CN104389791B - 一种改进容积效率的旋喷泵及改进方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种改进容积效率的旋喷泵及改进方法，旋喷泵包括具有空腔结构的壳体、转子总成和皮托管总成，转子总成包括相互密封扣合的转子盖和转毂并形成一转子腔，转子与驱动轴相连接；皮托管总成包括连为一体的导管和皮托管，皮托管设于转子腔内，导管贯穿于转子盖的中部并与壳体固定连接，导管与转子盖相对可旋转，导管与转子盖的配合处均具有多个一定轴向长度且间隔设置的环形凸起和环形槽，导管与转子盖通过环形凸起和环形槽之间配合形成截流区。一种改进旋喷泵容积效率的方法，在转子盖和导管的配合处设置使泄露流体能量损耗且转子盖与导管相对运动时彼此无摩擦的截流区，使截流区尾部的泄露流体与环形进口流道的压力相近，实现截流的效果。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种改进容积效率的旋喷泵及改进方法，属于旋喷泵领域。
背景技术
旋喷泵也被称为皮托管泵。该泵具有小流量、高扬程、流量-扬程曲线平缓的特点逐渐被人们所关注。所述的旋喷泵包括壳体，在壳体内设置一可相对壳体旋转的转子，所述的转子由转毂和转子盖扣合形成转子腔，所述的转毂与驱动其旋转的转轴相连接，转子盖的内部具有多个辐向分布的流道，该流道的一端与泵的环形进口流道相连通，另一端与转子腔相连通；一个由皮托管和导管构成的皮托管总成的皮托管部分设置在转子腔内部，导管的一端从转子的转子盖的中心孔穿出转子腔并与壳体固定连接，在转子腔与进口环形流道之间配合处形成一泄露通道。旋喷泵在实际工作时，转轴带动转子旋转，转子内的液体在离心力的作用下形成压力，在压力的作用下，流体从与皮托管连通的泵的流体出口流出。由于皮托管总成的导管与转子盖之间可相对旋转，转子腔内的流体会从泄露通道泄露到环形进口流道内造成液体回流，造成容积损失，进而影响泵的工作性能。
现有技术的转子腔和环形进口流道之间的泄露通道的结构是在转子和导管的配合处仅在导管的外表面上开设一道环形的沟槽，通过该结构实现截流的目的，但是在实际的使用过程中，该截流结构仍有大量的转子腔内的液体回流到环形进口流道内，造成严重的容积损失。
鉴于此提出本发明。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有无摩擦,无需保养，无功耗,寿命长，并可极大程度地改进容积效率的旋喷泵及改进方法。
为了实现该目的，本发明采用如下技术方案：
一种改进容积效率的旋喷泵，包括：具有空腔结构的壳体、转子总成和皮托管总成，所述的转子总成包括相互密封扣合且设于壳体空腔内部的转子盖和转毂，所述的转子盖和转毂形成一转子腔，所述的转毂与驱动轴相连接。
所述的皮托管总成包括连为一体的导管和皮托管，所述的皮托管设于转子腔内，所述的导管一端穿过转子盖并与壳体固定连接，且导管的外伸处具有一环形进口流道，所述的导管与转子盖的配合处均具有多个间隔设置的环形凸起和环形槽，所述环形凸起和环形槽之间配合形成由多个轴向节流间隙流道、径向节流间隙流道和环形腔室相连接构成的截流区。所述的截流区的中部至少具有三个环形腔室。
