CN117052653A - 转子叶片组件及使用该转子叶片组件的叶片泵 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及带有相对内部元件往复运动的叶片的液体泵，特别是涉及到了一种转子叶片组件及使用该转子叶片组件的叶片泵。转子叶片组件包括转子，转子的外周面上的叶片槽中安装有叶片，在所述叶片上和/或转子上设置有通向相应叶片槽的槽底与叶片内端面之间的空间的通流结构。在使用的时候，高压介质可经所述通流结构到达叶片内端与相应的叶片槽之间处，依靠叶片两端(内、外端)处的压差，驱使叶片向外移动，从而实现与定子内壁的可靠接触，由于是通过液压来驱动，相较于采用弹簧驱动来说，具有结构可靠、不易损坏的优点，因此本发明的转子叶片组件解决了现有可低转速运转的叶片泵的使用寿命短、故障率高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及带有相对内部元件往复运动的叶片的液体泵，特别是涉及到了一种转子叶片组件及使用该转子叶片组件的叶片泵。
背景技术
叶片泵作为一种液体泵送装置，具有结构紧凑、体积小、重量轻、流量均匀、运转平稳等优点，可用于低压力输运工作介质。
典型的叶片泵包括了泵壳、端盖、偏心的安装于泵壳和端盖的转轴、同轴固定安装于泵壳内的定子、在定子内安装有转子，转子与定子同轴设置，在转子的周面上设有插接槽，插接槽内滑动安装有叶片，在定子的两端处分别设置有吸油配流盘和压油配流盘。使用时，转轴被相应的驱动装置驱动，并带动转子同步转动，由于存在偏心，叶片外端在离心力作用下始终紧贴定子内壁，叶片所形成的密闭容腔周期性增大和减小，当容腔增大时，与压油配流盘上所设的压出配流窗口连通，当容腔减小时，与吸油配流盘上所设的吸入配流窗口连通，完成介质的吸入和压出。
由于是靠离心力保持叶片外端与定子内表面的接触，在使用的时候，需要保证转子具有一定的转速才可满足使用要求，因此典型的叶片泵难以满足低速运转的需求。授权公告号为CN208268059U、授权公告日为2018年12月21日的中国实用新型专利公开了一种伺服型弹簧组合叶片泵，根据其说明书的记载，所述叶片泵在叶片的内端处设置了柱销弹簧，工作时通过柱销弹簧的弹力来顶推叶片，使其外端保持与定子内表面接触的状态，虽然可以达到低转速运转的目的，但是柱销弹簧的压缩和释放频率将极高，很容易出现失效的问题。
综上所述，现有的可低转速运转的叶片泵存在着由于弹簧易疲劳而导致的使用寿命短、故障率高的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种转子叶片组件，以解决现有可低转速运转的叶片泵的使用寿命短、故障率高的问题，同时本发明的目的还在于提供使用了上述转子叶片组件的叶片泵。
为了解决上述问题，本发明的转子叶片组件采用以下技术方案：转子叶片组件，包括转子，所述转子的外周面上的叶片槽中安装有叶片，在所述叶片上和/或转子上设置有通向相应叶片槽的槽底与叶片内端面之间的空间的通流结构。
有益效果：本发明的转子叶片组件的技术方案为改进型发明创造。具体地，本发明的转子叶片组件在所述叶片上和/或转子上设置了通流结构，并且通流结构是通向相应叶片槽的槽底与叶片内端面之间的空间，因此在使用的时候，在高压侧，高压介质可经所述通流结构到达叶片内端与相应的叶片槽之间处，依靠叶片两端(内、外端)处的压差(叶片内、外端处的压强相等，但是内端面积大于外端受压面积)，驱使叶片向外移动，从而实现与定子内壁的可靠接触，由于是通过液压来驱动，相较于采用弹簧驱动来说，具有结构可靠、不易损坏的优点，因此本发明的转子叶片组件解决了现有可低转速运转的叶片泵的使用寿命短、故障率高的问题。
更进一步地，所述通流结构为通流槽，至少在所述叶片的一侧上设置有所述通流槽。以设在叶片外侧上的通流槽为通流结构，结构简单，便于加工。
更进一步地，所述叶片槽两两背对背设置，在相背的两叶片槽之间设置有密封滑杆，所述密封滑杆的长度小于相背的两叶片槽中的叶片的最小距离，当密封滑杆有两个以上时，不同密封滑杆在转子轴向上错开。密封滑杆可将相应端处的高压传递至另一端处的叶片，低压区的叶片与定子内壁面可靠接触，保证叶片不脱空，进而避免其带来的噪声、振动、泄漏等问题。
更进一步地，所述密封滑杆的长度比其两端处的两叶片的最短距离小0.03mm-0.05mm。这是为了在极端情况下保证叶片与定子内壁间隙控制在最大允许值以内，以保证叶片泵能够正常工作。
