首页 / 专利库 / 制造过程 / 热压成型 / 真空成型 / 螺旋泵及其制造方法

螺旋及其制造方法

阅读:220发布:2021-05-18

专利汇可以提供螺旋及其制造方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种螺旋 泵 (1),包括:‑ 支撑 主体(16);‑至少一个或多个大体上刚性的旋转部件(38、50),其相对于所述支撑主体是可旋转的,其中所述一个或多个旋转部件包括至少一个集成的螺旋 流体 通道(28),该至少一个集成的螺旋流体通道(28)具有布置在所述一个或多个旋转部件的外部径向壁(26)处或附近的用于接收流体的入口(30)和在其旋 转轴 线(34)处或附近的用于排放处于增大的压 力 中的流体的出口(32);‑其中,构造成将处于增大的压力中的流体从一个或多个刚性旋转部件内部传送到一个或多个刚性旋转部件外部的流体通路(104、108)布置在 旋转轴 线处或附近;和‑驱动装置(118),其用于旋转地驱动一个或多个旋转部件。本发明还涉及一种用于这样的螺旋泵的制造方法。,下面是螺旋及其制造方法专利的具体信息内容。

1.一种螺旋,包括:
-支撑主体;
-大体上刚性的至少一个或多个旋转部件,其相对于所述支撑主体是可旋转的,其中所述至少一个或多个旋转部件包括至少一个螺旋流体通道,所述至少一个螺旋流体通道具有布置在所述至少一个或多个旋转部件的外部径向壁处或附近的用于接收流体的入口和在所述至少一个或多个旋转部件的旋转轴线处或附近的用于排放处于增大的压的流体的出口;
-其中,构造成将处于增大的压力的流体从刚性的所述至少一个或多个旋转部件的内部传送到刚性的所述至少一个或多个旋转部件的外部的流体通路布置在所述旋转轴线处或附近;
-驱动装置,其用于旋转地驱动所述至少一个或多个旋转部件;
其中,所述螺旋流体通道是具有集成在大体上刚性的所述旋转部件内的线路的集成的螺旋流体通道,
其特征在于,所述旋转部件包括相对于集成的所述螺旋流体通道所界定的平面对置的大体上刚性的至少两个子部件,其中两个相邻的配合的子部件直接连接到彼此以包围在它们的接触表面处的所述螺旋流体通道。
2.根据权利要求1所述的螺旋泵,其中所述螺旋流体通道包括布置在大体上横向于所述旋转轴线的平面中的至少两个回旋。
3.根据权利要求2所述的螺旋泵,其中所述旋转部件的所述外部径向壁具有外半径ro,并且其中所述回旋至少布置在所述旋转部件的所述外部径向壁和是一半所述外半径ro的半径之间的区域中。
4.根据权利要求3所述的螺旋泵,其中所述螺旋流体通道的至少一个另外的回旋布置在半个所述外半径ro和所述旋转部件的中心之间的径向距离中。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的螺旋泵,其中所述螺旋流体通道由布置在所述旋转部件的两个相邻的子部件的相配合的径向延伸侧面处的螺旋形的凹部形成。
6.根据权利要求1-4中的任一项所述的螺旋泵,其中大体上刚性的所述旋转部件包括在其旋转轴线处或附近的压力室,并且其中所述流体通路构造成将处于增大的压力的流体从所述压力室传送到刚性的所述旋转部件的外部。
7.根据权利要求5所述的螺旋泵,其中大体上刚性的所述旋转部件包括在其旋转轴线处或附近的压力室,并且其中所述流体通路构造成将处于增大的压力的流体从所述压力室传送到刚性的所述旋转部件的外部。
8.根据权利要求1-4和7中的任一项所述的螺旋泵,其中所述螺旋流体通道具有大体上扁平的横截面,所述大体上扁平的横截面具有径向高度h和横向于所述径向高度h的宽度w,其中所述径向高度h小于所述宽度w。
9.根据权利要求5所述的螺旋泵,其中所述螺旋流体通道具有大体上扁平的横截面,所述大体上扁平的横截面具有径向高度h和横向于所述径向高度h的宽度w,其中所述径向高度h小于所述宽度w。
10.根据权利要求6所述的螺旋泵,其中所述螺旋流体通道具有大体上扁平的横截面,所述大体上扁平的横截面具有径向高度h和横向于所述径向高度h的宽度w,其中所述径向高度h小于所述宽度w。
11.根据权利要求1-4、7和9-10中的任一项所述的螺旋泵,其中所述螺旋流体通道包括其中横截面在流动方向上减小的变窄部分。
12.根据权利要求5所述的螺旋泵,其中所述螺旋流体通道包括其中横截面在流动方向上减小的变窄部分。
