CN111878388A - 一种内转子摆动刮板泵 - Google Patents

Abstract

本发明属于流体动力机械技术领域，涉及一种内转子摆动刮板泵，利用摆动刮板代替传统叶片泵的往复移动叶片，通过压力自密封实现高压输出；通过内转子型线参数提高容积利用率，形成一种无阀式配流系统、压力高、结构紧凑、可高速高效工作的流体泵，其结构紧凑，工作稳定，技术继承性好，工艺简单，成本低；具有自密封性，输出压力可高达70MPa以上；将机械能高效地转化为流体压力能，一般情况下总效率可达90％以上，具有较好的推广应用价值。

Description

一种内转子摆动刮板泵

技术领域：

本发明属于流体动力机械技术领域，涉及一种新型的流体动力装置，特别是一种内转子摆动刮板泵。

背景技术：

现有的叶片泵或转子泵专利众多，因为不需要配流阀，结构相对紧凑，在中等速度和压力下效率尚可接受，所以应用较广。但是传统的单作用或双作用叶片泵，由于叶片要在自己安装槽内往复移动，要求槽内叶片体要始终有足够的长度用于导向，其结构松散，而且随着压力升高，叶片与槽壁之间摩擦力加大，叶片的往复移动迟滞，增大了内部泄漏，例如现有的罗茨泵，ZL 200420052193.7公开的无密封转子工业泵包括无密封滑片泵、无密封挠性叶轮泵、无密封旋转活塞泵、无密封罗茨泵等，该泵转子腔端面的从动轴、主动轴与泵体之间形成的缝隙处不设置任何密封器件，由该缝隙外泻的流质进入泻流腔，再回流到低压腔或进流质管道，泻流腔内侧与转子腔相临，外侧与轴承或齿轮腔相临；泻流腔外侧采用常规密封件；转子腔的从动轴、主动轴制成外伸梁或简支梁结构；回流口经泵体内直接与低压腔相通或经泵体外接管路与进流质管道相通。ZL97210597.2公开的双凸轮转子叶片泵在泵盖、泵体内的传动轴上依次装有压力侧板，两个彼此成90°并分别在定子内孔中随轴转动的凸轮转子、隔板、配油盘，两组叶片分别装在定子直槽内。ZL00245048.8公开的凸轮转子叶片泵具有泵壳和套置于泵壳内的凸轮转子，泵壳的两端分别具有左端盖和右端盖，凸轮转子的转轴由左、右端盖支承，在泵壳上设置有与泵壳内腔相通的流体进口和流体出口，在泵壳内壁上设置有叶片滑槽，在叶片滑槽内装有叶片，叶片的前端伸出叶片滑槽而与凸轮转子的表面相接触，在叶片滑槽内设置有对叶片施以指向叶片前端的弹性力的弹簧，在左、右端盖的内壁表面设置有橡胶层。ZL201610893753.4公开的恒流式粉尘采样器用刮板泵包括泵体，泵体腔内设泵体缸套，该泵体缸套的容腔构成为泵腔，在泵体的左端固定有左泵体盖、右端固定有右泵体盖且在泵体的上部设泵体进气接头，泵体的下部配设泵体出气接头，泵体进气接头及泵体出气接头与泵腔相通且彼此形成上下对应关系；电机，其固定在电机座上，电机座与左泵体盖固定，电机的电机轴伸展到泵腔内；转子，设在泵腔内且与电机轴固定，转子上且围绕转子的圆周方向以等距离间隔状态循着转子的长度方向设一组刮板滑槽，对应于组刮板滑槽的位置各滑动地插置有刮板。ZL201920947626.1公开的单叶片叶轮上下两端面为与转子泵泵体内腔圆弧面相贴合的端凸起圆弧面，端凸起圆弧面与双叶片叶轮的两侧分别形成过渡凸起圆弧面，端凸起圆弧面对面设置一段对凸起圆弧面，对凸起圆弧面与过渡凸起圆弧面之间形成与过渡凸起圆弧面相贴合匹配的凹进圆弧面，各相交的凸起圆弧面与凹进圆弧面之间光滑过渡。ZL201920946772.2公开的双叶片叶轮上下两端面为与转子泵泵体内腔圆弧面相贴合的端凸起圆弧面，端凸起圆弧面与双叶片叶轮的两侧分别形成过渡凸起圆弧面，双叶片叶轮左右两侧的中间设置一段中凸起圆弧面，中凸起圆弧面与过渡凸起圆弧面之间形成与过渡凸起圆弧面相贴合匹配的凹进圆弧面，各相交的凸起圆弧面与凹进圆弧面之间光滑过渡。上述叶片泵或转子泵虽然容积利用率高，但都没有可靠的自密封性，难以建立起较高的压力，结构较复杂，加工装配难度大。因此，需要设计一种内转子摆动刮板泵，利用摆动刮板代替往复移动叶片，同时实现压力自密封，形成一种无配流阀、压力高、结构紧凑、高速高效的新型流体泵。目前尚未见有类似动力装置的公开报道或使用。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，设计提供一种内转子摆动刮板泵，利用摆动刮板代替传统叶片泵的往复移动叶片，通过压力自密封实现高压输出；通过内转子型线参数提高容积利用率，形成一种无阀式配流系统、压力高、结构紧凑、可高速高效工作的流体泵。