更进一步地，所述密封滑杆为自润滑材料制成的自润滑密封滑杆。自润滑材料制成的密封滑杆一方面运动摩擦阻力小，可避免卡滞，另一方面具有耐腐蚀的特点，可在低黏度腐蚀性介质中使用。
更进一步地，所述密封滑杆为圆柱形杆并且与其所在的孔间隙配合，二者间的配合间隙大小可实现密封功能，并使得密封滑杆在所述的孔中运动。圆柱形杆具有便于加工的优点，间隙配合可在满足密封的同时，使密封滑杆与其所在的孔之间保持一定的间隙，减小运动阻力。
更进一步地，所述叶片包括叶片基体和设在叶片基体外表的耐磨层。叶片基体可用于保证叶片整体的结构强度，耐磨层则保证了其使用寿命。
更进一步地，所述耐磨层为聚醚醚酮材料层、陶瓷材料层或橡胶材料层。
更进一步地，所述叶片的外侧面上设置有减振槽。减振槽具有减小压力脉动功能，保证高低压切换时的平稳性。
本发明的叶片泵采用以下技术方案：
叶片泵，包括泵壳和安装于所述泵壳的叶片组件，所述叶片组件包括转子，所述转子的外周面上的叶片槽中安装有叶片，在所述叶片上和/或转子上设置有通向相应叶片槽的槽底与叶片内端面之间的空间的通流结构。
有益效果：本发明的叶片泵的技术方案为改进型发明创造。具体地，在本发明的叶片泵中，转子叶片组件在所述叶片上和/或转子上设置了通流结构，并且通流结构是通向相应叶片槽的槽底与叶片内端面之间的空间，因此在使用的时候，在高压侧，高压介质可经所述通流结构到达叶片内端与相应的叶片槽之间处，依靠叶片两端(内、外端)处的压差，驱使叶片向外移动，从而实现与定子内壁的可靠接触，由于是通过液压来驱动，相较于采用弹簧驱动来说，具有结构可靠、不易损坏的优点，因此本发明的叶片泵解决了现有可低转速运转的叶片泵的使用寿命短、故障率高的问题。
更进一步地，所述通流结构为通流槽，至少在所述叶片的一侧上设置有所述通流槽。以设在叶片外侧上的通流槽为通流结构，结构简单，便于加工。
更进一步地，所述叶片槽两两背对背设置，在相背的两叶片槽之间设置有密封滑杆，所述密封滑杆的长度小于相背的两叶片槽中的叶片的最小距离。密封滑杆可将相应端处的高压传递至另一端处的叶片，低压区的叶片与定子内壁面可靠接触，保证叶片不脱空，进而避免其带来的噪声、振动、泄漏等问题。
更进一步地，所述密封滑杆的长度比其两端处的两叶片的最短距离小0.03mm-0.05mm。这是为了在极端情况下保证叶片与定子内壁间隙控制在最大允许值以内，以保证叶片泵能够正常工作。
更进一步地，所述密封滑杆为自润滑材料制成的自润滑密封滑杆。自润滑材料制成的密封滑杆一方面运动摩擦阻力小，可避免卡滞，另一方面具有耐腐蚀的特点，可在低黏度腐蚀性介质中使用。
更进一步地，所述密封滑杆为圆柱形杆并且与其所在的孔间隙配合，二者间的配合间隙大小可实现密封功能，并使得密封滑杆在所述的孔中运动。圆柱形杆具有便于加工的优点，间隙配合可在满足密封的同时，使密封滑杆与其所在的孔之间保持一定的间隙，减小运动阻力。
更进一步地，所述叶片包括叶片基体和设在叶片基体外表的耐磨层。叶片基体可用于保证叶片整体的结构强度，耐磨层则保证了其使用寿命。
更进一步地，所述耐磨层为聚醚醚酮材料材料层、陶瓷材料层或橡胶层。
更进一步地，所述叶片的外侧面上设置有减振槽。减振槽具有减小压力脉动功能，保证高低压切换时的平稳性。
附图说明
图1为本发明的转子叶片组件的一种实施例的结构示意图；
图2为图1的右视图(带局剖)；
图3为图1中的转子及转轴的结构示意图(带局剖)；
图4是图3的左视图(带局剖)；
图5是图1中的叶片的主视图；
图6是图5的右视图；
图7是图5的俯视图；
图8是图5的剖面图；
图9是图1中的转子叶片组件工作原理图；
图10是图9的左视图(带局剖)。
图中：101、转子；11、叶片槽；12、滑杆孔；102、转轴；103、叶片；31、通流槽；32、减振槽；33、叶片基体；34、耐磨层；104、定子；105、密封滑杆。
具体实施方式
叶片泵作为一种液体泵，其主要构成部分包括了泵壳、转子101、转轴102、叶片103和定子104。其中转子101可随转轴102转动，转轴102一方面与泵壳转动配合，实现对转子101的安装，另一方面用于连接驱动装置，如电机等，接收叶片泵运转所需的动力。在转子101的外周面上设置有叶片槽11，叶片安装在叶片槽11中，在工作时，通过其外端与定子104的内壁保持接触，实现对液体的吸入和排出。
