间地补偿旋转活塞瞬时发生同步回转。双齿带的齿通常被设置为，其与位于系统中的齿轮的齿构成最佳的作用副，并因此使得力从驱动轴最佳地传递到旋转活塞上。此外双齿带的齿应被设置为，其在旋转活塞完全阻滞时形成作用系统中最薄弱的元件。由此，齿例如在最大负荷点将被磨损。
在一个第一传动轮和一个第二传动轮之间，无限的连续的、灵活的柔性元件可以具有一个自由的回行行程长度。该回行行程长度显示形成一个缓冲区域。通过自由的回行行程长度实现确保旋转活塞泵的固体流动性。自由回行行程长度越长，旋转活塞可以越强烈地彼此相对彼此扭转可以越强烈。旋转活塞相互间扭转互相最大可以在达到旋转活塞完全调转后结束。因此，扭转在通过完成最大一个完全运转后再次被抬起取消，旋转活塞泵的规定功能得以实现旋转活塞泵的规定功能得以确保。由此得知，自由回行段的行程长度直接取决于需要输送出的介质中固体部分的大小。介质中固体越大，自由回行段长度则需越长。这当然是最多至一定的固体大小时可行。此外，旋转活塞泵的固体流动性同旋转活塞及其表面特性相关。
根据一种实施例，自由回行段的长度可以通过第一传动轮和第二传动轮的半径得以调节。半径越大，自由回行段长度越小。两个传动轮的半径必须始终保持大小一致，因为否则旋转活塞无法实现同步性。此外，自由回行段的长度亦可通过第一传动轴和第二传动轴之间的距离调节。传动轴的距离取决于旋转活塞的构造。旋转活塞越大，传动轴之间的距离也越大。如果传动轴间的距离大，作用系统则可以具有大的自由回行段长度，并从而具有大的固体流动性。自由回行段长度同样影响同步精准性。自由回行段的长度越短，旋转活塞泵就能越精确地被同步。该规律同样适用于自由回行段可能的纵向延伸。
在另一种优选构型中，通过塑料覆层的齿轮保证弹性。塑料涂层被设置为，使得该塑料涂层允许旋转活塞具有一个转角错移。由此，旋转活塞彼此间转角错移越大，旋转活塞泵的固体流动性越高。
通过利用弹性元件驱动旋转活塞泵，电机由此得以定位在泵壳上部和/或侧面。通过舍弃固定的齿轮箱，电机相对旋转活塞泵的定位可以与装配地点的要求相适应。
在一种优选构型中，电机被安装在原有的泵壳上。该种电机和泵的组合普遍被称为“背载”。该构造形式的优点为，电机和旋转活塞泵的重心处于同一轴。此外，通过“背载”可以实现旋转活塞泵直接或者以短的构型集成到管道系统中。
在大的旋转活塞泵中，通过弹性元件可以实现旋转活塞泵由多个电机驱动。由此可以例如选择两个较小的电机，以更好的分散整个作用系统的重量。例如为驱动旋转活塞泵，使用精确同步运行的电机。
为了确保旋转活塞泵的运行，为连续的柔性元件配设用于保持元件预紧的装置。利用该用于保持元件预紧的装置可以驱动至少一个次级机械。该次级机械例如可以是另一个泵或者预碎机。次级泵可以用于向要泵送的介质添加润滑剂或液化剂。此外，该次级泵也可以用作为用于滑环密封的清洗泵。
用于张紧齿带和/或链条的装置在现有技术中已知。同样已知有多种可以安装在旋转活塞泵上的次级机械。因此，上述说明不是对保护范围的限定。
根据按本发明的用于运行旋转活塞泵的驱动方法，第一从动轴和第二从动轴通过至少一个电机由弹性元件驱动并同步。对于弹性元件，可以使用连续的柔性元件或者至少一个弹性涂层的齿轮。
另一种实施形式为，旋转活塞泵由至少两个电机驱动。连续的柔性元件由一装置保持预紧。此外可以利用该装置驱动至少一个次级机械。
附图说明
以下参照附图详细阐述该发明的实施例及其优点。图中各个元件相互间的大小关系不是始终对应真实的大小比例，因为一些形状被简化显示而另一些为了清晰起见相对于其他元件被放大显示。
图1示意示出了带有根据本发明的驱动和同步装置的旋转活塞泵的结构。
图2示意示出了带有打开的泵壳的旋转活塞泵。
图3示意示出了带有单独的张紧装置的驱动和同步装置的结构。
图4示意示出没有单独的张紧装置的驱动和同步装置如何实现张紧。
图5a至5c示出电动机相对旋转活塞泵安装的不同实施例。
图6a示意示出旋转活塞泵的结构，其中，弹性元件是带有塑料涂层的齿轮。
图6b示意示出了旋转活塞泵的结构，其中，弹性元件是齿带，该齿带驱动第一传动轴上的齿轮。
图7示意示出连续的柔性元件，其在输出轮间具有自由的回行段长度。
具体实施方式
