CN105715540A - 挤压式偏心转子水泵及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了挤压式偏心转子水泵及其使用方法，包括：泵壳，泵壳内设有空腔，泵壳设有入口和出口；在空腔内设有三角转子，转子套在输入轴的偏心块处旋转以实现工作腔的增大或减小；所述转子与曲轴间隙配合，泵壳内固设有定齿轮，转子中部设有与定齿轮配合的齿圈，齿圈固定连接转子。本发明的有益效果是：由于零件数量少，拆卸方便，加工精度较高，导致在工作中告诉运转平稳，噪声较小；在批量生产过程中，由于加工工序简单，体积小导致成本较低、加工方便；结构的先进性保证了水泵的大排量和高效率；本发明中的转子水泵高效率、相对轻便、易于维修，泛用于城市供水、污水处理、土木与建筑系统、农业水利系统、电站系统等。

Description

挤压式偏心转子水泵及其使用方法

技术领域

本发明涉及水泵，具体涉及挤压式偏心转子水泵及其使用方法。

背景技术

现有的水泵根据工作原理可分为容积泵和叶片泵等类型。容积式泵是指利用泵缸内容积的变化来输送液体的泵，主要有：活塞泵、柱塞泵、隔膜泵、齿轮泵、滑片泵、螺杆泵等。往复泵等容积式泵自吸能力强，理论流量与工作压力无关，只取决于转速、泵缸尺寸及作用数。但流量不均匀，转速不宜太快，对液体污染度不很敏感，结构较复杂且易损件较多不易维修，资金用量大等。叶片泵是利用回转叶片与水的相互作用来传递能量，有离心泵、轴流泵和混流泵等类型。叶片泵转子旋转时，叶片在离心力的作用下，尖部紧贴在定子内表面上。这样两个叶片与转子和定子内表面所构成的工作容积，先由小到大吸水后再由大到小排水，叶片旋转一周时，完成两次吸水与排水。可广泛用于电力、冶金、煤炭、建材等行业输送含有固体颗粒的浆体。如火电厂水力除灰、冶金选矿厂矿浆输送、洗煤厂煤浆及重介输送等。但叶片泵由于密封等问题导致自吸能力较差，还需要灌泵启动，应用的场合受到很多的限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用偏心挤压作用使泵内工作腔体积随转子的运动及工作腔内壁曲线变化完成进水、排水的偏心作用的挤压式偏心转子水泵及其使用方法。

为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

挤压式偏心转子水泵，包括：

泵壳，泵壳内设有空腔，泵壳设有入口和出口；

在空腔内设有三角转子，转子套在输入轴的偏心块处旋转以实现工作腔的增大或减小；所述转子与曲轴间隙配合，泵壳内固设有定齿轮，转子中部设有与定齿轮配合的齿圈，齿圈固定连接转子。

挤压式偏心转子水泵，包括：

泵壳，泵壳内设有空腔，泵壳上设有入口和出口；

在空腔内设有三角转子，转子套在输入轴的偏心块处旋转以实现工作腔的增大或减小；所述转子与曲轴间隙配合，泵壳内固设有定齿轮，转子中部设有与定齿轮配合的齿。

进一步地，所述入口和出口各有两个，入口与出口交错设置，四个口上下左右对称设置。

进一步地，所述泵壳底端设有竖直方向的固定座。

进一步地，所述泵壳包括一环形或长圆形侧壁，侧壁的两侧分别设有封面。

进一步地，所述转子与所述封面之间设有密封圈。

进一步地，所述输入轴通过无极变速机与动力装置连接。

进一步地，在入口和出口处分别设有内置单向阀，以避免水的回流。

进一步地，所述转子的三条边为向外凸的弧线。

进一步地，转子与泵壳形成3个工作腔，所述转子的内角处装有可伸缩的硬质密封条以密封工作工作腔。

水泵的使用方法，具体步骤如下：

1)转子在输入轴的带动下旋转，由一个入口吸水，一个工作腔的体积增大；

2)转子继续旋转，步骤1)中的工作腔的体积逐渐减小，水从出口排出；

3)水泵从步骤2)中出口下方的入口吸水，工作腔的体积增大；

4)转子继续旋转，步骤3)中的工作腔的体积逐渐减小，水从出口排出；

5)同时从步骤1)和步骤3)中的入口吸水，重复步骤1)-步骤4)。

本发明的工作原理是：转子的转动分为由输入轴转动来带动转子绕输入轴转动以及内齿圈与定齿轮的啮合运动完成转子的自转两部分。转子的几何中心绕输入轴中心公转的同时，转子本身又绕自身几何中心自转。在转子转动时，以转子中心为中心的内齿圈与以输入轴中心为中心的定齿轮啮合，定齿轮与泵壳相对静止，固定在泵壳上。转子以及封盖把侧壁分成了互不相通的三个工作腔，通过转子的复合运动改变三个工作腔的容积变化来完成工作，即转子完成一个周期的转动，泵完成六次吸水六次排水过程；由输入轴提供动力，因内齿圈、定齿轮相啮合，内齿圈固定在转子上，定齿轮与侧壁相对静止，内齿圈与定齿轮的齿数之比为3:2，上述运动关系使得转子顶点的运动轨迹似椭圆，转子把侧壁分成三个独立工作腔，三个工作腔各自先后完成进水和排水，如图3中A到G过程为图4中所指输水入口d开始进水的一个工作腔的进水排水过程，此过程转子自转了半圈，因此输入轴的转速是转子自转速度的3倍，所以可以得出：输入轴转一圈，可完成两个工作腔的进水和排水过程。