13.根据权利要求6所述的螺旋泵,其中所述螺旋流体通道包括其中横截面在流动方向上减小的变窄部分。
14.根据权利要求8所述的螺旋泵,其中所述螺旋流体通道包括其中横截面在流动方向上减小的变窄部分。
15.根据权利要求11所述的螺旋泵,其中所述螺旋流体通道包括其中横截面在所述流动方向上增大的加宽部分,并且其中在所述螺旋流体通道中所述加宽部分布置在所述变窄部分的下游。
16.根据权利要求12-14中的任一项所述的螺旋泵,其中所述螺旋流体通道包括其中横截面在所述流动方向上增大的加宽部分,并且其中在所述螺旋流体通道中所述加宽部分布置在所述变窄部分的下游。
17.根据权利要求1-4、7、9-10和12-14中的任一项所述的螺旋泵,其中在远离所述入口的方向上的所述螺旋流体通道分成具有较小的横截面积的多个流体通道。
18.根据权利要求5所述的螺旋泵,其中在远离所述入口的方向上的所述螺旋流体通道分成具有较小的横截面积的多个流体通道。
19.根据权利要求6所述的螺旋泵,其中在远离所述入口的方向上的所述螺旋流体通道分成具有较小的横截面积的多个流体通道。
20.根据权利要求8所述的螺旋泵,其中在远离所述入口的方向上的所述螺旋流体通道分成具有较小的横截面积的多个流体通道。
21.根据权利要求11所述的螺旋泵,其中在远离所述入口的方向上的所述螺旋流体通道分成具有较小的横截面积的多个流体通道。
22.根据权利要求1-4、7、9-10、12-15和18-21中的任一项所述的螺旋泵,包括被构造成接收来自所述螺旋流体通道的加压流体的至少一个另外的螺旋流体通道,其中所述螺旋流体通道和所述另外的螺旋流体通道通过提供所述螺旋流体通道的第一出口半径处的内回旋和所述另外的螺旋流体通道的第二入口半径处的外回旋之间的流体连接串联地连接,其中所述第二入口半径大于所述第一出口半径,并且其中所述另外的螺旋流体通道被构造成进一步加压从所述螺旋流体通道接收的所述加压流体。
23.根据权利要求5所述的螺旋泵,包括被构造成接收来自所述螺旋流体通道的加压流体的至少一个另外的螺旋流体通道,其中所述螺旋流体通道和所述另外的螺旋流体通道通过提供所述螺旋流体通道的第一出口半径处的内回旋和所述另外的螺旋流体通道的第二入口半径处的外回旋之间的流体连接串联地连接,其中所述第二入口半径大于所述第一出口半径,并且其中所述另外的螺旋流体通道被构造成进一步加压从所述螺旋流体通道接收的所述加压流体。
24.根据权利要求6所述的螺旋泵,包括被构造成接收来自所述螺旋流体通道的加压流体的至少一个另外的螺旋流体通道,其中所述螺旋流体通道和所述另外的螺旋流体通道通过提供所述螺旋流体通道的第一出口半径处的内回旋和所述另外的螺旋流体通道的第二入口半径处的外回旋之间的流体连接串联地连接,其中所述第二入口半径大于所述第一出口半径,并且其中所述另外的螺旋流体通道被构造成进一步加压从所述螺旋流体通道接收的所述加压流体。
25.根据权利要求8所述的螺旋泵,包括被构造成接收来自所述螺旋流体通道的加压流体的至少一个另外的螺旋流体通道,其中所述螺旋流体通道和所述另外的螺旋流体通道通过提供所述螺旋流体通道的第一出口半径处的内回旋和所述另外的螺旋流体通道的第二入口半径处的外回旋之间的流体连接串联地连接,其中所述第二入口半径大于所述第一出口半径,并且其中所述另外的螺旋流体通道被构造成进一步加压从所述螺旋流体通道接收的所述加压流体。
26.根据权利要求11所述的螺旋泵,包括被构造成接收来自所述螺旋流体通道的加压流体的至少一个另外的螺旋流体通道,其中所述螺旋流体通道和所述另外的螺旋流体通道通过提供所述螺旋流体通道的第一出口半径处的内回旋和所述另外的螺旋流体通道的第二入口半径处的外回旋之间的流体连接串联地连接,其中所述第二入口半径大于所述第一出口半径,并且其中所述另外的螺旋流体通道被构造成进一步加压从所述螺旋流体通道接收的所述加压流体。
27.根据权利要求16所述的螺旋泵,包括被构造成接收来自所述螺旋流体通道的加压流体的至少一个另外的螺旋流体通道,其中所述螺旋流体通道和所述另外的螺旋流体通道通过提供所述螺旋流体通道的第一出口半径处的内回旋和所述另外的螺旋流体通道的第二入口半径处的外回旋之间的流体连接串联地连接,其中所述第二入口半径大于所述第一出口半径,并且其中所述另外的螺旋流体通道被构造成进一步加压从所述螺旋流体通道接收的所述加压流体。
