CN1965166A - 磁驱动齿轮泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种磁驱动齿轮泵，该磁驱动齿轮泵具有外壳、可转动环形磁驱动组件，该磁驱动组件与环形从动磁体－转子齿轮组件磁耦合并通过设置在它们之间的环形罐而与其隔开，并且其中当所述环形磁驱动组件转动时，所述环形从动磁体－转子齿轮组件在偏置固定轴的第一轴部上转动并且该转子齿轮驱动在该偏置固定轴的第二轴部上转动的惰轮。

Description

磁驱动齿轮泵

技术领域

本发明大体上涉及正排量齿轮泵，更具体地涉及一种具有简化结构的磁驱动齿轮泵，该磁驱动齿轮泵具有磁体—转子组件以及偏置固定轴(offset stationary shaft)，两个相应的齿轮在该偏置固定轴上转动。

背景技术

在许多泵送应用中，期望通过不使用与转动部件一起的密封件来避免潜在的密封泄漏。因此，在泵领域中更常见的是采用磁驱动系统，以消除对沿转动面的密封件的需求。尽管这种泵仍然可采用静密封件，但是由于它们没有动态或转动密封件，因而被称作“无密封”泵。事实上，在正排量齿轮泵的设计中也已经采用了磁驱动结构。

在一些现有技术的磁驱动齿轮泵中，通常将其上安装有至少一个齿轮的从动轴称为转子。反过来，为了支撑这样的可转动轴，通常在磁驱动部件和泵壳的容纳齿轮的部分之间使用附加的泵壳部分或托架。这样的泵还往往使第二齿轮或惰轮在固定轴上转动。该固定轴可在一个端部处安装在泵壳的头部内。

在现有技术的泵中，支撑用于转子的可转动轴的所需的托架以及包括该可转动轴在内的部件的附加长度增加了这种泵的整体长度和重量。另外，用于惰轮的单独转动的转子轴和固定轴增加了结构的复杂性，并增大了形成成功而可靠的泵所必须的公差。期望的是简化这种磁驱动齿轮泵并降低其尺寸和重量。

本发明解决了现有技术的齿轮泵中的缺点，同时提供了磁驱动齿轮泵中的上述期望特征。

发明内容

在以下说明和附图中将阐述本发明的目的和优点，从这些说明和附图将明白这些目的和优点，也可从本发明的实施中获悉。

本发明大体上实施为一种磁耦合齿轮泵，该磁耦合齿轮泵具有：具有入口和出口的泵壳；可转动环形磁驱动组件，该可转动环形磁驱动组件布置在所述泵壳中并在一个端部处具有凹槽；环形罐，该环形罐在一个端部处具有凹槽并具有与所述泵壳密封接合的周缘，该罐的至少一部分布置在所述环形磁驱动组件的所述凹槽内。该泵还具有环形从动磁体—转子齿轮组件，该磁体—转子齿轮组件具有基本上布置在所述环形罐的所述凹槽内的磁性部，并且该磁性部与所述环形磁驱动组件基本对准从而形成耦合驱动装置。

在本发明的第一方面中，所述泵具有偏置固定轴，该偏置固定轴具有第一轴部和第二轴部，并且所述第一轴部的纵向轴线平行于所述第二轴部的纵向轴线但与其间隔开，其中当所述可转动环形磁驱动组件转动时，所述环形从动磁体—转子齿轮组件在所述偏置固定轴的所述第一轴部上转动并且该转子齿轮驱动在所述偏置固定轴的所述第二轴部上转动的惰轮。

在本发明的另一方面中，所述偏置固定轴可以仅在所述第一轴部的端部处支撑在所述环形罐的所述凹槽内，或者仅在所述第二轴部的端部处支撑在所述泵壳的头部中，或者既在所述第一轴部的端部处支撑在所述环形罐的所述凹槽内，又在所述第二轴部的端部处支撑在所述泵壳的头部中。

在本发明的另一方面中，所述环形从动磁体—转子齿轮组件具有与磁体安装部一体形成的转子齿轮部。

在本发明的再一方面中，所述偏置固定轴可由连续的单件形成，或者可由至少两个连接在一起的部件形成。

因此，本发明提供了在磁驱动部件和转子齿轮之间需要附加的泵壳托架部的更长、更复杂的磁驱动齿轮泵的替换方案。本发明还通过利用用于转子齿轮和惰轮的偏置固定轴而简化了结构，而不是使齿轮在两个单独的固定轴上转动或者与两个转动轴一起转动。

