TW201529983A - 具有模組化建構級間旁路及過載保護的液環泵 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種具有一液環過載保護系統之模組化液環泵，該液環過載保護系統包含自一工作腔室直接至該泵排出通道之一通道及經組態以在壓縮機過載期間自該工作腔室釋放液體之一機械洩放閥。當該液環泵經組態以具有兩個級時，其具有一級間旁路系統，該級間旁路系統包含一級間通道中之一開口及容許一第一級壓縮機之該排出在啟動時或在低壓操作期間直接流至該泵排出之一壓敏機械閥。該液環泵之模組化建構可藉由使用相同軸承、頭及驅動系統且僅改變該本體、圓錐體及轉子而從一單級泵輕易地經組態成一兩級泵，且反之亦然。

Description

具有模組化建構級間旁路及過載保護的液環泵

本發明係關於液環泵之領域。

液環泵已為人所熟知。液環泵包含：一外殼，其界定至少一工作腔室；一轉子，其係在具有自軸件徑向向外延伸且在工作腔室內之複數個葉輪之外殼內；一軸件，其延伸至其中轉子固定至軸件之外殼中；及一驅動系統，諸如可操作連接至軸件之一馬達。驅動系統可係一感應馬達、氣體馬達、或該技術中已知之任何其他驅動系統或馬達。轉子及軸件偏心定位於工作腔室內。工作腔室部分填充一操作流體且當馬達驅動軸件及轉子時，一液環形成於腔室之徑向外壁之內表面上。轉子及軸件亦偏心於經形成液環。在葉輪之間且在軸件與液環之間經界定之空間包括一桶。在其中液體自轉子發散之環之部分中，在軸件之旋轉期間之桶之面積之所得增加導致充當一流體攝取區域之一經減小壓力。歸因於軸件之旋轉期間之桶之體積之減小之壓力之增大包括一流體壓縮區域。

液環泵可具有包括一單一工作腔室及轉子之一單級。另外，液環泵可係兩級，其包含攝取第一工作腔室之排出以提供一較高壓力排出之一第二工作腔室。

一種模組化液環泵，其具有包含自一工作腔室直接至泵排出通道之一通道及經組態以在壓縮機過載期間自工作腔室釋放液體之一機械洩放閥之一液環過載保護系統。當該液環泵經組態以具有兩個級時，其具有包含一級間通道中之一開口及容許一第一級壓縮機之該排出在啟動時或在低壓操作期間直接流至該泵排出之一壓敏機械閥之一級間旁路系統。該液環泵之模組化建構可藉由使用相同軸承、頭及驅動系統且僅改變該本體、圓錐體及轉子而自一單級泵輕易地經組態至一兩級泵且反之亦然。

