用于蜗杆泵和/或偏心蜗杆泵的转子以及蜗杆泵或偏心蜗杆泵 |
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| 申请号 | CN201480005167.5 | 申请日 | 2014-01-15 | 公开(公告)号 | CN104937270B | 公开(公告)日 | 2017-05-03 |
| 申请人 | 耐驰泵及系统有限公司; | 发明人 | T·施特罗伊贝尔; J·克赖德尔; R·但可; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种用于 蜗杆 泵 和偏心蜗杆泵的 转子 (1)，该转子包括用来固定在 驱动器 上的转子头(2)和转子蜗杆(3)，其中该转子(1)具有总转子长度(LG)。该转子(1)由至少两个转子区域(I、II)构成，其中第一转子区域(I)包括转子蜗杆(3)的第一局部区域(5)和转子头(2)，并且该第一转子区域由实心材料制成，其中至少一个第二转子区域(II)构成为具有中空的内部区域(13)的中空体。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于蜗杆泵和/或偏心蜗杆泵的转子(1)，该转子包括用来将转子固定在驱动器上的转子头(2)和转子蜗杆(3)，其中该转子(1)具有总转子长度(LG)，其特征在于，该转子(1)由至少两个转子区域(I、II)构成，其中第一转子区域(I)包括转子蜗杆(3)的第一局部区域(5)和所述转子头(2)，并且该第一转子区域由实心材料制成，其中至少一个第二转子区域(II)构成为中空体； |
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| 说明书全文 | 用于蜗杆泵和/或偏心蜗杆泵的转子以及蜗杆泵或偏心蜗杆泵 技术领域背景技术[0002] 偏心蜗杆泵是用来输送大量介质的泵，特别是是粘稠的、高粘性的且研磨的介质，例如灰浆、液体肥料、石油和油脂。在此，经驱动的、盘旋的转子在定子上滚压。该定子是内侧呈蜗轮状盘旋的壳体。该转子在此借助其图面轴线实施围绕着定子轴线的偏心旋转运动。外部的蜗杆(即定子)具有双头螺纹的形状，而转子蜗杆只是单头的。转子通常由高度耐磨的材料(例如钢)构成。相反，定子由弹性材料(例如橡胶)构成。通过转子和定子的特殊造型，产生了在转子和定子之间密封的中空腔，这样的中空腔在转子旋转时轴向前移并且输送介质。该中空腔的形状在此是恒定不变的，因此不会压碎输送介质。在设计适当时，借助偏心蜗杆泵不仅能够输送液体，也能够输送固体。 [0003] DE 2 211 786 A描述了一种输送装置，特别是是一种具有设置在泵壳中的转子的输送泵，其中转子相对于泵壳的相对旋转引起了位于壳体中的介质的输送。在泵壳的内壁上加工出呈螺线状延伸的蜗杆螺旋线。该转子构成为汽缸，并且在壳体的蜗杆状结构区域内具有许多个密封元件。位于密封元件之间的传输物质通过转子在轴向方向上的旋转来输送。 [0004] DE 10 2010 021 592 A1描述了一种用来制造偏心蜗杆泵的转子的方法。该转子以已知的方式一体式构成，并且包括蜗杆螺旋线和驱动头。通过该方法，蜗杆螺旋线产生了无加工沟槽的光滑表面，因此降低了损坏由弹性材料构成的定子壳体的危险。 [0005] DE 199 25 106 A1描述了一种用于蜗杆泵或偏心蜗杆泵(其具有围绕着钢芯的陶瓷外罩)的定子，其中该外罩由至少两个转子外罩零件制成，因此能够降低制造成本。 [0007] DE 199 25 106 A1公开了一种用于蜗杆泵或偏心蜗杆泵(其具有陶瓷的转子外罩)的定子，其中该外罩由至少两个转子外罩零件制成并且能够成本低廉地制造。 [0008] EP 2 532 833 A1描述了一种用于偏心蜗杆泵的输送元件，其具有用来提供第一输送容积的第一螺纹和用来提供第二输送容积的第二螺纹。 