CN102748279A - 椭圆旋转滑片泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种椭圆旋转滑片泵，包括电机连接轴（14）、转动件、泵壳（5）、泵盖（1）、托架（12）、泵座（18）、填料箱（10）及托架（12），泵壳（5）和托架（12）之间设有填料箱（10），泵壳（5）、填料箱（10）和托架（12）用螺钉固紧，其特征在于：所述的转子（6）为内空心结构，所述转子（6）上的转动件是可串动的凹形滑片（2,3），凹形滑片（2,3）的外弧形面与二次修正椭圆泵壳（5）内腔内柱面相切。本发明椭圆旋转滑片泵采用偏心转子在二次修正椭圆内转动与凹形滑片串动相结合的旋转式结构，形小体轻，可输送的液体流量大，制作成本降低，具有独创性和先进性。

Description

椭圆旋转滑片泵

技术领域

本发明涉及一种流体输送机械，特别是涉及一种椭圆旋转滑片泵。

背景技术

常见的流体输送机械品种繁多，但主要分为速度型和容积型两大类。这两大类又可分为若干种形式，以下先简介这几种形式流体输送机械的特点和存在的不足：

流体输送机械：

（一）速度型流体输送机械，速度型流体输送机械按其结构分为叶轮式和喷射式。

1、叶轮式包括各类离心泵、离心压缩机、轴流风机、轴流泵等，它们主要利用高速旋转的叶轮将机械能传递给流体介质，以提高流体的压能，这种形式的流体输送机械的优点是结构紧凑，效率高，流量大而均匀，可用电动机直接驱动。缺点是不能自吸（对泵而言），流量变化时，压力和效率也随之改变。

2、喷射式流体输送机械是利用一种流体介质的动能来带动输送另一种流体介质的设备，其优点是结构简单，加工容易，适合化工，环保，食品工业使用。缺点是主流体介质所需的压力较高，而且当流量变化时，真空度及所带动流体的流量也随之变化，而且应用范围有限制。

（二）、容积型流体输送机械。它又分为往复式和旋转式。

1、往复式流体输送机械，这种形式的机械是通过活塞在气缸内作往复运动使工作容积发生周期性变化，从而实现流体的增压和输送。它的优点是排出压力较高，压力不随流量的改变而改变，小流量时效率较高。缺点是要有一套往复运动机械，整机的体积和重量都比较大，不能与高速电动机直接连接，调节工况也较复杂。与往复式同一形式的还有隔膜泵等，隔膜泵是借助隔膜的运动使工作容积发生周期性变化，从而实现流体的增压和输送，此类机械的优点是密封性能好，制造成本不高，但存在的不足之处是流量小，运动隔膜容易损坏，目前尚未得到广泛应用。

2、旋转式流体输送机械，其工作原理是通过转子在气缸内高速旋转使工作容积发生周期性变化，从而实现流体的增压和输送，具体结构有螺杆压缩机、螺杆泵、滑片式压缩机、滑片泵、涡旋压缩机、涡旋泵、滚动活塞式压缩机以及齿轮泵等，这些流体压缩机和泵的优点是结构简单，重量轻，可直接与高速电动机直接相连，运行安全可靠。缺点是螺杆式、涡旋式、齿轮式的压缩机和泵的转子表面是比较复杂的曲面，加工制造和检测都比较困难；滑片式、滚动活塞式压缩机和泵的摩擦功耗都比较大，流体内泄漏也比较多。

发明人李瑞云针对现有技术的情况，对容积型旋转式流体输送机械进行了深入的研究，1997年发明了一种容积型旋转式流体输送机械，中国专利，<专利号>97111377.7<审定公告号>1093604<发明名称>套转式流体输送机械，该套转式流体输送机械的结构特点是在机壳内安装有一个圆筒分布许多小孔的透篮，内部设有一个偏心转子，转子与透篮之间有叶片，透篮内表面和转子外表面之间有一个月牙形工作空间，当电机带动转子转动时，通过叶片带动透篮旋转，而使月牙形工作容积周期性发生变化，使流体通过透篮小孔不断吸入、压缩和排出而完成流体输送过程，本发明的流体输送机械结构简单、体积小、效率高、振动小、运行平稳、易操作、适宜输送和压缩各种干净流体介质。在此基础上，本发明人于2004年6月10日又申请了椭圆压缩流体输送机械的实用新型专利，专利号：CN200420064924.X，公开(公告)号：CN2725577，专利权人：李瑞云，椭圆压缩流体输送机械，它包括电机连接轴、机壳、机座和流体入口、流体出口等部件，其特征在于：机壳内腔为椭圆形结构，在椭圆形的机壳内设有一个轴心偏离机壳中心的转子，电动机连接轴与转子相连，转子外圆柱面与机壳内椭圆柱面相切，并与椭圆柱面之间形成一个月牙形空腔，转子装有一对可以伸缩串动的轴轮组件并与椭圆柱面紧贴，本产品整机体积小、效率高、振动小、运行平稳，容易制造，易于推广。