28.根据权利要求17所述的螺旋泵,包括被构造成接收来自所述螺旋流体通道的加压流体的至少一个另外的螺旋流体通道,其中所述螺旋流体通道和所述另外的螺旋流体通道通过提供所述螺旋流体通道的第一出口半径处的内回旋和所述另外的螺旋流体通道的第二入口半径处的外回旋之间的流体连接串联地连接,其中所述第二入口半径大于所述第一出口半径,并且其中所述另外的螺旋流体通道被构造成进一步加压从所述螺旋流体通道接收的所述加压流体。
29.根据权利要求7、10、13、19和24中的任一项所述的螺旋泵,还包括可旋转地连接到所述支撑主体的轴,所述轴是至少部分中空的并且包括在所述压力室和中空的部分之间的流体通路,以便形成构造成将处于增大的压力的流体从所述压力室传送到所述刚性旋转部件的外部的流体通路。
30.根据权利要求6所述的螺旋泵,还包括可旋转地连接到所述支撑主体的轴,所述轴是至少部分中空的并且包括在所述压力室和中空的部分之间的流体通路,以便形成构造成将处于增大的压力的流体从所述压力室传送到所述刚性旋转部件的外部的流体通路。
31.根据权利要求1-4、7、9-10、12-15、18-21、23-28和30中的任一项所述的螺旋泵,其中所述支撑主体是构造成部分浸在流体中的浮动支撑主体。
32.根据权利要求5所述的螺旋泵,其中所述支撑主体是构造成部分浸在流体中的浮动支撑主体。
33.根据权利要求6所述的螺旋泵,其中所述支撑主体是构造成部分浸在流体中的浮动支撑主体。
34.根据权利要求8所述的螺旋泵,其中所述支撑主体是构造成部分浸在流体中的浮动支撑主体。
35.根据权利要求11所述的螺旋泵,其中所述支撑主体是构造成部分浸在流体中的浮动支撑主体。
36.根据权利要求16所述的螺旋泵,其中所述支撑主体是构造成部分浸在流体中的浮动支撑主体。
37.根据权利要求17所述的螺旋泵,其中所述支撑主体是构造成部分浸在流体中的浮动支撑主体。
38.根据权利要求22所述的螺旋泵,其中所述支撑主体是构造成部分浸在流体中的浮动支撑主体。
39.根据权利要求29所述的螺旋泵,其中所述支撑主体是构造成部分浸在流体中的浮动支撑主体。
40.根据权利要求1-4、7、9-10、12-15、18-21、23-28、30和32-39中的任一项所述的螺旋泵,其中用于驱动所述至少一个或多个旋转部件的所述驱动装置包括围绕或靠近所述至少一个或多个旋转部件的周缘布置的桨状物。
41.根据权利要求5所述的螺旋泵,其中用于驱动所述至少一个或多个旋转部件的所述驱动装置包括围绕或靠近所述至少一个或多个旋转部件的周缘布置的桨状物。
42.根据权利要求6所述的螺旋泵,其中用于驱动所述至少一个或多个旋转部件的所述驱动装置包括围绕或靠近所述至少一个或多个旋转部件的周缘布置的桨状物。
43.根据权利要求8所述的螺旋泵,其中用于驱动所述至少一个或多个旋转部件的所述驱动装置包括围绕或靠近所述至少一个或多个旋转部件的周缘布置的桨状物。
44.根据权利要求11所述的螺旋泵,其中用于驱动所述至少一个或多个旋转部件的所述驱动装置包括围绕或靠近所述至少一个或多个旋转部件的周缘布置的桨状物。
45.根据权利要求16所述的螺旋泵,其中用于驱动所述至少一个或多个旋转部件的所述驱动装置包括围绕或靠近所述至少一个或多个旋转部件的周缘布置的桨状物。
46.根据权利要求17所述的螺旋泵,其中用于驱动所述至少一个或多个旋转部件的所述驱动装置包括围绕或靠近所述至少一个或多个旋转部件的周缘布置的桨状物。
47.根据权利要求22所述的螺旋泵,其中用于驱动所述至少一个或多个旋转部件的所述驱动装置包括围绕或靠近所述至少一个或多个旋转部件的周缘布置的桨状物。
48.根据权利要求29所述的螺旋泵,其中用于驱动所述至少一个或多个旋转部件的所述驱动装置包括围绕或靠近所述至少一个或多个旋转部件的周缘布置的桨状物。
49.根据权利要求31所述的螺旋泵,其中用于驱动所述至少一个或多个旋转部件的所述驱动装置包括围绕或靠近所述至少一个或多个旋转部件的周缘布置的桨状物。
50.一种用于制造根据权利要求1-49中的任一项所述的螺旋泵的旋转部件的方法,其中所述旋转部件是大体上刚性的螺旋部件,所述大体上刚性的旋转部件包括具有集成在所述大体上刚性的旋转部件内的线路的至少一个集成的螺旋流体通道,
所述方法包括使用如3D打印的增材制造技术或如双板真空成型、旋转成型或注射成型的成型技术的制作方法。

说明书全文

螺旋及其制造方法