发明内容[0009] 本发明的目的是，提供一种用于蜗杆泵或偏心蜗杆泵的转子，该转子虽然轻，但能够承受高的负荷。 [0011] 本发明涉及一种用于蜗杆泵和/或偏心蜗杆泵的转子，该转子包括用来将转子固定在驱动器上的转子头和转子主体。该转子具有转子总长度。根据本发明，该转子由至少两个转子区域构成，特别是是由第一转子区域和至少一个第二转子区域构成，该第一转子区域包括转子蜗杆的第一局部区域和转子头。包括转子头的第一转子区域由实心材料制成，该至少一个连接在该第一转子区域上的第二转子区域构成为中空体。 [0012] 该转子优选大部分设计成中空的。根据本发明的实施方式，第一转子区域包括转子长度的约5-40％，并且其余的转子区域(其由至少一个第二转子区域构成)包括转子长度的约60％-95％。根据优选的实施方式，转子长度的约30％至1/3由实心材料制成，转子长度的其余的2/3至70％构成为中空体。根据另一实施方式，转子长度的约10％由实心材料制成，其余的90％构成为中空体。实心材料优选在用于驱动器的容纳部区域(即在转子头的区域)中重现，因此该转子在此区域中通过马达的回转驱动力承受了最大的负荷。 [0013] 根据本发明的实施方式，包括转子头和转子蜗杆的转子是一体式制成的，例如车削、铸造等成一个整体，随后例如设置有中空内部空间。例如，一体化的转子由实心材料制成并且随后在第二转子区域中掏空，其方式是：通过转子长度的第二区域沿着转子纵向轴线设置中央孔洞。该孔洞在转子的与转子头相对而置的自由端部上实现。随后，该孔洞能够借助端板封闭，以避免传输物质进入中空的内部空间并且沉积在该处。特别是可规定，该孔洞在第二区域中具有第一直径，该第一直径邻接着包括转子头的第一区域，并且该孔洞在位于端部的、与转子头相对而置的第三区域中具有第二直径，其中第一直径小于第二直径。这一点一方面是由制造方式决定的，因为是从与转子头相对而置的自由端部上钻孔的。此外，位于端部的第三区域因此设计得比中间的第二区域更轻，并且比设计成实心材料的位于端部的第一区域更轻。 [0014] 根据另一实施方式，第一转子区域以及至少一个第二转子区域分别单个地制成并且随后相互连接在一起，该第一转子区域包括转子头和转子蜗杆的第一局部区域。这些区域可分别构成为车削件、铸造件、精铸件，或通过成型方式制成。根据一个实施方式，第一转子区域借助与该至少一个第二转子区域不同的制造方法制成。例如，第一区域是实心材料-车削件，第二转子区域是铸造件并且具有已在制造过程中形成的中空内部区域。 [0015] 根据另一实施方式，该转子由三个区域构成，其中包括转子头的第一区域以及中间的区域作为一个整体部件制成，而位于端部的第三区域单独地制成并且固定在中间区域的自由端部上。该包括第一区域和中间区域的转子部件例如铸成一个整体。随后，从自由端部对该中间区域进行钻孔，由此在该中间区域中形成中空体。例如铸成或以其它方式制成转子部件，作为位于端部的第三区域，其内部已经由于加工而成型为中空的。为了连接这两个转子部件，能够应用不同的、专业人员已知的接合技术，例如这两个转子部件能够根据材料材料配合地彼此连接、彼此粘合、以螺纹方式拧在一起等。该连接既能够是可松脱的，也能够是不可松脱的。 [0016] 此外还可规定，第一转子区域和至少一个第二转子区域由不同的材料构成。特别是，第一转子区域应该由特别适合充分接纳作用在转子头上的力的材料构成。根据另一实施方式规定，第一转子区域和邻接的中间转子区域由第一材料构成，其中第一转子区域由不同于实心材料的材料制成，并且该中间转子区域例如通过沿转子纵向轴线的孔洞或受制造条件的限定而具有内部的中空腔。相反，位于端部的转子区域由其它、优选更轻的材料制成，并同样具有内部的中空腔。这两个转子部件通过合适的手段相互固定。 [0017] 根据另一实施方式，不同的转子区域设计用于不同的温度等级。该转子特别是具有至少一个与转子纵向轴线垂直的直径。根据一个实施方式，该转子包括至少一个具有第一直径的第一转子区域和具有第二直径的第二转子区域，其中第一直径和第二直径是不相同的。该转子的不同直径用来平衡定子弹性体中的温度。 [0018] 特别是转子的直径从抽吸侧到压力侧持续地或分级地减小。通过泵内部的增大的压力，提高了输送物质在转子和定子上的摩擦，并因此还提高泵中的温度。因为转子和定子由具有不同膨胀系数的不同材料构成，例如定子由橡胶构成，而转子由钢或诸如此类的物质构成，所以它们在温度升高时以不同的程度膨胀。定子的橡胶由于它的膨胀系数相对较高而明显朝内扩张，并因此束缚了转子。如果附加地输送固体的或研磨的介质，则这一点会引起定子的明显磨损。在输送含气体的介质(气体被压缩)时，温度会增高，并且出现涉及定子膨胀的相应效果，因为气体的压缩会引起温度的上升。为了确保蜗杆泵和/或偏心蜗杆泵的可靠运转，并且避免无润滑运转和/或避免转子卡在定子中，转子直径持续地或分级地减小。根据本发明的一个实施方式，转子和定子的直径在第一转子区域中在抽吸侧的区域中设计用于平均温度约为40℃+/-10℃的输送物质。转子直径优选分级地减小，并且能够在压力侧、特别是是输出法兰的区域中例如设计用于平均温度约为100℃+/-10℃的输送物质。 [0019] 根据一个备选的实施方式，输送物质在通过蜗杆泵和/或偏心蜗杆泵输送时冷却，因此抽吸侧上的输送物质的温度比压力侧上的高。在这种情况下有利的是，转子直径从抽吸侧朝压力侧持续地或分级地增大，以达到最佳的效果。 [0020] 如上所述，转子的该至少一个第二转子区域由以下区域构成，即与第一转子区域相邻的、具有第一外罩面的中间转子区域以及具有第二外罩面的位于端部的第三转子区域。特别是可规定，外罩面上的蜗杆螺纹的造型分别构造得不同。特别是，中间转子区域的外罩面能够具有第一斜率的蜗杆状或螺旋状的螺旋线，并具有螺旋线相互间的第一平均间距。相反，位于端部的第三转子区域能够具有第二斜率的蜗杆状或螺旋状的螺旋线，并具有螺旋线相互间的第二平均间距。因此，人们在这两个区域中获得了大小不同的输送腔。特别是在输送多相混合物时，能够有利地应用这种实施方式。随着输送腔在转子自由端部区域内的扩大，也能够抵抗在这些定子区域中的可能的温度变化(如同上面所述的一样)，并因此改善效率。根据一个优选的实施方式，螺旋线相互间的斜率和/或间距在1％至5％的范围内变化，优选在2％至4％的范围内变化。 [0021] 本发明还涉及一种用来输送传输物质的蜗杆泵或偏心蜗杆泵，其具有转子，该转子具有蜗杆状或螺旋状盘旋的外罩面。该转子在壳体中设置蜗杆状或螺旋状盘旋的内罩面。根据本发明，该转子具有上面已描述的特征，该转子特别是由至少两个转子区域构成，其中包括转子头的第一转子区域由实心材料制成，并且该至少一个第二转子区域构成为中空体。 [0022] 根据另一实施方式规定，该转子包括至少两个具有不同构造的外罩面的转子区域，并且该定子包括至少两个相对应的具有相应不同构造的内罩面的区域。 [0023] 该转子因此可以设计得比由实心材料构成的转子明显更轻。由此特别是在结构长度较长(特别是具有几米长的转子长度)的泵中，能够在安装和运转时获得明显的简化。结构长度较长的泵例如指应用在港口中的泵，其中转子和定子之间的输送腔如此之大，使得存活的鱼能够从渔船泵送到工厂中，而不会对它们造成伤害。在泵起动时，必须克服所谓的起动力。起动力是指为克服静摩擦所需的力，该起动力引导过渡到滑动摩擦，即为将泵的转子从静止状态转换成动态状态所需的最小力。该施加起动力且局部中空的转子比由实心材料构成的转子明显更小。泵运转所需的驱动力明显更小。而且在较小的泵中，也能够有利地应用局部中空的转子。例如在用来输送果料酸奶的泵中，转子重量不能太大，否则水果会被压碎，完整的水果就不能抵达酸奶盒或诸如此类的物质中。