CN103899543B - 多转子管线泵 - Google Patents

Abstract

本发明所要解决的技术问题是提供一种多转子管线泵，增加转子的线速度，以提高工作头对物料的剪切速率。其特点是，包括进料腔体、出料腔体和工作头组件，工作头组件包括高速转子和低速转子，该多转子管线泵具有转速高侧和转速低侧，在转速高侧包括驱动装置、由驱动装置驱动的驱动轴、支撑驱动轴的轴承箱、对驱动轴和进料腔体之间的间隙进行密封的机械密封组件，在转速低侧包括驱动装置、由驱动装置驱动的驱动轴、支撑驱动轴的轴承箱、对驱动轴和出料腔体之间的间隙进行密封的机械密封组件，转速高侧的驱动轴连接高速转子，转速低侧的驱动轴连接低速转子，以使高速转子和低速转子的转向相反，进而提高工作头组件对物料的剪切速率。

Description

多转子管线泵

技术领域

本发明涉及乳化设备，尤其涉及具备乳化功能的管线泵。

背景技术

现有的管线泵，包括一台变频或普通电机、联轴器、一套机械密封、一个工作腔体、一组工作头组件组成。通过提升转子的直径提高线速度所需要的能耗，必然会远远大于通过提升转速提高线速度所需要的功率，因此通过增加转子直径提升线速度，起不到节能的效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多转子管线泵，增加转子的线速度，以提高工作头对物料的剪切速率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种多转子管线泵，其特点是，包括进料腔体、出料腔体和工作头组件，工作头组件包括高速转子和低速转子，该多转子管线泵具有转速高侧和转速低侧，在转速高侧包括驱动装置、由驱动装置驱动的驱动轴、支撑驱动轴的轴承箱、对驱动轴和进料腔体之间的间隙进行密封的机械密封组件，在转速低侧包括驱动装置、由驱动装置驱动的驱动轴、支撑驱动轴的轴承箱、对驱动轴和出料腔体之间的间隙进行密封的机械密封组件，转速高侧的驱动轴连接高速转子，转速低侧的驱动轴连接低速转子，以使高速转子和低速转子的转向相反，进而提高工作头组件对物料的剪切速率。

所述的多转子管线泵，其进一步的特点是，转速高侧的驱动装置包括转速高侧电机以及皮带传动系统，转速高侧电机通过皮带传动系统驱动其对应的驱动轴。

所述的多转子管线泵，其进一步的特点是，转速低侧的驱动装置包括转速低侧电机以及皮带传动系统，转速低侧电机通过皮带传动系统驱动其对应的驱动轴。

所述的多转子管线泵，其进一步的特点是，高速转子包括内、外两圈齿，两圈齿在同一侧设置；低速侧转子具有刀片和内、外两圈齿，刀片和齿为背对背安装；高速转子的两圈齿与低速转子的两圈齿面对面间隔安装，以使各所述齿为物料破碎提供剪切力，各所述刀片为物料甩出腔体提供动力。

所述的多转子管线泵，其进一步的特点是，转速高侧的电机的功率大于转速低侧的电机的功率。

所述的多转子管线泵，其进一步的特点是，低速转子包括两部分，第一部分包括刀片和刀片底座；刀片底座从边缘到中心有倾斜角度，在以最外圆0度为基准点，分别以顺时针和逆时针预定角度为中心，刀片底座的最外圆被两个大小相同的圆形切除得到切除部，两个切除部之间的最外圆也被切出，以使两个切除部之间光滑过渡，以刀片底座中心为基准，在最外圆的圆周周均匀布置多组切除对象，刀片成流线弧形凸起，凸起从切除剩余的最外圆的弧段中心处起步，终止于刀片底座的中心处；第二部分包括同心圆环和内、外齿，内齿为多片均布于内圆周，内齿偏中心排布，以同心圆环的中心对称排布的内齿偏心角度相同，而圆周方向相邻的内齿偏心角度不同，多个外齿均布于同心圆环的外圆周偏中心放置，外齿与相邻内齿偏心角度相同，且与相邻内齿保持预定的间距。