叶片泵的工作原理决定了叶片泵运转的过程中应当使叶片103的外端与定子104的内壁面保持接触。本发明的转子叶片组件即是针对上述需求而提出。在本发明中，转子叶片组件包括了转子101和叶片103，基本构思是在叶片103的内端处建立与其外端相等的液体压强，利用叶片103内、外端之间受压面积不等的特点，通过压差来保持叶片103外端与定子104内壁之间的接触。在此基础上，本发明的转子叶片组件中的转子101还在其叶片槽11的槽底设置了滑杆孔12，滑杆孔12将背对背布置的两叶片槽连通，通过在滑杆孔12中安装密封滑杆105，可在高压介质被引致相应叶片103内端时，利用高压介质的压力推动密封滑杆105，进而顶推背面的叶片，使其在低压区能够与定子104的内壁可靠接触，避免出现脱空。
以下将结合附图举例详细说明本发明的转子叶片组件的技术方案：
如图1-10所示，在一些实施例中，转子101和转轴102采用了一体式的结构，转轴102为阶梯轴。图3、图4示出了转子的结构。在一些实施例中，转子101上的叶片槽11是绕圆周均匀分布并且数量为偶数个，并且各个叶片槽11两两的背对背布置，相背的两叶片槽11之间通过滑杆孔12连接，不同的滑杆孔12在转子101的轴向上错开布置，因而互不连通。此处转子101由不锈钢制成，可适应低黏度腐蚀性介质的需求。
叶片103的数量与叶片槽11的数量一一对应，每个叶片槽11中均安装有叶片103。叶片103的结构如图5-8所示，其外端面为弧面，内端面为平面，在转子101周向上的两侧面分别与对应叶片槽的槽壁之间密封贴合，图5-8所示的实施例中，在其中一个侧面上设置了通流结构，通流结构通向叶片槽的槽底与叶片内端面之间的空间。在图5-8所示的实施例中，通流结构具体是由通流槽31构成，并且通流槽31并排设置了两个。
然而，本领域技术人员应当能够理解的是，通流槽31的作用是为了将定子104内高压区的高压介质引致相应叶片103的内端处，以驱使其外端与定子104的内壁可靠接触，基于此种需求，通流槽31的数量为一个也是可以的，只要其大小能够满足通流的需求即可，具体地，可将其设在叶片103在转子轴向上的中间位置，也可以将其设在叶片103在转子轴向上偏向一端的位置。在一些情况下，还可以将通流结构设在叶片槽11的槽壁上，此时即通流结构被设在了转子103上。当然，在一些情况下，通流结构还可以是设在转子上的孔，该孔的内端通向相应叶片槽的槽底，外端通向转子的外周面，相应地通流结构也可以是以类似方式设在叶片上的孔。
在叶片103的于转子101轴向上的一端处的端面上设置了减振槽32，减振槽32可减小压力脉动功能，保证高低压切换时平稳。叶片103长度比叶片槽11的长度长0～0.05mm，以使得叶片103运动灵活并具有良好的密封性。
另外，在图5-8所示的实施例中，叶片103采用了复合结构，即其包括了叶片基体33以及设在叶片基体33外表面的耐磨层34。其中叶片基体33为不锈钢材质，耐磨层34包覆叶片基体，为聚醚醚酮、陶瓷、石墨或橡胶等自润滑材料，可通过注塑、模压、喷涂等工艺而包覆在叶片基体上，用于保证叶片具有良好的刚度和摩擦学特性。
滑杆孔12中安装有密封滑杆105，密封滑杆105实际上是一个顶杆，通过与滑杆孔12的孔壁之间密封配合，能够在液压作用下活动，并顶推相应端(低压端)处的叶片103，使其能够与定子104的内壁面可靠接触。具体来说，当位于高压区时，叶片103上的通流槽31将高压介质引入叶片内端处，并作用在密封滑杆105上，由于密封滑杆105和滑杆孔12具有密封作用，密封滑杆105上的液压力推动处于另一端的低压区的叶片内端，使其外端与定子内壁接触，保证叶片不脱空。密封滑杆105的长度比两个叶片最小距离短0.03～0.05mm，在极端情况下保证叶片与定子内壁间隙控制在最大允许值以内。
密封滑杆105直径小于叶片槽的宽度，以控制密封滑杆105受到的传递至低压侧叶片上的液压作用力，即能保证低压侧叶片顶部与定子内部面可靠接触，实现密封功能，又减小低压侧叶片顶部与定子内壁面的磨损。
在图1-10所示的实施例中，密封滑杆105为一圆形杆，与相应的滑杆孔12之间为间隙配合，通过这种配合，既可以保证能实现较好的密封功能，又要使得密封滑杆在相应的滑杆孔中灵活运动。此处撑杆可由聚醚醚酮、陶瓷、石墨或橡胶等自润滑材料制成，适合在低黏度腐蚀性介质(如海淡水、冷却液、全氟己酮等)中使用。