应当理解，上述概括描述和以下的详细描述都是例示性的并仅为说明之用，而不是对如所要求的本发明的限制。在优选实施例的以下描述中并通过所附权利要求将更加完全地明白本发明的其它特征和目的。

附图说明

在描述优选实施例中参照附图，其中相同部件具有相同的附图标记，在这些附图中：

图1是磁驱动齿轮泵的剖视图，该磁驱动齿轮泵具有支撑在环形罐内以及泵壳的头部中的偏置固定轴。

图1a是沿图1中所示的剖切线剖取的图1的泵的剖视图。

图2是磁驱动齿轮泵的剖视图，该磁驱动齿轮泵具有高度紧凑的磁体—转子齿轮组件以及仅支撑在环形罐内的偏置固定轴。

图3是磁驱动齿轮泵的剖视图，该磁驱动齿轮泵具有高度紧凑的磁体—转子齿轮组件、简化的环形罐以及仅支撑在泵壳的头部中的偏置固定轴。

图4是用于偏置固定轴在罐内的端部的可选内支撑的剖视图。

图5是可选的环形从动磁体—转子组件的剖视图，该磁体—转子组件具有转子齿轮和磁体安装部，示出了单独的止推轴承而没有示出磁体。

图6是可选的多件构造的偏置固定轴的平面图。

图6a是图6中所示的偏置固定轴的分解剖视图。

应当理解这些附图未按比例。虽然省略了磁驱动齿轮泵的大量机械细节，其中包括紧固手段的细节和以及具体部件的其它平面图和剖视图，然而根据本公开，本领域的技术人员在其理解范围内会很好地考虑到这些细节。还应当理解本发明不限于所示的优选实施例。

具体实施方式

基本上参照图1至图6a，将理解本发明的磁驱动齿轮泵基本上可在无密封正排量齿轮泵的多种构造中实施。

参照图1中的优选实施例，泵2具有外壳4，该外壳4包括第一体部6、第二体部8、连接到第一体部6上的轴承盖10、以及连接到第二体部8上的头部12。外壳部件可由诸如钢、不锈钢、铸铁或其它金属材料或者结构塑料等的刚性材料构成。轴承盖10通过螺栓14连接到第一体部6上，但是应理解可通过其它紧固手段或者通过部件的直接连接(例如通过压配合或螺纹连接)进行所述连接。可选地，轴承盖10和第一体部6可一体形成为单件。外壳头部12通过螺栓16以类似方式连接到第二体部8上，并且还可通过多种其它合适构造中的任何一种进行连接。可以采用诸如弹性体O形环、预成形或液体垫片材料等的静密封件22和24，以增强外壳部件之间的连接。外壳4还具有：入口26，该入口用于抽取待泵送到该外壳4内的流体或介质；以及出口28，该出口用于将介质从泵排出。图1、图2和图3示出了与对齐的入口26和出口28成90°而通过该优选实施例的剖面。图1a示出了在第二体部8中的入口26和出口28。应理解，入口26和出口28可以相对于彼此以任意角度布置，并且泵2可具有多于一个的入口和多于一个的出口。

轴承盖10具有开口30，在该开口30中安装有轴承32，以支撑可转动环形磁驱动组件34。轴承32可以具有各种构造，例如滚珠轴承或滚柱轴承、衬套等。驱动组件34包括轴36，该轴36可转动地接合轴承32，并且可在第一端部处连接至诸如电机等的外部动力源(未示出)。可转动环形磁驱动组件34还包括杯形驱动构件38，该驱动构件38在其第一端部处连接到可转动轴36的第二端部上，并在第二端处具有凹槽40。可选地，可去除轴承盖10、轴承32和轴36以有利于将杯形驱动构件38直接安装在外部动力源的轴(如将容纳在图2中的可选实施例中)上。驱动构件38和轴36的连接示出为通过键和键槽42进行，但是应理解这一连接可通过诸如以上关于泵壳部分的连接而所述的可选手段进行。同样，驱动构件38和轴36可一体形成为单件。驱动构件38可由诸如关于外壳所述的刚性材料构成。驱动组件34还具有磁体44，该磁体在凹槽40内连接到杯形驱动构件38的内壁上。磁体44可具有任何构造，但优选为矩形，并优选通过化学手段(例如，通过环氧树脂或粘合剂)连接到驱动构件38上，或者可以通过合适的紧固件(例如，铆钉等)安装。

