CN103958832A - 泵 - Google Patents

Abstract

一种泵包括外壳（10）和可在外壳（10）中旋转的转子（11）。外壳（10）具有流体入口（14）和流体出口（15）。转子（11）包括在外壳（10）的径向内部的两个第二成形表面（21、22；50a、50b、50c），所述成形表面与外壳的内表面（16）形成用于在转动转子（11）时将流体从入口（14）传送到出口（15）的相应室（23、24；51a、51b、51c）。密封件（12；56）被设置在出口（15）和入口之间以与成形表面（21、22；50a、50b、50c）接合，从而当每个成形表面（21、22；50a、50b、50c）从出口（15）行进到入口（14）时防止流体从出口（15）传送到入口（14）。表面（21、22；50a、50b、50c）的形状提供室（23、24；51a、51b、51c）的最佳体积，并且通过沿表面（21、22）的轴向长度提供均匀力的弹簧装置（13、39、41、59）来推动密封件（12；56）以使其与转子（11）接触。

Description

泵

本发明涉及泵。

根据PCT/GB2005/003300和PCT/GB2010/000798已知这样地形成泵，所述泵具有外壳和可旋转地容纳在外壳的内表面中的转子。外壳具有入口和出口，转子具有与外壳的内表面协作并与外壳的内表面密封的外壳接合表面。转子具有至少一个成形表面，其在外壳接合表面的径向内侧并与外壳的内表面一起形成用于在转子旋转时将流体从入口传送到出口的室。密封件被设置在出口和入口之间以接合成形表面，从而防止流体从出口流到入口。

在PCT/GB2005/003300和PCT/GB2010/000798的泵中，表面具有通过与假想圆柱形的转子相交形成的形状，其具有法向于转子轴线的轴线。这产生在包括转子轴线的平面内凹入地弯曲的表面。这限定由表面和外壳形成的室的尺寸。

在现有技术中，这种表面形状在表面边缘与外壳的内表面会合处具有轮廓的突然变化。这限制最大旋转速度，因为由于其固有挠曲，密封件不能遵循轮廓的突然变化，而在快速旋转时需要提供连续的密封，密封件经历由轮廓突然变化所固有的尖锐边缘所导致的更多的磨损。

根据本发明，提供一种泵，其包括外壳和可旋转地容纳在外壳中的转子，外壳包括流体入口和流体出口，转子包括与外壳的内表面协作以在其间形成密封的外壳接合表面，还包括在外壳接合表面的径向内侧的至少第一成形表面和第二成形表面，并且每个成形表面与外壳的内表面形成相应室，以用于在转动转子时将流体从入口传送到出口，密封件被设置在出口和入口之间以与第一成形表面和第二成形表面接合，从而当每个成形表面从出口行进到入口时防止流体从出口流到入口，转子的外壳接合表面包括在第一成形表面的边缘和第二成形表面的边缘之间轴向且周向地延伸并且在法向于转子轴线的平面内具有比在相应平面内外壳的内表面的曲率大的曲率的部分。