图1示意示出了带有根据本发明的驱动和同步装置25的旋转活塞泵20的结构。在根据本发明的旋转活塞泵20上设有位于泵壳26上方的电机22。电机22与驱动轴23连接，其驱动主动轮24。通过主动轮24使弹性元件44旋转。通过弹性元件44驱动第一传动轮42和第二传动轮43。第一传动轮42同第一传动轴40形状及/或动力配合地相连；第二传动轮同第二传动轴41形状及/或动力配合地相连。通过第一传动轴40和通过第二传动轴41驱动旋转活塞(见图2)。
图2中示意示出了带有打开的泵壳26的旋转活塞泵20。电机22被安装在泵壳26上方。在图2中驱动和同步装置25仅能看到安装板21。旋转活塞32位于泵壳26中。旋转活塞32被第一传动轴40驱动，第二个旋转活塞32被第二传动轴41驱动。
图3示意示出了带有单独的张紧装置34的驱动和同步装置25的结构。通过驱动轴23驱动主动轮24，其将驱动轴23的旋转力传递到弹性元件44上。弹性元件44，亦即双齿带，驱动第一传动轮42和第二传动轮43，其中，第一传动轮42使得第一从动轴40旋转，第二传动轮43使得第二从动轴41旋转。为了弹性元件44始终保持适当的张力，其通过张紧装置34保持张紧。预紧力的强度可以通过张紧元件36调节。由于第一从动轴40和第二从动轴41必须反方向旋转，第一传动轮42由弹性元件44的外侧驱动，而第二传动轮43由弹性元件44的内侧驱动。该交替啮合发生在传动轮42和43之间的区域48。
在图4中示意示出了没有单独的张紧装置的驱动和同步装置25。在该构型中，弹性元件44直接从传动轮24引到第一传动轮42。由此处经过区域48过渡到第二传动轮43上。为了保持弹性元件44上所需的张力，在该实施例中，带有驱动轴23和主动轮24的电机22运动。利用张紧元件36，电机22被移动远离传动轮42和43这样远，直到弹性元件44获得足够的预紧力。
图5a至5c示出了电动机22相对旋转活塞泵20的安装布置的不同实施例。
在图5a中示意示出了在驱动和同步装置25侧面安装的电机22。在该实施例中，具有张紧辊38，其保持弹性元件44预紧。通过在侧面安装电机22，提高了弹性元件44的长度，由此不可避免需要使用张紧装置34。
在图5b中示出了用于旋转活塞泵的驱动和同步装置25，其中，电机22在空间上没有安装在驱动和同步装置25附近。在该实施例中应显示，通过利用弹性元件44，电机22可以远离旋转活塞泵安装。在此，仍然需要张近装置34以保持弹性元件44的预紧。
图5c示意示出，使用两个电机22驱动的旋转活塞泵(此处未示出)如何配置。在该实施例中，驱动和同步装置25上方设有两个电机22。两个电机22的每个均具有单独的驱动轴23和配属于驱动轴23的主动轮24。弹性元件44延伸经过两个传动轮24，并且从此处围绕第一传动轮42和第二传动轮43导引。弹性元件44的预紧力由此产生，即电机22之一同驱动和同步装置25活动的连接。可活动的电机22一直被推远，直到弹性元件44拥有所需要的预紧力。
图6a示意示出旋转活塞泵20的结构，其中，弹性元件是带有塑料涂层的齿轮。如同图1和图2中的实施例中，电机22被安装在泵壳26的上方。在此实施例中，位于驱动轴23上的主动轮24直接嵌接在设计为齿轮的弹性元件44上。该齿轮又再次嵌接在第一传动轮42上。第一传动轮42直接同第二传动轮43作用连接。传动轮42和43驱动第一从动轴40和第二从动轴41，所述从动轴又再次驱动旋转活塞泵20的旋转活塞(此处未示出)。为能够获得可能最好的固体流动性，可以同样为第一和/或第二传动轮42，43额外弹性涂层。
图6b示意示出了旋转活塞泵20的构造，其中，弹性元件44为齿带，其驱动位于第一传动轴40上的齿轮46。弹性元件44由电机22通过传动轮24旋转运动。该运动由弹性元件44传递到安置于第一从动轴40上的齿轮46。第一传动轮42和位于泵壳26内的第一旋转活塞被第一从动轴40驱动。运动由第一传动轮42传递到第二传动轮43上。第二传动轮43铰接在第二从动轴41上。通过第二从动轴41，位于泵壳26中的第二旋转活塞被驱动。
图7示意示出图解示出无限的灵活连续的柔性元件44，其在传动轮42和43之间具有自由的回行行程段长度Xi的运行。自由的回行行程段长度Xi根据通过传动轮42和43的有效半径Ri的布置设确定。传动轮42和43的有效半径Ri越大，自由的回行行程段长度Xi越小。另一种改变自由的回行行程段长度Xi长度改变的另一种可能性在于改变第一从动轴40和第二从动轴41之间的距离A改变。在图7中描述的一个构型实施形式中，由于传动轮42和43较小的有效半径Ri小，显示了一个相对大的自由的回行行程段长度Xi。从而获得了传动轮具有相对大的扭转可能ΔΦ。
