CN201496266U - 高性能水压叶片泵 - Google Patents

Abstract

一种高性能水压叶片泵，属于液体定容式机械装置，其主要技术特点是采用在定子两端面上，位于定子吸水区曲线的起始处附近设有四段防气穴槽，压水区曲线的终止处附近设有四段压力平衡槽以及在定子吸水曲线处设有二段径向吸水通道，叶片顶部采用正圆弧形状和压力分段配流的设计方法。泵工作时，压力高、压力脉动小、噪声低、效率高、寿命长。本实用新型可广泛应用于食品、医药、电子、包装等对环境污染要求严格的场合；冶金、热轧、铸造等高温明火场合；环境卫生、消防、原子炉周边作业机械；生活用品成形机械等领域。该泵适用于水、高水基液以及乳化液等粘度较低液体作为工作介质的场合。

Description

高性能水压叶片泵

技术领域：

本实用新型是设计一种高性能水压叶片泵，属于液体定容式机械装置。

背景技术：

目前，在已有的中高压液压叶片泵中，有实用新型专利《高性能平衡式液压叶片泵》专利号ZL200520068945.3的结构与现在本人设计的高性能水压叶片泵的结构较为接近。由于当时并未考虑到使用节能、环保的水作为工作介质，因此该泵在结构设计方面存在一些关键问题未能解决。由于水存在粘度低、润滑性差、蒸气压力高极易气蚀等缺点，现在的以液压油作为介质的叶片泵都不能直接用水作为工作介质。虽然实用新型专利《高性能平衡式液压叶片泵》在结构上能够解决水存在的粘度低、润滑性差带来的泵容积效率低、压力升不高以及叶片与定子在吸水区的严重磨损的问题。但是水存在的蒸气压力高、极易气蚀的问题仍然存在，使泵不能正常工作。因此，对泵的部分关键结构必须进行重新设计。以适应用水、高水基液作为工作介质的要求。

目前，国际上在已有各种结构的中高压水液压泵中，丹麦DANFOSS公司的PAH系列轴向柱塞泵工作寿命较长、运行平稳、但噪音大。英国FENNER公司的F系列水压柱塞泵其噪音较低，但价格较高。日本技术研究所开发的水压叶片泵，该泵使用压力为7MPa，但寿命较短。美国威格士公司的F6系列高水基叶片泵，最高压力7MPa，工作压力较低。

以上这些泵，它们在不同程度上存在着不足之处。如英国FENNER公司和丹麦DANFOSS公司的水压柱塞泵结构上较为复杂，加工工艺性较差，性价比较低。并且由于结构上的原因，水压柱塞泵的噪音较大。而日本技术研究所开发的水压叶片泵和美国威格士公司的高水基液F6系列叶片泵使用压力较低并且寿命也较短，都没有进入市场。

发明内容：

本实用新型的目的就是设计一种结构简单合理、压力高、噪声低、效率高、寿命长的高性能水压叶片泵。

发明的技术方案是：

一种高性能水压叶片泵，它包括转子、叶片、定子、压力板、侧板、轴、后盖和前盖，在与转子叶片槽根部的底孔相接触的压力板、侧板上设有四段圆弧形通水槽，分别是对称分布的，其中二段是通高压水的槽12，另二段是通低压水的槽13；压水窗11采用中心对称分布；并在压力板4上的吸水窗靠近压水窗V形槽一侧设有V形减振槽15；其特征是在定子3的两端面上，位于定子吸水区曲线的起始处向吸水区曲线的长径方向设有四段防气穴槽10；在压水区曲线的终止处向压水区曲线的长径方向设有四段压力平衡槽6；在位于定子吸水区曲线的处设有两段径向吸水通道8；叶片7顶部采用正圆弧形状；压力板4和侧板2上的吸水窗所占的角度在56°～62°之间。