附图说明 [0024] 下面借助附图详细地阐述本发明的实施例及其优点。附图中的单个元件相互间的尺寸比例不总是与实际的尺寸比例相符，因为有些形状被简化，而另一些形状为了实现更好的展示相比于其它元件放大示出。 [0025] 图1示出了根据本发明的转子的不同实施方式。 [0026] 图2示出了根据本发明的转子的另一实施方式的不同示意图。 [0027] 图3示出了根据本发明的转子的另一实施方式。 具体实施方式[0028] 对于本发明的相同的或作用相同的元件来说，应用相同的附图标记。此外为了使视觉清晰，在单个附图中只示出了那些对各附图的描述来说必要的附图标记。这些示出的实施方式只是根据本发明的装置能够如何构成的例子，并不是最终的限定。 [0029] 图1分别示出了根据本发明的转子1的不同实施方式的纵向剖面图。该转子1具有转子纵向轴线X并且包括转子头2和转子蜗杆3，该转子头用来固定在驱动器上，并且该转子蜗杆在与定子(未示出)连接的情况下构成用于传输物质的输送腔。此外，根据本发明的转子1包括由实心材料构成的第一区域I和构成为中空体的第二区域II。该转子具有转子总长度LG，它是这两个区域I和II的长度的LI和LII的总和，或者它是转子头2和转子蜗杆3的长度L2和L3的总和。该第一区域I包括转子头2，并且优选构造得比第二区域II明显更短，即LI＜LII。 [0030] 在图1A所示的转子1a中，转子头2和转子蜗杆3的连接在该转子头上的局部区域5由实心材料10构成，而转子蜗杆3的其余区域构成第二区域II，该第二区域构成为具有中空内部区域13的中空体12。该中空的内部区域13由转子外罩14包围，该转子外罩具有外罩面16，该外罩面构成为螺纹状的轮廓。第一区域I例如构成为钢制的实心铸造体，而具有中空内部区域13的第二区域II额外地制成并且固定在第一区域I上。该中空的内部区域13在第二转子区域II的自由端部上通过端部盖子18封闭。因此避免了传输物质抵达并且污染转子 1、1a的中空内部区域13。中空内部区域13中的沉积可能会导致转子1、1a的不平衡，这可能会对转子1、1a的旋转情况产生不利影响。 [0031] 图1B和1C示出了转子1b、1c的实施方式，其中长度为LI*的第一区域I*基本上只包括长度为L2的转子头2，而长度为LII*的第二区域II*基本上只包括长度为L3的转子蜗杆3。在此特别是规定，第一区域I*的长度LI*或者转子头2的长度L2占转子1b、1c的总长度LG的约10％。 [0032] 因此在图1B和1C中只有转子头2由实心材料10构成，而转子蜗杆3完全构成为中空体12。特别是对于图1B中的转子蜗杆3b来说，蜗杆状的转子外罩14由螺纹状的外罩面16(其例如由钢或其它合适的材料制成)构成，并且与由实心材料10构成的转子头2相连。 [0033] 对于根据图1C的转子1c来说，例如转子1由实心材料10制成。它从转子蜗杆3的自由端部4一直钻孔至转子头2并因此构成中空的内部区域13，因此转子蜗杆3c这时是中空体12。自由端部4上的孔洞借助端部盖子18封闭。 [0034] 因此在根据图1B和1C的实施方式中，转子头2(即总转子长度LG的约10％构成为实心材料。相反，总转子长度LG的其余的90％(其特别是相当于转子蜗杆3的长度L3)构造成中空体。因此，根据本发明的转子1b、1c明显更轻。这可使转子1b、1c或泵的安装更简单。通过降低泵启动时的起动力，明显降低了泵运转所需的驱动能量。这降低了泵运转的成本。此外，在制造泵时只需更少的材料，从而降低了制造工艺的材料成本。另一优点在于，更轻的转子1b、1c对于传输物质而言更经济，并且只须在定子橡胶中缓冲明显更低的转子径向力。这通常在定子橡胶中引起更低的温度，并且对运行安全性作出重要贡献。 [0035] 图2示出了根据本发明的转子1d的另一实施方式的不同示意图。