[0001] 本发明涉及一种螺旋泵及其制造方法。
[0002] 螺旋泵用于将液体从低平高度提升到更高的水平高度,并且例如用于灌溉是众所周知的。常规的螺旋泵通常包括围绕旋转部件以螺旋形状的布置的柔性管。螺旋流体通道的入口交替地获得旋转部件的一圈的下部部分的液体以及在旋转部件的每一圈的上部部分上的充入的空气。以这种方式,连续充入的液体和气体进入螺旋流体通道。在螺旋旋转时,所获得的液体朝向出口逐渐被推动。当流体从一个回旋流向另一个时,在两个充入的液体中间的充入的空气将被压缩。在每个回旋中被压缩的空气具有在旋转部件的旋转中扩张到下一回旋的倾向,并且有助于驱动在其前面的在先充入的液体,因此提供了气动泵送作用并导致压积累。采用这种压力,流体可从低水平高度提升到更高的水平高度。
[0003] 德国实用新型DE-U1-9214695公开了一种泵,该泵由绳状保持装置支撑并且包括旋转的螺旋泵,该旋转的螺旋泵设置有短桨状物形式的驱动装置。流体通道是围绕刚性旋转部件布置且由该刚性旋转部件支撑的柔性软管。
[0004] FR-A-2822891公开了构造成用于接收降落的水并且采用涡轮来回收该降水的能量的设备。
[0005] 常规的螺旋泵包括许多部件,包含管、滚筒和轴,从而造成螺旋泵的相对高的总重量。对物流和效率两者,减少重量的螺旋泵是有益的。
[0006] 常规的螺旋泵的另一个缺点是对可扩展性和大规模生产而言,它们的潜力有限。
[0007] 还需要一种改进的螺旋泵,其具有改进的可靠性并因此可以在维护困难(例如由于缺乏合格的维护人员)的遥远且偏僻的地方使用。
[0008] 因此,本发明的目的是提供一种相对于现有技术的改进的螺旋泵,且其中以上提到的问题中的至少一个被避免。
[0009] 所述目的通过根据本发明的螺旋泵实现,该螺旋泵包括:
[0010] -支撑主体;
[0011] -至少一个或多个大体上刚性的旋转部件,其相对于所述支撑主体是可旋转的,其中所述一个或多个旋转部件包括至少一个螺旋流体通道,该至少一个螺旋流体通道具有布置在所述一个或多个旋转部件的外部径向壁处或附近的用于接收流体的入口和在其旋转轴线处或附近的用于排放处于增大的压力中的流体的出口;
[0012] -其中,构造成将处于增大的压力中的流体从一个或多个刚性旋转部件内部传送到一个或多个刚性旋转部件外部的流体通路布置在旋转轴线处或附近;
[0013] -驱动装置,其用于旋转地驱动一个或多个旋转部件;并且
[0014] -其中,螺旋流体通道是具有集成在大体上刚性的旋转部件内的线路的集成的螺旋流体通道。
[0015] 因为螺旋流体通道是集成在刚形主体内的线路,所以它可以关于精确定位曲率、可能在线路上具有变化的形状和尺寸的横截面等进行优化。这允许达到螺旋泵的期望应用的具体要求的高度定制。
[0016] 结合了内部螺旋流体通道的单一刚性旋转部件可以由增材制造技术,也称为3D打印来形成。3D打印将进一步允许用于流体通道的非常复杂的形状。并且也可以使用如双板真空成形的成型技术。
[0017] 另外,刚性主体提供了比柔性管将提供的更坚固的螺旋流体通道,而且因为柔性的足以弯曲的管在泵增加流体的压力时还极有可能在环形方向上伸展。
[0018] 如果根据优选的实施方案,所述螺旋流体通道包括布置在大体上横向于旋转轴线的平面中的至少两个回旋,则获得了螺旋泵的紧凑的设计。
[0019] 根据进一步优选的实施方案,旋转部件的外部径向壁具有外半径ro,并且其中回旋至少布置在旋转部件的所述外部径向壁和是一半外半径ro的半径之间的区域中。明确指出的是,“至少”应在这个意义上来解释,即,回旋布置在外半径(ro)和是一半外半径(1/2ro)之间的区域中,并且还可以以比一半外半径小的半径(<1/2ro)延伸。螺旋流体通道的入口交替地获得旋转部件的一圈的下部部分上的液体以及在旋转部件的每一圈的上部部分上的空气的充入。以这种方式,连续充入的液体和气体进入螺旋流体通道。在螺旋流体通道的第一回旋处,其填充了约一半的回旋的液体,而回旋的其余部分充满空气。在螺旋旋转时,流体从一个回旋流动到另一个,从而压缩在两个连续充入的流体之间的充入的空气。为了考虑大多数流体的大体上不可压缩的行为,回旋至少布置在旋转部件的外部径向壁和是一半该外半径的半径之间的区域中,特别是当横截面在螺旋流体通道的长度上具有大体上恒定的尺寸时。以这种方式,流体可以占据在外半径的一半或更少的半径处的几乎全部回旋,而在两个连续充入的流体中间的气体被高度压缩。
