CN109281835A - 一种基于滑阀泵的自动平衡转子组 - Google Patents

Abstract

本发明属于泵技术领域，特涉及一种具有自动平衡能力的转子组。它提出了一种全新的消除滑阀泵因偏心引起的振动的方法。自动平衡能力的转子组包括四组关联运动的滑阀转子副。每组转子副由转轴、偏心轮、滑阀以及滑阀导轨组成。其特征在于四组滑阀转子副分别位于四个相互平行且直径、长度相等的圆柱形泵腔内，且四个圆柱形泵腔矩形阵列。四根主轴分别带动各自轴外套设的偏心轮同步旋转，任意时刻水平方向两转子对形位对称，同时竖直方向两转子对形位对称。且相邻两轴转速相同，旋向相反。最终通过转子的反相转动抵消离心力的作用效果，消除因离心力产生的振动。

Description

一种基于滑阀泵的自动平衡转子组

技术领域

本发明属于泵技术领域，特涉及一种具有自动平衡能力的转子组。

背景技术

作为一种常见的油封式机械真空泵，滑阀式真空泵是一种容积式真空泵，它可以通过滑阀的机械旋转来改变吸入室的体积，通过转子的运动来达到抽气的目的。它适用于去除一般性气体或含有少量冷凝气体，广泛应用于各个领域。

滑阀式真空的主要结构包括泵体、偏心轮、滑阀组件和导轨等。由于滑阀式真空泵转子质量有较大偏心，没有好的质量平衡，在运转时会产生较大振动。同时由于滑阀泵的旋转质心运动轨迹是复杂的封闭曲线，因此很难实现对滑阀泵惯性力的完全平衡。这就限制了滑阀式真空泵的转数，一般控制在350～600r/min，个别的可达到1000r/min以上。

目前解决这种不平衡惯性力的方法，主要有以下几个方面：

1.“双缸结构”的滑阀真空泵。将一个长、短的两个泵组合在一起，共用一个轴，两个偏心轮在轴上反向装置，并且在驱动带轮上添加适当的重量分布块。这种结构被广泛应用于滑阀泵的早期设计中。但实践表明在这种结构中，只能平衡奇数的谐波惯性力，而且由于结构的不对称性，它还会在泵体上产生附加力矩，从而对泵的平衡产生影响。

2.“三重平衡技术”：中间是一个长缸，两端各有一个等长的圆筒，三组滑阀由一根公共轴同时驱动，中间有一组滑阀，它的长度及重量式两端两组滑阀的两倍。当泵运行时，两组短滑阀和中间长滑阀之间的相位差始终保持在180°之间。长滑阀产生的惯性力为F，短滑阀产生的惯性力为F／2，因此泵的惯性力和惯性力矩大小相等且方向相反。然而在这种结构中，和“双缸结构”一样只能平衡奇数的谐波惯性力，他和“双缸结构”相比优点在于结构对称，不会在泵体上产生附加力矩。

3.通过分析计算，在偏心轮上打动平衡孔。因为加工误差等原因并不能完美的消除偏心轮的偏心问题。

4.添加平衡轮，并在皮带轮上外加配重块，来对偏心轮和滑阀的惯性力进行平衡减振。这些方式与“双缸结构”相似，只能平衡奇数的谐波惯性力，而且由于结构的不对称性，它还会在泵体上产生附加力矩，从而对泵的平衡产生影响。

5.机械减振装置：对于高速泵和大型泵，可用添加机械减振装置的办法来减小振动。例如在泵的底座上安装橡胶减振器来减振。这种方式对滑阀偏心振动只能起到一定的抑制作用，并不能完全消除，同时还增加了底座及地脚螺钉的载荷。

以上所有的方式和手段，只能部分消除偏心轮的偏心振动，并不能完全抵消偏心轮运动产生的离心惯性力，而且对于滑阀运动产生的离心惯性力并未提出合理可靠的解决方案。

发明内容

针对上述不足之处，本发明提出一种新的动平衡方式，即能完全抵消偏心轮运动产生的离心惯性力，而且能完全抵消滑阀运动产生的离心惯性力。

一种基于滑阀泵的自动平衡转子组，包括泵体，泵体内按矩形阵列均布开有四个圆柱形泵腔，四个泵腔相互平行、直径长度相等，各泵腔内分别对应安装有能绕泵腔轴线转动的转轴，四根转轴相互平行；各转轴上分别安装有偏心轮、滑阀和滑阀导轨从而构成四组结构相同的转子副，偏心轮安装于相应的转轴上，滑阀套设于偏心轮上，四组滑阀导轨对称穿设于泵体两侧、且各滑阀导轨与相应处的泵腔干涉；偏心轮随转轴同步做圆周运动，同时滑阀也随着偏心轮的转动沿滑阀导轨上下运动，相邻的两根转轴转速相同、旋向始终相反，四个偏心轮转动过程中产生的离心力两两抵消。