为了实现上述目的，本发明所述内转子摆动刮板泵的主体结构包括销轴、摆动刮板、凸轮转子、泵体、传动键、传动轴、压紧弹簧、出流质管道、进流质管道、后端盖密封圈、后端盖、后轴承、后端盖螺栓、调整垫片、盖板、盖板密封圈、前端盖密封圈、前端盖、轴密封圈、前轴承、前端盖螺栓和盖板螺栓；传动轴为阶梯轴结构，传动轴的前端为动力输入端，中间段通过传动键与凸轮转子连接并同步转动，前后段分别支撑在前轴承、后轴承的内圈里，前轴承、后轴承分别装配在泵体和盖板的轴承座孔内，前轴承的外圈与前端盖的凸缘接触定位，内圈以传动轴的轴肩定位；后轴承的外圈与后端盖的凸缘接触定位，内圈以传动轴的轴肩定位；凸轮转子的两个端面分别正对泵体的内腔壁和盖板的内表面，其间为小间隙配合，以减小内部泄漏；摆动刮板大头端制孔与销轴间隙配合，外周呈局部圆柱状，与泵体的内腔壁呈小间隙配合，在绕销轴摆动时，尽量减小摆动刮板与泵体内壁面之间的泄漏；摆动刮板的另一端为尖顶，倾斜方向与凸轮转子的转动方向相反；压紧弹簧设置在摆动刮板与出流质管道的壁面之间，压紧弹簧将摆动刮板压靠在凸轮转子的外壁面上，保证凸轮转子转动时，摆动刮板的尖顶或背面能够可靠贴合在凸轮转子的表面，以保证密封效果；泵体为中空的壳体结构，泵体后面为安放后轴承的轴承座孔，前面是大孔，形成泵腔的主体部分，泵体上面在出流质管道、进流质管道之间的腔壁上设有安装销轴的小孔；后端盖通过后端盖螺栓连接在泵体上，后端盖上面有一凸缘嵌装在泵体的轴承座孔内，并顶住后轴承的外圈，后端盖的凸缘外周制有密封圈槽用于安装后端盖密封圈，防止流质从后端盖和泵体之间的结合处渗漏；盖板通过盖板螺栓与泵体连接，盖板与泵体之间设有调整垫片，用于调整凸轮转子与泵体内壁、盖板之间的间隙，保证凸轮转子灵活转动的同时，尽可能减小流质内泄；盖板上面的凸台嵌装在泵体的空腔内，凸台外周制有密封圈槽用于安装盖板密封圈，防止流质从盖板和泵体之间的结合处渗漏；盖板中心部位设有安装前轴承的轴承通孔，前端盖的凸缘也装在轴承通孔内并与前轴承的外圈接触；前端盖通过前端盖螺栓连接在盖板上，其凸缘外周制有安装前端盖密封圈的密封圈槽，前端盖密封圈防止流质从前端盖和盖板之间的结合处渗漏，前端盖中心设有通孔，传动轴从通孔中穿出，该通孔内周制有安装轴密封圈的密封圈槽，轴密封圈防止流质从前端盖和传动轴之间的结合处渗漏。

本发明所述凸轮转子的外周形状为凸轮型线，可为光顺的椭圆、半椭圆等多种型线或型线的组合，泵腔的形状和尺寸由凸轮型线上各点距离泵体的圆柱内腔周壁的距离决定，内转子摆动刮板泵的排量由泵腔的形状、尺寸以及泵体的圆柱形内腔周壁的外径决定；凸轮转子的外周与摆动刮板的尖顶或背面较好接触，当凸轮转子转动时，摆动刮板可绕销轴转动，但其尖顶或背面始终与凸轮转子的外周面紧贴，对凸轮转子表面的流体有刮擦作用。