本发明的有益效果是：

1)由于零件数量少，拆卸方便，加工精度较高，导致在工作中告诉运转平稳，噪声较小。

2)在批量生产过程中，由于加工工序简单，体积小导致成本较低、加工方便。

3)结构的先进性保证了水泵的大排量和高效率。

4)本发明中的转子水泵高效率、相对轻便、易于维修，泛用于城市供水、污水处理、土木与建筑系统、农业水利系统、电站系统等。

附图说明

图1是挤压式偏心转子水泵结构装配图。

图2是挤压式偏心转子水泵工作过程示意图。

图3挤压式偏心转子水泵进出水口位置示意图。

图4是内置单向阀结构示意图。

图5是端盖固定侧视图。

图6是转子的主视图。

图7是转子的侧视图。

图8是转子的剖视图。

其中：1--后封盖；2—后端盖；3--输入轴；4--机械密封件；5—侧壁；6--弹簧密封片；7--转子；8--内齿圈；9--定齿轮；10--双列角接触轴承；11—前端盖；12--耐磨密封环；13--前封盖；14—后小端盖；15—前小端盖；16—弹簧；17—摆片；18—压盖。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

实施例1

如图1，挤压式偏心转子水泵是由转子7、侧壁5、前封盖1和后封盖13、输入轴3、内齿圈8、定齿轮9、弹簧密封片6、耐磨密封环12、机械密封件4、双列角接触轴承10等组成。挤压式偏心转子水泵的转子7通过轴套与输入轴3的偏心块处配合；输入轴3的输入端通过双列角接触球轴承以及小端盖与端盖装配在一起，前端盖11通过紧固螺栓与前封盖13固定；输入轴3的另一端通过双列角接触球轴承10以及后小端盖14与后端盖11装配在一起，后端盖2通过紧固螺栓与后封盖1固定。密封的可靠性使得该泵自吸能力较强，不需要灌泵启动。同时，为保证轴向密封的可靠性，在两端端盖内、双列角接触轴承内侧装有机械密封件。前封盖13和后封盖1通过紧固螺栓固定在侧壁5上。内齿圈8镶嵌在转子7内部，定齿轮9镶嵌在前端盖13上。转子7两侧面装配有耐磨密封环12，以实现转子7侧面与前后封盖的密封；转子7三个内角处设有凹槽，凹槽与弹簧密封片配合以实现转子7与工作腔的密封。

侧壁5内腔型线为内切创成法形成的双弧外次摆线，在上面开有输水入口A、C和输水出口B和D。转子7的轮廓线是侧壁型线的内包络线。在泵工作过程中，三个工作腔的容积随着转子7的转动逐步进行改变。使泵工作腔的压强改变，来实现吸、排水过程。转子7的转动分为驱动输入轴3转动来带动转子7绕输入轴3主轴转动以及内齿圈8与定齿轮9的啮合运动完成转子7的自转两部分。内齿圈8与定齿轮9的齿数之比为3：2，保证了转子7的运动轨迹。定齿轮9固定在前端盖11上与固定在转子7上的内齿圈形成配合，从而保证了转子7的自转。

转子7由于偏心导致受到离心力，将转子内割块，替换为比重较大的材料，以此消减离心力的影响。

所述的进出水口的位置、形状大小对挤压式偏心转子水泵的工作效率有较大的影响。进出水口形状大小应遵循进水口大、出水口小的原则。同时，相差比例应符合实际情况。在进出水口选择方面，进出水口都应选在两个极限点位置之外；工作中为减少回流现象，进出水口都装有内置单向阀限制水流方向。

三个工作腔的径向密封为弹簧与弹簧密封片6结合来实现的。在泵工作前，由于弹性作用使得弹簧密封片6与侧壁5内壁紧紧贴合，而在工作过程中，由于离心力的作用，贴合力急剧增大，从而实现了三个工作腔的径向密封。而端面密封是由耐磨密封环12及其底部安装的弹簧配合前封盖1和后封盖13来实现的。弹簧的弹性使得耐磨密封环12与前后封盖贴合在一起。在工作过程中二者相互摩擦，所以密封片选用比内腔更硬的材料来延长使用寿命。而在两端端盖内、双列角接触轴承内侧对称的装有机械密封件，大大提高了泵体的轴向密封性，也保护了轴承。