杯形或钟形罐46至少部分布置在环形磁驱动组件34的凹槽40内。罐46可由各种刚性材料中的任何一种构成，并且通常根据待泵送的介质选择材料，但是该材料优选为不锈钢(例如，合金C-276)，但也可以是塑料、合成材料等。罐46在一端开口从而形成凹槽48并具有周缘50。罐46的周缘50可以以各种方式安装成与泵壳4密封接合，在图1中示出了其中一种，在该图中周缘50在第一体部6和第二体部8之间的连接处安装到第一体部6上。

磁驱动齿轮泵2包括偏置固定轴52，该偏置固定轴52包括具有第一纵向轴线的第一轴部54以及具有第二纵向轴线的第二轴部56，该第二纵向轴线平行于第一轴部的纵向轴线但与其间隔开。第一轴部54在罐46的凹槽48内延伸，并且可被支撑在偏置轴52的第一轴部54的相应端58处。如图1所示，可通过接合布置在罐46的凹槽48中的支撑构件60为轴端58提供支撑。

可选地，若在罐中支撑第一轴部的端部，则该罐可具有内支撑部62a，如在图4中的罐46a中所示，在该图中轴端58a仅仅由内支撑部62a支撑，或者例如通过压配合或化学结合剂而固定地连接到该内支撑部62a上。在图2中所示的另一可选例中，紧凑的罐46b可具有更加结实的支撑部62b，该支撑部62b与罐46b一体形成或分开形成但固定地连接到罐46b上，以在轴端58b处支撑偏置轴52b。此外，轴端58b可通过上述手段或者通过诸如压配销、螺钉等的紧固件64b固定连接到罐46b上。在罐中的支撑部内的固定连接还可用于形成并保持偏置固定轴的对准。

在图1中的优选实施例中，泵2还包括环形从动磁体—转子齿轮组件66，该组件66与偏置轴52的第一轴部54可转动地接合，并可采用诸如衬套68的减摩装置或者其它合适的轴承结构。磁体—转子齿轮组件66具有朝向第二轴部56布置的转子齿轮部70以及磁体安装部72，该磁体安装部72一体地或通过用于固定地接合部件的合适装置连接到转子齿轮部70上。转子齿轮部70可以为各种构造，例如呈内齿轮泵的外齿轮形式。转子齿轮部70也可以由各种刚性材料构成，这取决于待泵送的介质。例如，当期望用这样的泵泵送非腐蚀性物质时，转子齿轮部70以及磁体安装部可以优选由钢制成。

为了降低重量和惯性，磁体安装部72优选在其端部中具有凹槽74。磁体安装部72还具有类似于磁体44的磁体76，该磁体76优选以与磁体44和驱动构件38相连接所采用的方式类似的方式连接到磁体安装部的外壁78上。当泵2用于泵送腐蚀性物质时，磁体—转子齿轮组件66优选由不锈钢制成，但是有利的是在磁体安装部72和磁体76之间包含环形碳钢部分(未示出)。可在所述磁体和环形碳钢部分上安装不锈钢套筒(未示出)，以进一步防护。磁体安装部72和磁体76布置在罐46的凹槽48内，从而通过环形罐46与环形磁组件34的磁体44隔开，但是它们被布置成将相应的磁体76和磁体44放置成基本对齐，从而形成磁耦合。该磁耦合使环形磁体—转子齿轮组件66不与环形磁驱动组件34物理接触，但是通过该环形磁驱动组件的转动而转动并由此而被驱动。

如先前所述，偏置固定轴52包括第二轴部56。如图1至图3中的优选实施例所示，偏置轴52可以连续构造有一体的第一轴部54和第二轴部56。然而，偏置轴52可以以各种可选方式构成，图6和图6a示出了其中一个示例。图6示出了多件式偏置轴80，该偏置轴80具有固定连接至第二轴部84上的第一轴部82。如图6和图6a所示，可通过螺栓86进行该连接，或者可通过使用其它紧固件或连接手段(例如，焊接、压配合等)进行。

第二轴部56(或84)具有端部90，该端部90与第一轴部54的轴端58相对。应当理解，如关于轴端58所讨论的那样，可为轴端90提供用于轴52的支撑。例如，在图1中示出了用于轴端90的支撑，在该图中轴端90被支撑在外壳头部12中。在该布置中，利用键和键槽92形成偏置轴52的对准并防止其转动。