10‧‧‧液環泵

10'‧‧‧單級液環泵

12‧‧‧外殼

14‧‧‧轉子

16‧‧‧軸件

16a‧‧‧單級軸件/轉子

18‧‧‧第一末端

20‧‧‧第二末端

22‧‧‧第一末端端帽

24‧‧‧第一末端軸承支撐件

26‧‧‧頭

27‧‧‧本體

28a‧‧‧第一級本體部分

28b‧‧‧第二級本體部分

29‧‧‧本體

30‧‧‧第二末端軸承支撐件

32‧‧‧第二末端端帽

34‧‧‧第一末端/泵相關第一末端

36‧‧‧第二末端/泵相關第二末端

38‧‧‧轉子鍵

40‧‧‧輪轂

40a‧‧‧輪轂

41‧‧‧第一徑向延伸壁/第一護罩

41a‧‧‧第一壁

42‧‧‧葉輪

42a‧‧‧第一葉輪

42b‧‧‧第二葉輪

42c‧‧‧第一級葉輪/轉子

44‧‧‧第二徑向延伸壁/末端壁/第二護罩

44a‧‧‧第一壁/末端壁

46‧‧‧第一末端軸承

48‧‧‧第一末端內帽

50‧‧‧第二末端徑向軸承

52‧‧‧第二末端軸向軸承

54‧‧‧第二末端內帽

56‧‧‧第一側壁

58‧‧‧第二側壁

60‧‧‧內壁

62‧‧‧外壁

64‧‧‧內部分隔壁

65‧‧‧軸件開口

66‧‧‧氣體入口通道

68‧‧‧排出出口

72‧‧‧氣體排出通道/頭出口通道

74‧‧‧氣體排出開口/頭入口

76‧‧‧攝取開口/入口

77‧‧‧凹入密封區域

78‧‧‧凹入圓錐體座面

80‧‧‧壁

81a‧‧‧外壁

82‧‧‧第一側壁

82'‧‧‧內表面

84‧‧‧第二側壁

86a‧‧‧轉子密封表面

86c‧‧‧第一級轉子密封區域

90‧‧‧軸件開口

92‧‧‧凹入密封區域

94‧‧‧徑向延伸凸緣部分

96‧‧‧開口

98‧‧‧排洩塞

100‧‧‧圓錐體

100a‧‧‧單級圓錐體

102‧‧‧外壁

104‧‧‧內壁

106‧‧‧凸緣

110‧‧‧第一末端密封件

112‧‧‧第二末端密封件

114‧‧‧頭側

116‧‧‧側

118‧‧‧部分

120‧‧‧腔室

120a‧‧‧第一級工作腔室

120b‧‧‧第二級工作腔室

120c‧‧‧單級工作腔室

150‧‧‧緊固件

204‧‧‧液環部分

205‧‧‧內表面

208‧‧‧入口通道

212‧‧‧出口埠

214‧‧‧分隔壁

216‧‧‧排出通道

217‧‧‧排出通道入口

218‧‧‧排出通道出口

220‧‧‧外壁階狀部

254‧‧‧液環部分

255‧‧‧彎曲徑向內表面

256‧‧‧彎曲徑向外表面

260‧‧‧第二外壁階狀部

264‧‧‧液環部分

267‧‧‧圓錐體入口

268‧‧‧圓錐體流體入口通道/第一級入口通道

272‧‧‧第一級排出埠

274‧‧‧級間通道

276‧‧‧第二級入口埠

278‧‧‧圓錐體出口埠

280‧‧‧圓錐體出口通道

282‧‧‧排出通道出口

284‧‧‧分隔壁

300‧‧‧分隔壁

400‧‧‧級間排出旁路系統

402‧‧‧通道

402'‧‧‧開口

402"‧‧‧通道出口

404‧‧‧機械閥

406‧‧‧球狀物

408‧‧‧籠

500‧‧‧過載保護系統

501‧‧‧第二葉

502‧‧‧側壁通道/經形成通道

503‧‧‧第一葉

504‧‧‧經形成通道

508‧‧‧內表面

509‧‧‧入口

510‧‧‧出口

512‧‧‧機械閥

600‧‧‧第二級第一葉

601‧‧‧第二葉

700‧‧‧桶

701‧‧‧桶

1000‧‧‧第一壁階狀部

1001‧‧‧箭頭

1002‧‧‧虛線箭頭

1120a‧‧‧第一攝取區域

1120a'‧‧‧第二攝取區域

1120b‧‧‧第一攝取區域

1120b'‧‧‧第二攝取區域

2120a‧‧‧第一壓縮區域

2120a'‧‧‧第二壓縮區域

2120b‧‧‧第一壓縮區域

2120b'‧‧‧第二壓縮區域

2267‧‧‧第二第一級圓錐體入口

2268‧‧‧第二第一級圓錐體入口通道

2272‧‧‧第二第一級圓錐體排出埠

2274‧‧‧第二級間圓錐體通道

2276‧‧‧第二級入口埠

2280‧‧‧第二級圓錐體出口通道

2282‧‧‧第二級圓錐體出口

2400‧‧‧第二閥系統

2402‧‧‧旁路通道

2404‧‧‧閥

2406‧‧‧球狀物

2408‧‧‧籠

隨附圖式形成說明書之一部分且應結合該說明書讀取，其中採用類似參考數字以指示多個視圖中之相同或類似零件。

圖1係根據本發明之教示之一兩級模組化液環泵之一不規則剖面圖；圖2係圖1之相同不規則剖面圖；圖3係一模組化單級液環泵之一不規則剖面圖，該模組化單級液環泵具有如圖1之泵之許多相同組件除了圖1中展示之兩級模組化組件由如圖3中所示之單級模組化組件替換；圖4係自泵之第二末端觀察兩級本體且觀察其中本體之零件經切除且誇大且省略以例示第一及第二級工作腔室係橢圓形且各具有兩個葉之圖1之圓錐體之鼻部之一簡化示意圖；圖5a係圖1之泵之圓錐體之一第一側視圖；圖5b係圖1之圓錐體相較於圖5a旋轉180度之第二側視圖；圖6係圖1之圓錐體之一端視圖；圖7係不包括軸承支撐件及端帽之圖1之泵之泵外殼之一等角視圖。

本發明之以下詳細描述參考繪示其中可實踐本發明之特定實施例之隨附圖式。實施例意欲足夠詳細描述本發明之態樣以使熟習此項技術者能夠實踐本發明。可利用其他實施例且可做出改變而不脫離本發明之精神及範疇。本發明由隨附申請專利範圍界定且因此不應將該描述視為一限制性意義且不應限制此等申請專利範圍授權之等效物之範疇。

如圖1中所繪示，本發明經引導朝向具有一外殼12、轉子14、軸件16、第一末端18及一第二末端20之一液環泵10。經展示之液環泵係一兩級液環泵。第一末端18係在泵10之氣體攝取末端處。氣體攝取末端亦可稱為泵之外側端。第二末端20係在泵10之驅動端處。驅動端亦可稱為泵10之內側端。外殼12包括可移除耦合至一第一末端軸承支撐件24之一第一末端端帽22。第一末端軸承支撐件24可移除耦合至一頭26。頭26可移除耦合至一本體27。本體係一兩級本體。其具有一第一級本體部分28a及一第二級本體部分28b。外殼12進一步包括可移除耦合至本體27之一第二末端軸承支撐件30及可移除耦合至第二末端軸承支撐件30之一第二末端端帽32。第一末端軸承支撐件24及第一末端端帽22係在泵10之第一末端18處。第二末端軸承支撐件30及第二末端端帽32係在泵之第二末端20處。片語液環泵足夠廣以包含經組態以搭配一壓縮機應用、一液環壓縮機操作之一液環泵。該片語亦足夠廣以涵蓋經組態以搭配一真空應用、液環真空泵操作之一液環泵。當然一液環真空泵可用於一壓縮機應用中且一液環壓縮機可用於真空應用中。

軸件16包含一第一末端34及軸向相對第一末端34之一第二末端36。第一末端34軸向更朝向泵相關第二末端36之第一末端18。第二末端36軸向更朝向泵相關第一末端34之第二末端20。在本文中使用之術語軸向及徑向係關於軸件16之長軸。轉子14係使用轉子鍵38而固定安裝於軸件16上。轉子14包含具有形成在一軸向末端處束縛葉輪42之一 第一護罩之一第一徑向延伸壁41之輪轂40。其在葉輪42之第一葉輪42a之一軸向末端處束縛葉輪42。轉子具有形成在相對於藉由壁41束縛之末端之一軸向末端處束縛葉輪42之一末端之一第二護罩之一第二徑向延伸壁44。其在葉輪42之第二葉輪42b之一軸向末端處束縛葉輪42。包含第一葉輪42a及第二葉輪42b之葉輪42在第一護罩41與第二護罩44之間橫跨且由第一護罩41及第二護罩44在軸向末端處束縛。包含第一葉輪42a及第二葉輪42b之葉輪42具有自且繞軸件16之圓周徑向延伸之葉輪葉片。包含第一葉輪42a及第二葉輪42b之葉片之葉輪42之葉片可全部等距分佈於軸件16周圍。軸件16經軸頸連接而繞其長軸旋轉且延伸至外殼12中。軸件16之第一末端34經軸頸連接以藉由一第一末端軸承46而旋轉。第一末端軸承46可係一徑向軸承且藉由第一末端端帽22及一第一末端內帽48而封圍於軸承支撐件24內。