本方案是通过相互连通的多个轴向节流间隙流道、径向节流间隙流道和环形腔室在不增加截流区的轴向长度的情况下增加了泄露流体的泄露流程和沿程摩擦阻力；在压差的作用下，较高能量的泄漏的流体通过轴向节流间隙流道和径向节流间隙流道形成的弯曲流道进入环形腔室，进入环形腔室的泄露流体速度骤然降低，使泄露的流体释放一部分能量，释放了一部分能量的泄露流体再次通过轴向节流间隙流道和径向节流间隙流道进入下一环形腔室以同样的方式再次释放能量，经过多次的能量释放使截流区尾部的泄露流体与环形进口流道具有相同或相近的压力，进而达到截止流动的效果。
该截流结构的一个特点是在转子盖和导管配合处存在一间隙，转子盖在旋转时不与导管发生摩擦，使该截流结构对截流区的温度、转速和耐振能力要求较低，且使用寿命较长。该截流结构还具有便于装配，对流体中的杂质的适应性较好，制造和维修成本低的特点。
前述的这种改进容积效率的旋喷泵中，所述的截流区初始端的导管上沿泄露方向还设有多级环形阶梯，所述的环形阶梯的径向侧壁和相邻的轴向侧壁分别与转子盖的第一端面和相邻的轴向侧壁配合形成初始径向节流间隙流道和初始轴向节流间隙流道。该种结构可以利用转子盖的端面并与环形阶梯形成节流间隙流道，不增加截流区的轴向长度，而增加泄露流体的沿程阻力，进一步增加了泄露流体的沿程，另外，在实际的生产过程中可以根据泵的实际功率和转速等来调节初始径向节流间隙流道的间隙宽度，使截流区尾部的泄露流体的压力与环形进口流道的压力相近，更好的起到截流的效果。靠近转子腔一侧的截流部分为截流区的初始端；靠近环形进口流道的截流部分为截流区的尾部。
前述的这种改进容积效率的旋喷泵中，所述的截流区中部的环形凸起的轴向侧壁均正对环形槽设置，且所述的环形凸起的轴向侧壁与所对的环形槽形成多个环形腔室。通过该种形式的截流结构使泄露流体以上下波动的形式泄露，使相同轴向长度的截流区具有更长的泄露沿程。另外，该种结构的设置可有效避免由于加工和装配精度的影响导致截流区发生摩擦的问题。
前述的这种改进容积效率的旋喷泵中，所述的环形凸起的轴向长度小于或等于其所正对的环形槽的轴向长度。该种结构的设置也可有效避免由于加工和装配精度的影响导致截流区发生摩擦的问题。同时，该种结构还可以使截流区轴向长度相同的条件下具有更长的节流间隙流道。前述的这种改进容积效率的旋喷泵中，所述的转子盖上的环形凸起具有相同的直径，且转子盖上的环形凸起的直径大于或等于截流区中部的导管的环形凸起的直径。该种结构的设置也可有效避免由于加工和装配精度的影响导致截流区发生摩擦的问题。
前述的这种改进容积效率的旋喷泵中，所述的截流区尾部的导管上具有一尾部环形凸起，所述的尾部环形凸起的径向侧壁和相邻的轴向侧壁依次与该处转子盖上环形凸起的径向侧壁和与其相邻的轴向侧壁配合形成一尾部径向节流间隙流道和尾部轴向节流间隙流道。
前述的这种改进容积效率的旋喷泵中，所述的截流区的尾部处的导管上的环形凸起的直径与转子盖上的环形凸起的直径具有相同的名义尺寸，且选取负公差配合。具有相同的名义尺寸可以进一步减小流道的间隙，增大泄漏流体的摩擦阻力；选取负公差是为了装配需要。
前述的这种改进容积效率的旋喷泵中，所述的截流区的中部至少具有三个环形腔室，且转子盖上的环形凸起的轴向侧壁与该处导管上的环形凸起的轴向侧壁的水平投影具有一间隙e，所述的间隙e为0.2mm-0.5mm，由于加工精度难以保证，转子在高速旋转的时候不可避免地发生径向跳动，通过间隙e可有效避免截流区产生机械摩擦的同时增大泄漏流体的沿程摩阻，间接改善截流区的截流性能。所述的环形腔室的径向尺寸为1.5mm-3.5mm。
