CN210919433U - 一种低回流型刀型固液两相流凸轮泵 - Google Patents

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黎义斌
杨悦民
李龙
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Abstract

本实用新型公开一种低回流型刀型固液两相流凸轮泵，整个转子型线设计为完全对称形式，型线应用刀顶圆弧—摆线—刀底圆弧的多段曲线方法，其中刀顶圆弧曲线为
Figure DDA0002249501980000011
弧度角，间隙尺寸可在0.4mm内变动，以保证转子刀顶圆弧面与转子腔圆弧内壁面间形成较大面积的密封间隙，转子泵工作过程中，间隙内输出介质不会发生“回流”现象为目标，对刀型凸轮转子型线结构进行设计。转子腔内装有两个相同的转子，转子的叶型为二叶，根据被输送的介质不同，转子间设有一定的间隙，可随运送介质不同对间隙尺寸进行调整。

Description

一种低回流型刀型固液两相流凸轮泵
技术领域
本实用新型涉及非接触刀型凸轮转子技术领域，特别是涉及一种低回流型刀型固液两相流凸轮泵。
背景技术
当今，凸轮泵广泛应用于石油化工、食品加工、污水处理、消防等领域，可实现输送多相流介质和粘性介质，具有结构简单、输送流量易精确控制、对产品的剪切力小以及稳定运输等优点。现阶段转子型线结构多为齿形的转子型线结构，齿数为单叶或多叶，齿形为直齿型或螺旋形，转子齿顶型线与泵腔内壁多形成一条直线。由于转子齿顶与泵腔内壁存在一定的间隙，在转子输送介质过程中，尤其是在转子齿顶与泵腔壁面连接处会发生很大“回流”现象，既降低了转子泵的容积效率又在回流处形成漩涡产生噪声，不能保证介质的高效的输送。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种低回流型刀型固液两相流凸轮泵，以解决上述现有技术存在的问题，在工作过程中，保证两个转子间的间隙保持不变，有效的消除“回流”现象。
为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种低回流型刀型固液两相流凸轮泵，包括两个分别安装在主动轴和从动轴上的结构相同的转子一和转子二，对称安装的所述转子一和转子二同步反向转动，所述转子一和转子二采用二维刀型凸轮转子，且单个转子的型线完全对称，两个转子之间留有距离可调的间隙。
优选的，根据被输送介质的不同，可对两个转子之间的间隙尺寸进行调整。
优选的，所述转子一和转子二的型线由刀顶圆弧、摆线和刀底圆弧组成，在两个转子旋转啮合时，两个转子间的间隙为固定值。
优选的，刀顶圆弧曲线为
Figure BDA0002249501960000011
弧度角。
优选的，两个转子间及转子与转子腔壁间都是非接触的。
优选的，转子与转子腔内壁之间的间隙在0.4mm以内变动。
优选的，刀顶圆与转子腔内壁的间隙尺寸在1mm以内变动。
本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：
本实用新型的低回流型刀型固液两相流凸轮泵，是针对刀型凸轮转子型线结构进行设计，使整个型线结构与泵腔壁面连接处形成较大密封面，并且保证在工作过程中，两个转子间的间隙保持不变，有效的消除“回流”现象。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型的转子的模型；
图2是本实用新型凸轮泵结构示意图；
其中，1入口；2出口；3转子腔壁；4转子间隙；5转子与腔壁间隙；6转子；7转子腔；8轴；9工作腔。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型的目的是提供一种低回流型刀型固液两相流凸轮泵，以解决上述现有技术存在的问题，在工作过程中，保证两个转子间的间隙保持不变，有效的消除“回流”现象。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
如图1-2所示，本实施例提供一种非接触式低回流的凸轮泵转子型线结构。转子型线结构为二维刀形凸轮转子型线结构模型，凸轮泵转子型线完全对称，其型线结构由摆线和圆弧构成，型线结构的数学模型由转子啮合定理和两对外啮合动静坐标系内运动点的变换关系式获得，如图1所示，在动坐标系中任一点T的矢径表示为
Figure BDA0002249501960000031
此处上标(k)即T点所处的坐标系(k＝1，2)，S表示动坐标系，动坐标原点与相应静坐标原点重合，两动坐标绕坐标原点等速反向旋转，初始时刻动坐标系xoy与静坐标系XOY重合。在图1中某动坐标系运动点T在另一动坐标内矢径表示式为：
Figure BDA0002249501960000032
或
Figure BDA0002249501960000033
式中：
Figure BDA0002249501960000034
Figure BDA0002249501960000035
——动坐标系绕原点旋转角度；
a——静坐标系原点间距；
给定刀型凸轮转子型线参数如下：
节圆半径r
中心矩a＝2r
刀顶系数(刀顶圆半径与节圆半径的比值)
Figure BDA0002249501960000036
刀顶圆心角
Figure BDA0002249501960000037
刀顶圆半径Rt＝c*r
刀底圆半径Rb＝a-Rt
根据转子型线参数应用转子啮合定理可得相对于动坐标系S1静止的刀型凸轮转子型线结构各段型线的失径方程。
摆线段：
如图1两转子同步反向运动过程中摆线段B1C1段与点B2啮合，当B2与B1点啮合时，B2O2与静坐标X2方向的夹角
Figure BDA0002249501960000038
为：
Figure BDA0002249501960000041
当B2与C1点啮合时，啮合点位于O1O2连线上，
动坐标系S2相对于静坐标系的转角
Figure BDA0002249501960000042
变化范围为
Figure BDA0002249501960000043
摆线段的矢径方程为：
Figure BDA0002249501960000044
刀底圆弧段：
如图1两转子同步反向运动过程中刀底圆弧段C1D1段与圆弧A2B2啮合，圆弧C1D1与圆弧A2B2圆心分别在O1、O2点，圆弧A2B2圆心角为α，则
Figure BDA0002249501960000045
的取值范围为
Figure BDA0002249501960000046
刀底圆弧的矢径方程为：
Figure BDA0002249501960000047
刀顶圆弧段：
如图1两转子同步反向运动过程中刀顶圆弧段A1B1段与圆弧啮合，圆弧A1B1与圆弧C2D2圆心分别在O1、O2点，圆弧A1B1与圆弧C2D2同步反向
旋转
Figure BDA0002249501960000048
弧度角时开始啮合，圆弧A1B1圆心角为α，则
Figure BDA0002249501960000049
的取值范围为
Figure BDA00022495019600000410
刀底圆弧的矢径方程为：
Figure BDA00022495019600000411
上文已给定α的值，其余参数的值可由节圆半径r和刀顶系数c带入式子中求得，对给定参数的赋值需确保转子型线结构各曲线段能够光滑连接，可根据所需的转子径向尺寸任意给定节圆半径值，而对于刀顶系数c须取值为1.41±0.1，只有在该范围内取值才能保证在一定精度范围内各曲线段端点的完美连接，而当刀顶系数c大于或小于该范围值时，将出现各曲线段无法连接或曲线交叉的现象。
将上述失径方程赋值后的数据导入相应的绘图软件得到的各段曲线经对称即可获得完整的刀型凸轮转子型线结构。
非接触式低回流刀型凸轮转子泵为二维刀型转子模型，整个转子型线设计为完全对称形式，型线应用刀顶圆弧—摆线—刀底圆弧的多段曲线方法，其中刀顶圆弧曲线为
Figure BDA0002249501960000051
弧度角，间隙尺寸可在0.4mm内变动，以保证转子刀顶圆弧面与转子腔圆弧内壁面间形成较大面积的密封间隙，转子泵工作过程中，间隙内输出介质不会发生“回流”现象为目标，对刀型凸轮转子型线结构进行设计。转子腔内装有两个相同的转子，转子的叶型为二叶，根据被输送的介质不同，转子间设有一定的间隙，可随运送介质不同对间隙尺寸进行调整。在泵入口被输送介质随两转子的同步转动被吸入转子腔，转子腔内转子的同步转动推动流体以一定的压力和速度自泵出口处流出。
转子为二维刀型凸轮转子模型，整个转子型线设计完全对称形式；其型线由刀顶圆弧、摆线和刀底圆弧组成，在两个转子旋转啮合时，保持转子间的间隙为固定值，使介质稳定高效的输出。
凸轮泵的转子设计为刀型，刀型转子对固液两相介质具有切割能力，工作过程中可以对悬浮流动介质进行切割，防止悬浮流介质缠绕在转子上，堵塞流道。两转子间及转子与转子腔壁是非接触，刀顶圆弧曲线为弧度角，刀顶圆与转子腔内壁间隙尺寸可在1mm内变动，以保证转子刀顶圆弧面与转子腔圆弧壁面间形成较大面积的密封间隙，同时可根据不同的输送介质，调整两转子间的间隙，保证介质“低回流”输送的要求。
实施例一
如图2所示，刀型凸轮转子泵的主体部分有两个相同的刀型凸轮转子6和转子腔壁7组成。当介质自入口1进入到转子腔7中，两个转子6随轴8同步旋转时，两转子6的反向转动将与转子腔7圆弧壁面交替生成封闭的工作腔9带动转子腔7内的介质自入口1向出口2单向输送，并在出口2处以一定的压力和速度排出，而两转子6间相互啮合阻止了介质的反向流动。在设计过程中，使转子与转子腔壁留有一定的间隙5，由于两转子6刀顶圆弧面与转子腔6圆弧壁面形成大面积的密封间隙，使间隙内无介质回流，同时避免了转子6与转子腔壁3发生碰撞，长期使用亦无磨损，确保泵的平稳运转、低噪声、长寿命。可根据输送介质的不同(颗粒的大小)设计两转子间间隙4，达到高效输送介质的要求。
本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (7)