軸件16亦可經軸頸連接以藉由接近軸件16之第二末端36之一第二末端徑向軸承50而旋轉。亦可接近第二末端徑向軸承50提供一第二末端軸向軸承52以在旋轉期間容納軸件16中之軸向負載。第二末端徑向軸承50及軸向軸承52可藉由第二末端端帽32及第二末端內帽54而封圍於第二末端軸承支撐件30中。軸件16之一部分延伸於外殼12之外且通過端帽32。該部分可經組態以直接或非直接接合諸如一電、氣動、燃料動力或液壓驅動馬達或引擎之一原動機。

如圖1中所示，頭26包括一第一側壁56、一第二側壁58、一外壁60、一內壁62及一內部分隔壁64。第一及第二側壁係走在軸件之軸之軸向方向中為頭26定界之壁。從頭之一內部中心開始，壁56在自第二末端20走向泵之第一末端18之軸向方向中為頭26定界。從頭之內部中心開始，壁58在自第一末端18走向泵之第二末端20之軸向方向中為頭定界。外壁60在自軸件16軸徑向向外走之方向中為頭定界。內壁62在自外壁60走向內壁62之徑向方向中為頭26定界。相對於軸件16軸，內 壁62比外壁60更徑向向內。頭26包括用於軸件16通過頭26之一軸件開口65。

頭26包含由外壁60、第二側壁58及內部分隔壁64界定之一氣體入口通道66。頭26之氣體入口通道66亦包含一攝取開口76(如圖4中所示)及至圓錐體100中之一出口開口(未展示)。頭26亦包含由外壁60、第一側壁56及內部分隔壁64界定之一氣體排出通道72。排出通道72亦包含第二側壁58中之一氣體排出開口74。圖8展示外殼12上之入口通道66的攝取開口76，及外殼12上之排出通道72之一排出出口68，其中流體(通常係氣體)分別進入與離開泵頭26。返回到圖1，頭26亦包括第一側壁56中之一凹入密封區域77及第二側壁58之一部分中之一凹入圓錐體座面78。凹入圓錐體座面78可係第二側壁58之一凹入部分，該凹入部分具有對於圓錐體100之一凸緣106對坐圓錐體100係互補的尺寸(下文中更詳細描述)。

本體27包含一壁80、一第一側壁82及界定腔室120之一第二側壁84。在此情況中，工作腔室120包含第一級工作腔室120a及第二級工作腔室120b。壁80形成在軸件16之軸周圍之一連續曲線。壁包含一彎曲徑向外表面256及一彎曲徑向內表面255。本體27包含可如所示之壁80之內表面255上之一連續彎曲突出物之轉子密封表面86a。第一側壁82具有一徑向延伸凸緣部分94及經設定尺寸以容納圓錐體100或轉子14之一開口96。第二側壁84包含一軸件開口90及包圍軸件開口90之一凹入密封區域92。

圓錐體100係可移除地耦合至頭26且經安置於本體27內以幫助引導流體流動通過泵10。圓錐體100包括一外壁102、一內壁104及一凸緣106，且係安座於圓錐體座面78上且經可移除地耦合至頭26。內壁104及外壁102經組態以引導流體流入泵10之工作腔室120中及從工作腔室120流出，如下文中進一步描述。凸緣106經定向以自外壁102徑 向向外延伸，且當該圓錐體之凸緣106之此部分118關閉時，在一些位置中亦可自該內壁104橫跨至該外壁102。凸緣106亦可用作一圓錐體端板。凸緣106可具有在圓錐體座面78處毗連頭26之第二側壁58之一頭側114。凸緣106亦可具有面對泵10之第二末端20之一側116。

為了密封外殼12，一第一末端密封件110經安置於軸件16周圍且經接收至凹入密封區域77中以密封頭26之第一側壁56之軸件開口65。類似地，一第二末端密封件112經安置於軸件16周圍且經接收至由凹入密封區域92形成之一開通區域中以密封軸件開口90。液環泵10以一已知方式操作以藉由將流體抽引至頭26之攝取通道66(自通道66該流體經抽引至圓錐體100中)而壓縮一流體，最通常係氣體(諸如例如藉由一燃料精煉廠或周圍空氣排出之煙氣)。流體通過圓錐體100通過圓錐體流體入口通道268及出圓錐體入口267且進入腔室120且更特定言之進入第一級工作腔室120a且甚至更特定言之進入藉由第一級本體部分28a形成之第一葉500中之第一級120a中之第一氣體攝取區域1120a中。流體離開工作腔室120，且更特定言之第二級工作腔室120b且甚至更特定言之第一壓縮區域2120b。其藉由進入圓錐體100通過圓錐體出口埠278而離開。來自出口埠278之流體進入圓錐體出口通道280。自通道280，流體進入頭出口通道72通過頭入口74。自排出通道72，其離開泵頭26通過排出出口68。

如所陳述，本體27係具有一第一級本體部分28a及一第二級本體部分28b之一兩級本體。第一級本體部分28a為第一級工作腔室120a定界。第一級本體部分28a形成第一葉500，該第一葉500形成第一級第一攝取區域1120a。第二級本體部分28b為第二級工作腔室120b定界。第二級亦形成第二級第一葉600。第一級工作腔室120a具有一液環部分254。兩級本體27包含在轉子密封表面86a處之一第一壁階狀部1000。轉子密封表面86a係一第一級轉子密封表面。兩級本體27亦包 含在一第二外壁階狀部260處之一第二級轉子密封表面86b。第二級工作腔室120b具有一第二液環部分264。液環部分254及264係當旋轉軸件16及轉子14時至少部分離心分佈腔室中之液體至其中之腔室120a及120b之部分。