前述的这种改进容积效率的旋喷泵中，所述的截流结构的初始径向节流间隙流道与尾部径向节流间隙流道各自的间隙为1-3.5mm。在实际的生产过程中可以根据泵的实际功率和转速等来调节初始径向节流间隙流道和尾部径向节流间隙流道的间隙宽度，使截流区尾部的泄露流体的压力与环形进口流道的压力相近，更好的起到截流的效果。
前述的这种改进容积效率的旋喷泵中，所述的初始轴向节流间隙流道的间隙为0.2mm-0.5mm。该间隙也可有效避免由于加工精度难以保证，转子在高速旋转的时候不可避免地发生径向跳动的缺陷造成截流区之间的摩擦的同时改善截流性能。
一种改进旋喷泵容积效率的方法，在转子盖和导管的配合处设置使泄露流体能量损耗且转子盖与导管相对运动时彼此无摩擦的截流区，所述的截流区能够实现泄露流体能量的损耗，使截流区尾部的泄露流体与环形进口流道的压力相近，实现截流的效果。
前述的改进旋喷泵容积效率的方法中，所述的截流区包括多个大小和方向变化的节流间隙流道，通过增长节流间隙流道增大泄露流体的沿程阻力；在节流间隙流道上还间隔设置多个环形腔室，进入环形腔室的泄露流体速度骤减，达到增大截流区的局部摩擦阻力的目的，通过相互连通的节流间隙流道和环形腔室使泄露流体沿不规则的路线流动使截流区尾部的泄露流体的压力接近截流区尾部的环形进口流道的流体压力，实现截流的目的。
采用本发明所述的技术方案后，带来以下有益效果：本发明一种改进容积效率的旋喷泵通过转子的转子盖上的间隔设置的环形凸起和环形槽与皮托管总成的导管上间隔设置的环形槽和环形凸起配合，形成多个径向、轴向间隙流道，且在径向和轴向间隙流道之间连有多个环形腔室，流体通过上述的间隙流道泄露时，进入环形腔室时，流体损失能量，经过多个环形腔室的能量损耗，使流体泄漏量较小起到很好的截流效果；另外该种截流方式的转子盖与导管配合处存在间隙，两者之间为无摩擦配合，使截流处的使用寿命较长，降低设备的维修成本；另外该截流结构对截流处的压力、温度和转速等使用条件要求较低，且具有装配容易，制造成本低的优点。
本发明一种改进旋喷泵容积效率的方法，在转子盖和导管的配合处设置使泄露流体能量损耗且转子盖与导管相对运动时彼此无摩擦的截流区，使截流区尾部的泄露流体与环形进口流道的压力相近，实现截流的效果。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
图1：本发明一种改进容积效率的旋喷泵的结构示意图。
图2：本发明一种改进容积效率的旋喷泵的转子盖与导管间截流结构的放大视图。
图3：使用本发明中所述的截流结构和不使用该截流结构的旋喷泵的效率曲线。
其中：1、壳体，2、转子总成，3、转子盖，4、转毂，5、驱动轴，6、皮托管总成，7、转子腔，8、导管，9、皮托管，10、环形腔室，11、初始径向节流间隙流道，12、初始轴向节流间隙流道，13、尾部环形凸起，14、尾部径向节流间隙流道，15、尾部轴向节流间隙流道，16、第一端面，17、轴向侧壁，18、转子盖尾部的轴向侧壁，19、环形进口流道。
具体实施方式
实施例一