本发明所述摆动刮板的长度大于泵体内腔半径与凸轮转子周面最小半径之差，其中凸轮转子周面的半径是指转子周面型线上的点到旋转中心之间的距离，且凸轮转子转动时，摆动刮板与凸轮转子之间始终能够相对滑动，不能自锁。

本发明所述压紧弹簧可为螺旋弹簧、扭簧等各种形式。

本发明所述泵体能够以多种方式与外部基体连接，出流质管道、进流质管道分别接到外面的高压、低压流质管路，摆动刮板在压紧弹簧一侧、泵体内腔壁、凸轮转子外周面、盖板内表面围成的空腔形成泵腔的高压腔；摆动刮板的另一侧、泵体内腔壁、凸轮转子外周面、盖板内表面围成的空腔形成泵腔的低压腔；其它的空腔为泵腔的困流质腔。

本发明工作时将输入的机械能转化输出为流体压力能，外部动力驱动传动轴，通过传动键带动凸轮转子同步转动，摆动刮板绕销轴摆动，在压紧弹簧和高压流质的作用下，其尖顶或低压侧的背面始终压靠在凸轮转子上，流质压力越高，摆动刮板与轮转子之间压力越大，密封效果越好；随着凸轮转子的转动，当高压腔较大时尖顶刮擦凸轮转子表面流质，高压腔减小，逐渐的摆动刮板的背面开始与凸轮转子表面接触并产生相对摩擦，也有较好的流质密封效果；随着凸轮转子的转动高压腔体积减小，高压流质从出流质管道输出；低压腔体积增大，低压流质从进流质管道进入低压腔。凸轮转子不断转动，低压流质不断进入泵腔，高压流质不断输出，完成机械能到流体压力能的转化。

本发明与现有技术相比，其结构紧凑，工作稳定，技术继承性好，工艺简单，成本低；具有自密封性，输出压力可高达70MPa以上；将机械能高效地转化为流体压力能，一般情况下总效率可达90％以上，具有较好的推广应用价值。

附图说明：

图1为本发明所述内转子摆动刮板泵剖开后的主视图。

图2为本发明所述内转子摆动刮板泵剖开后的左视图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图作进一步说明。

实施例：

本实施例所述内转子摆动刮板泵的主体结构包括销轴1、摆动刮板2、凸轮转子3、泵体4、传动键5、传动轴6、压紧弹簧7、出流质管道8、进流质管道9、后端盖密封圈10、后端盖11、后轴承12、后端盖螺栓13、调整垫片14、盖板15、盖板密封圈16、前端盖密封圈17、前端盖18、轴密封圈19、前轴承20、前端盖螺栓21和盖板螺栓22；传动轴6为阶梯轴结构，传动轴6的前端为动力输入端，中间段通过传动键5与凸轮转子3连接并同步转动(从附图1看按逆时针转动)，前后段分别支撑在前轴承20、后轴承12的内圈里，前轴承20、后轴承12分别装配在泵体4和盖板15的轴承座孔内，前轴承20的外圈与前端盖18的凸缘接触定位，内圈以传动轴6的轴肩定位；后轴承12的外圈与后端盖11的凸缘接触定位，内圈以传动轴6的轴肩定位；凸轮转子3的两个端面分别正对泵体4的内腔壁和盖板15的内表面，其间为小间隙配合，以减小内部泄漏；摆动刮板2大头端制孔与销轴1间隙配合，外周呈局部圆柱状，与泵体4的内腔壁呈小间隙配合，在绕销轴1摆动时，尽量减小摆动刮板2与泵体4内壁面之间的泄漏；摆动刮板2的另一端为尖顶，倾斜方向与凸轮转子3的转动方向相反；压紧弹簧7设置在摆动刮板2与出流质管道8的壁面之间，压紧弹簧7将摆动刮板2压靠在凸轮转子3的外壁面上，保证凸轮转子3转动时，摆动刮板2的尖顶或背面能够可靠贴合在凸轮转子3的表面，以保证密封效果；泵体4为中空的壳体结构，泵体4后面为安放后轴承12的轴承座孔，前面是大孔，形成泵腔的主体部分，泵体4上面在出流质管道8、进流质管道9之间的腔壁上设有安装销轴1的小孔；后端盖11通过后端盖螺栓13连接在泵体4上，后端盖11上面有一凸缘嵌装在泵体4的轴承座孔内，并顶住后轴承12的外圈，后端盖11的凸缘外周制有密封圈槽用于安装后端盖密封圈10，防止流质从后端盖11和泵体4之间的结合处渗漏；盖板15通过盖板螺栓22与泵体4连接，盖板15与泵体4之间设有调整垫片14，用于调整凸轮转子3与泵体4内壁、盖板15之间的间隙，保证凸轮转子3灵活转动的同时，尽可能减小流质内泄；盖板15上面的凸台嵌装在泵体4的空腔内，凸台外周制有密封圈槽用于安装盖板密封圈16，防止流质从盖板15和泵体4之间的结合处渗漏；盖板15中心部位设有安装前轴承20的轴承通孔，前端盖18的凸缘也装在轴承通孔内并与前轴承20的外圈接触；前端盖18通过前端盖螺栓21连接在盖板15上，其凸缘外周制有安装前端盖密封圈17的密封圈槽，前端盖密封圈17防止流质从前端盖18和盖板15之间的结合处渗漏，前端盖18中心设有通孔，传动轴6从通孔中穿出，该通孔内周制有安装轴密封圈19的密封圈槽，轴密封圈19防止流质从前端盖18和传动轴6之间的结合处渗漏。

