CN103321903A - 一种旋转变容积泵 - Google Patents

Abstract

一种旋转变容积泵，涉及输送泵制造领域，尤其涉及一种旋转容积泵，在泵壳内固定设置有将内腔左右分隔的中隔盘，进、出液口对称置于中隔盘外侧泵壳上，中隔盘中心开有使中心旋转轴穿过的中孔，所述变容积转轮设置为2个，对应设置于中隔盘左右两侧，所述两个变容积转轮的相对面由高、低端面以及螺旋过渡连接两端面的螺旋曲面组成，两相对面曲面互补，一相对面的高端面对应另一相对面的低端面，180度错开设置；所述中隔盘外圆周面沿轴向开设一贯通凹槽，贯通凹槽内卡有被转轮转动时推顶做往复运动的滑动挡板，所述滑动挡板与转轮相对面接触时吻合，所述中隔盘的凹槽两侧开设有进、出口槽，所述滑动挡板对应进口槽一侧为负压区，对应出口槽一侧为高压区。

Description

一种旋转变容积泵

技术领域

本发明涉及输送泵制造领域，尤其涉及一种旋转容积泵。

背景技术

目前市面上输送泵一般采用离心泵，但离心泵的输送效率比容积泵效率低，并且对于输送高粘度液体、含固相物料浆体的效果较差，对泵体的损害较大，难以满足要求，而市面上目前采用的旋转容积泵，其内腔一般是利用圆锥形环片或正弦波环环片的旋转来达到改变泵的容积，通过容积渐变压缩实现泵送，泵内液体线速度较低，对泵冲刷性磨损较小，在输送高粘度液体、含固相物料浆体具有独到优势，并且具有能耗低的优势。例如：中国专利公开号为CN89100510.2公开了环片旋转活塞泵，环片旋转活塞泵的泵体带有圆形缸，缸壁有轴径向槽，槽两侧的缸周分别有角形的进口、出口，槽装有挡板，挡板的径向缺口与缸内的环片相吻，环片与缸周及侧面动配合，环片同位于缸中部轴孔的轴固定连接，环片是轴向呈往复波状弯曲的波环，波环与轴同中心线。其缺点在于挡板开有径向缺口，容易折断，使用寿命短，加工时形位公差难以保证，加工难度大，泄露较大，易磨损。有待改进。

发明内容

本发明为解决现有技术的不足，提供了一种输送效率高，使用寿命长，加工方便的旋转容积泵。

本发明的技术关键在于：将变容积转轮设置为对称的两个，分布于中隔盘两侧，并且将变容积转轮相对面设置为互补的曲面，并错位180度设置，中隔盘两侧曲面相向、曲面错位180度的轴对称转轮同步旋转，在滑动挡板两侧分别产生容积减少(排出)和容积增加(吸入)，左右共形成2个排出工作腔，2个吸入工作腔，通过中隔盘上进、出凹槽对外排出和吸入流体，从而实现泵的排、吸连续输送。滑动挡板在中隔盘轴向开设的凹槽中往复运动，由同步旋转对置相错180度的转轮曲面推动，其具体技术方案为：一种旋转变容积泵，包括左右两侧对称开设进、出液口的内腔为圆筒形泵壳，与泵壳两端端盖内轴孔做动配合密封连接的中心旋转轴，套于中心旋转轴上随旋转轴一起转动并密封固定连接的变容积转轮，转轮旋转时与泵壳内壁滑动配合，其特征在于泵壳内固定设置有将内腔左右分隔的中隔盘，进、出液口对称置于中隔盘外侧泵壳上，中隔盘中心开有使中心旋转轴穿过的中孔，所述变容积转轮设置为2个，对应设置于中隔盘左右两侧，所述两个变容积转轮的相对面由高、低端面以及螺旋过渡连接两端面的螺旋曲面组成，两相对面曲面互补，一相对面的高端面对应另一相对面的低端面，180度错开设置；所述中隔盘外圆周面沿轴向开设一贯通凹槽，凹槽内卡有被转轮转动时推顶做往复运动的滑动挡板，所述凹槽上方泵壳上对应开设有卡接滑动挡板上部的导向凹槽，所述滑动挡板与转轮相对面接触时吻合，所述中隔盘的凹槽两侧开设有进、出口槽，所述滑动挡板对应进口槽一侧为负压区，对应出口槽一侧为高压区。