一种改进容积效率的旋喷泵，如图1所示，包括：具有空腔结构的壳体1、转子总成2和皮托管总成6，所述的转子总成2包括相互密封扣合且设于壳体1空腔内部的转子盖3和转毂4，所述的转子盖3和转毂4形成一转子腔7，所述的转毂4与驱动轴5相连接；所述的皮托管总成6包括连为一体的导管8和皮托管9，所述的皮托管9设于转子腔7内，所述的导管8一端穿过转子盖3并与壳体1固定连接，且导管8的外伸处具有一环形进口流道19，如图2所示，所述的导管8与转子盖3的配合处均具有多个间隔设置的环形凸起和环形槽，所述环形凸起和环形槽之间配合形成由多个轴向节流间隙流道、径向节流间隙流道和环形腔室10相连接构成的截流区。所述的截流区初始端的导管8上沿泄露方向还设有多级环形阶梯，所述的环形阶梯的径向侧壁和相邻的轴向侧壁分别与转子盖3的第一端面16和相邻的轴向侧壁17配合形成初始径向节流间隙流道11和初始轴向节流间隙流道12。所述的截流区中部的环形凸起的轴向侧壁均正对环形槽设置，且所述的环形凸起的轴向侧壁与所对的环形槽形成多个环形腔室10。所述的环形凸起的轴向长度小于其所正对的环形槽的轴向长度。所述的转子盖3上的环形凸起具有相同的直径，且转子盖3上的环形凸起的直径大于截流区中部的导管8的环形凸起的直径。所述的截流区尾部的导管8上具有一尾部环形凸起13，所述的尾部环形凸起13的径向侧壁和相邻的轴向侧壁依次与该处转子盖3上环形凸起的径向侧壁和与其相邻的轴向侧壁18配合形成一尾部径向节流间隙流道14和尾部轴向节流间隙流道15。所述的截流区的尾部处的导管8上的环形凸起的直径与转子盖3上的环形凸起的直径具有相同的名义尺寸，且选取负公差配合。转子盖3上的环形凸起的轴向侧壁与该处导管8上的环形凸起的轴向侧壁的水平投影具有一间隙e，所述的间隙e为0.2mm-0.5mm，在本实施例中选择为0.5mm；且所述的环形腔室10的径向尺寸为1.5mm-3.5mm，在本实施例中选择为3.5mm。所述的截流结构的初始径向节流间隙流道11与尾部径向节流间隙流道14各自的间隙为1-3.5mm，在本实施例中，上述两间隙均为2.5mm。所述的初始轴向节流间隙流道12的间隙为0.2mm-0.5mm，在本实施例中此间隙尺寸选择为0.3mm。
上述旋喷泵在转子盖3和导管8的配合处设置使泄露流体能量损耗且转子盖3与导管8相对运动时彼此无摩擦的截流区，所述的截流区可以实现泄露流体能量的损耗，使截流区尾部的泄露流体与环形进口流道19的压力相近。所述的截流区包括多个大小和方向变化的节流间隙流道，通过增长节流间隙流道增大泄露流体的沿程阻力；在节流间隙流道上还间隔设置多个环形腔室10，进入环形腔室10的泄露流体速度骤减，达到增大截流区的局部摩擦阻力的目的，通过相互连通的节流间隙流道和环形腔室使泄露流体沿不规则的路线流动使截流区尾部的泄露流体的压力接近截流区尾部的环形进口流道19的流体压力，实现截流的目的。
本发明一种改进容积效率的旋喷泵通过转子的转子盖上的间隔设置的环形凸起和环形槽与皮托管总成的导管上间隔设置的环形槽和环形凸起配合，形成多个径向、轴向间隙流道，且在径向和轴向间隙流道之间连有多个环形腔室，组成一个截流结构，流体通过上述的间隙流道泄露时，进入环形腔室时，流体损失能量，经过多个环形腔室的能量损耗，使流体泄漏量较小起到很好的截流效果；另外该种截流结构在转子盖与导管配合处存在间隙，两者之间为无摩擦配合，使截流处的使用寿命较长，降低设备的维修成本；另外该截流结构对截流处的压力、温度和转速等使用条件要求较低，且具有装配容易，制造成本低的优点。
实施例二
