CN105240236A - 径向柱塞式多级增压泵 - Google Patents

Abstract

一种径向柱塞式多级增压泵，主要由泵体、转子、多个均布的柱塞、隔舌套、偏心轮和转子套组成。本发明利用偏心机构的运动原理，实现泵的吸排功能，当动力带动转子旋转时，由于偏心轮的制约，柱塞一边绕偏心轮旋转，一边沿转子上的径向孔作往复运动，产生容积变化，进行吸、排液体；第一级的高压区输出的介质通过隔舌套的通道流向第二级的低压区，再由第二级进行增压；如此多次增压可输出高压液体；这种容积泵原理，水力损失和容积损失都小，效率高，自吸能力强；由于取消了阀结构，泵可以高速运转，每转中有多个均布的柱塞依次轮流输出，液流平稳无脉动，振动小、噪音低。本发明可以组成二级泵、三级泵或更多级泵，达到更高压力输出。

Description

径向柱塞式多级增压泵

技术领域

本发明涉及一种容积泵，特别是一种径向柱塞式多级增压泵。

背景技术

小流量高扬程泵，在航天、化工、制药、冶金及轻工业受到日益广泛的应用，可以提供的泵有多级离心泵、高速离心泵、旋涡泵、往复泵等，但它们各有优缺点。

对于离心泵来说，这种小流量高扬程泵的比转速都在20以下，属超低比转速泵，效率很低，一般都在30％以下；离心泵的单级扬程很低，要达到高压，需要多级叠加，如QDLA型立式不锈钢多级离心泵，当流量为0.6M³/h扬程为100M时，需要12级叶轮串联，当扬程为198M时，需24级叶轮串联，效率只有30％，而且装配工艺性差，刚性不足.

高速离心泵可以达到高扬程，但其叶轮的转速极高，在5000-16000rpm，有的达到20000rpm，这就要求电机通过齿轮加速，并要采用复合叶轮和前置诱导轮，因此，结构复杂、占地体积大、要解决用于高速的齿轮、轴承、机械密封的加工精度问题，因高速而引起的发热问题、振动问题、噪音问题等一系列问题需要妥善解决，因此，其加工的成本和维护保养的费用都很高。

旋涡泵因其结构简单、维修方便、体积小、重量轻、价格低，开式旋涡泵还具有自吸性能，可以进行汽、液混输，在国民经济的许多部门受到广泛使用；但旋涡泵最大缺点是效率极低，最高不超过50％，大多数旋涡泵效率在20％-40％，有的只有百分之十几，如专利ZL96203684.6″轴向入口旋涡泵″，效率只有12-24％，是耗能产品；此外旋涡泵不能用来抽送粘性较大的介质，也只能输送纯净的液体；旋涡泵还因叶轮是浮动地安装在轴上，容易和两侧壁因摩擦而发热，甚至烧毁电机。

柱塞泵如计量泵，也可以达到小流量高扬程，由于有阀结构存在，往复次数很低，一般都在100次/分以内，液流脉冲严重，对后续流程带来不良影响，外加振动、噪音等缺陷；虽然三柱塞泵的脉动要平稳一些，但需要阀结构和减速机构，体积较大、造价较高。

新出现的无阀结构的转子泵，自吸性能好，消除了阀的滞后现象，结构简单、体积小、往复次数高并能输送粘性液体，如专利ZL021127763.8的“转子式柱塞泵”，ZL96228726.1″双缸双作用转子柱塞泵″，ZL00211851.3”同步吸排转子泵”等便是，但这些转子泵都存在同一个共性缺陷是只能小流量，不能高扬程，申请号为201410122717.4名称为“转子式多级泵”提出了多级转子泵的新结构，将多级的压力叠加起来，产生高扬程泵，取得一定效果；其缺点是每一级只有一个双作用的柱塞，这影响液流的平稳输出。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述各式高压泵及现有转子式高压泵存在的缺点，提出一种结构紧凑、液流更为平稳、隔舌的密封性能更佳、单级压力更高，并能多级压力叠加的径向柱塞式多级增压泵。

