具有液压致动的叶片的回转泵

本发明涉及一种泵，更具体地说，涉及一种具有液压致动的 旋转叶片泵。

在工业生产中，广泛使用回转泵。一种通用旋转叶片泵包括 一个安置在转子腔内部的转子装置。转子装置包括多个围绕转 子间隔分布的叶片，这些叶片将转子腔分为多个不连续的空 穴。随着转子装置的旋转，叶片沿着转子腔的内壁转动，因而， 导致空穴围绕转子腔转动。在一个典型的单作用回转泵中，转 子同心地装在一个偏心转子腔中，因此确定了单独一个抽取 腔。作为偏心排列的结果，转子装置旋转一次，空穴扩展和收 缩一次。在一个双作用回转泵中，转子被安置在一个椭圆形转 子腔内，因此，确定了一对径向相反的抽取腔。这种配置的结果 是，转子装置旋转一次，空穴扩展和收缩两次。在空穴扩展时， 一个入口与抽取腔相通。同样，在空穴收缩时，一个出口与抽取 腔相通。随着每个空穴扩展，在空穴中出现部分真空，因此， 将抽取物通过入口吸取到空穴中。随着每个空穴收缩，空穴中 的压力增大，因此，将抽取物通过出口排出。每个空穴持续的扩 展和收缩造成了连续的吸取操作。

滑动叶片回转泵通常包括可滑动地安置在径向延伸的槽内 的直叶片，所述的槽被形成在转子上。随着转子的旋转，离心 力迫使叶片从叶片槽内向外伸出，与转子腔内壁接触。所述作 用在叶片上向外的离心力被多个力所抵消，包括抽取物的粘度 和叶片与叶片槽之间的摩擦所引起的力。经常，反作用力足够 大，以导致叶片移动很慢或被粘在叶片槽中。当吸取高粘度的 抽取物时，很可能发生上述情况。在这种情况下，叶片不能紧 密地与转子腔内壁接触，因此，抽取物能够在相邻腔之间流动。 这导致泵“打滑”，因此，损失一些效率。

在努力克服这个问题时，提出许多增加使叶片向外运动的 力的方法。例如，已经开发出一些泵，利用泵产生的液压力增加 使叶片向外运动的力。在一种类似的设计中，被排出的抽取物被 送进叶片的下面，以增加使叶片向外运动的力，在这种设计中， 泵包括一个从排泄出口延伸到叶片槽底部的流动通道。在理论 上，排泄出口的高的压力迫使一些抽取物通过通道进入叶片下 面的叶片槽中，因此增加了使叶片向外运动的力。然而这种设 计存在许多缺点，首先，这种设计造成持续的使叶片向外运动的 力，即使在叶片应当处于收缩状态时。因而结果是这种设计通常 增加了磨损。第二，根据多种因素，包括抽取物的性质(粘度 等)、叶片槽内的阻力数值和排泄出口的压力数值，流进叶片 槽的抽取物的体积发生变化，对于不同的应用，这种类型设计 的效果显著的不同。

De Lisse的专利US3,589,841介绍了一种能够使叶片与转 子腔内壁紧密接触的泵的设计实例，在该专利中，利用排泄压 力提供使叶片向外移动的压力。所涉及的泵包括位于转子上相 邻叶片槽之间的通道。这些通道与压板上的通道相通。压板上 的通道又与多个叶片槽底部相通。在操作中，排泄压力将抽取 物通过转子通道送进压板通道，最后送进叶片槽底部。在叶片 槽中，这些抽取物对相应的叶片提供向外的压力，帮助维持叶片 与转子腔内壁的紧密接触。由于这个发明依靠排泄压力提供使 叶片向外移动的力，由于上述的原因，在不同的应用中，它的 效果有显著的变化。