以下结合图9和图10说明该转子叶片组件的工作原理：转子101在定子104中有一定的偏心，在转子101的转动下，带动叶片103旋转，当叶片103与高压出口A连通时，高压介质通过叶片103上的通流槽31进入叶片内端处，产生使叶片103向定子内壁方向的作用力F1，同时叶片103顶部产生与之方向相反的作用力F2，两者相互作用抵消掉一大部分，产生剩余压紧力(F1-F2)，使得叶片103贴紧定子104内壁，叶片103在叶片槽中径向滑动；此时，液压力作用在密封滑杆105的端面上，产生作用力F3，推动处于低压区的叶片103，使得叶片顶部与定子内壁接触，不产生脱空现象。随着转子101的转动，叶片103在叶片槽中滑动，周期性地与高压出口A、低压入口B联通，完成吸入和压出，实现对液体介质的压力输运。
通过以上说明可知，由于要设置密封滑杆并利用其传力，图1-10所示的实施例中的转子上的叶片槽设为了偶数个，在仅利用液压力驱使处于高压区的叶片紧贴定子内壁时，将叶片槽的数量设为奇数个也是可以的，每个叶片槽的设置方式可同图1-10所示。
本发明的叶片泵的实施例：
该叶片泵包括定子和转子叶片组件，其中定子的结构为现有技术，转子叶片组件即为本发明的转子叶片组件，关于以上二者，此处不予赘述。
Claims (10)
1.转子叶片组件，包括转子，所述转子的外周面上的叶片槽中安装有叶片，其特征在于，在所述叶片上和/或转子上设置有通向相应叶片槽的槽底与叶片内端面之间的空间的通流结构。
2.根据权利要求1所述的转子叶片组件，其特征在于，所述通流结构为通流槽，至少在所述叶片的一侧上设置有所述通流槽。
3.根据权利要求1或2所述的转子叶片组件，其特征在于，所述叶片槽两两背对背设置，在相背的两叶片槽之间设置有密封滑杆，所述密封滑杆的长度小于相背的两叶片槽中的叶片的最小距离，当密封滑杆有两个以上时，不同密封滑杆在转子轴向上错开。
4.根据权利要求3所述的转子叶片组件，其特征在于，所述密封滑杆的长度比其两端处的两叶片的最短距离小0.03mm-0.05mm。
5.根据权利要求3所述的转子叶片组件，其特征在于，所述密封滑杆为自润滑材料制成的自润滑密封滑杆。
6.根据权利要求3所述的转子叶片组件，其特征在于，所述密封滑杆为圆柱形杆并且与其所在的孔间隙配合，二者间的配合间隙大小可实现密封功能，并使得密封滑杆在所述的孔中运动。
7.根据权利要求1或2所述的转子叶片组件，其特征在于，所述叶片包括叶片基体和设在叶片基体外表的耐磨层。
8.根据权利要求7所述的转子叶片组件，其特征在于，所述耐磨层为聚醚醚酮材料层、陶瓷材料层或橡胶材料层。
9.根据权利要求1或2所述的转子叶片组件，其特征在于，所述叶片的外侧面上设置有减振槽。
10.叶片泵，包括泵壳和安装于所述泵壳的叶片组件，其特征在于，所述叶片组件为权利要求1-9任一项所述的叶片组件。
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| CN202311252306.1A Pending CN117052653A (zh) | 2023-09-26 | 2023-09-26 | 转子叶片组件及使用该转子叶片组件的叶片泵 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117052653A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117627914A (zh) * | 2023-11-21 | 2024-03-01 | 咖爷科技(苏州)有限公司 | 叶片泵及其组装方法 |
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2023
- 2023-09-26 CN CN202311252306.1A patent/CN117052653A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117627914A (zh) * | 2023-11-21 | 2024-03-01 | 咖爷科技(苏州)有限公司 | 叶片泵及其组装方法 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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