为了达到上述目的，本发明径向柱塞式多级增压泵，包括带有吸入口和排出口的泵体1，所述泵体1内腔装有同轴旋转的转子2和固定的隔舌套3，该转子2具有多个均布的呈放射性的径向孔4，所述径向孔4内装有可作往复运动的柱塞5；所述隔舌套3上制有将泵体1内腔分隔为高压区和低压区的隔舌6；一根不转的偏心轮7穿过转子2内腔固定在前盖8上；所述柱塞5的内端在弹性力作用下与偏心轮7的外圆面接触；其特殊之处在于：所述转子2上沿轴向至少有二排以上的径向孔4；所述隔舌套3上制有多个从上一级高压区通向下一级低压区的通道9。

本发明的技术解决方案中所述偏心轮7的外圆上可以固装有滚动轴承10。

本发明的技术解决方案中所述转子2的外圆可以固装一转子套11，该转子套11对应于转子2径向孔4部位制有与径向孔4同轴、直径较小的径向孔12，该径向孔12两侧制有与之连通的窄槽13，形成转子套11的径向通道。

本发明的技术解决方案中所述隔舌套3的隔舌6的宽度可以大于转子套11上径向通道的宽度。

本发明的技术解决方案中所述隔舌6上可以制有排出单向阀14。

本发明的技术解决方案中所述转子2的径向孔4内可以装有柱塞5与弹性隔膜15。

本发明利用偏心机构的运动原理，实现泵的吸排功能，当动力带动转子2旋转时，由于偏心轮7的制约，柱塞5一边绕偏心轮7旋转，一边沿转子2上的径向孔4作往复运动，柱塞5的往复运动产生容积变化，从吸入腔吸入液体再从排出腔排出液体，不断循环；由于隔舌6的阻隔，使排出腔和吸入腔之间产生压力差，形成了低压区和高压区；本发明为多级泵，前一级的高压区有通道9连通下一级的低压区，进入下一级的液流具有初压，经增压后，再输入下一级；压力逐级叠加，输出高压液流。

为了提高隔舌6间隙密封的性能，必须增大密封面积；根据柱塞运动的“短行程、高频率”特点，它的往复次数很高，但每一次输送的流量不大，因此在转子2的外圆加一转子套11，转子套11上径向孔12的直径可以变小；此外，柱塞5每一转的行程中的输送量也不相等，柱塞在两极限位置时输送量最小，然后逐渐增大，因此，可以在径向孔12的两侧制成相通的窄槽13，形成较小的径向通道，以适应小流量通过，从而达到增大隔舌密封面的面积，增强密封效果，减少容积损失。

本发明的积极效果是：前一级的高压区有通道9连通下一级的低压区，进入下一级的液流具有初压，经增压后，再输入下一级；压力逐级叠加，输出高压液流；；这种容积变化的容积泵原理，水力损失和容积损失都小，效率很高，自吸能力强，多个均布的呈放射性布置的柱塞5轮流输出液体，在电机高速运转下，液流平稳无脉冲、振动小、噪音低。

附图说明

图1是本发明的实施例-径向柱塞式三级增压泵的结构图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是图1的B-B剖视图。

图4是隔舌套3的结构图。

图5是图4的A-A剖视图。

图6是图4的B-B剖视图。

图7是图4的俯视图。

图8是隔舌6和柱塞5的结构放大图。

图9是隔舌6的宽度和柱塞5的直径相等的结构图。

图10是隔舌6的宽度大于转子套11的径向通道宽度的结构图。

图11是径向孔4内装有柱塞5与弹性隔膜15结构图。

具体实施方式

图1是本发明的实施例-径向柱塞式三级增压泵的结构图，图2是图1的A-A剖视图，图3是图1的B-B剖视图。

图中显示泵体1内腔装有和其同轴的转子2、转子2两端支承在轴承16、17上，转子2制有多个均匀布置的径向孔4，径向孔4内装有借助偏心轮7能作往复运动的柱塞5；泵体1内腔还固装一同轴的隔舌套3，隔舌套3上制有将泵体1内的高压区与低压区隔离的隔舌6；一根不转的偏心轮7穿过转子2内腔并固装在前盖8上，它的另一端支承在轴承18上，轴承18安装在转子2的轴线处，偏心轮7外圆固装一个滚动轴承10；径向孔4中的柱塞5借助压缩弹簧19将柱塞5连同护套20压向偏心轮7外侧的滚动轴承10的表面；转子2伸出轴一侧还有后盖21和轴封22。

当动力带动转子2旋转时，由于偏心轮7的制约，柱塞5一边绕偏心轮7旋转，一边沿转子2上的径向孔4作往复运动，柱塞5的往复运动产生容积变化，从低压区吸入液体，到高压区排出液体，高压区和低压区之间的隔舌6起了阻隔作用，防止高压区的液流向低压区回流，高压区的液体通过隔舌套3上的通道9输入到下一级的低压区，经下一级柱塞5再次增压后又输送到下一级低压区，如此反复得到增压。