                   本发明简述

上述问题被本发明所克服，本发明提供一种具有固定体积 液压叶片驱动的回转泵。本发明优选实施例提供一种具有转子 装置的双作用泵，所述的转子装置被可旋转地安置在转子腔内 部。由一个椭圆形的衬套和两个轴向端盖组成所述的转子腔。 椭圆形的衬套和圆柱形的转子形成了两个径向相反的抽取腔。 每个抽取腔又分成一个初级腔和一个第二级腔。轴向端盖上有 多个传送沟槽，转子上有多个转子传送孔，按下述原则配置转 子传送孔和传送沟槽，即能够有选择的提供从第二级腔到伸出 叶片的叶片槽底部的流动通道。

随着一个叶片通过初级腔，它密封它前面的空穴，将抽取物 吸取到它后面的空穴。随着该叶片继续通过初级腔，该前面的 空穴开始压缩，迫使保存在其内的抽取物通过排泄出口被排 出。最后，该叶片通过排泄出口，进入第二级腔，将该前面的空 穴与排泄出口隔绝。同时，该前面的空穴的转子传送孔与传送沟 槽连通，传送沟槽与伸出叶片的叶片槽底部连通。随着叶片持 续运动，该前面空穴持续收缩，迫使抽取物通过转子传送孔和 传送沟槽从第二级腔出来进入伸出叶片的叶片槽底部。因此， 与第二级腔的体积相应的固定体积的抽取物被送进伸出叶片的 叶片槽底部。

固定体积液压叶片驱动使本发明的回转泵在多种使用条件 下，都能增加泵的效率。通过改变第二级腔的体积，可以控制 作用在叶片上的向外力的数值。优选按照下述原则设计泵，即第 二级腔的体积等于或大于在叶片完全伸出时，在叶片底部的叶 片槽空腔的体积。

此外，转子传送孔优选如此配置的，即能够将抽取物送到转 子的轴向端部之外。抽取物在轴向相反的方向上的流动通常产 生静液压压力，所述压力有助于转子装置在转子腔内轴向对 中。 通过对优选实施例和附图的详细描述，本发明的这些和别的目 的、优点和特征将更容易理解和想象。

                  附图简述

图1是一个剖面侧视图，显示了符合本发明原则的泵；

图2是除去外侧端盖后的泵的前视图；

图3是抽取部分的剖面侧视图；

图4是抽取部分的分解视图；

图5是衬套的透视图；

图6是衬套的顶视图；

图7是内侧盘的顶视图；

图8是沿图7的VIII-VIII线所作的内侧盘的剖面视图；

图9是外侧端盖的仰视图；

图10是沿图9的X-X线所作的外侧端盖的剖面视图；

图11是转子的透视图；

图12是转子的俯视图；

图13是沿图12的XIII-XIII线所作的转子的剖面视图；

图14是叶片的透视图；

图15是叶片的侧视图；

图16是叶片的端视图；

图17是转子处于第一位置时部分泵的剖面视图；

图18是转子处于第二位置时部分泵的剖面视图；

            优选实施例的详细描述

图1显示的是本发明优选实施例中的一种滑动叶片回转 泵，通常用符号10来表示。为了方便公开，但本发明并不局限 于此，结合一个半密封的、双腔室的、具有一个内部驱动电动 机的泵来描述本发明。所述的泵用来抽取液化气。然而，本发 明所述的泵的应用并不局限于此。本领域的技术人员很容易设 想和理解，本发明适于任何一种被设计用来吸取任何类型的抽 取物的滑动叶片回转泵。例如，很容易设想到，本发明适于单 腔室泵和外部驱动泵。

通常泵10包括一个驱动部分12和一个抽取部分14。驱动部 分12包括一个电动机壳体16和一个电动机壳体端盖18，它们用 来容纳一个常规电动机装置20，所述的电动机装置包括一个电 动机转子22和电动机定子24，电动机用常规方式操作以驱动泵 10。驱动部分也包括一个电源箱30，通过电源箱30，向电动机 装置20供电。在操作中，电动机装置20驱动泵10，因而通过泵的 入口28，将被抽取物送入抽取部分14，通过电动机壳体16的内 部，被抽取物从抽取部分14流出，并从泵的出口26将所抽取物 排出泵10。常规的输入管路和输出管路(图中未示)被连接到 泵的入口28和泵的出口26，用以输送抽取物。当泵工作时，通 过输入管路，将抽取物抽进泵，通过输出管路，将抽取物排出 泵。驱动部分12可以被任何旋转驱动机械所替代，包括一种外 部驱动装置，例如电动机或液压马达和滑轮总成(图中未示)。

