CN1093604C - 套转式流体输送机械 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种容积型旋转式流体输送机械，其结构特点是在机壳内安装有一个圆筒分布许多小孔的透篮，内部设有一个偏心转子，转子与透篮之间有叶片，透篮内表面和转子外表面之间有一个月牙形工作空间，当电机带动转子转动时，通过叶片带动透篮旋转，而使月牙形工作容积周期性发生变化，使流体通过透篮小孔不断吸入、压缩和排出而完成流体输送过程，本发明的流体输送机械结构简单、体积小、效率高、振动小、运行平稳、易操作、适宜输送和压缩各种干净流体介质。

Description

套转式流体输送机械

本发明涉及一种流体输送机械，特别是采用套转式原理由偏心转子带动套转透篮输送流体的压缩机或流体泵。

常见的流体输送机械品种繁多，但主要分为速度型和容积型两大类，这两大类又可分为若干种形式，以下先简介这几种形式流体输送机械的特点和存在的不足：

一、速度型流体输送机械，速度型流体输送机械按其结构分为叶轮式和喷射式。

1.叶轮式包括各类离心泵，离心压缩机、轴流风机、轴流泵等，它们主要利用高速旋转的叶轮将机械能传递给流体介质，以提高流体的压能，这种形式的流体输送机械的优点是结构紧凑，效率高，流量大而均匀，可用原动机直接驱动。缺点是不能自吸(对泵而言)，流量变化时，压力和效率也随之改变。

2.喷射式流体输送机械是利用一种流体介质的动能来带动输送另一种流体介质的设备，其优点是结构简单，加工容易，适合化工、环保、食品工业使用，缺点是主流体介质所需的压力较高，而且当流量变化时，真空度及所带动流体的流量也随之变化，而且应用范围有限制。

二、容积型流体输送机械，它又分为往复式和旋转式。

1.往复式流体输送机械，这种形式的机械是通过活塞在气缸内作往复运动使工作容积发生周期性变化，从而实现流体的增压和输送，它的优点是排出压力较高，压力不随流量的改变而改变，小流量时效率较高，缺点是要有一套往复运动机械，整机的体积和重量都比较大，不能与高速原动机直接连接，调节工况也较复杂。与往复式同一形式的还有隔膜泵等，隔膜泵是借助隔膜的运动使工作容积发生周期性变化，而实现流体的增压和输送，此类机械的优点是密封性能好，制造成本不高，但存在的不足之处是流量小，运动隔膜容易损坏，目前尚未得到广泛应用。

2.旋转式流体输送机械，这种形式的机械目前主要是直转式，其工作原理是通过转子在气缸内高速旋转使工作容积发生周期性变化，从而实现流体的增压和输送，具体结构有螺旋压缩机、螺旋泵、滑片式压缩机、涡旋压缩机、涡旋泵、滚动活塞式压缩机等，这些流体压缩机和泵的优点是结构简单，重量轻，可直接与高速原动机直接相连，运行安全可靠，缺点是螺杆式、涡旋式、齿轮式的压缩机和泵的转子表面是复杂的曲面，加工制造和检测都比较困难；滑片式、滚动活塞式压缩机和泵的摩擦功耗都比较大，流体泄漏也比较多。

本发明的目的是提供一种旋转式的流体输送机械，这种旋转式流体输送机械与目前的直转式结构不同，它采用偏心转子与透篮相结合的套转式结构。

本发明具体的技术方案为：套转式流体输送机械与其它形式流体输送机械的外部构件一样，包括电机连接轴，机壳，机座和流体入口，流体出口等部件，其特点是在机壳内设有一个均匀布满许多小孔的透篮，透篮象一个圆筒筛，透篮内设有一个轴心偏离机壳中心(即透篮圆心)的转子，电动机连接轴与转子(或透篮)相连，转子外圆柱面与透篮内圆柱面相切，并与透篮内圆之间形成一个月牙形空腔，转子与透篮之间装有叶片，使流体在机壳内的月牙形空间分为不同压力室。