图4是隔舌套3的结构图，图5是图4的A-A剖视图，图6是图4的B-B剖视图，图7是图4的俯视图，图中显示为三级增压泵的隔舌套3的结构，每一级都有隔舌6，隔舌6内制有排出单向阀14，上一级至下一级有通道9；

图8是隔舌6和柱塞5的结构放大图，图中显示隔舌6的宽度大于转子套11的径向通道宽度，隔舌6内设置有排出单向阀14；转子2的径向孔4内装有导套24、柱塞5、压缩弹簧19和柱塞护套20。

图9是隔舌6的宽度和柱塞5的直径相等的结构图，这是一般经典的理论设计的理想结构，将隔舌6的宽度设计成与柱塞5直径严格相等，不能宽也不能窄，宽了要产生闷车困液；窄了要使高压区和低压区串通，液体回流，容积效率下降，排出压力降低；但是，这种结构的密封面是最小的，密封效果最差，这可从密封面投影图证实。

图10是隔舌6的宽度大于转子套11的径向通道宽度的结构图，根据柱塞运动“短行程，高频率”的特点，它每一次输送的流量不大，因此在转子2的外圆固装一转子套11，该转子套11上与转子2上的径向孔4同轴的径向孔12的直径可以变小；此外，柱塞5每一转的行程中的输送量也不相等，柱塞5在两极限位置时输送量最小，然后逐渐增大，因此，可以在该径向孔12的两侧制有与其相通的窄槽13，形成转子套11的径向流道，增大了密封面积，为了避免由于隔舌6的宽度大于转子套11径向通道的宽度而引起的困液闷车现象，隔舌6内设置有排出单向阀14，闷车时进行瞬时排流；隔舌6的宽度大于转子套11的径向通道更增加了密封面的长度，这从密封面投影图中得到证实。

图11是径向孔4内装有柱塞5与弹性隔膜15结构图，图中显示柱塞5套装一个弹性隔膜15，，用压板23将弹性隔膜15固装在转子2上，弹性隔膜15在安装时是预拉伸的，因此，柱塞5在弹性隔膜15的弹力作用下，始终紧贴偏心轮7外侧的滚动轴承10的表面；弹性隔膜15的另一个作用是将被输送介质与柱塞5上润滑油隔离，避免油的污染；弹性隔膜15可用橡胶或弹性塑料制作。

Claims (6)

1.一种径向柱塞式多级增压泵，包括带有吸入口和排出口的泵体(1)，所述泵体(1)内腔装有同轴旋转的转子(2)和固定的隔舌套(3)，该转子(2)具有多个均布的呈放射性的径向孔(4)，所述径向孔(4)内装有可作往复运动的柱塞(5)；所述隔舌套(3)上制有将泵体(1)内腔分隔为高压区和低压区的隔舌(6)；一根不转的偏心轮(7)穿过转子(2)内腔固定在前盖(8)上；所述柱塞(5)的内端在弹性力作用下与偏心轮(7)的外圆面接触；其特征在于：所述转子(2)上沿轴向至少有二排以上的径向孔(4)；所述隔舌套(3)上制有多个从上一级高压区通向下一级低压区的通道(9)。

2.根据权利要求1所述的径向柱塞式多级增压泵，其特征在于：所述偏心轮(7)的外圆上固装有滚动轴承(10)。

3.根据权利要求1所述的径向柱塞式多级增压泵，其特征在于所述转子(2)的外圆固装一转子套(11)，该转子套(11)对应于转子(2)径向孔(4)部位制有与径向孔(4)同轴、直径较小的径向孔(12)，该径向孔(12)两侧制有与之连通的窄槽(13)，形成转子套(11)的径向通道。

4.根据权利要求1所述的径向柱塞式多级增压泵，其特征在于：所述隔舌套(3)的隔舌(6)的宽度大于转子套(11)上径向通道的宽度。

5.根据权利要求4所述的径向柱塞式多级增压泵，其特征在于：所述隔舌(6)上制有排出单向阀(14)。

6.根据权利要求1所述的径向柱塞式多级增压泵，其特征在于：所述转子(2)的径向孔(4)内装有柱塞(5)与弹性隔膜(15)。