以此方式，可增大形成在表面和外壳之间的每个室的体积，从而允许转子每转得到更大的吞吐量。

下文是参照附图通过举例方式进行的本发明的一些实施例的更详细描述，在附图中：

图1是通过第一形式的泵的示意性剖面图，示出了被安装在外壳中并且包括两个成形表面的转子、密封件和管；

图2是图1的泵的转子的示意性剖面图，示出了沿转子的各个剖面；

图3是与图1类似的图，但是示出了转子从其在图1中的位置进行了旋转；

图4是与图1类似的图，但是示出了转子从其在图3中的位置进行了旋转；

图5是与图1类似的图，但是示出了转子从其在图4中的位置进行了旋转；

图6是第二形式的图1的成形表面的沿周向方向的示意性轮廓，其中所述轮廓被示出为从曲线转变为直线；

图7a和7b分别是替代形式的图1的管的立体图和端视图；

图8是与图1类似的图，但是示出了另一形式的具有突起的管；

图9是用于替代图1的管的聚合物擦拭件阵列的立体图；

图10是在第一转子位置处图9的擦拭件在膜片密封件上的作用的示意图，为清楚起见省略了其它部分；

图11是在第二转子位置处图9的擦拭件在膜片密封件上的作用的示意图，为清楚起见省略了其它部分；

图12是图1所示的那种泵的示意图，其中管被凝胶替代，并且示出了凝胶处于第一布置；

图13是与图12类似的图，并且示出了凝胶处于第二布置；

图14是图1所示的那种泵的示意性轴向剖面图，其中弹簧替代所述管并且处于第一转子位置，为清楚起见省略了其它部分；

图15是在第二转子位置处图14的弹簧的作用的示意图，为清楚起见省略了其它部分；

图16是与图1类似的图，但是示出了这样的泵，其外壳具有弹性衬里；

图17是另一形式的泵的示意性剖面图，所述泵的外壳具有入口和出口并且转子具有不同的第一和第二外壳接合转子表面部分；以及

图18是另一形式的泵的示意性剖面图，转子具有三个外壳接合表面。

首先参照图1，泵由容纳转子11的外壳10形成，转子11与由管13形式的弹性中空细长构件支撑的密封件12接合。

外壳10可由塑料材料模制成并且设置有流体入口14和流体出口15。如图1所示，入口14和出口15沿轴向对准（但这不是必要的）。外壳10的内部具有限定用于转子11的纵向延伸支承表面的内表面16。内表面16具有圆形剖面并且可沿纵向方向处于假想圆柱形表面或截锥形表面上。

外壳10的内表面16设置有在出口15和入口14之间的被密封件12填充的轴向且周向延伸的间隙，下文对所述密封件进行更详细的描述。外壳10包括在密封件12后面延伸的室17，所述室17由沿法向于外壳10的轴线的方向延伸的围壁18形成。壁18的一端由密封件12封闭，并且另一端由盖19封闭。盖19与管13以下文描述的方式协作。

外壳10由合适的塑料材料优选通过一次成型工艺制成。密封件12可与外壳10分开形成、然后被固定到外壳10，或可由与外壳10相同的材料或由比外壳10更有弹性的材料通过例如与外壳10包覆成型而与外壳10一体地形成为一件。外壳10可由弹性材料形成，其以下文描述的方式与转子11协作以在这些部分之间形成密封。

转子11具有与外壳10的内表面16互补的外部外壳接合表面20。在转子11的轴向隔开的第一和第二端处，此表面20具有圆形剖面并围绕外壳10的整个圆周与外壳10的内表面16接合，以在这些部分之间形成密封。如果外壳10是弹性的并且由转子11的外壳接合表面稍微扩张，如上所述，则可改进此密封。

在转子11的端部之间，转子11形成有位于转子11的外壳接合表面20的径向内侧的第一成形表面21和第二成形表面22。因此，如图1所示，每个表面21、22与外壳10一起形成供如下文描述的泵送操作使用的室23、24。

第一表面21和第二表面22可具有各种形状。接下来参照图2，可看出，转子11的第一轴向端25在如上所述的法向于转子轴线的平面内具有圆形剖面（并且第二端（在图2中未示出）也具有圆形剖面）。在转子11的中心，沿轴向方向，转子11在法向于转子轴线的平面内的剖面可以是椭圆27。在此情形中，转子11在法向于转子轴线的平面内的剖面将从第一端25和第二端26处的圆形剖面逐渐改变为在中心处的椭圆剖面27。因此，在法向于转子轴线的平面内，每个表面21、22的凸形曲率在第一端25和第二端26处最大，并减小至在端部中间处最小。因此，每个表面21、22在所有方向连续弯曲而没有尖锐边缘，并且其中，在每个成形表面21、22的任一点处，在该点处法向于表面21、22的假想线与在该点处沿转子11的半径的假想线之间的角度优选不大于55°。

在每个表面21、22上的任一点处，曲率半径优选不小于转子11的半径的10%。这在较高速度的泵中是优选的。

转子11的中心剖面不一定是如上所述的椭圆。每个表面21、22可具有圆弧形状。

替代性地，每个表面21、22在中心处或中心附近可具有轴向和周向延伸的平坦部分。

每个表面21、22由在转子的第一轴向端25和第二轴向端26处会合的第一侧边缘28和第二侧边缘29来描述。转子11的外壳接合表面20具有的第一外壳接合表面部分20a和第二外壳接合表面部分20b在这些边缘28、29之间延伸，并且这些部分20a、20b将在此区域接触外壳10的内表面并与外壳10的内表面16密封，以防止室23、24之间的泄漏。转子11的外壳接合表面20的这些部分20a、20b可在任一点处具有与外壳10的内表面16在该点处的曲率相同的曲率。然而，这些部分可以具有的位于图2中的虚线所示的假想圆49的表面上的曲率小于在该点处外壳的内表面16的相关曲率，以便减小接触面积并由此减小摩擦。转子11的外壳接合表面20的曲率可以是外壳曲率的10%。在转子11的端部之间，外壳接合表面20和外壳10之间的接触的周向范围在转子11的每侧处可小至1mm甚至为刀刃。