上述所说的透篮为筛筐式结构，一般用于输送干净气体和液体，为了使本套转式液体输送机械能输送泥浆、砂浆、食品浆料等物料，透篮上设若干个缺口，通过缺口将浆料带出。

套转式流体输送机械的工作原理是：当原动机提供动力后，连接轴带动转子进行偏心高速旋转，转子与透篮之间的叶片随之旋转，使叶片紧压在透篮内圆表面，同时叶片在透篮内圆表面紧贴受摩擦力的作用，带动透篮绕圆心旋转。开始时，由于叶片和转子构成的封闭容积和流体入口相通，流体通过透篮的诸多小孔进入该封闭容积，当旋转时，由于透篮内圆和转子外圆表面之间为月牙形空间，该封闭容积逐渐变大，形成一低压空腔，将流体从入口吸入，进入吸气(液)过程；当旋转到一定位置时，该封闭容积与入口脱离，随着转子进一步旋转，进入压缩过程，该封闭容积逐渐减小；当旋转到该封闭容积与流体出口相通，进入排气(液)过程，又将流体通过透篮诸多小孔向出口管排出。这样，随着电机不断驱动转子旋转，各个封闭容积依次不断吸入、压缩和排出流体。也就是说，使流体不断地通过透篮吸入、经过压缩，又不断通过透篮从出口管排出，实现对流体的增压和输送任务。

本套转式流体输送机械传动方式分为驱动转子的内转式和驱动透篮的外转式两种，内转式结构是电动机连接轴直接与轴子相连，外转式结构是电动机连接轴与透篮相连，透篮通过套扣带动括片和转子，具体叶片结构可根据不同情况细分为以下几种结构：

1.内转叶片式。它是由叶片通过离心力和摩擦力带动透篮旋转的结构；

2.内转刮片式。它是由刮片通过套扣带动透篮旋转的结构；

3.内转压片式。它是由弹簧压片通过摩擦力带动透篮旋转的结构；

4.外转刮片式。它是由透篮通过套扣牵动刮片及转子旋转的结构；

5.外转压片式。它是由弹簧压片通过摩擦力带动转子旋转的结构。

本发明套转式流体输送机械具有以下优点：

一、不需要往复运动机构，不用设止逆阀，结构简单，紧凑，体积小，重量轻，易损件少。

二、加压过程平稳，流量大而均匀，自吸效果好，容易操作。

三、效率高，能耗低，比往复式压缩机节能达10％以上。

四、由于转子表面为圆形，没有复杂的曲面，加工制造方便，精度也容易保证，密封间隙小，泄漏降压的情况不严重，有利于减少无用功，推广起来容易。

五、当使用有缺口的透篮时，套转式流体输送机械还可以输送浆料流体，如泥浆、砂浆食品浆料等。

以下结合附图描述本发明的实施结构：

图1是套转式流体输送机械的正面剖视图。

图2是套转式流体输送机械的侧面剖视图。

图3是内转叶片式流体输送机械的几个实施结构示意图，其中a为单叶片，b为单排双叶片，c为双排双叶片，d为多叶片。

图4是内转刮片式流体输送机械的几个实施结构示意图，其中a为单刮片，b为单排双刮片，c为双排双刮片，d为多刮片。

图5是内转压片式流体输送机械的几个实施结构示意图，其中a为单压片，b为单排双压片，c为双排双压片，d为多压片。

图6为外转刮片式流体输送机械的几个实施结构示意图，其中a为单刮片，b为单排双刮片，c为双排双刮片，d为多刮片。

图7为外转压片式流体输送机械的几个实施结构示意图，其中a为单压片，b为单排双压片，c为双排双压片，d为多压片。

图8为本发明套转式气体压缩机理论工作过程的P-V图。

从图1中看到套转式流体输送机械由机壳1、透篮2、转子3、叶片4和机座5以及流体入口、流体出口等部件构成。透篮2安装在机壳1内，转子3为偏心轴结构，装在机壳1的内部，与透篮2的一边紧贴，并与透篮内圆之间形成一个月牙形的空间。转子与透篮之间装有叶片4，使流体在月牙形空间内分为若干个室，靠近入口处为低压室，靠近中后部为高压室，靠出口处为平衡室。