所述的多转子管线泵，其进一步的特点是，高速转子包括转子座以及位于外层的一圈齿和位于内层的一圈齿，两圈齿都位于转子座的同一侧；位于内层的齿为长方体，靠近圆心处用斜面切除掉齿厚的大部份，但不切除到底，使该长方体具有刀片的功能，以便于能实现物料的破碎，内层的齿偏心且均布于圆心；位于外层的齿均布于转子座的圆周，外层的齿与内层的齿厚度相同，且也为偏圆心布置。

本发明的高线速度多转子管线泵的优点：线速度的增加,工作头对物料的剪切速率也增加，使得在相同时间内通过本设备的物料粒径更细更均匀，与已有的管线泵相比更节省能耗，提升设备的工作效率。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为本发明一个实施例的多转子管线泵的主视图。

图2为本发明一个实施例的多转子管线泵的工作头组件的主视图。

图3为图2中(1)处的K向视图。

图4为图2中(2)处的K向视图。

图5为本发明一个实施例的工作头组件的低速转子的第一部分的刀片底座形成示意图。

图6为本发明一个实施例的工作头组件的高速转子的主视图。

图7为本发明一个实施例的工作头组件的高速转子的右视图。

图8为本发明的一个比较例的管线泵的主视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。

图1至图7显示本发明一个实施例的转子管线泵的构造。需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。

如图1所示，多转子管线泵具有转速高侧和转速低侧，在转速高侧包括驱动装置12、由驱动装置12驱动的驱动轴72、支撑驱动轴72的轴承箱32、对驱动轴72和进料腔体5之间的间隙进行密封的机械密封组件42，在转速低侧包括驱动装置11、由驱动装置11驱动的驱动轴71、支撑驱动轴71的轴承箱31、对驱动轴71和出料腔体6之间的间隙进行密封的机械密封组件41。进料腔体5和出料腔体6也可以是一体成型的两个腔体。工作头组件8如图2所示，包括高速转子和低速转子，高速转子是指与转速高侧的驱动轴72连接的以相对高的速度运转的转子，而低速转子是指转速低侧的驱动轴71连接的以相对低的速度运转的转子。

转速高侧的驱动装置12包括转速高侧电机以及皮带传动系统22，转速高侧电机通过皮带传动系统22驱动其对应的驱动轴72。但不限于此，驱动装置12还可以是可以输出相应扭矩的电机直接带动驱动轴72，或者由马达来驱动驱动轴72。不过最好是通过皮带传动系统22来传动，这样可以起到减振等多种好处。皮带传动系统可以采用增速设计，电机采用变频电机，可随时根据设备的流量和粒径要求进行调整设备的转速。

同样的，转速低侧的驱动装置在如图所示的较佳的实施例中，包括转速低侧电机以及皮带传动系统21，转速低侧电机通过皮带传动系统21驱动其对应的驱动轴71。

如前所述，转速高侧的驱动轴72连接高速转子，转速低侧的驱动轴71连接低速转子，以使高速转子和低速转子的转向相反，进而提高工作头组件对物料的剪切速率。

转速高侧的电机功率大于另一侧电机功率，主要作用：将物料带入工作腔体，并进行高速的运转，起主要的剪切作用。另一侧电机转速相对较低，做从动的剪切作用。

轴承箱31、32为驱动轴71、72的运转提供支撑点，保证主轴传动的平衡。高速转子和低速转子的设计一方面要对物料进行破碎，另一方面，要将物料甩出出料腔体，一般情况下，高速转子包括内、外两圈齿，两圈齿在同一侧设置。低速侧转子具有刀片和内、外两圈齿，刀片和齿为背对背安装。高速转子的两圈齿与低速转子的两圈齿面对面间隔安装，以使各所述齿为物料破碎提供剪切力，各所述刀片为物料甩出腔体提供动力。高速转子为刀片式和齿式，齿和刀片都位于同一侧。低速侧转子也为刀片式和齿式，刀片式和齿式为背对背安装。低速侧的刀片转子为物料甩出腔体提供动力；齿形转子为物料破碎提供剪切力。