作为本发明的进一步改进，滑动挡板由左右挡板、中间导向块及弹簧组成，使左右挡板呈弹性可伸缩结构，滑动挡板端部设置有滚轮。滑动挡板一侧为吸液的低压区，另一侧为输出的高压区，与变容积转轮接触，分隔高低压区的滑动挡板端部，由于长时间与变容积转轮滑动摩擦，容易产生磨损，为减轻与变容积转轮接触摩损，采用在端部开设圆孔，放置圆形滚柱或滚轮(以下统称滚轮)，使滑动挡板端面中部的滚轮外圆与变容积转轮呈接触面最小的线接触，以此降低滑动挡板端面与变容积转轮摩擦阻力和降低磨损，延长滑动挡板和/或变容积转轮使用寿命。

上述进一步改进仅是从减轻滑动摩擦考虑，当设置在滑动挡板端面的滚轮直径远小于挡板厚度(端面露出很少圆弧)，使滑动挡板端部滚轮两侧存在较大受力平面时，滑动挡板两侧高低压力差较大，通常高达1MPa以上，压缩形成的高压流体对该平面会产生轴向顶推压缩，尤其在运行至曲面高点段A时(图7)，端部滚轮两侧较大的平面，还会造成挡板端宽部滚轮低压区侧与曲面接触受力(图7)，造成挡板端部滚轮与曲面转盘瞬间分离，使滑动挡板端面与曲面转盘间隙增加，加大了端面与高压液体接触面积，进而增加了压力流体对滑动挡板的反压推力，造成滑动挡板端部与曲面转盘产生间歇性分离。滑动挡板端部与曲面转盘间歇性分离：一是造成高压流体向挡板另一侧低压吸入区窜流泄漏，降低泵实际输出量(降低泵工作效率)，且效率随出口压力增高而降低，理论效率值大幅度下降，最高降低效率15-20%；而且随着运行时间延长，滑动挡板中弹簧因反复被大幅度压缩，产生疲劳性弹性下降，使挡板端面与变容积转轮接触面压力降低，进而进一步增加泄漏窜流，导致在实际运行10~20天后，泵流量及出口压力大幅度下降，两项指标一般要同时下降15-20%，在1Mpa以上高压力输送，效率只有65-70%，尤其在输送含固相物料原油时，使用寿命一般难以超过10天。二是滑动挡板高频率间歇性分离(转速800转/分左右)，使得滑动挡板与变容积转轮产生高频率撞击，不仅极易造成挡板端面滚轮撞击性磨损，缩短了挡板使用寿命，工程运行挡板实际使用寿命只有10~15天，同时还会造成变容积转轮表面因冲击产生局部损伤，表面毛糙化，滑动挡板与变容积转轮摩擦阻力增加，造成泵功耗增加；而且高频率脉冲式撞击，还增加了泵运行时的噪音及震动(运行时出口没有压力就没有噪音、振动，只要泵出口一有压力，噪音、振动就放大，而且压力越高，噪音、震动越大)，震动产生轴承及轴密封使用寿命明显缩短。虽然理论上可以通过增加滑动挡板内弹簧压力强度来应对高压流体反压力，但增加弹簧压力强度结果导致增加了挡板与曲面转盘间磨损，同样造成挡板和变容积转轮使用寿命缩短，同时弹簧压力强度增加还造成泵功耗增加，增加运行能耗。此外，滑动挡板如此高频率脉冲式撞击，也限制了滚轮材料的选择，通常只能采用金属作滚轮，而普通金属滚轮，其耐磨性较差，此也是造成实际使用寿命短的一个重要原因，并且金属滚轮也限制了其不能用于带有颗粒介质中应用。虽然工程中有一些经济性、耐磨性和加工性都好的非金属材料，例如碳化硅、氧化铝陶瓷、氧化锆、微晶玻璃等，由于其自身固有的脆性大弱点，高频率脉冲式撞击很容易造成碎裂，因而无法用于挡板端部滚轮。使用短期(10~15天)内泄漏严重额定流量减少、效率下降、泵功率增加，噪音、震动大，挡板和变容积转轮使用寿命短五大缺点，难以克服，成为此泵投入工程运行不可逾越的障碍，长期未能解决。为解决这一技术问题，对本发明进一步改进，将滚轮直径与滑动挡板厚度相近或滚轮两侧受力平面切角为使滚轮两侧挡板端部厚度与滚轮直径相近的斜面或圆弧面。