在工作实践中，本发明人李瑞云对上述两种容积型旋转式流体输送机械比较，特别是对自己申请的两项专利进行了分析，觉得上述的流体输送机械还可以改进，主要是发现“椭圆压缩流体输送机械”，200420064924.X的专利中的轴轮组件中间需要安装弹簧，由于弹簧工作一段时间以后容易发生疲劳而使轴轮组件不再与机壳内椭圆柱面相切导致漏气漏液，而使其工作性能还不够好，不能适应多种流体的输送需求。

随后，针对现有技术的情况，本发明人李瑞云对容积型旋转泵进行了深入的研究，2009年5月15日，本发明人获得了专利号为ZL206610019399.3，题名为《椭圆旋转压缩流体输送机械》的一项专利授权。而在近三年多的实践工作中，本发明人苏勇文发现，对于在先申请的专利还存在一些缺点，例如，采用轴轮组件体积较大，而且转子的实体结构较重，增加了转子的运动负载，而且其工作性能还不够完善，不能够适应多种流体的输送需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种椭圆旋转滑片泵，针对现有的流体输送机械体积大，质量重，运送物料效率低的缺点，采用滑片代替现有技术中的轴轮组件，以达到提高运送效率和工作性能的目的。

本发明的方案是通过这样实现的：构造一种椭圆旋转滑片泵，包括电机连接轴、转动件、泵壳、泵盖、托架、泵座、填料箱及托架，泵壳和托架之间设有填料箱，泵壳、填料箱和托架用螺钉固紧，泵体安装在泵座上，泵壳内腔为椭圆形结构，椭圆形泵壳内腔为二次修正的椭圆形结构，在二次修正的椭圆形的泵壳内设有轴心偏离泵壳中心的转子，电动机连接轴与转子相连，转子外圆柱面与泵壳内椭圆柱面相切，并与椭圆柱面之间形成一个月牙形空腔，转子上设有转动件，转动件在运转过程与椭圆内柱面紧贴，所述的转子为内空心结构，所述转子上的转动件是可串动的凹形滑片，凹形滑片的外弧形面与二次修正椭圆泵壳内腔内柱面相切。

本发明的工作原理是：将现有的实心转子，改换为空心的转子；同时，将轴轮组件换成凹形滑片，通过上述的改动，大大的减轻了转子运动时的负载，达到了节能降耗的目的。本发明产品采用偏心转子在二次修正椭圆内转动与凹形滑片串动相结合的旋转式结构。当电动机提供动力后，连接轴带动转子进行偏心高速旋转，转子内安装的可串动的凹形滑片随之旋转，使凹形滑片外弧形面紧压在泵壳内二次修正椭圆柱面上滑动。开始时，由于二次修正椭圆泵壳柱面与转子和凹形滑片构成的封闭容积和流体入口相通，流体便进入该封闭容积，当旋转时，由于二次修正椭圆内表面和转子外圆表面之间为月牙形空间，该封闭容积逐渐变大，形成一低压空腔，将流体从入口吸入，进入吸气（液）过程；当旋转到一定位置时，该封闭容积与入口脱离，随着转子进一步旋转，进入压缩过程，该封闭容积逐渐减小；当旋转到该封闭容积与流体出口相通，进入排气（液）过程，逐将流体挤向出口管排出。这样，随着电机不断驱动转子旋转，各个封闭容积依次不断地通过入口管吸入，经过压缩又不断从出口管排出，实现对流体的增压和输送任务。