在如图2至图5所示的实施例中，低速转子包括两部分。如图3至图5所示，第一部分包括刀片811和刀片底座81。刀片底座81从最外边缘到中心有倾斜角度，例如为10度。在以最外圆0度(在图5中以水平线为例)为基准点，分别以顺时针和逆时针预定角度为中心，刀片底座81的最外圆被两个大小相同的圆形81A切除得到切除部81B，两个切除部81B之间的最外圆也被切出，得到过渡部81C，过渡部81C使两个切除部81B之间光滑过渡，图5示出了刀片底座的成型原理，但前述描述并非要限定刀片底座的成型工艺或者成型刀具，在此仅用于将刀片底座81的形状或构造说明清楚。继续参照图3和图5，以刀片底座81中心为基准，在最外圆的圆周周均匀布置多组切除对象812(由两切除部81B和两切除部81B之间的过渡部81C构成)。刀片811成流线弧形凸起，如图3所示，凸起从切除剩余的最外圆的弧段中心处起步，终止于刀片底座的中心处。在图5中，在以最外圆0度为基准点，分别以顺时针和逆时针13度为中心形成切除部81B，此时最外圆0度逆时针方向的第一个刀片811跨于28度到76度之间。在图5中，共分布有6条刀片811，类似于梅花形状。

如图4所示，低速转子的第二部分包括同心圆环82和内齿821、外齿822，多个内齿822为多片均布于内圆周，内齿822偏中心排布(其指向偏离圆心)，以同心圆环82的中心对称排布的内齿822(在图中为对角线的两端的两个内齿822)偏心角度相同，而圆周方向相邻的内齿822偏心角度不同，多个外齿822均布于同心圆环82的外圆周偏中心放置(指向偏离圆心)，外齿822与相邻内齿821偏心角度相同，且与相邻内齿821保持预定的间距。

如图6和图7所示，高速转子包括转子座83以及位于外层的一圈齿831和位于内层的一圈齿832，两圈831、832齿都位于转子座83的同一侧。位于内层的齿832为长方体，靠近圆心处用斜面切除掉齿厚的大部份，对长方体的7/9进行切出，但不切除到底，形成切除部832A，使该长方体具有刀片的功能，以便于能实现物料的破碎，如图7所示，内层的齿832偏心且均布于圆心，其可以有效的防止管道内涡流的产生，使物料在离心力的作用下瞬间被破碎并甩出。位于外层的齿831均布于转子座83的圆周，外层的齿831与内层的齿832厚度相同，且也为偏圆心布置。各齿831、832的数量及齿与齿间的距离可根据最终要求达到的物料粒径进行设计。被内齿832破碎后的物料经过外齿831时，因齿831间距较小，产生更细致的破碎，从而达到均质的目的。

高速转子与低速转子相配合后，二者的齿在轴向方向保证两转子间的间距不大于2毫米，在径向保证两转子间的间距不大于0.1毫米，也可以根据物料的不同调节间距的大小。

此外，低速转子的刀片与高速转子的内齿都为偏中心排布，刀片或起到刀片作用的齿在高速运转时带动物料进行高速的运转并在刀片或齿处产生离心力，使物料分别通过齿破碎后，甩出腔体。

为了便于更深入地理解前述实施例，图8示出了一比较例，其中的转子管线泵包括电机91、联轴器92、机械密封组件93、转子94以及工作腔95。

工作头组件分为定子和转子，定子与腔体95一体式，为固定不动的，转子94在电机91的带动下运转，电机91的转速为额定值，不能完全依靠增加电机91转速来增加管线泵的线速度。如需增加线速度，只能通过增加转子94直径实现。