转子11连接（或可连接）到用于使转子11在外壳10中沿顺时针方向围绕转子轴线旋转的驱动器，如图1所示的。由于参照附图在上文描述的转子11关于包括转子轴线的平面对称，因此转子将在任一旋转方向上以相等的效率进行泵送。

密封件12为由柔性材料的薄片形成的膜片形式，并且其目的是当转子11在外壳10中旋转时密封在转子11上。由于转子11的形状，需要迫使膜片与转子11接触，并且管13执行该目的。管13可由例如60 Shore A硅树脂形成并位于在盖19和膜片12之间的收容室17中。管13具有的轴线平行于转子11的轴线。在转子11的所有位置处，管13可以被压缩，从而始终向膜片12施加力。

此外参照图3、4、和5，泵操作如下。

入口14连接到流体源。泵能够泵送各种各样的液体和气体，包括粘性液体和诸如涂料的悬浮液（被包括在“流体”的定义内）。出口15连接到流体的目的地。转子11连接到驱动器（未示出），所述驱动器优选是受控的驱动器，诸如计算机控制的驱动器，其允许可控地调节转子的角速度和位置。

从图1所示的上死点位置开始，流体在入口14处进入由第一成形表面21和外壳10一起形成的室23，并且在出口15处离开由第二成形表面22和外壳10形成的室24。膜片密封件12与转子11的外壳接合表面20接合，从而在由管13将膜片密封件12推动在转子11上的情形下防止流体从出口15流到入口14。

当转子11继续旋转时（见图3），第二成形表面22的旋转减小了第二成形室24的体积，从而迫使流体从第二室24通过出口15，而第一成形表面21的旋转增加了第一室23的体积，从而从入口14吸入流体。膜片密封件12在管13的作用下保持与转子11接触，其中，密封件12不仅接触转子的外壳接合表面20，还接触第二成形表面22。

转子11朝向下死点位置的进一步旋转（见图4）致使第一成形表面与外壳10形成封闭的第一室23并容纳预定体积的流体。第二室24在出口14处形成继续将流体喷射通过出口14的部分第二室24以及在入口处形成用于接收流体的部分第二室25。膜片密封件12与第二成形表面22接合，以防止流体在所述部分室之间传送。

转子的继续旋转（见图5）致使第一室23通向出口15，从而使得第一室23中的基本全部流体都从出口15排出。第二成形表面22在入口14处形成增大体积的第二室24，从而进一步将流体抽吸到室24中。膜片密封件12在管13的作用下保持与转子11接触。

转子11的继续旋转使此作用持续，以将流体从入口14泵送到出口15。

具有至少一部分（其在法向于转子轴线的平面内具有凸形曲率）的第一成形表面21和第二成形表面22的形状确保了：与之前的方案相比，室23、24的体积增加，因而每转所泵送的流体体积增加。同时，转子11和外壳之间的密封保持足以防止流体在它们之间传过。此外，这些表面21、22的形状减小外壳接触表面20和外壳10之间的接合面积，从而减小转子11旋转的摩擦阻力并从而降低所需的功率和/或允许更高的旋转速度。这可允许使用价格更低廉、更小型的马达。增加的泵送体积允许泵比针对相同最大泵送速率的先前方案中的泵更小。膜片密封件12和管13的使用在密封件12和转子11之间提供改进的擦拭作用，这在流体含有颗粒时可能是重要的。

此外，外壳接合表面部分20a、20b的曲率确保在轮廓上不存在急剧的变化。这减小了对密封件12的磨损并允许更高的旋转速度。

接下来参照图6，第一成形表面21和第二成形表面22在法向于转子轴线的平面中可以沿周向方向对称。从表面21/22的前侧边缘28，表面21/22的在以转子11的轴线为中心的假想圆下方并触碰外壳接合表面20的径向最外侧部分的径向深度可在第一部段30中急剧增加，在中心部段31具有恒定值，然后在通向后侧缘29的第二部段32中与在第一部段30中相比不那么急剧地减小。此外，第一部段30可被划分为第一子部段33a、第二子部段33b和第三子部段33c，其中，第一子部段33a以子部段中最小的曲率半径凸出地弯曲，第二子部段33b具有最大的斜面，并且第三子部段33c以最小曲率半径凹入。第二部段32被划分为第一子部段34a、第二子部段34b和第三子部段34c，它们与第一子部段33a、33b和33c类似地成形，但具有比相应第一子部段33a、33b和33c更长的周向范围。每个部段的子部段在公切线处接合，以确保不存在轮廓的急剧变化。