本实施例所述凸轮转子3的外周形状为凸轮型线，可为光顺的椭圆、半椭圆等多种型线或型线的组合(附图1所示为椭圆型线)，泵腔的形状和尺寸由凸轮型线上各点距离泵体4的圆柱内腔周壁的距离决定，内转子摆动刮板泵的排量由泵腔的形状、尺寸以及泵体4的圆柱形内腔周壁的外径决定；凸轮转子3的外周与摆动刮板2的尖顶或背面较好接触，当凸轮转子3转动时，摆动刮板2可绕销轴1转动，但其尖顶或背面始终与凸轮转子3的外周面紧贴，对凸轮转子3表面的流体有刮擦作用。

本实施例所述摆动刮板2的长度大于泵体4内腔半径与凸轮转子3周面最小半径之差，其中凸轮转子3周面的半径是指转子3周面型线上的点到旋转中心之间的距离，且凸轮转子3转动时，摆动刮板2与凸轮转子3之间始终能够相对滑动，不能自锁。

本实施例所述压紧弹簧7可为螺旋弹簧、扭簧等各种形式。

本实施例所述泵体4能够以多种方式与外部基体连接，出流质管道8、进流质管道9分别接到外面的高压、低压流质管路，摆动刮板2在压紧弹簧7一侧、泵体4内腔壁、凸轮转子3外周面、盖板15内表面围成的空腔形成泵腔的高压腔；摆动刮板2的另一侧、泵体4内腔壁、凸轮转子3外周面、盖板15内表面围成的空腔形成泵腔的低压腔；其它的空腔为泵腔的困流质腔。

本实施例工作时将输入的机械能转化输出为流体压力能，外部动力驱动传动轴6，通过传动键5带动凸轮转子3同步转动(从附图1看为逆时针转动)，摆动刮板2绕销轴1摆动，在压紧弹簧7和高压流质的作用下，其尖顶或低压侧的背面始终压靠在凸轮转子3上，流质压力越高，摆动刮板2与轮转子3之间压力越大，密封效果越好；随着凸轮转子3的转动，当高压腔较大时尖顶刮擦凸轮转子3表面流质，高压腔减小，逐渐的摆动刮板2的背面开始与凸轮转子3表面接触并产生相对摩擦，也有较好的流质密封效果；随着凸轮转子3的转动高压腔体积减小，高压流质从出流质管道8输出；低压腔体积增大，低压流质从进流质管道9进入低压腔。凸轮转子3不断转动，低压流质不断进入泵腔，高压流质不断输出，完成机械能到流体压力能的转化。

Claims (6)