一种改进容积效率的旋喷泵，包括：具有空腔结构的壳体1、转子总成2和皮托管总成6，所述的转子总成2包括相互密封扣合且设于壳体1空腔内部的转子盖3和转毂4，所述的转子盖3和转毂4形成一转子腔7，所述的转毂4与驱动轴5相连接；所述的皮托管总成6包括连为一体的导管8和皮托管9，所述的皮托管9设于转子腔7内，所述的导管8一端穿过转子盖3并与壳体1固定连接，且导管8的外伸处具有一环形进口流道19，所述的导管8与转子盖3的配合处均具有多个间隔设置的环形凸起和环形槽，所述环形凸起和环形槽之间配合形成由多个轴向节流间隙流道、径向节流间隙流道和环形腔室10相连接构成的截流区。所述的截流区初始端的导管8上沿泄露方向还设有多级环形阶梯，所述的环形阶梯的径向侧壁和相邻的轴向侧壁分别与转子盖3的第一端面16和相邻的轴向侧壁17配合形成初始径向节流间隙流道11和初始轴向节流间隙流道12。所述的截流区中部的环形凸起的轴向侧壁均正对环形槽设置，且所述的环形凸起的轴向侧壁与所对的环形槽形成多个环形腔室10。所述的环形凸起的轴向长度小于其所正对的环形槽的轴向长度。所述的转子盖3上的环形凸起具有相同的直径，且转子盖3上的环形凸起的直径大于截流区中部的导管8的环形凸起的直径。所述的截流区尾部的导管8上具有一尾部环形凸起13，所述的尾部环形凸起13的径向侧壁和相邻的轴向侧壁依次与该处转子盖3上环形凸起的径向侧壁和与其相邻的轴向侧壁18配合形成一尾部径向节流间隙流道14和尾部轴向节流间隙流道15。所述的截流区的中部具有三个环形腔室10，且转子盖3上的环形凸起的轴向侧壁与该处导管8上的环形凸起的轴向侧壁的水平投影具有一间隙e，所述的间隙e为0.2mm；且所述的环形腔室10的径向尺寸为1.5mm。所述的截流结构的初始径向节流间隙流道11与尾部径向节流间隙流道14的间隙为3.5mm。所述的初始轴向节流间隙流道12的间隙为0.5mm。
如图3所示，曲线A为使用本发明所述的截流结构的旋喷泵的效率曲线，曲线B为不使用该截流结构的旋喷泵的效率曲线。经过试验验证，使用该截流结构的旋喷泵的容积效率比不使用该截流结构的旋喷泵的效率高将近10％。
本发明提供了一种改进容积效率的旋喷泵，在转子盖和导管的配合处设置使泄露流体能量损耗且转子盖与导管相对运动时彼此无摩擦的截流区，通过截流结构在进液口和转子腔之间阻止泄露通道内液体的流通，使截流区尾部的泄露流体与环形进口流道的压力相近，截流从转子腔回流到环形进口流道的液体，实现截流的效果。
实施例三
本实施例所述的改进旋喷泵容积效率的方法在实施例一或二所述的旋喷泵上实施。一种改进旋喷泵容积效率的方法，结合图1、2所示，在转子盖3和导管8的配合处设置使泄露流体能量损耗且转子盖3与导管8相对运动时彼此无摩擦的截流区，所述的截流区可以实现泄露流体能量的损耗，使截流区尾部的泄露流体与环形进口流道19的压力相近。所述的截流区包括多个大小和方向变化的节流间隙流道，通过增长节流间隙流道增大泄露流体的沿程阻力；在节流间隙流道上还间隔设置多个环形腔室10，进入环形腔室10的泄露流体速度骤减，达到增大截流区的局部摩擦阻力的目的，通过相互连通的节流间隙流道和环形腔室使泄露流体沿不规则的路线流动使截流区尾部的泄露流体的压力接近截流区尾部的环形进口流道19的流体压力，实现截流的目的。