这样的作用在于，当成形表面21/22从前缘28开始移动经过膜片密封件12时，成形表面21/22的深度的变化率大于当后缘29移动经过膜片密封件12时的变化率。这是需要的，因为在管13的作用下，膜片密封件12在被向下按压到表面21/22上时比在被推回时更快速地遵循表面21/22的轮廓。

应该明白，膜片密封件12沿这些表面21、22的整个轴向长度密封在成形表面21、22上。因此密封件12将需要沿其轴向长度提供不同的一致性，所述一致性将随转子11的旋转角度而变化。如图1、3、4和5所示，管13沿其长度具有恒定的圆形同心的内和外剖面，并且盖19具有恒定的厚度。为了使密封件更好地顺应这些改变的一致性，情况不必是这样。

例如，盖19可以是挠曲的，以对通过管13施加到膜片密封件12的力有贡献。这种挠曲可沿盖19的轴向长度改变，例如通过改变盖19的厚度来实现。

为了实现密封件12相对于转子11的所需一致性，管13可以为具有非同心的内和外圆形剖面的中心细长构件的形式。这些剖面中的一者或两者可以是非圆形的，例如为椭圆形或8字形或多边形构造，诸如三角形或菱形。可设置多于一个管13，例如，可提供两个堆叠的管。

接下来参照图7a和7b，管35的另一个形式具有大体椭圆形的内和外剖面，并且如图所示在管35的中心处具有比在端部处大的主轴向长度。其目的是尽可能确保：在转子11旋转期间最小化沿转子11的轴向长度的接触压力的差异。在密封件12必须接触成形表面21、22的最大深度的下死点（“BDC”）处，管35被设计为沿轴向方向施加这样的大致恒定的压力。在密封件必须接触转子11的外壳接合表面部分20a、20b的上死点（“TDC”）处，力将不可避免地更高，这是因为管35被更大程度地压缩，但是对于椭圆来说，压缩椭圆每单位距离所需的力不是线性的而是遵循“S”形，从而最小化BDC和TDC压力之间的差异。此外，管35设置有沿管35的外表面延伸的两个平行隔开的肋36。当管35处于收容室17中时这些肋36与盖19接合，以将管35安置在室17中。

通过使管13形成有轴向延伸的突起可以减小密封件12和转子11之间的接合面积。这在图8中示出，其中图8和图1、3、4和5所共用的部件被赋予相同的附图标记并且将不进行详细描述。管具有沿管13轴向延伸并与膜片密封件12接合的V形剖面突起37，从而使得仅与突起37接合的密封件12的区域被推动在转子11上。这减小了由这种接合产生的摩擦力，同时仍提供有效的密封。膜片密封件的下表面可设置有用于定位此V形剖面突起37的构型。例如，此构型可包括在下表面上的两排分隔开的突起。

如上所述，膜片密封件12是横跨其区域的厚度均匀的薄片材料。但情况不必是这样。膜片密封件12可被成形为横跨其区域提供可变的挠曲特征，尤其允许其在转子11的最大深度处与转子11相一致。为此目的，所述膜片密封件可以例如在膜片密封件12的不接触转子11的表面上设置有圆形肋或波纹。

接下来参照图9、10和11，参照附图在上文描述的实施例的管13可由用于向膜片密封件12施加力的其它装置替代。参照图9，一个可能性是擦拭件39阵列。每个擦拭件39是U形的，并且通过连接到擦拭件39的一组自由端的带40来保持擦拭件39并排地对准。擦拭件39优选由未经橡胶处理的聚合物制成，诸如乙缩醛，其蠕动趋势小于诸如聚丙烯的材料。

该擦拭件39阵列被安装在收容室17中，其中，擦拭件39的顶端接触膜片密封件12，如图10和11示意性示出的。由于每个擦拭件39具有一个自由端，因此每个擦拭件可相对于其它擦拭件挠曲不同的量，从而允许所述阵列使得密封件12与转子11的表面相一致。如图10和11所示，擦拭件39可具有沿密封件12的在轴向上不同的长度，以在密封件12上提供均匀的力。

擦拭件39仅需要弯曲并因此经受低应力。因此，所述擦拭件可由低成本的可回收材料制成，从而允许回收泵。

另一个可能性是用流体来替代管13。接下来参照图12和13，这些图和图1所共用的部件被赋予相同的附图标记，并且不进行详细描述。在此实施例中，管13由填充收容室17的流体41替代。流体41可以是在压力下被保持在室17中的液体或凝胶。当使用凝胶时，所述凝胶可以是利用诸如聚丙烯酸钠的高吸水性聚合物、或低密度硅树脂或具有类似性质的其它材料的基于水的凝胶。在本实施例中，盖19是挠曲的并且可由弹性体制成。