上述的凹形滑片一般用来输送干净的液体，为了使本发明能够输送泥浆，砂浆，食品浆料等具有粘性的浆料，可将可串动的凹形滑片更换成为可串动的犁头形状刮片，本发明中，作为进一步改进，所述可串动的凹形滑片可以改装成能可串动的犁头形状刮片，所述犁头形状刮片的犁头端部位置与二次修正椭圆泵壳内腔内柱面相贴，犁头端部位置的凹口可以将浆料刮落，避免浆料堆积在泵壳内腔面上。

本发明与现有技术相比，其突出的实质性特点和显著的进步是：

1.本发明椭圆旋转滑片泵采用偏心转子在二次修正椭圆内转动与凹形滑片串动相结合的旋转式结构，形小体轻，可输送的液体流量大，制作成本降低，具有独创性和先进性；

2.本发明椭圆旋转滑片泵与在先的发明椭圆旋转压缩流体输送机械相比，由于采用了空心型的转子，因此质量更轻，负载更小，节能降耗作用明显；

3.本发明椭圆旋转滑片泵结构简单、紧凑、易损件少，维修成本降低；

4.本发明椭圆旋转滑片泵加压过程平稳、流量均匀且量大，自吸效果好；

5.本发明椭圆旋转滑片泵中所采用的凹形滑片或犁头形状刮片结构简单，加工方便，因此精密度高，密封间隙小，泄露降压率低，有利于减少无用功的消耗；

6.本发明椭圆旋转滑片泵中所采用犁头形状刮片，可用于输送浆料流体、如泥浆、砂浆、食品浆料等；

7.本发明椭圆旋转滑片泵体积小，震动小，噪音低，容易推广。

附图说明

图1是普通椭圆示意图；

图2是修正后椭圆示意图；

图3是二次修正椭圆示意图；

图4是本发明椭圆旋转滑片泵的结构示意图；

图5是图4的M-M剖视图；

图6是凹形滑片改成犁头形状刮片的结构示意图。

图中零部件名称及序号：

泵盖1、凹形滑片2、凹形滑片3、内套4、泵壳5、转子6、螺母7、外舌止动垫圈8、平键9、填料箱10、填料11、托架12、压盖13、电动机连接轴14、透盖15、毡圈16、滚珠轴承17、泵座18、犁头形状刮片19，犁头形状刮片20。

具体实施方式

以下结合附图和实施例描述本发明椭圆旋转滑片泵。

实施例：

在先的专利中（专利ZL200610019399.3），本发明人李瑞云提出过偏心转子圆心到椭圆中心的偏心距b′的计算公式，即：

$b^{\&prime;}=\frac{r(r+k)}{\sqrt{r^2+{(r+k)}^2}}{a}^{\&prime;}$

其中长半轴a

短半轴b

半焦距 $c=\sqrt{a-b}$

离心率 $e=\frac{c}{a}=\frac{\sqrt{a-b}}{a}$

短长轴之比 $\frac{b}{a}=\sqrt{1-e}$

a′=b-c即a′等于短半轴减半焦距

此公式称为椭圆旋转压缩公式

其中a′——自变量₁

r——自变量₂

k₁——已知常数₁

k₂——已知常数₂

（具体计算方式请参照专利ZL200610019399.3）

然而通过近三年的研究，本发明人苏勇文发现，在椭圆a、b、c、e四个参数中，只要知道了其中任意两个参数，就可以很快的计算出偏心转子圆心到椭圆中心的偏心距b′，即：

b′=kb

式中b′--偏心转子圆心到椭圆中心的偏心距

b--椭圆短半轴

k--偏心系数

选择不同的a（长半轴）和b（短半轴），构成一系列产品，偏心系数k可以在椭圆a、b、c(半焦距)e(离心率)四个参数中用简易公式求得。

这样就不必采用以前的椭圆旋转压缩公式

来求取b′，从而避免了用繁杂的计算过程去求解k₁和k₂两个常数。

从图1了解到，图中标示出了普通椭圆长半轴、短半轴和离心率之间的关系，利用公式b′=kb可以计算出偏心转子的圆心位置o′，但通过偏心转子圆心被椭圆所截取的线段A₁A₁′、A₂A₂′、A₃A₃′、A₄A₄′、A₅A₅′、......皆不相等。