所述的高性能水压叶片泵，其特征在于所述的定子3两端面上设有四段防气穴槽10，槽深3～5mm。

所述的高性能水压叶片泵，其特征在于所述的定子3两端面上设有四段压力平衡槽6，槽深3～5mm。

所述的高性能水压叶片泵，其特征在于所述的定子3吸水区曲线处设有径向吸水通道8，其所占角度与吸水区曲线的角度相等。

本实用新型的技术特点是在定子两端面上，位于定子吸水区曲线的起始处向吸水区曲线的长径方向设有四段防气穴槽；在压水区曲线的终止处向压水区曲线的长径方向设有四段压力平衡槽；在定子吸水曲线处设有二段径向吸水通道；叶片顶部采用正圆弧形状；同时采用实用新型专利《高性能平衡式液压叶片泵》专利号ZL200520068945.3的部分结构，即压力分段配流的设计方法。使泵在工作时，叶片顶部和底部的压力不论是在吸水区还是在压水区以及圆弧区都基本保持平衡。叶片在圆弧区，由于叶片顶部采用正圆弧形状，叶片在大、小圆弧区对定子内表面的接触应力大致相等，接触应力也明显降低。

将压力板、侧板上与转子槽根部的底孔相接触的圆弧形通水槽分成四段，其中二段通高压水，另二段通低压水，使叶片顶部与底部的压力在吸、压水区以及圆弧区都保持基本平衡，不会形成由于压力升高所引起的叶片与定子内表面产生过大的接触应力。在压力板4上的吸水窗靠近压水窗V形槽一侧设有V形减振槽15，有效避免了叶片在吸水窗完成吸水时，过流面积突然关闭发生气蚀而产生噪音。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型与现有技术相比，较好地解决了直接用水作为工作介质时叶片泵产生的严重气蚀、噪音问题。目前使用的液压叶片泵是不能直接用水作为介质的，除了泄漏和磨损等问题外，气蚀问题也是一个关键性问题。常温下，水的蒸汽压力大约是液压油的10⁷倍，这意味着水极易气化和沸腾。由于水的密度大，高速流动时惯性也大，因此在泵的吸水窗口等处更易形成局部真空而产生大量气穴。但因叶片泵设计原理与结构上的需要，在吸水区的起始处和压水区的终止处附近的叶片间容腔的容积都很小，当叶片进入吸水区，离开短径时，它的后腔具有最大的吸水速度，水在此区域的流速特别的高，使水汽化或者使水中溶解气体析出而产生大量气穴。当气穴进入压水区受压而溃灭，并产生很高的冲击压力和瞬时局部高温，从而产生定子内表面严重气蚀。因此在定子两端面上，在位于吸水区曲线的起始处设有四段防气穴槽，以及在定子吸水曲线处设有径向吸水通道，将使该区域水的流速明显降低，泵的噪音显著改善。当叶片进入压水区，接近短径时，它的前腔具有最大的排水速度。由于在定子压水区的终止处的附近水的流速特别高，会使处于该区间叶片顶部受力变大，容易引起叶片脱空而产生冲击噪音。因此在定子两端面上，压水区曲线终止处附近设有四段的压力平衡槽，使压水区的相邻叶片腔水的速度差值减小，叶片受力趋于稳定，消除了由于叶片受力不稳引起的冲击噪音明显降低。将压力板、侧板上的吸水窗所占角度设定为56°～62°，又增大了吸水窗的吸水的面积，进一步降低了整个吸水区水的流速和气蚀产生的噪音。本专利由于采用了原专利的压力分段配流的设计方法，有效解决了水粘度低、润滑性差，带来的泵的容积效率低，压力升不高以及叶片与定子在吸水区的严重磨损问题。在压力板、侧板上分别设有四段圆弧形通水槽。(四段圆弧形通水槽是对称分布的，其中二段是通高压水的槽12，另二段是通低压水的槽13。四段圆弧形通水槽的中心线与转子叶片槽根部底孔的中心线所处位置相同。)以及叶片顶部采用正圆弧形状，使泵在工作时，叶片在吸、压水区以及圆弧区对定子内表面的接触应力明显降低，提高了泵的机械效率和定子的寿命；同时叶片顶部和底部因径向运动而对流量产生的影响互相抵消，从而避免了因流量脉动而引起的压力脉动；由于叶片在吸水区时，叶片底部通低压水，在压水区时，叶片底部通高压水，使泵的内泄漏明显减少，有效提高了容积效率。在通高压水的槽12的外端分别设有V形减振槽14，有效消除了由于叶片底部压力迅速变化，而引起的叶片对定子内表面的冲击产生的噪音。