在操作时，流体41向膜片密封件12施加压力，以在转子旋转时将膜片密封件12推动到转子11上。由转子轮廓改变导致的密封件12的位置的变化由盖19的挠曲的变化适应，从而使得如图13所示，当转子11的径向最外侧部分经过密封件12时达到盖19的最大挠曲。

不是在压力下被保持，流体可由作用在挠曲盖19上的弹簧来加压。

另一个可能性是用弹簧来替代管13。此实施例在图14和15中示出，其中，这些图和图1所共用的部件被赋予相同的附图标记并且不进行详细描述。在本实施例中，在法向于包括转子轴线的平面内，每个成形表面21、22的轴向轮廓形成平滑曲面，诸如圆弧或悬链线。因此，例如当形状是圆弧时，表面21、22的连续轴向轮廓将是半径逐渐增加或减小的多个圆弧。

弹簧42被设置在收容室17中。弹簧42为板簧或金属丝形式并且由金属或聚合物制成。弹簧可涂覆有比弹簧的材料软的材料。弹簧42可形成这样的轮廓，使得在密封件12上提供所需压力，其中最大预弯曲曲率大于成形表面21、22的最大轴向曲率。通过朝向弹簧42的相应相对端作用的一对辊或枢轴43以及通过安装在密封件12上并与弹簧42的相应相对侧接合的两个肋44，弹簧42被约束成围绕法向于转子11的轴线的单条轴线弯曲。当转子11旋转时，弹簧42的形状与转子11的与膜片密封件12接触的部分的轴向轮廓相一致。图14示出了最大挠曲，并且图15示出当弹簧42平直时的最小挠曲。

形成在转子11和外壳10之间的密封足以防止许多流体在这些部分之间流过。如已知的，外壳10可由被转子11扩张以改进密封的弹性材料制成。同样已知，将外壳10的内表面16和转子11的外壳接合表面形成为截锥形，以允许在这些部分之间进行相对轴向调节，以调节密封。

接下来参照图16，在此图中示出的泵具有与图1的泵共同的部件。这些部件被赋予相同的附图标记并且将不进行详细描述。在图16的实施例中，外壳10的内表面16设置有在转子11和外壳10之间的整个接触区域上延伸的弹性衬里45。衬里45可以是经橡胶处理的聚合物或硅橡胶。这允许在外壳10和转子11之间具有比弹性材料的外壳10可适应的容差更大的容差。在外壳10和转子11是圆柱形的情况下这是尤其有用的，因此不能通过部件的相对轴向运动来适应该差异，在它们是截锥形时情况如此。这在被泵送流体包含粗糙颗粒时也是有益的，因为降低了摩擦表面之间的磨损。

在此情形中，膜片12优选由与衬里45相同的材料制成。这允许膜片12的挠曲大于膜片12由比外壳10弹性小的材料制成的情形中的，并由此允许成形表面21、22与外壳10的最大间隔大于膜片12由比外壳10弹性小的材料制成的情形中的。

在参照图1至16在上文描述的实施例中，入口14和出口15由圆形剖面的管形成。这可影响相关泵的最大流率，最具体点是在被泵送流体是高粘度液体（＞100cp）时。

以给定速度以层流流过管的牛顿液体的压降与管长度成正比，并与直径的四次方成正比。因此对于粘性液体，泵的入口和出口需要尽可能大。然而，可使用的直径存在限制。在图16中，入口/出口直径的顶部不能在膜片密封件12上方并且入口/出口直径的底部不能在外壳轴线的中心线下方（否则当转子11处于水平位置时入口14和出口15可以连通）。因此，此方案是在外壳10中形成满足以上约束的最大孔口，然后在被约束的孔口的长度尽可能最短（在图16中是外壳壁厚）的情况下扩大到具有合适尺寸的入口/出口管。

此外，入口14和出口15端口可轴向延长，从而它们跨接成形表面21、22的整个轴向长度。

应该明白，可对参照附图在上文描述的布置进行许多修改。具体地，可以存在多于两个成形表面21、22。可以存在围绕转子11等角度地分隔开的三个或更多个这种表面。尽管使用三个或更多个成形表面可（见下）减小转子11每次旋转所传送的流体体积，但这种布置将提高可以测量所需流体体积所达的准确度并对于谨慎剂量来说尤其是所需的，其中室的体积是所需总剂量的共同点。