圓錐體100係一兩級圓錐體100。圓錐體入口通道268係一第一級入口通道268。圓錐體入口267係一第一級入口。兩級圓錐體100亦包含與圓錐體100中之一級間通道274成流體連通之一第一級排出埠272。級間通道274與圓錐體100中之一第二級入口埠276成流體連通。級間通道274使第一級工作腔室120a且更特定言之係第一工作腔室120a之第一壓縮區域2120a與液環泵10之第二級工作腔室120b且更特定言之係第二級120b之第一攝取區域1120b成流體連通。圓錐體100之排出出口埠278係導致圓錐體100中之排出通道280之一第二級排出出口埠278。排出通道280在與頭26之排出入口開口74成流體連通之圓錐體100之排出通道出口282處終止。一或多個分隔壁284經安置於圓錐體100之外壁102與內壁104之間以分隔入口通道268、級間通道274及排出通道280。虛線箭頭1002展示隨著諸如周圍空氣之可壓縮流體通過多個通道，該可壓縮流體之流動。

轉子14係一兩級轉子。如所陳述，葉輪42具有係一第一級葉輪之一第一葉輪42a。具有第一級葉片之第一級葉輪42a自壁41至一分隔壁300橫跨且由分隔壁300及壁41束縛。兩級轉子14亦包含係一第二級葉輪之第二葉輪42b。具有葉輪葉片之第二級葉輪42b自分隔壁300至一末端壁44橫跨且由分隔壁300及末端壁44束縛。

如圖2中進一步展示，為了容許液環泵10之更有效較低壓操作，液環泵10包含整合至圓錐體100中之一級間排出旁路系統400，其容許空氣自第一級腔室120a排出通過級間通道274向外至頭26之排出通道72直到一特定壓力存在於排出通道72中以關閉旁路系統400將第一腔 室120a之排出迫使且引導至第二腔室120b中。自第一級120a之第一攝取區域1120a攝取經排出空氣。在一兩級組態中之液環泵10之啟動處可期望此特徵，因為其自動容許液環泵10以一更有效方式達到壓力。在不需要一第二級之低壓應用中亦可期望此。

旁路系統400包含圓錐體100之凸緣106中之一旁路通道402，其與級間通道274及頭26之排出通道72成流體連通以容許流體通過其流動。旁路通道402可係凸緣106中之一孔洞。該孔洞可具有一直徑。旁路系統400亦包含可操作連接至旁路通道402之一機械閥404，其中當泵10在啟動時在操作中或在低壓應用中時機械閥404係開啟。在自級間通道274開通至通道402中之開口402'處之壓力大於排出通道72中之壓力。壓力中之差異確保閥404保持開啟且流體流出級間，通過通道402且進入通道72。旁路通道402經定位使得流體流可如相對於必須回到被分成通過第二級入口276之第二工作腔室120b而自級間通道274呈直線繼續。

圖2中展示之機械閥404之一實施例包含一籠408中之一球狀物406。球狀物406具有大於通道402之通道出口402"之直徑之一直徑。球狀物406係在籠408內可滑動，其中當泵10開始操作時，產生於第一腔室120a(且更特定言之第一壓縮區域2120a)中之正面壓力建立通過旁路通道402之一流體流動，其使籠408中之球狀物406移位遠離通道出口402"及凸緣106。一旦排出通道72中之壓力增加足夠以建立橫跨通道402之一足夠壓差，球狀物被迫返回抵於出口402"，藉此關閉旁路系統。該關閉壓迫且引導流體自級間通道274流入第二腔室120b。球狀物406及籠408亦可經組態以保持通道402開通直到排出通道72具有足夠壓力，或若轉子速度小於一特定速度則保持通道402開通。亦可使用一彈簧以使閥保持關閉直到橫跨通道402之壓差足夠開啟閥。亦可使用諸如一止回閥或氣動閥之其他機械閥。可使用一電磁閥以容許 閥基於一電信號之接收而開啟及關閉。可基於環境及/或操作條件之偵測而發送信號。

在使用中，必須在最佳操作之前啟動兩級液環泵10。當啟動泵10時，頭26之排出通道72中的壓力可能接近大氣。隨著驅動系統旋轉軸件16及轉子14，空氣被抽引至腔室120a中，經壓縮且排出至圓錐體100之級間通道274中。在低壓力下，於入口402'處經排出之空氣具有比大氣壓力更高之一壓力。因此，致動機械閥404使得通道402係開通容許空氣流動直線繼續通過級間通道274且通過通道402。因此，代替通過第二級入口276被迫進入第二工作腔室120b中，第一工作腔室之排出直接流入排出出口通道72中而不通過第二級。泵10在此流動狀態期間本質上操作作為一單級泵。

作為原動機，軸件16及轉子14達到速度，排出通道72中之壓力增加至大於旁路通道402之入口402'處之壓力之一點。在此點處或在另一預定壓力或壓差處，機械閥404藉由坐抵於出口402"而自動化關閉通道402，其中自第一工作腔室120a排出之氣體通過級間通道274，改變方向且被迫進入第二腔室120b通過第二級入口276。因此在此操作狀態期間，當泵在運行速度處時，利用工作腔室120a及120b兩者。

圓錐體100之凸緣106上之通道402的位置係使得流動通過級間通道274的空氣可相對於必須藉由轉向90度而經重引導而更直線流動通過通道402，通過第二級入口276且進入第二級腔室120b。因此，空氣將宜以一更直線流動經過通道402而非經重引導且轉向以通過第二級入口276且進入第二級工作腔室120b。