附图说明：

图1为高性能水压叶片泵轴向剖视图；

图2为高性能水压叶片泵A-A径向剖视图。

图3为高性能水压叶片泵B-B径向剖视图。

具体实施方式：

下面结合本实用新型的说明书附图进一步叙述：

本实用新型高性能水压叶片泵是由转子9、叶片7、压力板4、侧板2、定子3用园柱销以及螺钉紧固成一个组件，然后装入后盖1、前盖5内，转子9和定子3内表面上的四段圆弧是同心的，定子内表面形状似椭圆形。

在本实用新型所述的由于在定子两端面上，位于定子吸水区曲线的起始处向吸水区曲线的长径方向设有四段防气穴槽10；在压水区曲线的终止处向压水区曲线的长径方向设有四段压力平衡槽6；在定子吸水曲线处设有两段径向吸水通8；将压力板4、侧板2上的吸水窗所占角度设定为56°～62°，有效增大了吸水窗的面积，进一步降低了吸水区的水的流速，防止气蚀的产生。再加上采用了原专利的压力分段配流的设计方法，使该泵在用水、高水基液为工作介质时都能够正常工作。当转子9旋转时，由于离心力的作用，使叶片7的顶部紧贴在定子3的内表面。当叶片进入吸水区时，叶片向外伸出，相邻叶片间的容积逐渐增大，叶片底部的水由压力板4、侧板2上的圆弧形通低压水的槽13供给，当叶片进入压水区时，叶片7受定子3的限制向中心移动，相邻叶片间的容积逐渐减少，使水经压力板的压水窗口11压出。叶片7的底部也与压力板4、侧板2的圆弧形高压水槽12相通。从而保证叶片顶部与底部作用力基本平衡。由于叶片其顶部采用正圆弧形状，使叶片7由吸水区进入大圆弧区，或由压水区进入小圆弧区都有相当于作用于叶片底部压力的二分之一的力作用于叶片7的顶部，使叶片7在大小圆弧区对定子3内表面的接触应力明显降低。在定子两端面上设有四段防气穴槽10和四段压力平衡槽6以及在定子吸水曲线处设有两段径向吸水通道8，将压力板4、侧板2上的吸水窗所占角度设定为56°～62°，增大了吸水窗的面积，降低了吸水区的水的流速。明显降低泵在工作时由于气蚀以及叶片在压水区受力不稳引起冲击而产生的噪音。

本实用新型在工作时，转子9每转一转，每个密封容积完成两次吸、压水的过程。

Claims (4)

1.一种高性能水压叶片泵，它包括转子、叶片、定子、压力板、侧板、轴、后盖和前盖，在与转子叶片槽根部的底孔相接触的压力板、侧板上设有四段圆弧形通水槽，分别是对称分布的，其中二段是通高压水的槽(12)，另二段是通低压水的槽(13)；压水窗(11)采用中心对称分布；并在压力板(4)上的吸水窗靠近压水窗V形槽一侧设有V形减振槽(15)；其特征是在定子(3)的两端面上位于定子吸水区曲线的起始处向吸水区曲线的长径方向设有四段防气穴槽(10)；在定子(3)的两端面上位于压水区曲线的终止处向压水区曲线的长径方向设有四段压力平衡槽(6)；在位于定子吸水区曲线处设有二段径向吸水通道(8)；叶片(7)顶部采用正圆弧形状；压力板(4)和侧板(2)上的吸水窗所占的角度在56°～62°之间。

2.根据权利要求1的所述的高性能水压叶片泵，其特征在于所述的定子(3)两端面上设有四段防气穴槽(10)，槽深3～5mm。

3.根据权利要求1的所述的高性能水压叶片泵，其特征在于所述的定子(3)两端面上设有四段压力平衡槽(6)，槽深3～5mm。

4.根据权利要求1的所述的高性能水压叶片泵，其特征在于所述的定子(3)吸水曲线处设有二段吸水通道(8)，所占角度与吸水区曲线的角度相等。

Images