本发明仅参照一种优选的实施形式被阐述。对于本领域技术人士仍可以设想，在不偏离以下权利要求的保护范围的情况下，可以对本发明进行变化或更改。
附图标记
20旋转活塞泵
21驱动/同步装置安装板
22电机
23驱动轴
24主动轮
25驱动/同步装置
26泵壳
32旋转活塞
34张紧装置
36张紧元件
38张紧辊
40第一从动轴
41第二从动轴
42第一传动轮
43第二传动轮
44弹性元件
46齿轮
48区域
Xi自由的回行段长度
Ri传动轮的有效半径
A从动轴间的距离
ΔΦ从动轴的扭转
H结构高度
L结构长度

Claims (17)

1.一种带有至少一个电机(22)的旋转活塞泵(20)，带有至少两个相对旋转运动的旋转活塞(32)以及一个泵壳(26)，其中，至少两个旋转活塞(32)被设置在第一从动轴(40)和第二从动轴(41)上，并且其中，所述第一从动轴(40)和所述第二从动轴(41)以这样的方式被同步和驱动，使得至少两个旋转活塞(32)相互嵌接，其特征在于，所述旋转活塞(32)在驱动端通过一个弹性元件(44)相互连接，以提供对所述旋转活塞(32)由固体卡住导致的旋转活塞泵(20)中的阻塞的防护，其中该弹性元件(44)在旋转活塞区域阻塞时可以松弛。
2.根据权利要求1所述的旋转活塞泵(20)，其特征在于，所述弹性元件(44)是双齿带，其中该双齿带的齿被设置为其在旋转活塞完全阻滞时形成作用系统中最薄弱的元件，并且该齿在最大负荷点将被磨损。
3.根据权利要求1所述的旋转活塞泵(20)，其特征在于，所述弹性元件是有塑料涂层的齿轮，其中该塑料涂层被设置为使得该塑料涂层允许旋转活塞具有一个转角错移。
4.根据权利要求2或3所述的旋转活塞泵(20)，其特征在于，自由回行行程(Xi)的长度能通过所述第一传动轮(42)和第二传动轮(43)的有效半径(Ri)调整，和/或能借助于所述第一传动轮(42)和第二传动轮(43)之间的回行行程(Xi)的自由长度调节同步精准度的程度。
5.根据权利要求4所述的旋转活塞泵(20)，其特征在于，自由回行行程(Xi)的长度能通过所述第一从动轴(40)和第二从动轴(41)之间的距离(A)调节。
6.根据权利要求4所述的旋转活塞泵(20)，其特征在于，带涂层的齿轮(46)用弹性材料涂层。
7.根据权利要求6所述的旋转活塞泵(20)，其特征在于，所述弹性材料为塑料。
8.根据权利要求1所述的旋转活塞泵(20)，其特征在于，所述电机(22)能定位于泵壳(26)的上方和/或侧面。
9.根据权利要求1所述的旋转活塞泵(20)，其特征在于，所述旋转活塞泵(20)通过多个电机(22)驱动。
10.根据权利要求1所述的旋转活塞泵(20)，其特征在于，多个旋转活塞泵(20)能通过所述至少一个弹性元件由电机(22)驱动。
11.根据权利要求2或3所述的旋转活塞泵(20)，其特征在于，为所述弹性元件(44)配设用于保持元件预紧的装置(34)。
12.根据权利要求11所述的旋转活塞泵(20)，其特征在于，通过用于保持元件预紧的装置34能驱动至少一个次级机械。
13.一种用于运行根据权利要求1至12任一项所述的旋转活塞泵(20)的方法，其特征在于，第一从动轴(40)和第二从动轴(41)通过至少一个弹性元件(44)由至少一个电机(22)驱动并且同时同步。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，使用连续的柔性元件作为弹性元件(44)。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述旋转活塞泵(20)由至少两个电机(22)驱动。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述连续的柔性元件由一装置(34)保持预紧，并且通过该装置(34)驱动至少一个次级机械。
17.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，为弹性元件使用至少一个用塑料涂层的齿轮。
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