CN2422470Y - 迷宫螺旋泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于迷宫螺旋泵。泵体呈对称结构,一端外接电机,泵体内设有进液腔、布液环腔和迷宫式螺旋的泵腔,其中的环形通道直接与进液腔相通,布液环腔通过进液环隙和进液小孔与进液腔连通,泵腔中螺旋转子与螺旋定子的螺纹均为锯齿形螺纹,并可分段设置。该泵轴向力抵消,结构紧凑、设计灵活,优化效果良好。因该泵腔具有自动升压和动态自密封作用,故应用范围明显得到拓展,特别适用于高扬程小流量场合的各种输液泵和计量泵。

Description

迷宫螺旋泵

本实用新型属于螺旋泵。

本发明人在中国专利ZL97224218.X中公开了一种双端进液的迷宫螺旋泵。该螺旋泵包括鞍座、螺旋定子、螺旋转子及与其联成一个整体的两个端轴，并在轴上装有密封装置。泵体部分呈左右对称结构，中间设置进液口、出液口。进液口分二路从螺旋定子两端连通进液腔，螺旋转子的一个轴端外接电机，靠近进液腔的螺旋定子和螺旋转子上设有一个布液腔，布液腔与进液腔之间设有周向配置并且互相连通的导流孔，液体通过导流孔进入布液腔、再进入泵腔…。该螺旋泵保留了原有双端进液迷宫螺旋泵的优点，如轴向力相互抵消，工作面无机械接触，轴承寿命较长。但其结构尚需作出进一步的优化才能获得良好的效果。

本实用新型的目的在于公开一种改进的迷宫螺旋泵的技术方案，通过结构的改进和结构参数关系的改变，进一步改善结构技术性能，提高工作效率，使之能适应更多方面的选择需要。

本实用新型的迷宫螺旋泵，其原理基于有效使用泵腔内的对称结构和密封性能，其中螺旋转子的外螺纹左右对称，旋向相反，螺旋定子的内螺纹左右对称，旋向相反；螺旋定子和螺旋转子对应位置上的内、外螺纹旋向相反；由其形成一个迷宫式螺旋的泵腔，齿顶间设有工作配合间隙。在螺旋转子旋转输送液体时，螺旋定子上的反螺纹的齿面对其产生阻力作用，使得液体介质的部分动能转变为压力能，从而使得处在运送中的液体介质的压力不断提高，故使输出液体的压头不断提高，满足高扬程输出要求。

本实用新型的迷宫螺旋泵，包括鞍座、螺旋定子、螺旋转子，螺旋转子的两个端轴上装有密封装置，泵体部分呈对称结构，螺旋转子的一个轴端外接电机，泵体内设有泵腔，泵腔连通进液口、出液口，进液口分二路，由设在密封腔支架上的进液孔道和环形通道从螺旋转子两轴端的锥面处通到进液腔，进液腔位于螺旋转子的轴肩和螺旋定子端部部位，在靠螺旋转子、螺旋定子两端螺纹的起点位置上设有一个环形的、供液贮液用的布液环腔，其特征在于所说环形通道直接与进液腔相通；所说的布液环腔是通过其外侧的进液环隙和进液小孔与进液腔连通的腔室；所说的螺旋转子与螺旋定子的螺纹均为锯齿形螺纹结构。

该锯齿形螺纹的螺旋角θ为5°～55°，螺纹法向截面的齿型断面角φ，非工作面牙型斜角α，工作面的牙型斜角β，齿高h，它们之间的结构关系为：α+β=φ，φ/α=K₁，h/β=K₂，则φ、K₁、K₂的取值如下：φ为30°～60°，K₁为1.0～2.0，K₂为0.1～1.0。

所说的螺旋定子和螺旋转子中，其螺旋定子的内螺纹齿高h_内，螺旋转子的外螺纹齿高h_外，其间结构尺寸关系：h_内=Kh_外，K取值是：0.2～2.0。

所说的螺旋转子和螺旋定子由2N个分段式结构构成，N为1～20。

本实用新型的积极效果是：1、它保留了结构对称的特点和双端进液的方式，有利于消除泵在运行时所产生的轴向力；2、两头的进液管道通过密封腔支架的进液孔道和环形通道直接进入进液腔，可使泵体的长度相对地缩短，结构更加紧凑；3、泵腔为迷宫式螺旋结构，螺旋转子运转时产生自密封作用，可以做到“零”泄漏。采用相互对称的锯齿形齿型结构设计，有效地改善了技术性能，包括进液的连续性和稳定性的改进，提高了工作效率，也拓宽了应用范围。它适用于包括高扬程小流量的输液泵，如变流量泵和计量泵。4、由于它的螺旋转子和螺旋定子可以采用分段式结构，这就使之形成为多级式的结构模式，因此有可能对结构参数进行灵活的选择和优化，进一步拓展了设计空间和应用空间。