1.一种低回流型刀型固液两相流凸轮泵，其特征在于：包括两个分别安装在主动轴和从动轴上的结构相同的转子一和转子二，对称安装的所述转子一和转子二同步反向转动，所述转子一和转子二采用二维刀型凸轮转子，且单个转子的型线完全对称，两个转子之间留有距离可调的间隙。
2.根据权利要求1所述的低回流型刀型固液两相流凸轮泵，其特征在于：根据被输送介质的不同，可对两个转子之间的间隙尺寸进行调整。
3.根据权利要求1所述的低回流型刀型固液两相流凸轮泵，其特征在于：所述转子一和转子二的型线由刀顶圆弧、摆线和刀底圆弧组成，在两个转子旋转啮合时，两个转子间的间隙为固定值。
4.根据权利要求3所述的低回流型刀型固液两相流凸轮泵，其特征在于：刀顶圆弧曲线为
Figure FDA0002249501950000011
弧度角。
5.根据权利要求3所述的低回流型刀型固液两相流凸轮泵，其特征在于：两个转子间及转子与转子腔壁间都是非接触的。
6.根据权利要求5所述的低回流型刀型固液两相流凸轮泵，其特征在于：转子与转子腔内壁之间的间隙在0.4mm以内变动。
7.根据权利要求5所述的低回流型刀型固液两相流凸轮泵，其特征在于：刀顶圆与转子腔内壁的间隙尺寸在1mm以内变动。
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WO2023108903A1 (zh) * 2021-12-16 2023-06-22 无锡小天鹅电器有限公司 投放装置、投放组件及洗涤设备

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