CN1243564A - 带有柔性齿带的流体泵 - Google Patents

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Abstract

一种流体泵,包括齿形驱动皮带,分别啮合到外部带有齿的第一皮带轮上,安放到一个皮带导引装置上,最好有第二皮带轮,第二皮带轮离开第一皮带轮的圆周一段距离,一个密封的外壳,该外壳安放着驱动皮带和皮带轮,有一个装置,把第一皮带轮和驱动皮带的运动传送到外部驱动装置上;外壳有一个流体进口,和皮带轮以及皮带导引装置之间的空间连通,一个流体出口,紧邻着一个区域,在这个区域上,驱动皮带和第一皮带轮通过它们相应的齿在切线方向上部分啮合;于是,第一皮带轮的运动引起流体流动,从皮带轮和皮带导引装置之间的区域流向第一皮带轮和驱动皮带之间的间隙中,然后在压力的作用下排出到流体出口。

Description

带有柔性齿带的流体泵
本发明涉及一种流体泵，特别是，但不仅仅是用作液体自启动泵。
我们知道，齿轮泵把流体输送到两个反向旋转的轮齿的间隙中，并在压力的作用下排出流体，但是，这样的齿轮泵需要齿轮快速旋转和高精度制造公差。
本发明克服或减弱了齿轮泵的这些缺点。本发明提供了一种流体泵，该泵包括一个内部带齿的驱动皮带，分别啮合到外部带齿的第一皮带轮上，并配置到一个皮带导引装置上，最好有一个第二皮带轮，第二皮带轮离开第一皮带轮的圆周一段距离，一个液密封的外壳，该外壳安放着驱动皮带和皮带轮，一个装置，该装置把第一皮带轮和驱动皮带的运动传送到外部的驱动装置上；外壳有一个流体进口，和皮带轮以及皮带导引装置之间的空间连通，以及一个流体出口，紧邻着一个区域，在这个区域上，驱动皮带和第一皮带轮通过它们相应的齿在切线方向上部分啮合；于是，第一皮带轮的运动引起流体流动，从皮带轮和皮带导引装置之间的区域流向第一皮带轮和驱动皮带之间的间隙中，然后在压力的作用下排出到流体出口。
本发明也提供了一种包括主流体泵的泵系统，和根据本发明用作主流体泵的起动注油器的泵。
人们吃惊地发现，本发明提供的流体泵即使在低的转速下也有高的效率；同时，驱动皮带和腔之间的距离很重要，而且，允许的制造公差有一个合理的范围，流体泵可以用塑料材料成批制造，有很高的经济效益。
为了更好地理解本发明，这里将仅是以举例方式介绍几个最优实施例，参考以下附图：
图1是本发明第一个实施例的前视图，但为了更清楚，移去前端盖；
图2是图1所示流体泵的顶视图，包括前端盖；
图3和图4是图1和图2所示流体泵的左视图和右视图；
图5是图1-4所示的流体泵的后视图；
图6是作为本发明的改进、第二个实施例的前视图。
参考附图1-5，本发明的第一个实施例包括一个流体泵10，用来泵送空气或其他气体，或是液体，如碳氢化合物和水成液体。这个流体泵的用途可能非常广泛，例如包括作为一个大型泵的燃料注入泵或起动注油器。这个泵是自启动的。
在这个例子中，流体泵10有一个箱形的外壳20，带有用螺钉(图中未示出)固定的可以分开的前端盖23。通过双路密封，外壳20内的空间相对于外界来说是彻底隔绝的，例子之一，是外壳20和前端盖23之间用O形圈19来密封。
外壳20包括两个同样大小的有齿皮带轮11，12，分别在同一平面内绕枢轴13，14旋转。皮带轮和内部带齿的柔性驱动皮带16啮合，以和17相同的方向旋转。皮带轮11、12之间的空间至少有一半被流体导引块15占去，导引块15和驱动皮带16一样宽。如图1所示，导引块15的侧边限制了皮带轮之间的驱动皮带16的纵向路径。导引块15的弧形表面21、22分别和皮带轮11，12的齿紧紧啮合，有助于把流体从皮带轮之间的空间输送到驱动皮带16分别和皮带轮11、12之间的间隙中。