如在图2的可选实施例中所示，杯形驱动构件38b可直接接收外部动力源的轴。此外，第二轴部56b的轴端90b可不包括支撑在外壳头部12b中的其它部分。事实上，如以上所述，偏置固定轴52b在轴端58b处固定支撑在罐46b中。该构造使得能简化外壳头部12b的结构，并且可通过将该外壳头部结合到外壳的第二体部内而进一步简化。图2中的第二实施例还允许使用带有减摩衬套或轴承68b的紧凑的环形从动磁体—转子齿轮组件66b。该紧凑设计可用在长度更短的泵2b中。

在图3中的第三优选实施例中示出了将外壳头部结合到外壳的第二体部8c中的所述结合。该实施例还提供了用于偏置固定轴的可选支撑结构的示例。在图3中，可选的偏置固定轴52c包括具有第一轴端58c的第一轴部54c以及具有第二轴端90c的第二轴部56c。偏置轴52c在轴端90c处支撑在成一体的外壳的第二部分和头部8c内，而不是在轴端58c处支撑在罐46c内。轴端90c通过上述手段中的任何一种固定连接到外壳部分8c上，同时通过外壳部分8c中的隆起的肋或突出部(tang)92c以及第二轴部56c的轴端90c中的相应槽94c进一步提供对准和抗转动。与图2中的第二实施例有些类似，图3中的第三实施例在缩短的泵2c中使用了带有减摩衬套或轴承68c的紧凑的环形从动磁体—转子齿轮组件66c。

对于环形从动磁体—转子齿轮组件66来说还期望的是具有某种形式的止推轴承面。如图1所示，可在偏置固定轴52上一体设置前向止推轴承面96，以接合位于磁体—转子齿轮组件66中的前向止推轴承构件98。可以采用附加设置的后向止推轴承，其例如呈图5中所示的独立轴环100的形式。轴环100可以以各种方式安装到偏置固定轴52的第一轴部54上。图5示出了通过固定螺钉102的安装，不过可以采用将轴环接合到轴上的其它紧固件或手段，例如压配合等。轴环100被布置成在凹槽74内与位于磁体—转子齿轮组件66的另一端部处的后向止推轴承构件104接合。因此，可以一体设置或单独设置止推轴承，以保持部件的适当定位，从而减少振动和磨损。

在所示各个实施例的每一个中，在第二轴部上安装有用于转动的惰轮106。可以使用诸如衬套108或轴承的减摩构件。惰轮106被布置成通过惰轮106和转子齿轮部70上的轮齿的啮合而与转子齿轮部70接合，如在图1a中最佳可见。在泵2的操作中，当外部动力源使环形磁驱动组件34转动时，上述磁耦合致使环形从动磁体—转子齿轮组件66转动。磁体—转子齿轮组件66的转动以及转子齿轮部70的齿与惰轮106的齿的相互啮合使得惰轮106也转动。如在本领域中公知的那样，通过将泵2布置成内齿轮泵，转子齿轮部70的转动轴线与惰轮106的转动轴线平行并与其隔开，如图1中所示。此外，转子齿轮部70被布置成通过该转子齿轮部70内侧上的轮齿与惰轮106接合来驱动惰轮106，如在图1a中最佳可见，所述轮齿基本上外接该惰轮106。齿轮的布置和啮合以及位于外壳头部12上并定位在惰轮106上的齿尖附近的月牙形突起110一起相配合来通过公知原理产生泵送作用。在该布置中，待泵送的介质通过入口26被抽到泵2内并在压力下从出口28排出。

应当理解，根据本发明的磁驱动齿轮泵可以以各种构造设置。可以利用用于部件的多种合适的构成材料、构造、形状和大小以及连接部件的多种合适的方法中的任一种，来满足最终用户的具体需要和要求。本领域的技术人员应当明白在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对所述泵的设计和构造进行各种修改，并且权利要求不限于所示的优选实施例。

Claims (20)