[0020] 根据进一步优选的实施方案,流体通道的至少一个另外的回旋布置在一半外半径ro和旋转部件的中心之间的径向距离上。以这种方式,整体产品尺寸可以进一步减小,同时保持期望的体积和压力能力,从而导致对于一定容量的泵,需要减少量的材料的紧凑的螺旋泵。
[0021] 根据进一步优选的实施方案中,旋转部件包括至少两个大体上刚性的子部件。以这种方式,两个或更多的刚性部件可以在模化设计中组合,从而提供可扩展以满足具体需求的泵。每个子部件可以包括单个集成的螺旋流体通道。在使用两个子部件的优选的实施方案中,该两个子部件包括镜像的部件。
[0022] 根据更进一步优选的实施方案,如果两个相邻的配合的子部件在组装状态中的一起在它们的接触面处包围流体通道,则旋转部件可以由不包括内部开口的单独的子部件来组装。仅包括在它们的外表面处的一个或多个凹部且不包括内部开口的子部件可注射成型,或者通过旋转成型、注塑成型或(双板)真空成形来制作。这允许大量生产制造子部件。
[0023] 此外,如果障碍物进入螺旋流体通道,该障碍物可以通过将配合的子部件彼此分开来移除。当两个相邻的子部件被拆开用于维修时,螺旋流体通道可以完全打开。以这种方式,移除使用期间可能堵塞在流体通道中的障碍物是可能的。
[0024] 尽管将流体通道布置在两个相邻的子部件中的仅一个的径向延伸表面上是可想到的,但是流体通道优选地由布置在旋转部件的两个相邻的子部件的配合的径向延伸侧面处的螺旋形的凹部形成。这允许流体通道包括大体上圆形的横截面,这对于穿过其中的流体流是有利的,而且更不易被阻塞。然而,如果障碍物进入流体通道,流体通道仍可以通过将配合的子部件分开而打开。
[0025] 根据进一步优选的实施方案,大体上刚性的旋转部件包括在其旋转轴线处或附近的压力室。如果旋转部件包括其出口连接到压力室的多个螺旋流体通道,则所述压力室将提供压力平衡。
[0026] 根据前述实施方案的螺旋泵优选地还包括流体通路构造成将处于增大的压力中的流体从压力室传送到刚性旋转部件外部。
[0027] 根据更进一步优选的实施方案,刚性旋转部件通过支撑构件可旋转地支撑在两侧处。甚至更优选地,旋转部件的相对于支撑构件的旋转运动支撑在静压轴承上,该静压轴承由压力室中的经由所述轴承从压力室漏出的加压流体的一部分来加压。静压轴承具有它们由容易获得的物质来润滑的优点。不需要例如油作为润滑剂,使用油作为润滑剂,如果轴承发生故障,将需要密封和维护。通过提供静压轴承,泵操作起来更可靠,并且因此可以在维护困难的遥远且偏僻的地方使用。
[0028] 根据更进一步优选的实施方案,螺旋流体通道具有大体上扁平的横截面,该扁平的横截面具有径向高度h和横向于该径向高度h的宽度w,其中,径向高度h小于宽度w。这样的扁平的横截面允许在可获得的径向距离内布置更多的回旋,并且因此螺旋泵获得更高的压力积累。如之前所指出的,其中布置回旋的径向距离优选地至少在外壁和所述外壁的半径的一半或更小之间。
[0029] 根据又一进一步优选的实施方案,如果螺旋流体通道包括其中横截面在流动方向上减小的变窄部分,则流体的压力更进一步增大。
[0030] 根据更进一步优选的实施方案,螺旋流体通道包括其中横截面在流动方向上增大的加宽部分,并且其中所述加宽部分布置在所述螺旋流体通道中的变窄部分的下游。螺旋流体通道的横截面在它最终从其入口朝向其在加宽部分中的出口增加之前,首先在变窄部分减小。这种增加的优点是,水的回流被最小化。此外,回旋的增加的体积允许促进额外体积的水处在该回旋中,从而有效地允许添加位于比半径ro的一半还向内的一个或多个进一步的卷绕。如果加宽部分不存在,则这样的额外盘绕的有效性将是非常有限的,这是由于水的体积将完全填满这样的回旋,因此由于回流而不允许有效地建立额外的压力的事实。
[0031] 又一进一步优选的实施方案包括具有带有内部突起部的一个或多个部分的螺旋流体通道。根据第一方面,这些内部突起部包括纵向肋,即,在流动方向上延伸的肋,从而引导流动,并防止流动中的紊流。可选地,根据第二方面,一个或多个肋以相对于流动方向的一定度布置,例如,带有螺旋形,从而迫使流动的流体进入旋转。