抽取部分14通常包括一个外侧端盖38、一个泵壳体32、一 个衬套34、转子装置40和一个内侧盘36。泵壳体32被直接安装 在电动机壳体16上，外侧端盖38被直接安装在泵壳体32上(参 看图1)，此外，内侧盘36位于泵壳体32和电动机壳体16之间， 衬套34被安装在泵壳体32内部，位于内侧盘36和外侧端盖38之 间(参看图3)。衬套34、内侧盘36和外侧端盖38共同确定了一 个椭圆形的转子腔42(参看图2)。转子装置40可旋转地安装在 转子腔42内，将转子腔分为一对径向相反的抽取腔46a-b。转子 装置40可旋转地和电动机轴44相连，以致于电动机轴44的旋转 导致转子装置40的旋转。很明显，转子装置40可以被可旋转地 连接到任何一种驱动装置的轴上，包括一种外部驱动装置，例 如电动机或液压马达和滑轮总成(图中未示)或磁矩联轴器。

泵壳体32有一个圆柱形内腔50和一对分别位于内腔50的轴 线两端的安装凹槽52和54(看图3和图4)，所述内腔50用以容 纳衬套34；安装凹槽52与电动机壳体16对接，安装凹槽54与外 侧端盖38对接，泵壳体32还有一个内侧盘凹槽58，用以安置内 侧盘36；以及输入通道48a-b，通道48a-b分成两路以将所抽取 物从入口28分别送到衬套34径向相反的两侧。泵壳体32上还有 多个安装孔104，用以将电动机壳体16和泵壳体32固定在一起， 和多个安装孔105，用来将外侧端盖38和泵壳体32固定在一起。 如果需要，泵壳体32还可包括一个常规的减压装置(图中未示) 和别的常规的辅助部件。

在内腔50内，衬套34被安置在内侧盘36和外侧端盖38之 间，衬套34有一个旋转地容纳转子装置40的椭圆形转子腔60。 如上所述，转子装置40将转子腔60分为两个径向相反的抽取腔 46a-b(参见图2，图17和18)。衬套34进一步包括一对径向流 动通道62a-b和一对轴向流动通道64a-b，通过径向流动通道 62a-b，将抽取腔46a-b分别与入口通道48a-b相连，轴向通道 64a-b允许来自转子装置40外端的流体轴向流进转子装置40的 内端。衬套包括一个圆柱形销66，它从衬套34的内端轴向延伸。 销66插入内侧盘36上的一个圆形销孔68内，以将盘36定位于正 确的锁定位置。通过与壳体内腔的过盈配合，衬套被保持在壳 体中。

内侧盘36被安装在内侧盘凹槽58内，夹在泵壳体32和电动 机壳体16之间。内侧盘36通常是圆形的，它上面有个圆形销孔 68，和一个同中心的圆形轴孔70。销孔68和轴孔70都是穿过内 侧盘36的通孔。内侧盘36上还有一对通路沟槽72a-b，它们将在 下文被描述，通路沟槽72a-b形成了一个流动通道，当叶片退缩 时，允许被抽取物从叶片槽内排出。通路沟槽72a-b位于内侧盘 上径向相反侧，各自具有一个弧形段74和一个直线段76，直线 段76以一个角度延伸到环形段74。内侧盘36上还有一对传送沟 槽78a-b，如下文所述，它们形成流道的一部分以允许被抽取物 从第二抽取腔流到一个伸出叶片的叶片槽的底部，传送沟槽 78a-b分别有一个入口部分80和出口部分82，两个入口部分80 和出口部分82彼此径向偏置，入口部分80和出口部分82由一个 中央部分84相连。在内侧盘36的表面上开凹槽形成通路沟槽 72a-b和传送沟槽78a-b，这些凹槽都不是通孔。最后，内侧盘 36上还有一对排泄开口86a-b，它们形成了从抽取腔46a-b到电 动机壳体16内部的排出通道。如上所述，电动机壳体16上有一 条通向端盖18上的出口26的排出通道。内侧盘36上的排泄开口 86a-b是通孔，排泄开口86a-b都包括一个径向部分88和一个弧 形部分90，径向部分88与抽取腔46a-b和通路沟槽72a-b相连， 环形部分90与电动机壳体16的内部以及衬套34上的轴向流动通 道64a-b相连。