1、一种磁耦合齿轮泵，该磁耦合齿轮泵包括：

具有至少一个入口和至少一个出口的泵壳；

可转动环形磁驱动组件，该磁驱动组件布置在所述泵壳中并在一个端部处具有凹槽；

环形罐，该罐在一个端部处具有凹槽并与所述泵壳密封接合，该罐的至少一部分布置在所述可转动环形磁驱动组件的所述凹槽内；

环形从动磁体一转子齿轮组件，该环形从动磁体一转子齿轮组件具有基本上布置在所述环形罐的所述凹槽内的磁性部，并且该磁性部与所述可转动环形磁驱动组件基本上磁性对准；

偏置固定轴，该偏置固定轴具有第一轴部和第二轴部，并且所述第一轴部的纵向轴线平行于所述第二轴部的纵向轴线但与其隔开；并且

其中当所述可转动环形磁驱动组件转动时，所述环形从动磁体一转子齿轮组件在所述偏置固定轴的所述第一轴部上转动，并且该转子齿轮驱动在所述偏置固定轴的所述第二轴部上转动的惰轮。

2、根据权利要求1所述的磁耦合齿轮泵，其特征在于，所述偏置固定轴的所述第一轴部的至少一部分在所述环形罐内延伸。

3、根据权利要求2所述的磁耦合齿轮泵，其特征在于，所述偏置固定轴的所述第一轴部在一个端部处支撑在所述环形罐的所述凹槽内。

4、根据权利要求3所述的磁耦合齿轮泵，其特征在于，该磁耦合齿轮泵还包括安装在所述环形罐的所述凹槽内的轴支承。

5、根据权利要求3所述的磁耦合齿轮泵，其特征在于，所述环形罐的所述凹槽还包括用于所述偏置固定轴的所述第一轴部的端部的内支撑。

6、根据权利要求1所述的磁耦合齿轮泵，其特征在于，所述泵壳还包括一头部，并且所述偏置固定轴的所述第二轴部在一个端部处支撑在该泵壳的所述头部中。

7、根据权利要求6所述的磁耦合齿轮泵，其特征在于，所述偏置固定轴的所述第一轴部支撑在所述环形罐的所述凹槽内，并且该偏置固定轴的所述第二轴部支撑在所述泵壳的所述头部中。

8、根据权利要求1所述的磁耦合齿轮泵，其特征在于，所述环形从动磁体一转子齿轮组件还包括连接到磁体安装部上的转子齿轮部。

9、根据权利要求1所述的磁耦合齿轮泵，其特征在于，所述环形从动磁体一转子齿轮组件还包括与磁体安装部一体形成的转子齿轮部。

10、根据权利要求8所述的磁耦合齿轮泵，其特征在于，所述环形从动磁体一转子齿轮组件还包括连接到所述磁体安装部上的磁体。

11、根据权利要求9所述的磁耦合齿轮泵，其特征在于，所述环形从动磁体一转子齿轮组件还包括连接到所述磁体安装部上的磁体。

12、根据权利要求1所述的磁耦合齿轮泵，其特征在于，所述偏置固定轴还包括至少一个止推轴承面。

13、根据权利要求1所述的磁耦合齿轮泵，其特征在于，所述可转动环形磁驱动组件被安装在可转动地安装于所述泵壳中的轴上。

14、根据权利要求1所述的磁耦合齿轮泵，其特征在于，所述可转动环形磁驱动组件适于安装在外部动力源的可转动轴上。

15、根据权利要求1所述的磁耦合齿轮泵，其特征在于，所述惰轮被布置在所述转子齿轮内并以内齿轮泵构造由该转子齿轮驱动。

16、根据权利要求15所述的磁耦合齿轮泵，其特征在于，所述泵壳还包括在所述惰轮附近的月牙部。

17、一种磁耦合齿轮泵的轴—齿轮组件，该轴—齿轮组件包括偏置固定轴，该偏置固定轴还包括具有第一纵向轴线的第一轴部和具有第二纵向轴线的第二轴部，所述第一和第二纵向轴线彼此平行并隔开；该轴一齿轮组件还包括与所述第一轴部可转动地接合的转子齿轮、与所述第二轴部可转动地接合的惰轮，并且所述转子齿轮与所述惰轮接合。

18、根据权利要求17所述的磁耦合齿轮泵的轴—齿轮组件，其特征在于，所述偏置固定轴由连续的单件形成。

19、根据权利要求17所述的磁耦合齿轮泵的轴—齿轮组件，其特征在于，所述偏置固定轴还包括至少两个连接在一起的部件。

20、根据权利要求17所述的磁耦合齿轮泵的轴—齿轮组件，其特征在于，所述转子齿轮还包括磁体组件。

Images