皮带轮11、12之间的空间和流体源接通(图中未示出)，也就是，通过对称布置的流体进口31、32以及那里连接的输入管道31A、32A和泵的进口连通。在本例中，输入管道31A、32A仅仅是在流体泵的后面，但是另一对流体进口当然可以布置在上述流体进口的相反侧，是在流体泵的前面。
如上所指出，皮带轮11、12之间的流体通过皮带轮的齿输送，由导引块15的导引进入皮带轮齿和驱动皮带16啮合的区域。当驱动皮带的内齿进入皮带轮11、12之间的相应的凹进部分时，流体由于齿的啮合被压缩。在这个例子当中，沿皮带宽度方向轮齿的截面恒定。实际上，在这个特定例当中，驱动皮带有HTD外形，8毫米的齿距，30毫米宽；皮带轮也是HTD标准。然而，只要能够进行内啮合和使流体排出，任何形状的皮带和皮带轮都可以，也可以根据工程上的需要适当地替换。
带齿的皮带轮中的一个可以由一个不带齿的皮带轮代替，甚至于简单地以一个固定的皮带导引装置来代替，这都足以使皮带在密闭的外壳内保持在绕着第一皮带轮自己的路径上。
我已发现，流体通过内部啮合的齿来泵送，这样，至少处于内部啮合区域里的、外壳和皮带和皮带轮之间的间隙如上所述，能够使流体横向排出，也就是，从垂直于皮带轮和驱动皮带平面的方向排出。由于这个原因，分别在驱动皮带用相应的齿和第一、第二皮带轮在切线方向部分啮合的区域上布置两对出口。在这个例子中，两对出口都是圆柱形的。第一对出口35、37紧邻着上边的皮带轮11，其中，一个出口35是在皮带轮11的后面，另一个出口37是在皮带轮11的前面，彼此朝向相反的方向。在第二个皮带轮12的相应位置上，出口34、36也布置在皮带轮的相反的两侧。每一种情况下，出口的直径都大约是皮带轮11相邻齿间距的1.5倍。然而，出口不一定必须是圆柱形，例如，它们可以是狭槽形或弧形。它们沿着皮带轮齿方向的全长最好是齿距的1-4倍，最好是介于2-4倍之间，越长越能减小背压，从而可减少不想出现的液压制动。
本例中，后面的出口和从外壳20左边以及右边伸出的孔连通，图2已表示得很清楚。出口34-37分别和输出管34a-37a连通。
皮带轮11、12通过适当的传动装置、由外部的原动机(图中未示出)、如电马达驱动。在本例中，原动机起动后，通过位于皮带轮轴上的心轴24连接到下边的皮带轮12上。
介于驱动皮带16光滑外表面18和外壳的内表面之间的距离是恒定的，同时也要足够窄，以限制流量，当然也要足够宽，以允许相对运动。这个间距最好是0.1-2mm。在出口位置上的间距尤其重要。
在另一个实施例中，只有一个带齿的皮带轮，显然，只有一个间隙区能用作泵送流体出口。
显然，通过适当的设计来选择泵的效率、速度比、机械性能和其他相关参数。为了泵送流体，我已发现，把驱动皮带的宽度设计为皮带轮半径的0.1-0.5倍是非常好的。为了提高效率，我也发现，两个皮带轮的尺寸一样是非常理想的，但不是必须的，以及如果不需要第二对出口，第二个皮带轮也不一定非要带齿。而且，当提供的皮带轮如本例中所示时，使用不同数量的皮带轮也能令人满意地工作。
在最优实施例中，皮带是由聚氨脂做成的，尽管也可设想用其他材料。当然，当液体被泵送时，驱动皮带应该是一种不能渗透的材料，这是很重要的。此外，在本例中，皮带轮是用尼龙或其他热塑性塑料化合物做的(注册商标)，轴13、14是用不锈钢做的，外壳20用铝做，前端盖23用有机玻璃做，但为了成批生产，可以设想所有的零部件都用塑料做比较合适，这将提高经济效益。不同的零部件可以采用不同的塑料。
图1-5中所示的泵以150转/分的速度被驱动，在这个速度下压差为0.8bar，每分钟泵送的水为7.5升，内部压力大于20bar(300psi)。为了获得这样的泵性能，该泵由一个380瓦的电机驱动。
现在来讨论本发明的第二个实施例，参看图6，它和相应的图1表示的第一个实施例是不一样的。
用两个导引块1、3替换导引块15，它们分别沿着皮带轮11、12的外圆周方向，皮带轮11、12如方向4和2被驱动。这就使在皮带轮之间有更大的空间。