外侧端盖38通常是圆形的并被直接安装在泵壳体32上。它 的内侧表面包括一个突起的圆形部分92，该部分被装在安装凹 槽54内。突起的圆形部分92的尺寸与内侧盘36的相同，并具有 相同的特性。更具体地说，突起部分92上有一个同心的圆轴凹 槽94，凹槽94旋转地容纳轴44的端部，和一对传送沟槽96a-b， 和一对通路沟槽98a-b，和一对排出沟槽100a-b，所述的这些部 位的功能与内侧盘36上同样部位的功能相同。传送沟槽96a-b、 通路沟槽98a-b以及排出沟槽100a-b与内侧盘36上的同样部位 基本上呈镜象关系，并且在轴向上对齐。排出沟槽100a-b与内 侧盘36上的排泄开口86a-b不同，排出沟槽100a-b不是通孔，因 此排出沟槽100a-b构成了从抽取腔46a-b和通路沟槽98a-b通向 衬套34上的轴向通道64a-b的出口通道。通过排泄开口86a-b的 弧形部分90和电动机壳体16的内部，来自轴向通道64a-b的抽取 物被送到出口26。外侧端盖38上还有多个安装孔102，用以将外 侧端盖38紧固在泵壳体32上。

如上所述，转子装置40可旋转地安装在转子腔42内。转子 装置40通常包括一个转子106和多个叶片108a-h(看图17和 18)。参考图11～13，转子106优选是一体的被安装在轴44上的 机加工零件。转子106通常是一个圆柱体，它有一个外表面110 和两个轴向相反端面112a-b。转子106上有一个同中心的轴向孔 114，通过该孔，转子与轴44滑动配合，转子106上还有8个径向 对称的用以安装叶片118a-h的叶片槽116a-h。根据泵的设计和 叶片的形状，叶片槽116a-h的尺寸和数量是可变的。然而，在 本发明优选实施例中，叶片槽116a-h中的每一个都是沿着转子 径向的矩形槽，它们沿轴向延伸，贯通转子。一对转子传送孔 118a-b从每个叶片槽116a-h和外表面110的相交处延伸到转子 轴向相反端面112。在适当的位置，传送孔118a-b形成了流动通 道，允许被抽取物从第二抽取腔140a-b流到传送沟槽78a-b和 96a-b。转子106上还有一个轴向延伸的键槽130，用以将转子106 和轴44通过键连接在一起。当通过键将转子106和轴44连接在一 起时，在转子腔42内，转子106可以在轴44上沿轴向自由移动。 参考图14～16，叶片108a-h中每个通常是矩形的，它们都包括 一个内表面120，一个外表面122，一个前表面124，一个后表面 126和一对端面128。叶片108a-h中每个的内表面120上有一个凸 起132。凸起132起挡块的作用，以在叶片的底部和叶片槽的底 部(看图17和18)产生一个间隙134。即使当叶片完全缩回时， 所述的间隙134允许被抽取物流进叶片槽。凸起在长度方向的边 缘是带导角的，因而允许被抽取物流过叶片槽的整个底部，并 允许叶片封闭整个叶片槽。叶片108a-h中每个的外表面122被加 工的与衬套34的内表面相适应。更具体地说，如图16所示，外 表面122的长度边缘是带角度的。