在参照附图在上文描述的实施例中，外壳接合表面20的两个部分形状相同。但情况不必是这样。参照图17，与此图和之前的图所共用的部件被赋予相同的附图标记并将不进行详细描述。在本实施例中，第二外壳接合部分20a比第一外壳接合部分20b具有更小的曲率和更大的角范围。第二外壳接合部分20a可包括具有与外壳10的内表面相同的曲率以及与入口14相同或更大的角范围的部段，从而使得第二外壳接合表面20a当其与入口14对准时阻挡入口14。这在泵被结合在流体容器（图17中未示出）的出口中时有用，因为这允许转子11阻挡入口并因此防止流体流出相关容器。

接下来参照图18，在本实施例中，此图和之前的图所共用的部件被赋予相同的附图标记并将不进行详细描述。在本实施例中，外壳10容纳转子11，转子11可由精密磨削金属形成或被形成为由诸如乙酰的树脂的形成的精密注塑成型塑料部件。转子11如PCT/GB05/003300 或PCT/GB10/000798所述地成形，但是具有参照之前的图在上文描述那样地成形的三个凹陷表面50a、50b和50c，其与外壳10一起形成室51a、51b和51c。转子11具有三个外壳接合表面52a、52b和52c。

外壳10形成在入口14和出口15之间，并且具有密封保持器53。密封保持器53具有从外壳10中的开口55引出的平行分隔开的侧壁54a、54b。每个侧壁54a、54b平行于转子11的轴线延伸，并具有至少与表面50a、50b和50c的轴向长度相等的轴向长度。端壁（未示出）与侧壁54a、54b的轴向端部互相连接。形成密封件12的弹性膜片56如以上和PCT/GB05/003300或PCT/GB10/000798所述地那样封闭所述开口。

膜片56由倒置U形剖面的细长构件57支撑，细长构件57由可顺应性挠曲且弹性的诸如硅橡胶的弹性体材料形成。构件57具有分隔开的臂58a、58b，它们通过外表面上带有肋60的基底部分59互相连接。肋60平行于构件的纵向轴线延伸。分隔开的臂58a、58b的自由端被加厚。构件57在保持器53中倒置，其中臂58a、58b的外侧面压靠在侧壁54a、54b上，从而使得基底部分59的端部61a、61b相对于侧壁54a、54b固定。肋60承靠在膜片56的下表面上。保持器53由盖62封闭，盖62包括平行分隔开的槽63a、63b，其容纳臂58a、58b的相应自由端以相对于外壳10安置构件57。盖62压缩构件57，从而使得肋60被推动在膜片56上。

如参照附图在上文所示地，沿轴向方向来成形凹陷表面50a、50b和50c。

在参照附图在上文描述的所有实施例中，每个表面21、22及50a、50b和50c与转子11的内表面16之间的最大间隔由膜片12、56的挠曲决定。如果膜片12、56超过其弹性极值，则它将永久地变形并且其与转子11密封的能力可能受损。因此，必须根据膜片12、56的材料性质选择此间隔（图18中的“d”），从而使得膜片12、56的所有伸展都发生在膜片12、56的材料的弹性范围内。

对每个表面21、22；50a、50b和50c与外壳10的内表面16之间的最大间隔“d”的这种限制会限制室23、24；51a、51b和51c的体积。当最大间隔减小到可确定的最小值以下时，相比如图1至17所示的两凸角式转子，使用三凸角式转子11（如图18所示）会提供更大的每次旋转所输送的液体体积。当由于膜片12、56的性质而需要进一步减小最大间隔“d”时，四凸角式转子10将提供比三凸角式转子更大的每次旋转所输送的液体体积。

这种三凸角式转子11具有其它优点。相比两凸角式转子11，它可在更高的流体压力下工作，因为当转子11旋转时在转子11和外壳10之间存在两个密封件。此外，尽管在这些情况下相比两凸角式转子11来说室52a、52b和52c的总体积更大，但每个室52a、52b和52c的体积小于图1至17的实施例的室23、24的体积，而其它尺寸相等，并且这提供所泵送流体的更大的分辨力。