以下结合具体的实施例及其附图加以说明：

图1是本实用新型的外形结构示意图。

图2是图1的B-B部位结构截面图。

图3是图1的A-A部位结构截面图。

图4是锯齿形螺纹的齿型结构图。

图5是进液腔和布液环腔的细部结构图。

图6是实施例之二。

参见附图。如图1所示：本迷宫螺旋泵包括鞍座1、泵体2。泵体2呈圆柱形，左右结构基本对称，座设在两个鞍座1上，然后和连接在端轴6上的外接电机一起安装在基座上。如图示正向视图中，正面中间设置的是进液口3，进液口3分二路通过管道5和密封腔支架内的进液孔道、环形通道，使液体到达进液腔。上边是出液口4。7是泵体放液孔的旋塞。

图2是图1中的B-B截面图，图中给出了管道5、螺旋定子8、螺旋转子9和端轴密封结构。图中所示进液口3已侧转到了上面。从进液口3进入的液体介质经左、右管道5到密封腔支架内的进液孔道及环形通道12，再引向两端轴部位所设的进液腔19，然后进入布液环腔10。布液环腔10设在螺旋转子和螺旋定子两端端部对应的位置上，沿圆周开设的U型环槽构成。靠螺旋定子的侧边设有进液环隙11。在螺旋转子上一侧的槽壁上沿周向设置进液小孔20，进液小孔孔数取0-40个。取为0时表示不设孔。进液小孔可用来辅助调节进液量。当同时设置进液小孔20和进液环隙11时，进液小孔的总过流量按进液环隙流量的10～50％之间控制选取。图中的17是机械密封静环总成。18是机械密封动环总成。装在轴承支架上的轴承13用圆螺母16压紧，其端轴伸出透盖14，外接电机。15是油封圈，用来封住润滑脂防漏。螺旋定子、密封腔支架、轴承支架、透盖或者闷盖(左端)用螺栓固定并连成整体，固定在鞍座1上。

图3是图1中的A-A截面图，液体介质从左边进液口3进入，再经过螺旋定子8和螺旋转子9间的迷宫式螺旋的泵腔，而后从上面的出液口4出液。

图4所示的是螺旋转子的外螺纹齿型，其结构为锯齿形状，泵腔中的螺旋定子的内螺纹齿型结构与之相对应。φ为螺纹法向截面的齿型断面角，它的一个非工作面牙型斜角为α，另一个工作面的牙型斜角为β，α+β=φ，锯齿形螺纹的齿根设有牙底圆角r，齿高为h。可以先设定：φ/α=K₁，h/β=K₂；而后按φ、K₁、K₂之间的关系选取结构尺寸参数。在本方案的迷宫螺旋泵的锯齿形配合结构中，螺旋角θ为5°～55°。齿型断面角φ在30°-60°之间选取，K₁为1.0～2.0，K₂为0.1～1.0。当选取K₁＞1.3、K₂＜0.3时，对应的迷宫螺旋泵具有液体输送连续均匀的特点，流量随扬程升高而减少，类似于离心泵的特性，是一种变流量型迷宫螺旋泵；当K₁＜1.3、K₂＞0.3时，对应的迷宫螺旋泵具有液体输送连续均匀的特点，但流量不随扬程升高而变化，稳定性较好，拥有容积泵的特性。后者属于一种恒流量型的迷宫螺旋泵，应用中可以取代常规的容积式计量泵。因为运行时没有脉冲现象，是一种更为理想的计量泵。

另外，螺旋定子的内螺纹齿高h_内与螺旋转子的外螺纹齿高h_外之间设定以下关系：h_内=Kh_外，其中K为0.2～2.0；当K值从0.2到2.0取值变化时，泵对应的扬程也将不断增加。