                   制造和安装

用常规方式制造和装配泵10，使用常规方法制造泵的各种 零件，例如铸造和机加工或从众所周知的供应商那里买来。如 上所述，所描述的泵的驱动部分12只是示范性的，它可以被任 何类型的旋转驱动机械所替换，包括内、外驱动类型。假定驱 动部分12是通用的，它的制造和装配将不再被具体描述。只要 说在电动机壳体内装配电动机部件20，端盖18和电源箱30被安 装在电动机壳体16上就足够了。电动机轴44从电动机壳体16延 伸出去，用以安装抽取部分14。

使传送沟槽78a-b面对外侧方向(面向转子装置40)，将内 侧盘36装在轴44上。然后，用螺栓144将泵壳体32固定在电动机 壳体16上，同时使内侧盘36装进内侧盘凹槽58，围绕内侧盘36 的周边缘，在电动机壳体16和泵壳体32之间安装通用密封件 142。

然后，将衬套34装进泵壳体32的内腔50，通过将销66插入 销孔68，对衬套34进行定位。相对于泵壳体32调整内侧盘。

通过将叶片108a-h中的每个叶片分别装入叶片槽116a-h， 装配转子装置，然后用通用方式，将转子装置40装进转子腔42， 并利用键150，将转子装置40固定在轴44上。电动机轴44上有一 个轴向延伸的用以容纳键150的键槽152。转子装置40和轴44之 间的配置相对较松，所以转子装置40可在轴44上沿轴向自由移 动。

最后，用螺栓146将外端盖38装在泵壳体32的外侧。凹槽94 可旋转地容纳轴44。在泵壳体32和外端盖38之间安装普通密封 件148。

                        操作

在操作中，转子106、内侧盘36和外侧端盖38上的不同的沟 槽和开口协作提供了固定体积的液压叶片驱动。这些沟槽和开 口的尺寸、形状和位置被选择用来为液压叶片驱动提供合适的 时间。将参考图17和18详细描述泵10的操作。图17是将外侧端 盖38移去后泵10的一个剖面视图，它显示了抽取腔46a-b、转子 装置40和流动通道之间的内部关系。图18是一个与图17基本上 相同的视图，只不过转子装置40处于不同的位置。在这些图中， 内侧盘36上的通路沟槽72a-b、传送沟槽78a-b和排泄开口86a- b用虚线表示。外侧端盖38上的相应部位与内侧盘36上的通路沟 槽72a-b、传送沟槽78a-b和排泄开口86a-b轴向对称，因此，如 果图中显示外侧端盖，它将完全覆盖内侧盘36上的相同部位。 用箭头R表示转子装置的旋转方向。

如图所示，转子装置40配置在转子腔42的中央，确定了两 个径向相反的抽取腔46a-b，在旋转过程中，叶片槽116a-h中叶 片108a-h向外伸出，与衬套34的内表面接触，叶片108a-h相当于 一个凸轮从动件，在旋转过程中，它们沿着衬套凸轮状的内腔 壁运动。因此，叶片108a-h将转子腔42分为多个不连续的空穴 136a-h，由于转子腔的椭圆形状，所述的空穴随着转子的旋转， 不断改变体积。通常，当空穴136a-h进入转子腔42的延长部分， 空穴的体积变大，当离开转子腔42的延长部分，空穴的体积减 少。

此外，排泄开口86a-b和排出沟槽100a-b的配置使得抽取腔 46a-b中每一个被分成一个初级腔138a-b和一个第二级腔140a- b。更具体地说，初级腔138a-b是抽取腔46a-b中位于(相对于 转子装置的旋转方向)排泄开口86a-b的后沿154之后的部分， 第二级腔140a-b是抽取腔46a-b中位于(相对于转子装置的旋转 方向)排泄开口86a-b的后沿154之前的部分。这些腔室的目的 和功能将在下文被描述。

通过单独一个抽取腔的一个单独空穴运动，描述本发明优 选实施例的操作。可以认为，随着空穴136a-h通过抽取腔46a- b，本发明中空穴136a-h中的每个空穴的操作都是相同的。