从图2中了解到，修正的椭圆与图1的普通椭圆已经发生变化，它经过变换计算，求出椭圆上各点的修正值，使通过偏心转子圆心被修正椭圆，（图中以虚线表示）所截取线段A₁A₁′、A₂₂A₂₂′、A₃₃A₃₃′、A₄₄A₄₄′、A₅₅A₅₅′、……均相等，但对于流体输送，滑片A₁A₁′还不能够正常运转，必须向外拓展得到二次修正的椭圆。

从图3中了解到，二次修正椭圆是将修正椭圆加以滑片宽度的二分之一绝对值再向外拓展进行二次修正的椭圆，实际上就是泵壳内椭圆柱面。

泵盖1、凹形滑片2、凹形滑片3、内套4、泵壳5、转子6、螺母7、外舌止动垫圈8、平键9、填料箱10、填上填料11、托架12、压盖13、电动机连接轴14、透盖15、毡圈16、滚珠轴承17,泵座18。

如图4和图5所示，本发明的椭圆旋转滑片泵包括电动机连接轴14、泵盖1、凹形滑片2和凹形滑片3、泵壳5、转子6、填料箱10、托架12和泵座18等部件，其中转子6为空心转子，为了方便更换易损件，泵壳5内镶入一个二次修正的椭圆形内套4，泵壳内腔设有一个轴心偏离泵壳中心（即椭圆中心）的转子6，电动机连接轴14通过平键9和螺母7以及转子6相连，转子6装有可以串动的凹形滑片2和凹形滑片3，凹形滑片的外弧形面与二次修正椭圆泵壳内腔内柱面相切，泵壳5上安装泵盖1后便构成密封内腔。

在电动机连接轴14与转子6相连处，为防止松动，设有外舌止动垫圈8；电动机连接轴14与泵壳5和托架12之间为防止漏气（液），设有填料箱10，填上填料11，再用压盖13压紧；电动机连接轴14安装在滚珠轴承17上，并用透盖15固定，透盖15内设有毡圈16，其用于防止轴承漏油，整机安装在泵座18上。

如图6所示，将凹形滑片2和凹形滑片3更换成为犁头形状刮片19和犁头形状刮片20，这时，椭圆旋转滑片泵还能够输送泥浆，砂浆，食品浆料等具有粘性的浆料，其他结构与图4和图5相同。

应用例：

将本发明与在先发明（专利ZL200610019399.3）相比，将Φ36mm轴轮组件更换成10mm凹形滑片，水泵平均液流量由51.54m³/h增加到65.48m³/h；而通过将原先实心的转子换成空心的转子，整个机体的质量减少20公斤，成本比原发明降低百分之10以上，而效率提高百分之10左右，卡死率降低百分之40左右，说明该发明改进有着实质性特点和显著的进步。

Claims (3)

1.一种椭圆旋转滑片泵，包括电机连接轴（14）、转动件、泵壳（5）、泵盖（1）、托架（12）、泵座（18）、填料箱（10）及托架（12），泵壳（5）和托架（12）之间设有填料箱（10），泵壳（5）、填料箱（10）和托架（12）用螺钉固紧，泵体安装在泵座（18）上，泵壳（5）内腔为椭圆形结构，椭圆形泵壳（5）内腔为二次修正的椭圆形结构，在二次修正的椭圆形的泵壳（5）内设有轴心偏离泵壳中心的转子（6），电动机连接轴（14）与转子（6）相连，转子（6）外圆柱面与泵壳（5）内椭圆柱面相切，并与椭圆柱面之间形成一个月牙形空腔，转子（6）上设有转动件，转动件在运转过程与椭圆内柱面紧贴，其特征在于：所述的转子（6）为内空心结构，所述转子（6）上的转动件是可串动的凹形滑片（2,3），凹形滑片（2,3）的外弧形面与二次修正椭圆泵壳（5）内腔内柱面相切。

2.根据权利要求1所述的椭圆旋转滑片泵，其特征在于：所述可串动的凹形滑片（2,3）可以改装成能可串动的犁头形状刮片（19,20），所述犁头形状刮片（19,20）的犁头端部位置与二次修正椭圆泵壳内腔内柱面相贴。

3.根据权利要求1或2所述的椭圆旋转滑片泵，其特征在于它在输送气体、液体或粘稠浆料方面的应用。

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