Claims (21)

1.一种流体泵，包括一个内部带齿的驱动皮带，驱动时分别啮合到一个外部带齿的第一皮带轮上，并配置在一个皮带导引装置上，最好有一个第二皮带轮，和第一皮带轮的外圆周隔开一段距离，有一个密封的外壳，安放着驱动皮带和皮带轮，一个装置，把第一皮带轮和驱动皮带的运动传送到外部驱动装置上；外壳有一个流体进口，和皮带轮以及皮带导引装置之间的区域连通，以及一个流体出口，紧邻着一个区域，在这个区域上，驱动皮带和第一皮带轮用相应的齿在切线方向上部分啮合；于是，第一皮带轮的运动引起流体流动，从皮带轮和导引皮带之间的区域流到第一皮带轮和驱动皮带之间的间隙中，然后，流体在压力的作用下排出到流体出口。
2.根据权利要求1所述的流体泵，其特征在于：皮带导引装置是第二皮带轮。
3.根据权利要求1或2所述的流体泵，其特征在于：流体出口面对第一皮带轮的一侧，以接收从横向排出的流体，其方向通常垂直于驱动皮带和皮带轮的旋转平面。
4.根据权利要求3所述的流体泵，还包括一个流体出口，横向对着所述流体出口，以便通过所述流体出口，以相反的方向接收横向排出的流体。
5.根据权利要求2所述的流体泵，其特征在于：第二皮带轮相应地外部带齿，外壳有一个另外的流体出口，紧邻着一个区域，在这个区域上，驱动皮带和第二皮带轮在切线方向上以相应齿部分啮合。
6.根据权利要求5所述的流体泵，其特征在于：外壳还包括一个流体出口，横向正对着所述的另一个流体出口，于是可以相反的方向接收横向排出的流体。
7.根据以上任一权利要求所述的流体泵，其特征在于：为了皮带路径中至少有一部分绕着所述的第一皮带轮和驱动皮带之间的间隙，外壳和驱动皮带之间有一个狭窄的间隔，这个窄间隔要足够宽，以允许有相对运动，但又要足够窄，以限制流体流量。
8.根据权利要求5所述的流体泵，其特征在于：除了所说的皮带轮之间的空间外，每处的驱动皮带都由外壳来封闭，并留有一个窄小的间隙，所述的流体出口紧邻着相应的皮带轮或轮的表面。
9.根据以上任一权利要求所述的流体泵，其特征在于：流体的出口或流体口的宽度是第一皮带轮齿宽的1-4倍。
10.根据权利要求9所述的流体泵，其特征在于：所述出口或口的宽度相当于第一皮带轮的齿宽的2-4倍。
11.根据权利要求7或8所述的流体泵，其特征在于：所述的间距范围是0.1-2.0mm.
12.根据以上任一权利要求所述的流体泵，其特征在于：驱动皮带的宽度是第一皮带轮半径的0.1-0.5倍。
13.根据以上任一权利要求所述的流体泵，其特征在于：驱动皮带是由塑料制成的。
14.根据以上任一权利要求所述的流体泵，其特征在于：外壳和皮带轮是由一种塑料材料或不同的塑料材料制成的。
15.根据以上任一权利要求所述的流体泵，还包括一个原动机，起动后连接到所述的传动装置上。
16.根据以上任一权利要求所述的流体泵，还包括一个流体蓄器，和从蓄器把流体输送到驱动皮带和外壳之间区域的装置。
17.根据权利要求16所述的流体泵，其特征在于：输送装置包括第三皮带轮，驱动时通过和驱动皮带外齿啮合的外部齿啮合到第一和第二皮带轮上，这样设计使得蓄器里的流体可以由第三皮带轮的外部齿收集，然后通过皮带轮内部啮合的齿送到间隙中。
18.根据以上任一权利要求所述的流体泵，其特征在于：进入皮带轮和皮带导引装置之间和从外壳排出的流体是空气或其他气体。
19.根据以上任一权利要求所述的流体泵，其特征在于：进入皮带轮和皮带导引装置之间和从外壳排出的流体是液体。
20.根据以上任一权利要求所述的泵系统，包括一个主流体泵和一个流体泵，流体泵作为那里的起动注油器连接到主流体泵上。
21.在这里参照附图进行了讨论的流体泵。
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