每个空穴都部分地由前叶片和后叶片确定，随着前叶片进 入抽取腔46a-b，空穴的体积开始变大(参看图17，叶片108d 和108h，空穴136a和136e以及抽取腔46a-b)，随着体积的变大， 空穴中出现部分真空，因而，通过轴向流动通道62a-b，将抽取 物抽进抽取腔。在图17中，用箭头表示抽取物的流动，显示抽取 物从流动通道62b流进抽取腔46a。下文将更详尽地描述，本发 明的液压驱动机械迫使抽取物进入前叶片的叶片槽的底部，推 动叶片向外，使叶片与衬套34内腔壁保持接触。同样，当后一个 叶片进入抽取腔时，它也受到液压驱动。

在空穴到达抽取腔的中部之前，空穴的体积持续扩大，并不 断将抽取物吸进抽取腔。当空穴通过抽取腔中部后，它的体积开 始收缩，导致空穴中的抽取物的压力增大(看图17，空穴136c 和136g)。压力的增加导致空穴中的抽取物通过排泄开口86a- b和排出沟槽100a-b流出抽取腔。在图17中用箭头表示所述的流 动路径，显示抽取物流出空穴136c，流进排泄开口86a。随着它 们移动出转子腔42的延长部分，前叶片和后叶片被迫缩回各自 的叶片槽(看图17，叶片108b-c和108f-g，叶片槽116g-h和 116c-d)。同时，叶片槽与通路沟槽72a-b和98a-b连通(看图17， 叶片槽116d和116h)，随着叶片的收缩，流进叶片槽的抽取物 在液压驱动机械的作用下进入弧形部分74，从弧形部分74，抽 取物通过直线部分76进入排泄开口86a-b和排出沟槽100a-b。上 述流动路径在图17中用箭头表示，显示被抽取物从叶片槽116h 流出，经过通路沟槽72a，进入排泄开口86a。

随着收缩空穴继续旋转，后叶片通过排泄开口86a-b和排出 沟槽100a-b的后沿154(看图17，叶片108b和108f，空穴136b和 136f)。在这一点上，空穴从初级腔138a-b运动到第二级腔 140a-b，同时收缩空穴中的转子传送孔118a-b与内侧盘36上的 传送沟槽78a-b和外侧端盖38上的传送沟槽96a-b连通。传送沟 槽78a-b和96a-b反过来又与伸出叶片108a-h的叶片槽116a-h的 底部连通(看图17，叶片槽116b和116f，叶片108d和108h)。随 着转子装置40的继续旋转，空穴继续变小，迫使保持在空穴中的 抽取物通过转子传送孔118a-b和传送沟槽78a-b和96a-b，进入 伸出叶片的叶片槽的底部，在图17中用箭头表示上述的流动路 径，图17显示，通过转子传送孔118a和传送沟槽78b，来自空穴 136b的抽取物进入叶片108h下面的叶片槽116b。可以看出，抽取 物从转子传送孔118a进入传送孔78b的入口部分80，从入口部分 80，抽取物通过中央部分84进入出口部分82，并从出口部分82， 进入叶片槽116b的底部。用这种方式，具有固定体积的抽取物 从第二级腔进入伸出叶片的叶片槽，用以向叶片提供增加的向 外力。

应该指出的是，通过传送沟槽、排出沟槽和转子传送孔的 形状和位置控制液压驱动特性的定时和体积。通过改变这些部 分的形状和位置，驱动的体积和定时可以轻易地被改变。例如 排出沟槽径向位置的变化可以控制第二级腔的体积，随后控制 用以驱动叶片的抽取物的体积。同样，传送沟槽的开口和出口部 分的尺寸的改变可以控制时间，即抽取物被供给叶片槽的时 间。例如，入口部分的长度可以被减少，出口部位的长度可以被 延长，在旋转时，导致抽取物更早进入叶片槽。

上述的是本发明优选实施例，在不违反本发明的权利要求 书的实质原则的前提下，可以作不同的修改和变化，应该根据 专利法的原则和其它相等法规的原则，解释权利要求书。

                     技术背景