[0032] 根据更进一步优选的实施方案,在远离其入口的方向上的螺旋流体通道分成具有较小的横截面积的多个流体通道。可以使用如3D打印的增材制造技术制造的这样的通道,将提供其中流体被加压的更小的横截面。以这种方式,可以限制或完全防止加压流的紊流。
[0033] 根据进一步优选的实施方案,所述螺旋泵包括至少一个另外的螺旋流体通道,其中,螺旋流体通道和另外的螺旋流体通道通过提供螺旋流体通道的第一出口半径处的内回旋和另外的螺旋流体通道通的第二入口半径处的外回旋之间的流体连接而串联地连接,其中,第二入口半径大于第一出口半径。已经在第一螺旋流体通道中加压的流体反馈到另一,第二螺旋流体通道的输入,这允许已经在一定程度加压的流体被更进一步加压。这使得泵的压头显著增大。测试表明,压头增大70%是可以实现的。
[0034] 根据进一步优选的实施方案,螺旋泵还包括可旋转地连接到所述支撑主体的轴,所述轴是至少部分中空的并且包括压力室和中空部分之间的流体通路,以便形成构造成将处于增大的压力中的流体从压力室传输到刚性旋转部件外部的流体通路。可选地,可提供用于支撑螺旋泵的旋转部件的轴。这对于包括大跨度的螺旋泵是特别有用的,例如由于多个旋转子部件组合成大的螺旋泵。
[0035] 根据又一进一步优选的实施方案,螺旋泵的支撑主体是构造成部分地浸在流体中的浮动支撑主体。以这种方式,螺旋泵漂浮在水流上,并且因此可以容易地放置和移动。
[0036] 尽管用于驱动旋转部件的驱动装置可包括达或带有叶片推进器,但是该驱动装置优选地包括围绕或靠近一个或多个旋转部件本身的周缘布置的桨状物。尽管叶片可以附接到旋转部件或甚至与旋转部件集成。应当指出的是,它们无需必须延伸超出旋转部件的外半径,即外部径向壁。以这种方式,例如当螺旋泵布置在水流中时,旋转部件可以使用流动的流体旋转。如果水流的作用在叶片上的流用于使旋转部件旋转,则提供了简单的驱动装置,而且该驱动装置采用天然能源
[0037] 本发明还包括一种用于制造如上所述的螺旋泵的旋转部件的方法,其中所述旋转部件是大体上刚性的旋转部件,该大体上刚性地旋转部件包括集成在大体上刚性的旋转部件内的线路的至少一个集成的螺旋流体通道,该方法包括使用增材制造技术,如3D打印或模制技术,如双板真空成型,旋转成型或注射成型的制作方法。
[0038] 在下面的描述中,参考附图进一步阐述本发明的优选实施方案,在附图中:
[0039] 图1:是在水流中的根据本发明的螺旋泵的透视图;
[0040] 图2:是图1的螺旋泵的详细的透视图;
[0041] 图3:是图2的螺旋泵的横截面图;
[0042] 图4:是根据第一实施方案的图3的旋转部件的横截面图;
[0043] 图5:是根据第二实施方案的图3的旋转部件的横截面图;
[0044] 图6:是布置在支撑件中的图4的旋转部件的横截面图;
[0045] 图7A和图7B:示出包括三个子部件的旋转部件的横截面图;
[0046] 图8:是包括四个子部件的旋转部件的横截面图;
[0047] 图9:是包括五个或更多个子部件的旋转部件的横截面图;
[0048] 图10:是布置在支撑件上的具有轴的图8的旋转部件的横截面图;
[0049] 图11:是图10的实施方案的轴和静压轴承的详细的横截面图;
[0050] 图12:是包括根据图8-图11的旋转部件的螺旋泵的透视图;
[0051] 图13:是根据可选的实施方案的螺旋泵的透视图;以及
[0052] 图14:是图13的螺旋泵的详细的横截面图。
[0053] 图1示出了水流,根据本发明的螺旋泵1布置该水流中在柱4之间,螺旋泵1的浮动支撑主体16用缆绳6附接至该柱4。螺旋泵1经由水流2的水流动驱动,并且加压水经由排放软管8朝向(可选的)缓冲器10输送,加压水可以储存在该缓冲器10处,以用于经由输送软管12以后进行使用。
[0054] 在所示的实施方案中,螺旋泵1包括浮动支撑主体16,该浮动支撑主体16是两个外部浮动部件18和连接该两个外部浮动部件18的中间浮动部件20的组件。中间浮动部件20包括连接孔,缆绳6可附连到该连接孔,缆绳6可用于将螺旋泵1连接到水流2中的柱4。
[0055] 布置在浮动支撑主体16的外部浮动部件18上的是第一支撑件102和第二支撑件106,在图2中仅第二支撑件106是可见的。支撑件102、106支撑围绕旋转轴线34是可旋转的刚性旋转部件24。
[0056] 如图2中所示,刚性旋转部件24包括在其外部径向壁26处的螺旋流体通道28的入口30。当流动的水道2顶着也布置在刚性旋转部件24上的桨状物118流动时,刚性旋转部件24开始旋转,且螺旋流体通道28的入口30将把水从水流2中舀出。