第一級本體部分28a及第二級本體部分28b各個形成橢圓形工作腔室。工作腔室之橢圓本質意味著腔室120a具有一第一攝取區域1120a、一第二攝取區域1120a'、一第一壓縮區域2120a及一第二壓縮區域2120a'。橢圓本質亦意味著第二級120b具有一第一攝取區域 1120b、一第二攝取區域1120b'、一第一壓縮區域2120b及一第二壓縮區域2120b'。由第一級本體部分28a形成之一第一葉503形成第一攝取區域1120a。由第一級本體部分28a形成之一第二葉501形成第二攝取區域1120a'。由第二級本體部分28b形成之第一葉600形成第二級120b之第一攝取區域1120b。由第二級本體部分28b形成之一第二葉601形成第二級120b之第二攝取區域1120b'。

第一級本體部分28a及第二級本體部分28b之橢圓形本質容許每次一桶700、701藉由第一葉輪42a及第二葉輪42b之相鄰葉輪葉片經定界時之雙泵吸作用，形成在軸件16之軸周圍之一360度旋轉。空氣進入頭26通過入口76。自入口76，空氣行進至與入口76成流體連通之通道66中。空氣自通道66行進至圓錐體第一級通道268中。空氣自圓錐體入口267離開且至第一級第一攝取區域1120a中且至桶700中。隨著桶掃掠過攝取區域，桶700進入第一級第一壓縮區域2120a。在此點處，空氣經壓迫出桶且自第一級排出埠272進入級間通道274。空氣進入第二級第一攝取區域1120b通過第二級入口埠276或進入頭26通過旁路系統400，如上文中所解釋。若空氣進入第二級第一攝取區域1120b，其接著進入一第二級桶701。第二級桶進入第二級第一壓縮區域。空氣自第二級桶經壓迫且通過第二級圓錐體出口282進入第二級圓錐體出口通道280。來自通道280之空氣進入頭排出通道72，如上文中所解釋。第一級桶及第二級桶剛完成一第一泵吸作用。

在第一泵吸作用之後，第一級桶700進入一第一級第二攝取區域1120a'。空氣自一第二第一級圓錐體入口通道2268進入第一級第二攝取區域且通過一第二第一級圓錐體入口2267。隨著第一級桶掃掠過第一級第二攝取區域1120a'，其進入第二第一級壓縮區域2120b'。第一桶中之空氣經壓迫通過一第二第一級圓錐體排出埠2272且進入一第二級間圓錐體通道2274。空氣接著進入第二級第二攝取區域1120b'通過 一第二第二級圓錐體入口埠2276或空氣通過一第二旁路系統2400而旁繞第二級攝取區域1120b'。第二旁路系統與第一旁路系統400相同。其具有包含一籠2408中之一球狀物2406之一閥2404。閥2404與一旁路通道2402介接，就如同閥404與通道402介接。第二閥系統2400適合於級間通道2274及第二級入口埠2276，就如同閥系統400適合於級間通道274及第二級入口276。

若空氣進入第二級第二攝取區域2120b'，則其進入現已自第二級第一壓縮區域旋轉至第二級第二攝取區域之第二級桶。第二級第二攝取區域係藉由第二級本體部分28b之第二葉601而形成。當桶進入第二級第二壓縮區域2120b'時，第二級桶中之空氣經壓迫至桶外。自第二級第二壓縮區域，空氣進入一第二第二級圓錐體出口通道2280通過一第二第二級圓錐體出口2282。自通道2280，空氣進入頭排出通道72。

為了防止液環泵10之失速或對液環泵10之損害免受歸因於處理條件之上游中之突跳或流體滯留，在諸如圖3中所示之一單級組態中或一兩級組態中之液環泵10可包含整合至本體29或27及頭26中之一液環過載保護系統500。如圖2中進一步展示，過載保護系統500包含自工作腔室120開通之一側壁通道502，且更特定言之第二腔室120b，且更特定言之通過本體27之第一側壁82且與液環部分264成流體連通之第二級攝取區域1120b。側壁通道502可係一圓形孔洞或具有其它形狀之孔洞。側壁通道502具有自腔室120(特別係第二腔室120b)及液環部分264引導進入通道502之一入口502'。側壁通道502與通過頭26之一經形成通道504成流體連通。經形成通道504與排出通道72成流體連通。經形成通道延伸通過頭26之第二壁58。

經形成通道502及/或504可具有係一圓形管或具有有側壁通道502之一實質上類似形狀之一通道之其他形狀之管之一分隔壁。經形成通道504及側壁通道502經組態以在一旦將頭固定至本體27或29時以一重 疊方式對準。經形成通道504包含一內表面508、一入口509及一出口510至排出通道72。側壁通道502及經形成通道504可統稱為一過載解除通道。對壁80之內表面255上之液環之壓力靈敏之一機械閥512自動開啟以當流體體積或液環過載壓力超過一預定壓力時將流體釋放至排出通道72中。機械閥512可係一彈簧閥或現已知或此後經開發之其他機械壓力洩放閥。機械閥512可操作以當液體體積或過載壓力回至正常操作條件時自動關閉。機械閥可係氣動或一止回閥。

在使用中，如圖2中所示，機械閥512在液環泵10之操作期間保持關閉。隨著流體經吸入腔室120、第一腔室120a及/或第二腔室120b內，在一些情況中，液體可存在於在一累積操作中經吸入之氣態流體中。一些累積可在泵之操作範圍內。然而，若太多液態流體累積於液環部分264中，經添加液態流體可導致一過載壓力，該過載壓力可導致泵失效或甚至導致對泵之組件之損害。

由於流體經分散於整個腔室120(特別係第二腔室120b)之液環部分264，在操作期間，一外部離心力施加於壁80之內表面255上且一力施加於第一側壁82之一內表面82'上。工作腔室120(特別係工作腔室120b)中之液體在施加一壓力於機械閥512上之操作期間將流至且填充通道502及504。隨著流體在工作腔室120(特別係工作腔室120b)中積聚，藉由大量水施加之離心力將增加。在藉由腔室120(特別係工作腔室120b)中之流體之離心力導致之一預定壓力處，機械閥512將開啟容許流體環中之流體直接逸出至頭26之排出通道72中及泵10之外。當釋放流體之一充足體積以將工作腔室120(特別係工作腔室120a及工作腔室120b)中之離心壓力減小至一預定最大操作值時，接著機械閥512關閉；液體不再流動通過通道502及504進入通道72。此程序可取決於經壓縮之氣體之液態內容物而貫穿泵10之操作重複自身。由箭頭1001展示液體流動。