如图2，挤压式偏心转子水泵工作过程示意图。转子7在转动过程中，所示着色工作腔体积增大，由A管口吸水，工作腔内液体不断增多到位置4时所示工作腔容积最大，随着转子继续转动，工作腔容积逐渐减小，水由B管口排出，到位置6时，工作腔容积最小，然后继续由D管口吸水，随即由管口C排出。转子7在一个转动周期内共完成三个工作腔的进出液体。在工作过程中，转子在各个时刻在工作腔内的位置，输入轴转动3周，转子7转动1周，三个工作腔分别完成两次体积变化，水泵整体吸水、排水6次，从而大大提高了泵的工作效率。

挤压式偏心转子水泵的进出水口A、B、C、D的位置对工作效率有较大的影响。如图3，转子逆时针转，研究左下进口的情况(这种进口位置安排保证下临工作腔排水不回流)。位置1时，左下进口上临工作腔正在泵出，下临工作腔泵进到最大容积。转子由位置1到位置2，左下进口上临工作腔容积减小到最小，但这个过程左下进口与上临工作腔联通，属于进口与泵出工作腔联通。再看下临工作腔在位置1到位置2的过程中有右下出口泵出，而不与左下进口联通，这就保证下临工作腔排水不回流。如图3，转子所在1、2位置时，总结出以上两个位置是保证进口与上临工作腔和下临工作腔分别不回流的两个极限位置，但若在两个位置之外的话，会同时和两个工作腔联通，会出现回流，出口亦然。

如图4是出口内置单向阀结构图，由侧壁5、摆片17、压盖18等组成。摆片17放置在侧壁5和压盖18之间的槽内，压盖18和侧壁5用螺钉连接，从而使摆片17的摆针部位卡在槽内。出水口出水时，摆片17能向外摆动，从而使水流顺利流出；出水口水流回流时，摆片17向内摆动，停在侧壁5上，密闭了出水口，从而使水流无法回流，起到单向阀的作用。

如图5，转子整体为铝合金材料，三个角上有弹簧密封片凹槽，向内有耐磨密封环凹槽，且有三个配重块通孔，在内孔处镶有内齿圈。为方便拆装，将整体在轴向切分为三块，两两之间有密封圈密封。配重块设计时要参照输入轴和转子的偏心距离大小考虑，找到最大偏心力位置处，选择要替换的配重块面积大小和材料，从而使重心位置在输入轴上，减小离心力。同时，配重块也起到连接、定位转子三部分的作用。但配重块应遵循不影响其余零件的原则。

实施例2

本实施例与实施1的区别是：

转子内部有与定齿轮配合的齿。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.挤压式偏心转子水泵，其特征在于，包括：

泵壳，泵壳内设有空腔，泵壳设有入口和出口；

在空腔内设有三角转子，转子套在输入轴的偏心块处旋转以实现工作腔的增大或减小；所述转子与曲轴间隙配合，泵壳内固设有定齿轮，转子中部设有与定齿轮配合的齿圈，齿圈固定连接转子。

2.挤压式偏心转子水泵，其特征在于，包括：

泵壳，泵壳内设有空腔，泵壳上设有入口和出口；

在空腔内设有三角转子，转子套在输入轴的偏心块处旋转以实现工作腔的增大或减小；所述转子与曲轴间隙配合，泵壳内固设有定齿轮，转子中部设有与定齿轮配合的齿。

3.如权利要求1或2所述的水泵，其特征在于，所述入口和出口各有两个，入口与出口交错设置，四个口上下左右对称设置。

4.如权利要求1或2所述的水泵，其特征在于，所述泵壳底端设有竖直方向的固定座。

5.如权利要求1或2所述的水泵，其特征在于，所述泵壳包括一环形或长圆形侧壁，侧壁的两侧分别设有封面。

6.如权利要求5所述的水泵，其特征在于，所述转子与所述封面之间设有密封圈。

7.如权利要求1或2所述的水泵，其特征在于，所述输入轴通过无极变速机与动力装置连接，在入口和出口处分别设有内置单向阀。

8.如权利要求1或2或6所述的水泵，其特征在于，所述转子的三条边为向外凸的弧线。

9.如权利要求1或2或6所述的水泵，其特征在于，转子与泵壳形成3个工作腔，所述转子的内角处装有可伸缩的硬质密封条以密封工作工作腔。

10.如权利要求3所述的水泵的使用方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)转子在输入轴的带动下旋转，由一个入口吸水，一个工作腔的体积增大；

2)转子继续旋转，步骤1)中的工作腔的体积逐渐减小，水从出口排出；

3)水泵从步骤2)中出口下方的入口吸水，工作腔的体积增大；

4)转子继续旋转，步骤3)中的工作腔的体积逐渐减小，水从出口排出；

5)同时从步骤1)和步骤3)中的入口吸水，重复步骤1)-步骤4)。