图5给出的进液腔、布液环腔部位局部放大图，进液腔19位于螺旋定子、螺旋转子和进液的环形通道12之间，螺旋转子的轴肩处成锥面，布液环腔10一边与迷宫式螺旋的泵腔相通，另一边通过进液环隙11与进液腔19相通。布液环腔10的槽壁上设有进液小孔20，作辅助进液之用。如果不设进液小孔20，则只用进液环隙11进液。螺旋定子和螺旋转子多头螺纹头数为7～144头，其端面的螺纹配合处是泵腔输液进口，按周向分布，为环形圈状，其内、外锯齿形螺纹的齿顶弧面运行时不相接触。

图6所示的实施例中，螺旋定子和螺旋转子配合的螺纹段为分段组合式结构，每边可由两段或两段以上进行定位固定组合。这样既有利于生产加工，也有利于灵活设置，满足不同要求。

工作时，被输送的液体介质从连接法兰盘的进液口进入，再由管道5分成左右两路，通过环形通道12进入到进液腔19，螺旋转子由外接动力电机带动旋转，当液体介质从进液腔进入布液环腔10后，立即被泵体两端的两个布液环腔内侧的、由螺旋转子和螺旋定子的外螺纹和内螺纹所构成的迷宫式螺旋的泵腔吸入，并由螺旋转子两端向中间的汇流槽21汇集，最后从出液口4泵压输送出去。液体介质在进入布液环腔，并吸入迷宫式螺旋的泵腔后，在螺旋转子转动输送的过程中，液体介质受到螺旋定子上反螺旋锯齿面的阻力作用而提高了压力。

当螺旋转子采用2N段分段结构时，包括相对应螺旋定子在内，如图所示的8_2-1、8_2-2和9_2-1、9_2-2即是N=2的泵体右边的分段结构。其间各级螺纹的结构参数可以按图4所示的结构和关系式进行设计，并采取优化组合。其设计余地很大，这样就有了最大的可能满足各种不同的需要。

实施例1：其性能参数如下电机输入功率15KW，转速2900转/分钟螺旋转子直径D=125毫米螺纹头数z=72    φ/α=1.4，    h/β=0.11单段螺纹长度L=250毫米间隙Δr=0.18水介质流量Q=3.85～2立方米/小时输出扬程H=100～300米可以命名为25CLSP2～300型迷宫螺旋泵。

实施例2：其性能参数如下电机输入功率37KW，转速2900转/分钟螺旋转子直径D=155毫米螺纹头数Z=72    φ/α=1．24，    h/β=0.34单段螺纹长度L=280毫米间隙Δr=0.3水介质流量Q=9立方米/小时输出扬程H=250～326米可以命名为40VLSP9～250型迷宫螺旋泵。

Claims (4)

1、一种迷宫螺旋泵，包括鞍座(1)、螺旋定子(8)、螺旋转子(9)，螺旋转子(9)的两个端轴上装有密封装置，泵体(2)部分呈对称结构，螺旋转子(9)的一个轴端外接电机，泵体内设有泵腔，泵腔连通进液口(3)、出液口(4)，进液口分二路，由设在密封腔支架上的进液孔道和环形通道(12)从螺旋转子(9)两轴端的锥面处通到进液腔(19)，进液腔(19)位于螺旋转子(9)的轴肩和螺旋定子(8)端部部位，在靠螺旋转子(9)、螺旋定子(8)两端螺纹的起点位置上设有一个环形的、供液贮液用的布液环腔(10)，其特征在于所说环形通道(12)直接与进液腔(19)相通；所说的布液环腔(10)是通过其外侧的进液环隙(11)和进液小孔(20)与进液腔(19)连通的腔室；所说的螺旋转子(9)与螺旋定子(8)的螺纹均为锯齿形螺纹结构。

2、根据权利要求1所述的迷宫螺旋泵，其特征在于该锯齿形螺纹的螺旋角θ为5°～55°，螺纹法向截面的齿型断面角φ，非工作面牙型斜角α，工作面的牙型斜角β，齿高h，它们之间的结构关系为：α+β=φ，φ/α=K₁，h/β=K₂，则φ、K₁、K₂的取值如下：φ为30°～60°，K₁为1.0～2.0，K₂为0.1～1.0。

3、根据权利要求1所述的迷宫螺旋泵，其特征在于所说的螺旋定子(8)和螺旋转子(9)中，其螺旋定子(8)的内螺纹齿高h_内，螺旋转子(9)的外螺纹齿高h_外，其间结构尺寸关系：h_内=Kh_外，K取值是：0.2～2.0。

4、根据权利要求1所述的迷宫螺旋泵，其特征在于所说的螺旋转子(9)和螺旋定子(8)由2N个分段式结构构成，N为1～20。

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