1.一种内转子摆动刮板泵，其特征在于主体结构包括销轴、摆动刮板、凸轮转子、泵体、传动键、传动轴、压紧弹簧、出流质管道、进流质管道、后端盖密封圈、后端盖、后轴承、后端盖螺栓、调整垫片、盖板、盖板密封圈、前端盖密封圈、前端盖、轴密封圈、前轴承、前端盖螺栓和盖板螺栓；传动轴为阶梯轴结构，传动轴的前端为动力输入端，中间段通过传动键与凸轮转子连接并同步转动，前后段分别支撑在前轴承、后轴承的内圈里，前轴承、后轴承分别装配在泵体和盖板的轴承座孔内，前轴承的外圈与前端盖的凸缘接触定位，内圈以传动轴的轴肩定位；后轴承的外圈与后端盖的凸缘接触定位，内圈以传动轴的轴肩定位；凸轮转子的两个端面分别正对泵体的内腔壁和盖板的内表面，其间为小间隙配合，以减小内部泄漏；摆动刮板大头端制孔与销轴间隙配合，外周呈局部圆柱状，与泵体的内腔壁呈小间隙配合，在绕销轴摆动时，减小摆动刮板与泵体内壁面之间的泄漏；摆动刮板的另一端为尖顶，倾斜方向与凸轮转子的转动方向相反；压紧弹簧设置在摆动刮板与出流质管道的壁面之间，压紧弹簧将摆动刮板压靠在凸轮转子的外壁面上，保证凸轮转子转动时，摆动刮板的尖顶或背面能够可靠贴合在凸轮转子的表面，以保证密封效果；泵体为中空的壳体结构，泵体后面为安放后轴承的轴承座孔，前面是大孔，形成泵腔的主体部分，泵体上面在出流质管道、进流质管道之间的腔壁上设有安装销轴的小孔；后端盖通过后端盖螺栓连接在泵体上，后端盖上面有一凸缘嵌装在泵体的轴承座孔内，并顶住后轴承的外圈，后端盖的凸缘外周制有密封圈槽用于安装后端盖密封圈，防止流质从后端盖和泵体之间的结合处渗漏；盖板通过盖板螺栓与泵体连接，盖板与泵体之间设有调整垫片，用于调整凸轮转子与泵体内壁、盖板之间的间隙，保证凸轮转子灵活转动的同时，减小流质内泄；盖板上面的凸台嵌装在泵体的空腔内，凸台外周制有密封圈槽用于安装盖板密封圈，防止流质从盖板和泵体之间的结合处渗漏；盖板中心部位设有安装前轴承的轴承通孔，前端盖的凸缘也装在轴承通孔内并与前轴承的外圈接触；前端盖通过前端盖螺栓连接在盖板上，其凸缘外周制有安装前端盖密封圈的密封圈槽，前端盖密封圈防止流质从前端盖和盖板之间的结合处渗漏，前端盖中心设有通孔，传动轴从通孔中穿出，该通孔内周制有安装轴密封圈的密封圈槽，轴密封圈防止流质从前端盖和传动轴之间的结合处渗漏。

2.根据权利要求1所述内转子摆动刮板泵，其特征在于所述凸轮转子的外周形状为凸轮型线，凸轮型线包括光顺的椭圆、半椭圆多种型线或型线的组合，泵腔的形状和尺寸由凸轮型线上各点距离泵体的圆柱内腔周壁的距离决定，内转子摆动刮板泵的排量由泵腔的形状、尺寸以及泵体的圆柱形内腔周壁的外径决定；凸轮转子的外周与摆动刮板的尖顶或背面较好接触，当凸轮转子转动时，摆动刮板绕销轴转动，其尖顶或背面始终与凸轮转子的外周面紧贴，对凸轮转子表面的流体有刮擦作用。

3.根据权利要求1所述内转子摆动刮板泵，其特征在于所述摆动刮板的长度大于泵体内腔半径与凸轮转子周面最小半径之差，其中凸轮转子周面的半径是指转子周面型线上的点到旋转中心之间的距离，且凸轮转子转动时，摆动刮板与凸轮转子之间始终能够相对滑动，不能自锁。

4.根据权利要求1所述内转子摆动刮板泵，其特征在于所述压紧弹簧为螺旋弹簧或扭簧。

5.根据权利要求1所述内转子摆动刮板泵，其特征在于所述泵体与外部基体连接，出流质管道、进流质管道分别接到外面的高压、低压流质管路，摆动刮板在压紧弹簧一侧、泵体内腔壁、凸轮转子外周面、盖板内表面围成的空腔形成泵腔的高压腔；摆动刮板的另一侧、泵体内腔壁、凸轮转子外周面、盖板内表面围成的空腔形成泵腔的低压腔；其它的空腔为泵腔的困流质腔。

6.根据权利要求1所述内转子摆动刮板泵，其特征在于工作时将输入的机械能转化输出为流体压力能，外部动力驱动传动轴，通过传动键带动凸轮转子同步转动，摆动刮板绕销轴摆动，在压紧弹簧和高压流质的作用下，其尖顶或低压侧的背面始终压靠在凸轮转子上，流质压力越高，摆动刮板与轮转子之间压力越大，密封效果越好；随着凸轮转子的转动，当高压腔较大时尖顶刮擦凸轮转子表面流质，高压腔减小，逐渐的摆动刮板的背面开始与凸轮转子表面接触并产生相对摩擦；随着凸轮转子的转动高压腔体积减小，高压流质从出流质管道输出；低压腔体积增大，低压流质从进流质管道进入低压腔，凸轮转子不断转动，低压流质不断进入泵腔，高压流质不断输出，完成机械能到流体压力能的转化。

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