泵可具有一第二過載保護系統。系統將具有開通一第二攝取區域之一通道，該第二攝取區域可係一第二級中之一第二攝取區域。該通道可與通道502一樣開通通過第一側壁82。通道將與頭通道72成流體連通。其將與一通過壁58之一通道成流體連通。通過壁58之通道可正如同通道504。其將具有正如同閥512之一機械閥。系統可正如同系統500工作。

如圖3中所示，單級液環泵10'之一單級本體29與第一末端軸承支撐件24、頭26、第二末端軸承支撐件30及與兩級液環泵10一起使用之原動機相同之原動機一起使用。本體29係使用緊固件150耦合至頭26。第二軸承支撐件30及第一軸承支撐件24係使用緊固件150耦合至本體29。相同緊固件可用於將頭26耦合至本體27且將第一軸承支撐件24及第二軸承支撐件30耦合至本體27。緊固件150可係螺栓、夾箝、螺絲或該技術中已知之其他緊固件，或其等之任何組合。單級本體29包含具有一液環部分204之一單級工作腔室120c。液環部分204係當旋轉一單級轉子14a時腔室中之液體經離心分佈至其中之腔室120c之部分。取決於存在於腔室120c中之流體之體積，液環部分204自外壁81a之一內表面205徑向向內延伸一距離。本體29或本體27可包含圖3中展示之一或多個排洩塞98以排洩一或多個腔室。

一單級圓錐體100a經安裝以與頭26及單級本體29成流體連通。單級圓錐體100a包含一入口通道208、一入口埠及自該入口通道之一出口埠212。第一級入口通道208與頭26之入口通道66成流體連通且第一級出口212與單級腔室120c成流體連通。單級圓錐體100a包含自圓錐體100a之一排出通道216分離入口通道208之分隔壁214。圓錐體100a之排出通道216包含一排出通道入口217及一排出通道出口218。排出通道入口217與單級腔室120c成流體連通且排出通道出口218與引至頭26之排出通道72之頭26之排出入口開口成流體連通。

如圖3中進一步展示，單級本體29亦包含對應於沿著第一級葉輪42c之第一壁41a、第一護罩密封之第一級轉子密封區域86c之位置之一外壁階狀部220。葉輪42c經安裝於一單級軸件16a上。單級軸件具有經組態用於單一工作腔室120c之一長度。葉輪42c形成單級轉子14a之部分。轉子包含一輪轂40a。轉子16a之壁41a自輪轂40a徑向延伸。壁41a係一末端壁。一第二壁、44a、第二護罩形成轉子16a之部分，其係在軸向相對於第一壁44a之一末端處。壁44a及41a在相對軸向末端處束縛葉輪42c。葉輪葉片自且繞單級軸件16b徑向延伸。葉輪42c及葉輪葉片自壁41a至末端壁44a橫跨。葉輪42c之葉輪葉片遠離且繞單級軸件16a徑向延伸。

本體29可正如同本體27係橢圓形。橢圓建構意味著本體形成一第一葉及一第二葉。第一葉將形成一第一攝取區域。第二葉將形成一第二攝取區域。圓錐體將具有引至一第二圓錐體入口之第二圓錐體入口通道。圓錐體將具有引至第二排出通道之一第二排放埠。第一入口212將開通至第一攝取區域1120c中。第二入口將開通至第二攝取區域中。第二排出通道將開通至頭出口通道72中。

液環泵10容許其中液環泵10可簡單藉由替換本體27、圓錐體100、轉子14及軸件16而在一兩級泵與單級泵之間輕易經改變(或反之亦然)之一模組化建構。亦改變配管。提出另一方式，單級本體29、圓錐體100a、轉子14a及軸件16a及兩級本體27、圓錐體100、轉子14及軸件16之組態係使得本發明之兩級泵10可輕易經轉換至本發明之一單級泵且反之亦然而不必須改變頭26、軸承支撐件24及軸承支撐件30、徑向軸承46、52、軸向軸承50、端帽22、32、內帽48、54、密封件110及密封件112、原動機、配線或其他固定組件。此等組件共用於單級10'及兩級泵10。

舉例而言，為了將液環泵10自一兩級壓縮機轉換至一單級壓縮 機，一技術員可自軸承支撐件30移除第二末端端帽32；自頭26移除第二末端軸承支撐件30；自頭26移除兩級本體27；自頭26移除轉子14且自頭26移除圓錐體100。亦可移除密封件110及112。

一旦泵10經拆卸，一技術員可使用單級本體29取代兩級本體27，使用單級圓錐體100a取代兩級圓錐體100、使用單級轉子14a取代兩級轉子14c且使用單級軸件16a取代兩級軸件16而重組裝液環泵10。兩級本體27及兩級軸件16具有比單級本體29及軸件16a之長度更長之一長度。技術員可重組裝液環泵以形成一單級泵10'固持頭26、軸承支撐件24及軸承支撐件30、徑向軸承46、52、軸向軸承50、端帽22、32、內帽48、54、密封件110及密封件112、原動機及/或用於兩級泵10中之其他固定組件。

自一單級泵將液環泵10'轉換至一兩級泵之程序就保持之零件而言係上述之相反。技術員使用兩級本體27替換單級本體29；使用兩級圓錐體100替換單級圓錐體100a；使用兩級轉子14c替換單級轉子14a；且使用兩級軸件16替換單級軸件16a。技術員可重組裝液環泵以形成一兩級泵10固持頭26、軸承支撐件24及軸承支撐件30、徑向軸承46、52、軸向軸承50、端帽22、32、內帽48、54、密封件110及密封件112、原動機及/或用於單級泵10'中之其他固定組件。