参照图18在上文描述的泵在转子11旋转时大体如参照图1至17在上文描述地那样操作。在下死点处，当膜片在外壳10中的挠曲达最大时，基底部分59稍微挠曲，从而经由膜片56向转子11施加刚好足够在膜片56和转子11之间形成密封的力，以在未超过膜片的弹性极值的情况下防止流体从出口15流到入口14，如上所述。当转子11继续旋转45°时，转子11向内推动基底部分59。与TDC位置相比，这通过基底部分59减小其曲率来调整，这继而在不压缩臂58a、58b的情况下将臂58a、58b推动在侧壁54a、54b上。转子11从TDC旋转90°到图18所示的位置的进一步旋转会使得转子15将基底部分59从外壳11向外推动至其最大程度，并且这通过倒置构件57的基底部分59来调整。这同样不会导致臂58a、58b的任何压缩。实际上，在倒置过程中，构件57向转子11所施加的力可减小。此挠曲不会因此改变或显著改变由肋60向膜片12施加的力以及因此由膜片12向转子1施加的力，因为从预加载的圆形形式至倒置形式的轮廓改变几乎不需要额外力。

在申请人的英国专利申请No.1202245.4中更详细地描述了构件57和类似构件的操作。

Claims (24)

1. 一种泵，所述泵包括外壳（10）和可旋转地容纳在所述外壳（10）中的转子（11），所述外壳（10）包括流体入口（14）和流体出口（15），所述转子（10）包括与所述外壳（10）的内表面（16）协作以在其间形成密封的外壳接合表面（20a、20b；52a、52b、52c）、并且还包括在所述外壳接合表面（20a、20b；52a、52b、52c）的径向内侧的至少第一成形表面和第二成形表面（21、22；50a、50b、50c），并且每个成形表面与所述外壳的内表面形成相应室（23、24；51a、51b、51c），以用于在转动所述转子（11）时将流体从所述入口（14）传送到所述出口（15），密封件（12；56）被设置在所述出口（15）和所述入口（14）之间以与所述第一成形表面和第二成形表面（21、22；50a、50b、50c）接合，从而当每个成形表面（21、22；50a、50b、50c）从所述出口（15）行进到所述入口（14）时防止流体从所述出口（15）传送到所述入口（14），所述转子（11）的外壳接合表面（20a、20b；52a、52b、52c）包括在所述第一成形表面（21；50a）的边缘和所述第二成形表面（22；50b）的边缘之间轴向且周向地延伸并且在法向于转子轴线的平面内具有比在相应平面内所述外壳（10）的内表面（16）的曲率大的曲率的部分。

2. 根据权利要求1所述的泵，其中，所述转子具有第一成形表面和第二成形表面（21、22），所述第一成形表面和第二成形表面（21、22）关于包括所述转子轴线的平面对称地布置。

3. 根据权利要求2所述的泵，其中，每个成形表面（21、22）具有周向分隔开的第一边缘和第二边缘（28、29），第一外壳接合表面部分（20a、20b）在所述第一成形表面（21）的第一边缘（28）和所述第二成形表面（22）的第二边缘（29）之间延伸，第二外壳接合表面部分（20b）在所述第二成形表面（22）的第二边缘（29）和所述第一成形表面（21）的第一边缘（28）之间延伸。

4. 根据权利要求3所述的泵，其中，所述第一外壳接合转子表面部分（20a）具有与所述第二外壳接合转子表面部分（20b）相同的形状。

5. 根据权利要求3所述的泵，其中，所述第二外壳接合表面部分（20b）包括当所述第二外壳接合表面部分（20b）与所述入口（14）对准时阻挡所述入口（14）以防止流体从其流过的部分。

6. 根据权利要求1至5中任一项所述的泵，其中，所述外壳接合表面（20a、20b）或至少一个外壳接合表面部分（20a）的曲率半径小于同一点处所述外壳（10）的半径的10%。

7. 根据权利要求1至6中任一项所述的泵，其中，每个成形表面（21、22；50a、50b、50c）在法向于所述转子（11）的轴线的至少一些平面内凸出地弯曲，并且在包括所述转子轴线的平面内凹入地弯曲。

8. 根据权利要求7所述的泵，其中，所述或每个成形表面（21、22；50a、50b、50c）具有轴向分隔开的第一端和第二端，在法向于所述转子（11）的轴线的平面内，所述成形表面的凸形曲率在所述第一端和第二端处最大并减少成在所述第一端和第二端中间处最小。

9. 根据权利要求6所述的泵，其中，在所述第一端和第二端处或其附近，每个成形表面（21、22；50a、50b、50c）的凸形曲率是圆弧，并且在所述第一端和第二端中间，每个成形表面（21、22；50a、50b、50c）的凸形曲率是椭圆弧。

10. 根据权利要求8所述的泵，其中，在所述第一端和第二端处或其附近，每个成形表面（21、22；50a、50b、50c）的凸形曲率是圆弧，并且在第一端和第二端中间，每个成形表面（21、22；50a、50b、50c）在法向于转子轴线的平面内具有为直线的剖面。