在该转子1d中，具有中空内部区域13的第二区域IId(其主要包括转子蜗杆3)再一次划分为中间的局部区域3-1和位于端部的局部区域3-2。转子蜗杆具有转子纵向轴线X和中间的直径D。转子蜗杆3的区域(其包括第一区域I和中间的局部区域3-1)例如作为实心铸件制成，并且设置有沿着转子纵向轴线X的孔洞，该孔洞构成中间局部区域3-1的中空的内部区域13-1。相反，位于端部的局部区域3-2作为单独的中空件制成，并且在局部区域3-1的自由端部4-1上材料配合地、形状配合地或力配合地与该自由端部相连。 [0036] 备选地，该转子1能够由一个零件制成。为了形成中空形状，从与转子头2相对而置的自由端部上设置具有第一直径的第一孔洞，该第一孔洞沿着转子蜗杆很大程度上延伸至转子头2。随后，该孔洞从自由端部通过具有更大直径的第二孔洞扩展，其中第二孔洞只通过位于端部的局部区域3-2延伸。在这两种情况下，中空的内部空间13和转子外罩14之间的比例在位于端部的区域3-2中大于在中间区域3-1中。就比例而言，该位于端部的局部区域3-2包括比中间局部区域3-1更大的内部中空腔13-2，即该位于端部的区域3-2设计得比中间局部区域3-1更轻。位于端部的局部区域3-2的自由端部也能够借助端部盖子18封闭。 [0037] 图3示出了根据本发明的转子1e的另一实施方式，它在很大程度上与图2所示的实施例的转子1d类似。在该转子1e中，具有中空内部区域13的第二区域IIe(其主要包括转子蜗杆3)同样再一次划分为中间的局部区域3-1和位于端部的局部区域3-2。转子蜗杆3的区域(其包括第一区域I和中间的局部区域3-1)例如作为实心铸件制成，并且设置有沿着转子纵向轴线X的孔洞，该孔洞构成中间局部区域3-1的中空的内部区域(也参照图2A)。相反，位于端部的局部区域3-2作为单独的中空件制成，并且在局部区域3-1的自由端部4-1上材料配合地、形状配合地或力配合地与该自由端部相连。 [0038] 转子在局部区域3-1中具有第一直径D1，并且转子在局部区域3-2具有第二直径D2。第二直径D2优选小于第一直径D1。由此能够有效地平衡转子和定子在此区域中由于摩擦导致的温度上升而不同的膨胀。 [0039] 在所示的实施方式中，还可看到，外罩面18上的蜗杆螺纹17的造型在局部区域3-1、3-2分别构造得不同。特别是，中间转子区域3-1的外罩面18-1具有第一斜率的蜗杆状或螺旋状的螺旋线17-1，并具有螺旋线相互间的第一平均间距A1。相反，位于端部的第三转子区域3-2具有第二斜率的蜗杆状或螺旋状的螺旋线17-2，并具有螺旋线相互间的第二平均间距A2。因此，人们在这两个区域3-1、3-2中在转子1e和(未示出的)定子之间获得了各自大小不同的输送腔。中间转子区域3-1和第三转子区域3-2之间的过渡区域具有所谓的过渡间距 并因此又构成了不同大小的输送腔。 [0040] 本发明已参照优选实施方式进行描述。但对于专业人员来说可想象的是，在不背离下述权利要求保护范围的条件下，本发明还能够变形或变化。 [0041] 附图标记列表 [0042] 1 转子 [0043] 2 转子头 [0044] 3 转子蜗杆 [0045] 3-1；3-2 局部区域 [0046] 4 自由端部 [0047] 5 局部区域 [0048] 10 实心材料 [0049] 12 中空体 [0050] 13 中空的内部区域 [0051] 14 转子外罩 [0052] 16 外罩面 [0053] 17 蜗杆螺纹/螺旋线 [0054] 18 端部盖子 [0055] A 转子螺旋线之间的间距 [0056] I 第一区域 [0057] II 第二区域 [0058] L 长度 [0059] X 转子纵向轴线 |
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