本文中使用之術語氣體足夠廣以包含周圍空氣、周圍空氣及其他氣體之混合物及可壓縮及在諸如例如空氣及水之可壓縮流體中之混合物。如自前述描述明顯的，本發明之某些態樣不限於本文中繪示之實例之特定細節。因此可預期熟習此項技術者將想到使用其他類似或相關特徵部或技術之其他修改及應用。因此意欲認為不脫離本發明之精神及範疇之全部此等修改、變動及其他使用及應用由本發明涵蓋。

本發明之其他態樣、目的及優點可自圖式、揭示內容及隨附申請專利範圍之一學習獲得。

10‧‧‧液環泵

12‧‧‧外殼

14‧‧‧轉子

16‧‧‧軸件

18‧‧‧第一末端

20‧‧‧第二末端

22‧‧‧第一末端端帽

24‧‧‧第一末端軸承支撐件

26‧‧‧頭

27‧‧‧本體

28a‧‧‧第一級本體部分

28b‧‧‧第二級本體部分

30‧‧‧第二末端軸承支撐件

32‧‧‧第二末端端帽

34‧‧‧第一末端/泵相關第一末端

36‧‧‧第二末端/泵相關第二末端

38‧‧‧轉子鍵

40‧‧‧輪轂

41‧‧‧第一徑向延伸壁/第一護罩

42‧‧‧葉輪

44‧‧‧第二徑向延伸壁/末端壁/第二護罩

46‧‧‧第一末端軸承

48‧‧‧第一末端內帽

50‧‧‧第二末端徑向軸承

52‧‧‧第二末端軸向軸承

54‧‧‧第二末端內帽

56‧‧‧第一側壁

58‧‧‧第二側壁

60‧‧‧內壁

62‧‧‧外壁

64‧‧‧內部分隔壁

65‧‧‧軸件開口

66‧‧‧氣體入口通道

72‧‧‧氣體排出通道/頭出口通道

74‧‧‧氣體排出開口/頭入口

77‧‧‧凹入密封區域

78‧‧‧凹入圓錐體座面

80‧‧‧壁

82‧‧‧第一側壁

82'‧‧‧內表面

84‧‧‧第二側壁

86a‧‧‧轉子密封表面

90‧‧‧軸件開口

92‧‧‧凹入密封區域

94‧‧‧徑向延伸凸緣部分

96‧‧‧開口

100‧‧‧圓錐體

102‧‧‧外壁

104‧‧‧內壁

106‧‧‧凸緣

110‧‧‧第一末端密封件

112‧‧‧第二末端密封件

114‧‧‧頭側

116‧‧‧側

118‧‧‧部分

120‧‧‧腔室

255‧‧‧彎曲徑向內表面

256‧‧‧彎曲徑向外表面

502‧‧‧側壁通道

504‧‧‧經形成通道

512‧‧‧機械閥

1000‧‧‧第一壁階狀部

1001‧‧‧箭頭

1002‧‧‧虛線箭頭

1120a‧‧‧第一攝取區域

Claims (15)