[0057] 在螺旋泵1的螺旋流体通道28中加压的水和空气最终经由排放软管8排出,该排放软管8经由旋转联接器14连接到第二支撑件106。
[0058] 图3的横截面图示出了螺旋形流体通道28如何经由布置在大体上横向于旋转轴线34的平面中的大约六个回旋螺旋的。螺旋流体通道28的入口30位于刚性旋转部件24的外部径向壁26处,并且螺旋流体通道28的出口32与靠近刚性旋转部件24的中心处的旋转轴线34的压力室36连接。
[0059] 螺旋流体通道28的所示出的回旋中的大约五个大体上布置在刚性旋转部件24的外部径向壁26和是一半的外半径ro的半径之间的径向区域中。
[0060] 图4以横截面图示出了图1-3的螺旋泵1。刚性旋转部件24由两个大体上刚性的子部件38、50形成。
[0061] 第一类型的外部旋转子部件38是盘形的大体上刚性的部件,该大体上刚性的部件包括外侧面40和内侧面42以及外部径向壁44。布置在内侧面42上的是具有螺旋形的凹部46,该凹部46与布置在第二类型的外部旋转子部件50的内侧面54上的具有螺旋形的相应的凹部58配合。第二类型的外部旋转子部件50还包括外侧面52和外部径向壁56。第一类型的外部旋转子部件38和第二类型的外部旋转子部件50分别包括中心开口48、60。这些中心开口48、60在组装状态下一起形成压力室36(压力室36的部分)。
[0062] 当外部旋转子部件38、50被组装时,其各自的凹部46、58一起形成螺旋流体通道28,该螺旋流体通道28具有在中心开口48、60中并因此也在压力室36中的出口32。
[0063] 在图5中示出的可选的实施方案中,两个可选的外部旋转子部件62、68配合以便形成具有扁平横截面的螺旋流体通道28,该扁平横截面具有径向高度h和横向于高度h的宽度w,其中径向高度h小于宽度w。图5中所示的螺旋流体通道28的扁平的横截面具有圆形形状,更具体地具有椭圆形状。由于螺旋流体通道28的横截面的高度h小于宽度w,有可能在相同的径向距离上布置更多的回旋:图5示出了在其中图4仅包括五个回旋的径向距离上的七个回旋。
[0064] 当两个或更多的子部件,例如还在图4中示出的第一类型的外部旋转子部件38和第二类型的外部旋转子部件50被组装时,它们布置在第一凸缘98和第二凸缘100(图6)之间。凸缘98、100围绕第一支撑件102和第二支撑件106是可旋转的。提供了静压轴承116,因为压力室36中的加压流体部分地经由凸缘98、100和它们各自的支持件102、106之间的接触表面泄漏
[0065] 第一支撑件102和/或第二支撑件106分别设置有流体通路104、108,用于将加压流体从压力室36经由旋转联接器14和排放软管8排出,在这之后加压流体可用于不同的应用。
[0066] 如果图1-6中示出的螺旋泵1的体积输出能力不足,根据本发明的螺旋泵1可以使用如将在图7A、图7B、图8和图9中示出的模块化部件进行扩展。
[0067] 在图7A和图7B中,示出了第一类型的连接旋转子部件74是如何布置在第一类型的外部旋转子部件38和第二类型的外部旋转子部件50之间,即两个子部件38、50也用于图1-4和图6中示出的实施方案。与该在先的实施方案相比,外部旋转子部件38、50现在相对于彼此旋转以便与第一类型的连接旋转子部件74配合。该第一类型的连接旋转子部件74包括第一侧面76、第二侧面78、外部径向壁80和中心开口84。第一侧76面和第二侧面78都设有螺旋形的凹部82,该螺旋形的凹部82与相应的外部旋转子部件38、50配合。在图5中所示的组装状态下,提供包括两个集成的螺旋流体通道28的刚性旋转部件24,该两个螺旋流体通道28都具有在其各自的中心开口48、60、84中的出口32。所述中心开口48、60、84一起形成压力室36。请注意,在图7A和图7B示出的实施方案中螺旋流体通道28相对于彼此旋转180°。