本发明一种改进旋喷泵容积效率的方法，在转子盖和导管的配合处设置使泄露流体能量损耗且转子盖与导管相对运动时彼此无摩擦的截流区，使截流区尾部的泄露流体与环形进口流道的压力相近，实现截流的效果。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明原理前提下，还可以做出多种变形和改进，这也应该视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种改进容积效率的旋喷泵，包括：具有空腔结构的壳体(1)、转子总成(2)和皮托管总成(6)，所述的转子总成(2)包括相互密封扣合且设于壳体(1)空腔内部的转子盖(3)和转毂(4)，所述的转子盖(3)和转毂(4)形成一转子腔(7)，所述的转毂(4)与驱动轴(5)相连接；
所述的皮托管总成(6)包括连为一体的导管(8)和皮托管(9)，所述的皮托管(9)设于转子腔(7)内，所述的导管(8)一端穿过转子盖(3)并与壳体(1)固定连接，且导管(8)的外伸处具有一环形进口流道(19)，其特征在于：所述的导管(8)与转子盖(3)的配合处均具有多个间隔设置的环形凸起和环形槽，所述环形凸起和环形槽之间配合形成由多个轴向节流间隙流道、径向节流间隙流道和环形腔室(10)相连接构成的截流区；所述的截流区的中部至少具有三个环形腔室(10)。
2.根据权利要求1所述的改进容积效率的旋喷泵，其特征在于：所述的截流区初始端的导管(8)上沿泄露方向还设有多级环形阶梯，所述的环形阶梯的径向侧壁和相邻的轴向侧壁分别与转子盖(3)的第一端面(16)和相邻的轴向侧壁(17)配合形成初始径向节流间隙流道(11)和初始轴向节流间隙流道(12)。
3.根据权利要求1或2所述的改进容积效率的旋喷泵，其特征在于：所述的截流区中部的环形凸起的轴向侧壁均正对环形槽设置，且所述的环形凸起的轴向侧壁与所对的环形槽形成多个环形腔室(10)。
4.根据权利要求3所述的改进容积效率的旋喷泵，其特征在于：所述的环形凸起的轴向长度小于或等于其所正对的环形槽的轴向长度，所述的转子盖(3)上的环形凸起具有相同的直径，且转子盖(3)上的环形凸起的直径大于或等于截流区中部的导管(8)的环形凸起的直径。
5.根据权利要求4所述的改进容积效率的旋喷泵，其特征在于：所述的截流区尾部的导管(8)上具有一尾部环形凸起(13)，所述的尾部环形凸起(13)的径向侧壁和相邻的轴向侧壁依次与该处转子盖(3)上环形凸起的径向侧壁和与其相邻的轴向侧壁(18)配合形成一尾部径向节流间隙流道(14)和尾部轴向节流间隙流道(15)。
6.根据权利要求5所述的改进容积效率的旋喷泵，其特征在于：所述的截流区的尾部处的导管(8)上的环形凸起的直径与转子盖(3)上的环形凸起的直径具有相同的名义尺寸，且选取负公差配合。
7.一种改进旋喷泵容积效率的方法，其特征在于：在转子盖(3)和导管(8)的配合处设置使泄露流体能量损耗且转子盖(3)与导管(8)相对运动时彼此无摩擦的截流区，所述的截流区能够实现泄露流体能量的损耗，使截流区尾部的泄露流体与环形进口流道(19)的压力相近。
8.根据权利要求7所述的改进旋喷泵容积效率的方法，其特征在于：所述的截流区包括多个大小和方向变化的节流间隙流道，通过增长节流间隙流道增大泄露流体的沿程阻力；在节流间隙流道上还间隔设置多个环形腔室(10)，进入环形腔室(10)的泄露流体流速骤减，达到增大截流区的局部摩擦阻力的目的，通过相互连通的节流间隙流道和环形腔室使泄露流体沿不规则的路线流动使截流区尾部的泄露流体的压力接近截流区尾部的环形进口流道(19)的流体压力，实现截流的目的。
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