从图2中看到了套转式流体输送机械转子与电机轴直接相连组装后的构造图，其中6为轴承盖，7为机盖，8为轴承，9为开有许多小孔的透篮，10为机壳，11为装在透篮内的偏心转子，12为连接键，13为机座，14为填料，15为填料压盖，16为轴承盖，17为轴承，18为与电动机连接的主动轴。

从图3-图7看到，本套转式流体输送机械根据不同内部结构可分为内转叶片式、内转刮片式、内转压片式、外转刮片式、外转压片式若干种。叶片或刮片、压片可以是单片、单排双片、双排双片、多片等形式。叶片的一端装在转子上，另一端紧贴透篮内圆，而刮片的另一端则通过套扣带动透篮旋转。如果在转子的一端装上弹簧压片，另一端压紧在透篮内圆，这种叶片称为压片。

以下再以套转式气体压缩机为例，简述本发明的作功过程：

设压缩过程的气体为理想气体，在图8所示的理论工作过程P-V示功图中，Ps为吸气口压力，P1为气体入口前降低的压力，Pi为在叶片与透篮处压力，Pd为排气口压力，Vo为余隙容积，Vl为吸气封闭容积，Vm为转子叶片带动透篮旋转到脱离吸气口时最大封闭容积。图中表示了套转透篮压缩机余隙容积Vo，吸气过程的开始时间延迟，吸气、排气过程的结束时间都提前，内压力比小于外压力比的情况。具体作功过程见图8。

套转透篮压缩机中的Vo为余隙容积，这部分剩余高压气体在下一个工作过程开始时总要先膨胀，压力沿着4′-1′下降到P1，此时封闭容积由Vo增到Vl，在与流体入口相通的瞬时，压力由P1(1′点)恢复到吸气压力Ps(1点)，因而使封闭容积的开始吸气点延迟。吸气过程中压力Ps，容积由V1(1点)-V2(2点)，当封闭容积和流体入口相脱离的瞬时，气体将在吸气终了之后再行膨胀，直到吸气容积增加到Vm时(2′点)，才从降低了的压力开始压缩，在图8中压力变化曲线由1-2-2′-2-3，曲线段2-2′同时代表了气体的膨胀和压缩过程。压缩过程中容积由V2(2点)减小到V3(3点)，当封闭容积和流体出口相通的瞬时(3点)，由于内压力比小于外压力比，即Pi＜Pd，排气管中的气体迅速倒流入封闭容积，而使压力突然由Pi上升到Pd(3′点)，随后，封闭容积继续缩小，容积由V3(3′点)逐渐减小(4点)而将气体排出。由于排气封闭容积的存在，排气结束后留下的气体再度被压缩，压力从Pd(4点)上升到4′点，接着是余隙容积Vo剩余高压气体膨胀，进行下一个工作循环。

Claims (4)

1.一种套转式流体输送机械，包括电机连接轴、机壳、机座和流体入口、流体出口等部件，其特征在于：机壳(1)内设置一个均匀分布许多小孔的透篮(2)，透篮内设有一个轴心偏离机壳中心的转子(3)，电动机连接轴与转子或透篮相连，转子外圆柱面与透篮内圆柱面相切，并与透篮内圆之间形成一个月牙形空腔，转子与透篮之间装有叶片(4)，叶片将机壳内的月牙形空间分为若干个压力室。

2.根据权利要求1所述的套转式流体输送机械，其特征在于传动方式分为内转式结构和外转式结构，内转式结构的电机连接轴与转子相连，外转式结构的电机连接轴与透篮相连。

3.根据权利要求1所述的套转式流体输送机械，其特征在于转子(3)和透篮(2)之间的叶片一端装在转子上，另一端压紧在透篮内圆或通过套扣装在透篮内圆上。

4.根据权利要求1所述的套转式流体输送机械，其特征在于透篮(2)为筛筐式结构或带有输送浆料物料的缺口的筛筐式结构。

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