11. 根据权利要求7至10中任一项所述的泵，其中，在每个成形表面（21、22；50a、50b、50c）上的每点处，在所述点处法向于所述表面（21、22；50a、50b、50c）的假想线与在所述点处沿所述转子（11）的半径的假想线之间的角度大于55°。

12. 根据权利要求7至11中任一项所述的泵，其中，在每个所述表面（21、22；50a、50b、50c）上的任一点处，在法向于所述转子（11）轴线的通过所述点的平面内，所述表面（21、22；50a、50b、50c）的曲率具有不大于所述内表面的半径的10倍的半径。

13. 根据权利要求1至12中任一项所述的泵，其中，每个成形表面（21、22；50a、50b、50c）具有周向分隔开的第一侧边缘和第二侧边缘，在所述外壳接触表面（20a、20b；52a、52b、52c）的半径的径向内侧的每个表面（21、22；50a、50b、50c）的深度沿从所述第一边缘到所述第二边缘的周向方向不均匀地改变。

14. 根据权利要求13所述的泵，其中，深度的增加速率在从所述第一边缘引出的每个表面（21、22；50a、50b、50c）的第一周向部段（30）中大于在从所述第二边缘引出的相应第二周向部段（32）中的。

15. 根据权利要求14所述的泵，其中，所述第一周向部段（30）具有比所述第二周向部段（32）短的周向范围。

16. 根据权利要求15所述的泵，其中，所述第一周向部段和第二周向部段（30、32）都包括相应第一、第二和第三子部段（33a、33b、33c；34a、34b、34c），每个周向部段（30、32）的每个子部段（33a、33b、33c；34a、34b、34c）具有与所述周向部段的其它子部段不同的深度增加速率。

17. 根据权利要求13至16中任一项所述的泵，其中，所述转子（11）被布置为使得每个成形表面（21、22；50a、50b、50c）的第一边缘是沿转子旋转方向的前缘，从而第一边缘在第二边缘之前接触所述密封件（12；56）。

18. 根据权利要求1至17中任一项所述的泵，其中，与所述转子接触的所述外壳的内表面的至少一部分由衬里（45）形成，所述衬里（45）的材料软于所述外壳的其余部分的材料，当所述转子在所述外壳内旋转时，所述衬里（45）由所述转子的外壳接触表面（20a、20b；52a、52b、52c）弹性地变形，以在所述衬里（45）和所述转子（11）的外壳接触表面（20a、20b；52a、52b、52c）之间形成密封。

19. 根据权利要求18所述的泵，其中，所述衬里（45）是经橡胶处理的聚合物或硅橡胶。

20. 根据权利要求1至19中任一项所述的泵，其中，所述密封件由膜片（12；56）形成。

21. 根据在引用权利要求19的情况下的权利要求20所述的泵，其中，所述膜片（12；56）由所述衬里（45）的一部分形成。

22. 根据权利要求1至21中任一项所述的泵，其中，所述密封件（12；56）由挠曲弹性材料形成，并且每个成形表面（21、22；50a、50b、50c）与所述外壳（10）的内表面（16）的最大间隔使得当所述转子（11）旋转时不超过所述密封件（12；56）的弹性极限。

23. 根据权利要求22所述的泵，其中，所述密封件（12；56）由所述外壳（10）的材料与所述外壳（10）整体地形成。

24. 一种泵，所述泵包括外壳（10）和可旋转地容纳在所述外壳（10）中的转子（11），所述外壳（10）包括流体入口（14）和流体出口（15），所述转子（10）包括与所述外壳（10）的内表面（16）协作以在其间形成密封的外壳接合表面（20a、20b；52a、52b、52c）、并且还包括在所述外壳接合表面（20a、20b；52a、52b、52c）的径向内侧的至少第一成形表面和第二成形表面（21、22；50a、50b、50c），并且每个成形表面与所述外壳的内表面形成相应室（23、24；51a、51b、51c），以用于在转动所述转子（11）时将流体从所述入口（14）传送到所述出口（15），密封件（12；56）被设置在所述出口（15）和所述入口（14）之间以与第一成形表面和第二成形表面（21、22；50a、50b、50c）接合，从而当每个成形表面（21、22；50a、50b、50c）从所述出口（15）行进到所述入口（14）时防止流体从所述出口（15）传送到所述入口（14），每个成形表面（21、22；50a、50b、50c）具有周向分隔开的第一侧边缘和第二侧边缘，所述外壳接合表面（20a、20b；52a、52b、52c）的半径的径向内侧的每个表面（21、22；50a、50b、50c）的深度沿从所述第一边缘到所述第二边缘的周向方向不均匀地改变。