根据公式：

P＝Np*ρ*N³*d⁵

P——电机功率

Np——功率因素

Ρ——物料密度

N——转速

d——转子直径

可以看出，当功率因素、物料密度不变的情况下，可通过提升转速、或增加转子直径，来提高设备的线速度。

然而，通过提升转子94的直径提高线速度所需要的能耗，必然会远远大于通过提升转速提高线速度所需要的功率，因此通过增加转子直径提升线速度，起不到节能的效果。

根据公式V＝π*D*N/60

V——线速度

π——3.14

D——转子直径

N——转速

转子直径不变的情况下可通过提高两相对转子的转速来提高设备的线速度。设备的总线速度＝低速侧线速度+高速侧线速度，在不改变电机额定功率的情况下，可得到较高的线速度。

剪切率＝线速度/定转子间隙

定转子间隙不变的情况下，线速度↑，设备的剪切率也↑。两相对运转的定转子转速不同，产生速度差，使通过定转子的物料从定转子间的间隙甩出，从而被破碎掉。

因此，相比之下，通过提升转子的直径提高线速度所需要的能耗，必然会远远大于通过提升转速提高线速度所需要的功率。

本发明的前述实施例高线速度多转子管线泵的优点：线速度的增加,工作头对物料的剪切速率也增加。使得在相同时间内通过本设备的物料粒径更细更均匀，与已有的管线泵相比更节省能耗，提升设备的工作效率。

本发明的前述实施例的高线速度多转子管线泵可以应用于需高线速度乳化的场合：如精细化工中的破乳工艺。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (6)

1.多转子管线泵，其特征在于，包括进料腔体、出料腔体和工作头组件，工作头组件包括高速转子和低速转子，该多转子管线泵具有转速高侧和转速低侧，在转速高侧包括驱动装置、由驱动装置驱动的驱动轴、支撑驱动轴的轴承箱、对驱动轴和进料腔体之间的间隙进行密封的机械密封组件，在转速低侧包括驱动装置、由驱动装置驱动的驱动轴、支撑驱动轴的轴承箱、对驱动轴和出料腔体之间的间隙进行密封的机械密封组件，转速高侧的驱动轴连接高速转子，转速低侧的驱动轴连接低速转子，以使高速转子和低速转子的转向相反，进而提高工作头组件对物料的剪切速率，其中，转速低侧的驱动轴与转速高侧的驱动轴共轴线设置，低速转子包括两部分，第一部分包括刀片和刀片底座；刀片底座从边缘到中心有倾斜角度，在以最外圆0度为基准点，分别以顺时针和逆时针预定角度为中心，刀片底座的最外圆被两个大小相同的圆形切除得到切除部，两个切除部之间的最外圆也被切出，以使两个切除部之间光滑过渡，以刀片底座中心为基准，在最外圆的圆周周均匀布置多组切除对象，刀片成流线弧形凸起，凸起从切除剩余的最外圆的弧段中心处起步，终止于刀片底座的中心处；第二部分包括同心圆环和内、外齿，内齿为多片均布于内圆周，内齿偏中心排布，以同心圆环的中心对称排布的内齿偏心角度相同，而圆周方向相邻的内齿偏心角度不同，多个外齿均布于同心圆环的外圆周偏中心放置，外齿与相邻内齿偏心角度相同，且与相邻内齿保持预定的间距。

2.如权利要求1所述的多转子管线泵，其特征在于，转速高侧的驱动装置包括转速高侧电机以及皮带传动系统，转速高侧电机通过皮带传动系统驱动其对应的驱动轴。

3.如权利要求1所述的多转子管线泵，其特征在于，转速低侧的驱动装置包括转速低侧电机以及皮带传动系统，转速低侧电机通过皮带传动系统驱动其对应的驱动轴。

4.如权利要求1所述的多转子管线泵，其特征在于，高速转子包括内、外两圈齿，两圈齿在同一侧设置；低速侧转子具有刀片和内、外两圈齿，刀片和齿为背对背安装；高速转子的两圈齿与低速转子的两圈齿面对面间隔安装，以使各所述齿为物料破碎提供剪切力，各所述刀片为物料甩出腔体提供动力。

5.如权利要求2所述的多转子管线泵，其特征在于，转速高侧的电机的功率大于转速低侧的电机的功率。

6.如权利要求1所述的多转子管线泵，其特征在于，高速转子包括转子座以及位于外层的一圈齿和位于内层的一圈齿，两圈齿都位于转子座的同一侧；位于内层的齿为长方体，靠近圆心处用斜面切除掉齿厚的大部份，但不切除到底，使该长方体具有刀片的功能，以便于能实现物料的破碎，内层的齿偏心且均布于圆心；位于外层的齿均布于转子座的圆周，外层的齿与内层的齿厚度相同，且也为偏圆心布置。