为了保证四组转子副在任何时刻均能抵消彼此的离心力，实现动平衡，四组转子副的初始位置为：改为：水平方向的转子副两两形位对称，同时竖直方向的转子副也两两形位对称。四根转轴要实现同步反向旋转，可通过两种方式实现，第一种是四根转轴采用上下或左右两两啮合的齿轮组实现同步反向转动。第二种是在四根转轴的中心位置设有平行的主轴，主轴上安装有主动齿轮，四根转轴上分别安装有从动齿轮，主动齿轮同时啮合驱动四个从动齿轮。为了保证四个转轴的同步性，优选第二种。

本发明是通过在泵体内沿泵体方向开设四个相互平行且直径、长度相等的圆柱形泵腔（四个圆柱形泵腔矩形阵列）；各泵腔分别装设能绕泵腔轴线转动的相互平行的转轴；各轴上分别安装有完全相同的偏心轮。在泵体的左右两侧或者上下两侧穿设分别与泵腔腔体干涉的滑阀导轨；各偏心轮外分别套设完全相同的滑阀。各滑阀穿设在与各自泵腔干涉的滑阀导轨内；四根主轴分别带动各自轴外套设的偏心轮同步旋转，且相邻两轴转速相同，旋向相反，进而抵消转子运动过程中的偏心力，实现动平衡。为了实现动平衡，每一转子副的初始位置有严格的要求，水平方向两转子对必须形位对称，同时竖直方向两转子对必须形位对称。转子组中每一副转子的运行原理与传统滑阀泵类似，不做赘述。而相邻转轴的同步反向转动可以采用两两啮合的齿轮组实现，方法众多不做限定。

本发明不限定偏心轮的结构，比如各偏心轮可以开设完全相同的平衡孔等；

本发明重点在于阐述转子组的组合方式以及工作方式，关于滑阀泵其他组件以及结构不做赘述。

本发明的最大的优点是消除了滑阀泵的偏心振动，实现了完全的动平衡。除此之外还有总排量大，节能等优点，。

附图说明

图1是本发明的一个实施例沿轴径向的剖视图；

图2是本发明的一个实施例在某一符合本发明初始位置要求的转子组沿轴径向的剖视图；

图3是本发明的一个实施例从图2初始转子位置转过90°后的沿轴径向的剖视图；

图4是本发明的一个实施例从图2初始转子位置转过180°后的沿轴径向的剖视图；

图5是本发明的一个实施例从图2初始转子位置转过270°后的沿轴径向的剖视图；

图中：转轴一1、滑阀导轨一2、滑阀一3、偏心轮一4、偏心轮二5、滑阀二6、滑阀导轨二7、转轴二8、转轴三9、滑阀导轨三10、滑阀三11、偏心轮三12、偏心轮四13、滑阀四14、滑阀导轨四15、转轴四16、泵体17。

具体实施方式

下面结合结构图对该发明的具体实施方式做进一步说明，以下具体实施方式是用来说明本发明的，不对本发明做任何限制。

下面结合附图对本发明做进一步说明。

根据附图1，一种基于滑阀泵的自动平衡转子组主要由转轴一1、滑阀导轨一2、滑阀一3、偏心轮一4、偏心轮二5、滑阀二6、滑阀导轨二7、转轴二8、转轴三9、滑阀导轨三10、滑阀三11、偏心轮三12、偏心轮四13、滑阀四14、滑阀导轨四15、转轴四16、泵体17组成。

根据附图1、附图2、附图3、附图4、附图5，四个圆柱形泵腔在泵体17上矩形阵列。各泵腔分别装设能绕泵腔轴线转动的相互平行的转轴一1、转轴二8、转轴三9、转轴四16。转轴一1、转轴二8、转轴三9、转轴四16上分别安装有尺寸参数、材料均相同的偏心轮一4、偏心轮二5、偏心轮三12、偏心轮四13。在泵体的左右两侧穿设了分别与各泵腔干涉的滑阀导轨一2、滑阀导轨二7、滑阀导轨三10、滑阀导轨四15。偏心轮一4、偏心轮二5、偏心轮三12、偏心轮四13外分别套设滑阀一3、滑阀二6、滑阀三11、滑阀四14。滑阀一3、滑阀二6、滑阀三11、滑阀四14分别穿设在滑阀导轨一2、滑阀导轨二7、滑阀导轨三10、滑阀导轨四15中。四根主轴分别带动各自轴外套设的偏心轮同步旋转。