作为优选，进、出口槽为Y型槽口。

上述分隔高、低压区的滑动挡板宽度与滚轮相对面工作半径相同，伸出中隔盘的滑动挡板完全由中隔盘滑槽单边线支撑。而滑动挡板两侧高低压力差较大，通常高达1MPa及以上，伸出中隔盘的滑动挡板单边支撑受力，对滑动挡板材料抗折强度要求很高，所以只能采用抗折强度高的金属，因而限制了一些耐腐性好、摩擦系数低的非金属材料，如改性超高分子量聚乙烯，改性聚四氟乙烯、聚苯硫醚等塑料作滑动挡板(因抗折强度低，单边受力易弯曲变形，尤其在输送有温度介质(60℃及以上)，0.8MPa就发生变形，进行影响正常滑动)，同时也限制了旋转变容泵不能用于输送腐蚀性介质，并且金属滑动挡板也只能承受不超过1.2MPa工作压力。其次，滑动挡板单边受力，挡板与分隔盘滑槽端面受力点集中于一纵线，造成挡板往复滑动时局部阻力增大，容易造成挡板卡死或损坏挡板，并且还会增加无用轴功率消耗。为解决上述技术问题，对本发明进行进一步改进，在贯通凹槽上方泵壳上对应开设有卡接滑动挡板上部的导向凹槽。通过此种设置可将滑动挡板下部的单边受力，变成上下部单边同时受力，增加一受力纵线，防止卡死和损坏。

再就是，滑动挡板主要功能是分隔高低压区，从此功能在保证强度下厚度越薄泵的有效容积越大，但为抵抗单边承受较高压力不弯曲，必须增加挡板厚度，从而降低了泵的有效容积。此外，金属滑动挡板端部持续与金属变容积转轮曲面摩擦，两者同为硬质材料磨损严重，导致滑动挡板和变容积转轮使用寿命缩短。为解决上述技术问题，作为本发明的进一步改进，在滑动挡板负压区一侧受力面包衬或/和镶嵌有一层耐磨层，该耐磨层可为非金属材料的复合层，例如超高分子量聚乙烯、聚四氟乙烯等。

中隔盘功能仅是将筒形泵腔分隔成左右二腔，为尽可能减轻泵体积及重量，理论上中隔盘只需达到强度的最小厚度，然而这样又导致滑动挡板移动轴向滑槽较短，而过短的轴向滑槽又会影响挡板可靠滑移，为确保滑动挡板可靠往复移动，必须加厚中隔盘厚度，通常中隔盘厚达50-120mm，这样又增加了泵体积和重量。

为解决这一技术问题，对本发明提出进一步改进，中隔盘两侧中部有轴向延伸段，轴向延伸段上与中隔盘轴向贯通滑槽同位设置有轴向贯通滑槽。通过此种设置即减轻了泵体积及重量又确保了滑动挡板的可靠往复移动。

滑动挡板在泵壳的滑槽中，往复运动时，滑槽两端的容腔会随滑动档板滑动变容，而两端的容腔又是相对封闭的，因此运动变容时，容腔变大，就处于真空状态，而容腔变小，就处于高压力状态，两种状态均会增加功率消耗，因此不节能，为解决这一问题，对本发明提出进一步改进，将导向凹槽与贯通凹槽的相对面设置有用于连通两端泵腔的轴向泄荷槽，和/或卡入贯通凹槽的滑动挡板底端或侧面开设有用于连通两端泵腔的轴向泄荷槽。从而消除容腔中高压区和真空区的荷载，起到提高效率的作用。

 