1. 一種液環泵，其包括：一頭，其具有一入口通道及一排出通道；一本體，其包括一第一級工作腔室及一第二級工作腔室；一級間通道，其與開通自該第一工作級腔室之一排出出口成流體連結，該級間通道亦與至該第二工作級腔室中之一入口開口成流體連結；一級間排出旁路系統，其包括一旁路通道，該旁路通道自該級間通道開通至該頭的該排出通道及與該旁路通道成流體連結之一閥的至少一部分中，該閥可操作以容許一流體流動通過該旁路通道，以在橫跨該旁路通道之一壓差處，於一特定量的情況下，實質上旁繞該第二壓縮。
2. 如請求項1之液環泵，進一步包括：一圓錐體，其經耦合至該頭，該圓錐體包含該級間通道；且該圓錐體具有一凸緣，該凸緣具有一頭側及一本體側，一通道通過該凸緣之該頭側及該本體側兩者，通過該凸緣之該通道形成該級間排出旁路系統之部分；且該閥延伸遠離該凸緣之該頭側及該級間通道。
3. 如請求項2之液環泵，其中該閥包括一籠及在該籠內可移動之一球狀物；且其中該旁路通道係具有一第一直徑之圓形，且該球狀物具有比該第一直徑更大之一第二直徑。
4. 如請求項1之液環泵，進一步包括：一液環過載保護系統，其包括自該第二工作腔室開通進入該頭之該排出通道中之一過載解除通道，該過載解除通道延伸通 過該本體之一第一側壁及該頭之一壁，該通道位於該本體之一連續彎曲壁之一彎曲外表面的徑向內部。
5. 一種模組化液環泵，其具有一第一末端及第二末端，該液環泵包括：一第一末端軸承支撐件；一頭，其具有一入口通道及一排出通道，該頭經耦合至該軸承支撐件；一本體，其界定一工作腔室；一圓錐體，其具有與該工作腔室及與該入口通道成流體連結之一入口，該工作腔室與該頭之該排出通道成流體連通；一第二末端軸承支撐件；一軸件，其具有一第一末端及一第二末端，該軸件經軸頸連接而與一第一軸承一起旋轉，該第一軸承在該第一末端軸承支撐件中且經軸頸連接而與該第二末端軸承支撐件中之一第二軸承一起旋轉；一轉子，其經耦合至該軸件，該轉子具有一葉輪，一第一徑向延伸壁在該葉輪之一末端處束縛該葉輪，一第二徑向延伸壁在該葉輪之一第二末端處束縛該葉輪，該葉輪經組態以在該工作腔室中旋轉；及一驅動系統，用於旋轉該軸件及該轉子；其中該本體、該圓錐體及該軸件及該轉子係一單級群組或一兩級群組中之一者；其中該單級群組包括一單級本體、一單級圓錐體、一單級軸件及一單級轉子；且該兩級群組包括一兩級本體、一兩級圓錐體、一兩級軸件一及兩級轉子；且其中該單級群組及該兩級群組係可互換的。
6. 如請求項5之模組化液環泵，其中當該泵之該本體、圓錐體、軸件及葉輪係該單級群組時：該單級本體界定該工作腔室，該工作腔室係一單級工作腔室；該單級圓錐體具有與該頭之該入口通道成流體連結且與該單級工作腔室成流體連結之一第一入口通道，且該單級圓錐體具有與該單級工作腔室成流體連結且與該頭之該排出通道成流體連結之一第一排出通道；該單級轉子包含該葉輪，該葉輪具有遠離且繞該軸件徑向延伸之葉輪葉片。
7. 如請求項5之模組化液環泵，其中當該泵之該本體、圓錐體、軸件及葉輪係該兩級群組時：該兩級本體形成該工作腔室，該兩級本體之該工作腔室包含一第一級工作腔室及一第二級工作腔室；該兩級圓錐體具有與該頭之該入口通道及該第一級工作腔室成流體連結之一入口通道；該兩級圓錐體具有與該第一級工作腔室及該第二級工作腔室成流體連結之一級間通道；該兩級圓錐體具有與該第二級工作腔室及該頭之該排出通道成流體連結之一第二級排出通道；該兩級轉子包含該葉輪，該葉輪具有一第一級葉輪及一第二級葉輪，該第一級葉輪係由該第一壁及一分隔壁束縛，該第二級葉輪係由該分隔壁及該第二壁束縛。
8. 如請求項7之模組化液環泵，其中該兩級圓錐體進一步包括一凸緣，其中該凸緣包含一級間排出旁路系統，該級間排出旁路系統包括自該兩級圓錐體之該級間通道開通且進入該頭之該排出通道及與該旁路通道成流體連結之一閥之至少一部分中之一旁 路通道。
9. 如請求項5之模組化液環泵，進一步包括一液環過載保護系統，其包括與該頭之該排出通道成流體連結且與該工作腔室成流體連結之一過載解除通道，且一機械閥可操作以當該腔室中之一液環壓力超過一預定量時容許液體流動通過該過載解除通道，該過載保護系統位於該本體之一連續彎曲壁之一彎曲外表面的徑向內部。
10. 一種液環泵，其包括：一第一末端軸承支撐件；一頭，其具有一入口通道及一排出通道；一本體，其界定一工作腔室；一圓錐體，其可操作以使該至少一工作腔室與該入口通道及該頭之該排出通道成流體連結；一第二末端軸承支撐件；一軸件，其具有一第一末端及一第二末端，該軸件經軸頸連接而與該第一末端軸承支撐件內之一第一軸承一起旋轉，且該軸件經軸頸連接而與該第二末端軸承支撐件中之一第二軸承一起旋轉；一轉子，其經固定至該軸件，該轉子包括一葉輪以在該工作腔室中旋轉；及一驅動系統，用於旋轉該軸件及該轉子；及一液環過載保護系統，其包括使該頭之該排出通道與工作腔室成流體連通之一過載解除通道，且一機械閥可操作以當由該腔室中之一液環施加之一壓力超過一預定壓力時容許液體流動通過該過載解除通道至該頭之該排出通道中，該過載保護系統位於該本體之一連續彎曲壁之彎曲外表面的徑向內部。
11. 如請求項10之液環泵，其中該過載解除通道包括通過接近該工作腔室之一液環部分之該本體之一側壁之一通道及通過該頭之該入口通道之一經形成通道。
12. 如請求項10之液環泵，其中該機械閥經固定至該頭之一分隔壁，該分隔壁界定該頭之該排出通道之一部分。
13. 如請求項10之液環泵，其中該本體、該圓錐體、該軸件及該轉子係一單級群組或一兩級群組中之一者，其中該單級群組包括一單級本體、一單級圓錐體、一單級軸件及一單級轉子；且該兩級群組包括一兩級本體、一兩級圓錐體、一兩級軸件及一兩級轉子，其中該單級群組及該兩級群組可互換。
14. 如請求項1之液環泵，其中該本體包含一第一級本體部分及一第二級本體部分；該第一級本體部分具有在該第一級工作腔室中形成一第一攝取區域之一第一葉，該第一級本體部分具有在該第一級工作腔室中形成一第二攝取區域之一第二葉；該第二級本體部分具有一第一葉及一第二葉，該第一葉形成該第二級工作腔室之一第一攝取區域，該第二葉形成該第二級工作腔室之一第二攝取區域；開通至該第二級工作腔室中之該入口係開通至該第二級工作腔室中之該第一攝取區域中；一第二級間通道與來自該第一級工作腔室之一第二排出出口成流體連結，該第二級間通道與開通至該第二級工作腔室之一第二攝取區域中之一第二入口成流體連結，該第二級間通道與一第二級間旁路系統成流體連結。
15. 如請求項8之液環泵，其中該兩級本體包含一第一級本體部分及一第二級本體部分；該第一級本體部分具有在該第一級工作腔室中形成一第一攝取區域之一第一葉，該第一級本體部分具有 在該第一級工作腔室中形成一第二攝取區域之一第二葉；該第二級本體部分具有一第一葉及一第二葉，該第一葉形成該第二級工作腔室之一第一攝取區域，該第二葉形成該第二級工作腔室之一第二攝取區域；該兩級圓錐體之該入口通道與該第二級工作腔室之該第一攝取區域成流體連結；該兩級圓錐體之一第二入口通道與該第一級工作腔室之一第二攝取區域成流體連結；該兩級圓錐體之該級間通道與該第二級工作腔室之一第一攝取區域成流體連結；該兩級圓錐體之一第二級間通道與開通至該第二級工作腔室之一第二攝取區域中之該兩級圓錐體之一第二第二級入口成流體連結，該第二級間通道亦與一第二第一級排出出口及一第二級間排出旁路系統成流體連結。