根据附图2、附图3、附图4、附图5，相邻两轴转速相同，旋向相反。偏心轮随转轴同步做圆周运动，同时滑阀也随着偏心轮的转动沿滑阀导轨上下运动。

附图2为本发明的一个实施例在某一符合本发明初始位置要求的转子组状态图。令此刻为初始时刻，在各轴转速一致，且各偏心轮完全一致的前提下，偏心轮的离心力大小相等。偏心轮一4的离心力方向水平向左，偏心轮四13离心力方向水平向右，两力大小相等，方向相反。偏心轮二5离心力方向水平向左，偏心轮三12离心力方向水平向右，两力大小相等，方向相反。离心力两两抵消，消除了泵体因离心力产生的振动。

附图3为本发明的一个实施例从图2初始转子位置转过90°后的转子组状态图。在各轴转速一致，且各偏心轮完全一致的前提下，偏心轮的离心力大小相等。偏心轮一4的离心力方向竖直向上，偏心轮二5离心力方向竖直向下，两力大小相等，方向相反。偏心轮四13离心力方向竖直向上，偏心轮三12离心力方向竖直向下，两力大小相等，方向相反。离心力两两抵消，消除了泵体因离心力产生的振动。

附图4为本发明的一个实施例从图2初始转子位置转过180°后的转子组状态图。令此刻为初始时刻，在各轴转速一致，且各偏心轮完全一致的前提下，偏心轮的离心力大小相等。偏心轮一4的离心力方向水平向右，偏心轮四13离心力方向水平向左，两力大小相等，方向相反。偏心轮二5离心力方向水平向右，偏心轮三12离心力方向水平向左，两力大小相等，方向相反。离心力两两抵消，消除了泵体因离心力产生的振动。

附图5为本发明的一个实施例从图2初始转子位置转过270°后的转子组状态图。在各轴转速一致，且各偏心轮完全一致的前提下，偏心轮的离心力大小相等。偏心轮一4的离心力方向竖直向下，偏心轮二5离心力方向竖直向上，两力大小相等，方向相反。偏心轮四13离心力方向竖直向下，偏心轮三12离心力方向竖直向上，两力大小相等，方向相反。离心力两两抵消，消除了泵体因离心力产生的振动。

附图2、附图3、附图4、附图5只选取了几个特殊的位置用来说明本发明专利的具体实施方式以及优点，其他角度及位置原理相同，均能互相抵消离心力的作用效果，消除因离心力产生的振动。

以上说明以偏心轮为研究对象，对偏心轮离心力平衡原理进行了详细的说明。滑阀的偏心力平衡原理与偏心转子的偏心力平衡原理完全一致，以及本发明中其他未作特殊说明的构件，均为常规技术，本发明不做赘述。

Claims (4)

1.一种基于滑阀泵的自动平衡转子组，包括泵体（17），其特征在于：泵体（17）内按矩形阵列均布开有四个圆柱形泵腔，四个泵腔相互平行、直径长度相等，各泵腔内分别对应安装有能绕泵腔轴线转动的转轴，四根转轴相互平行；各转轴上分别安装有偏心轮、滑阀和滑阀导轨从而构成四组结构相同的转子副，偏心轮安装于相应的转轴上，滑阀套设于偏心轮上，四组滑阀导轨对称穿设于泵体（17）两侧、且各滑阀导轨与相应处的泵腔干涉；偏心轮随转轴同步做圆周运动，同时滑阀也随着偏心轮的转动沿滑阀导轨上下运动，相邻的两根转轴转速相同、旋向始终相反，四个偏心轮转动过程中产生的离心力两两抵消。

2.根据权利要求1所述的基于滑阀泵的自动平衡转子组，其特征在于，四组转子副的初始位置为：水平方向的两转子副形位对称，同时竖直方向的两转子副也形位对称。

3.根据权利要求2所述的基于滑阀泵的自动平衡转子组，其特征在于：所述四根转轴采用上下或左右两两啮合的齿轮组实现同步反向转动。

4.根据权利要求2所述的基于滑阀泵的自动平衡转子组，其特征在于：所述四根转轴的中心位置设有平行的主轴，主轴上安装有主动齿轮，四根转轴上分别安装有从动齿轮，主动齿轮同时啮合驱动四个从动齿轮。