本发明的有益效果：本发明的旋转容积泵彻底颠覆了以往的容积泵的设计，大大提高了输送效率和输送浆料的范围，扩展了应用领域，并且使用寿命大大提高。

附图说明

图1为本发明旋转容积泵结构示意图。

图2为图1的A-A剖示图。

图3为图1的A-A局部剖示图。

图4为图2的B-B剖视图。

图5为图4中轴向泄荷槽另一种开设示意图。

图6为变容积转轮结构示意图。

图7为图1中滑动挡板端部一侧与变容积转轮在高点时受力接触示意图。

图8为本发明滑动挡板端部结构示意图。

图9为本发明滑动挡板另一种端部结构示意图。

图10为本发明滑动挡板负压区一侧受力面包衬或/和镶嵌有一层耐磨层结构示意图。

图11为中隔板轴向延伸段结构主视图。

图12为图11的A-A剖视图。

具体实施方式

实施例1：一种旋转变容积泵，包括左右两侧对称开设进、出液口（001、002）的内腔为圆筒形泵壳003，与泵壳003两端端盖004内轴孔做动配合密封连接的中心旋转轴005，套于中心旋转轴005上随旋转轴005一起转动并密封固定连接的变容积转轮006，转轮006旋转时与泵壳003内壁滑动配合，泵壳003内固定设置有将内腔左右分隔的中隔盘007，进、出液口（001、002）对称置于中隔盘007外侧泵壳003上，中隔盘007中心开有使中心旋转轴005穿过的中孔，所述变容积转轮006设置为2个，对应设置于中隔盘007左右两侧，所述两个变容积转轮006的相对面061由高、低端面（611、612）以及螺旋过渡连接两端面的螺旋曲面613组成，两相对面061曲面互补，一相对面061的高端面611对应另一相对面061的低端面612，180度错开设置；所述中隔盘007外圆周面沿轴向开设一贯通凹槽071，凹槽071内卡有变容积转轮006转动时推顶做往复运动的滑动挡板008，所述凹槽071上方泵壳003上对应开设有卡接滑动挡板008上部的导向凹槽031，所述滑动挡板008与变容积转轮006相对面接触时吻合，所述中隔盘007的凹槽071两侧开设有进、出口槽（072、073），进、出口槽（072、073）为Y型槽口。滑动挡板008由左右挡板（081、082）、中间导向块083及弹簧084组成，使左右挡板（081、082）呈弹性可伸缩结构，滑动挡板008端部设置有滚轮085。滚轮085直径与滑动挡板008厚度相近或滚轮085两侧受力平面切角为使滚轮085两侧挡板端部厚度与滚轮085直径相近的斜面或圆弧面086。

实施例2：参照实施例1，导向凹槽031与贯通凹槽071的相对面设置有用于连通两端泵腔的轴向泄荷槽009，和/或卡入贯通凹槽071的滑动挡板008底端或侧面开设有用于连通两端泵腔的轴向泄荷槽009。

实施例3：参照实施例1，在滑动挡板008负压区一侧受力面包衬或/和镶嵌有一层耐磨层010，中隔盘007两侧中部有轴向延伸段074，轴向延伸段074上与中隔盘007轴向贯通滑槽071同位设置有轴向贯通滑槽071。

Claims (8)

1.一种旋转变容积泵，包括左右两侧对称开设进、出液口的内腔为圆筒形泵壳，与泵壳两端端盖内轴孔做动配合密封连接的中心旋转轴，套于中心旋转轴上随旋转轴一起转动并密封固定连接的变容积转轮，转轮旋转时与泵壳内壁滑动配合，其特征在于泵壳内固定设置有将内腔左右分隔的中隔盘，进、出液口对称置于中隔盘外侧泵壳上，中隔盘中心开有使中心旋转轴穿过的中孔，所述变容积转轮设置为2个，对应设置于中隔盘左右两侧，所述两个变容积转轮的相对面由高、低端面以及螺旋过渡连接两端面的螺旋曲面组成，两相对面曲面互补，一相对面的高端面对应另一相对面的低端面，180度错开设置；所述中隔盘外圆周面沿轴向开设一贯通凹槽，贯通凹槽内卡有被转轮转动时推顶做往复运动的滑动挡板，所述滑动挡板与转轮相对面接触时吻合，所述中隔盘的凹槽两侧开设有进、出口槽，所述滑动挡板对应进口槽一侧为负压区，对应出口槽一侧为高压区。

2.根据权利要求1所述的一种旋转变容积泵，其特征在于所述贯通凹槽上方泵壳上对应开设有卡接滑动挡板上部的导向凹槽。

3.根据权利要求1所述的一种旋转变容积泵，其特征在于滑动挡板负压区一侧受力面包衬或/和镶嵌有一层耐磨层。

4.根据权利要求1所述的一种旋转变容积泵，其特征在于中隔盘两侧中部有轴向延伸段，轴向延伸段上与中隔盘轴向贯通滑槽同位设置有轴向贯通滑槽。

5.根据权利要求1所述的一种旋转变容积泵，其特征在于滑动挡板由左右挡板、中间导向块及弹簧组成，使左右挡板呈弹性可伸缩结构，滑动挡板端部设置有滚轮。

6.根据权利要求5所述的一种旋转变容积泵，其特征在于滚轮直径与滑动挡板厚度相近或滚轮两侧受力平面切角为使滚轮两侧挡板端部厚度与滚轮直径相近的斜面或圆弧面。

7.根据权利要求1所述的一种旋转变容积泵，其特征在于进、出口槽为Y型槽口。

8.根据权利要求1所述的一种旋转变容积泵，其特征在于导向凹槽与贯通凹槽的相对面设置有用于连通两端泵腔的轴向泄荷槽，和/或卡入贯通凹槽的滑动挡板底端或侧面开设有用于连通两端泵腔的轴向泄荷槽。

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