[0068] 根据进一步可选的布置,在第一螺旋流体通道(例如,图7A中的左螺旋流体通道)中加压的流体被反馈到另一个螺旋流体通道(例如,图7A中的右螺旋流体通道)的输入,这允许压头显著增大。在实际试验中,实现了70%的压头增大。图8公开了一种包括总共三个集成的螺旋流体通道28的刚性旋转部件24。在图7B中示出的第一类型的连接旋转子部件74和第二类型的连接旋转子部件86一起形成布置在第一类型的外部旋转子部件38和第二类型的外部旋转子部件50之间的中间部件。在图8示出的实施方案中,第二类型的连接旋转子部件86是布置成邻近第二类型的连接旋转子部件86的第一类型的连接旋转子部件74的镜像变型。再次,所有的中心开口48、60、84、96一起形成压力室36,螺旋流体通道28的全部三个(未示出)出口32在压力室36中终止。因为螺旋流体通道28的所有出口32在同一个压力室36中终止,所以该压力室36用作压力平衡室。
[0069] 如图9中示出的,模块化设计可以使用如上所述的同样的子部件进行更进一进的扩展。请注意,连续的螺旋流体通道28相对于彼此180°被旋转。如果希望具有更加分散式的泵输送,本领域的技术人员将理解,有可能提供适合于在360°的总弧度上分布若干螺旋流体通道的另外的(未示出)连接旋转子部件。例如,如果应用三个螺旋流体通道28,它们可能相对于彼此的120°的相对角度布置。同样地,在四个流体通道28的情况下,流体通道之间90°的相对角度可能是期望的。
[0070] 可选地,为了产生更连续的输出流,不同的螺旋流体通道的输出的相位抵消可以通过提供在相应的螺旋流体通道的出口和用作共同的输出室的压力室36之间具有不同长度的通道,例如柔性管来获得。
[0071] 至此为止示出的实施方案只需要布置在外部旋转子部件38、50之间以便扩展螺旋泵1的另外的旋转连接子部件74、86。但是,如果螺旋泵1扩展到更多的子部件38、74、86、50,结合布置在第一支撑件102和第二支撑件106之间的空心轴110可能是期望的。
[0072] 轴110设置有流体通路112,该流体通路112允许来自压力室36的加压流体从进入轴110的中空套管,在此之后加压流体可以经由另一个流体通路108朝向旋转联接器14和排放软管8输送。
[0073] 优选地,轴110包括轴110的端部附近的另外的流体通路114,经由该流体通路114少量的加压流体离开轴110的中空空间,并用作静压轴承116的润滑(图10和图11)。
[0074] 当根据本发明的螺旋泵1通过在外部旋转子部件50、38之间插入一个或多个连接旋转子部件86、74扩展时,还将是必需的是相应地调整浮动支撑主体16。由于这个原因,提供了若干个中间浮动部件20。中间浮动部件20可以设置有连接孔22,该连接孔22允许螺旋泵1经由缆绳6附接到水流2中的柱4。
[0075] 桨状物118可以包括销120,销120安装在布置在刚性旋转部件24的外部径向壁26处的接纳孔122中。可选地,桨状物可以与旋转部件24集成。
[0076] 在图13和图14中示出了根据本发明的螺旋泵的旋转部件224的可选的实施方案。该实施方案示出了包括两个螺旋流体通道128、129的刚性旋转部件224。如在图14的横截面中可以看出,刚性旋转部件224是通过卷绕的W形的挤压型材形成,从而形成在其间具有分隔壁130的第一螺旋流体通道128和第二螺旋流体通道129。
[0077] 技术人员将理解,也可以使用具有可选的形状,例如U形轮廓的型材或具有矩形横截面的型材,但是,这些将导致“双”壁,需要额外的材料,并且不必要地增加了重量。使用W形的型材对于提供具有两个螺旋流体通道128、129的旋转部件224而言是有利的,因为这会导致薄的分隔壁130。如果只有一个螺旋流体通道128待形成,推荐U形型材。
[0078] 当挤压型材卷绕,即卷起时,W形型材的基部131形成在先的回旋的闭合,从而导致封闭的螺旋流体通道128、129。
[0079] 如图14中示出的,W形型材的腿部132设置有布置在腿部132的外端部处的突出部134形式的定装置133。这些突出部134与设置在同一个型材的基部131处或附近(或者在基部本身中或者在靠近基部131的腿部132中)的相应的凹部135是可接合的。
[0080] 根据另外(未示出)的实施方案,可以布置一个或多个另外的分隔壁,从而分隔螺旋流体通道。如上所述,以这种方式形成的多个螺旋流体通道可以串联连接,以便进一步增大螺旋泵的压头。
[0081] 总之,所提出的螺旋泵1提供了可靠的结构。相对于现有技术的螺旋泵,进一步的优点是易于(大量)制造,例如使用注射模塑部件。此外,该结构可以是相对轻重量的且具有有限的尺寸。此外,模块化设计提供了可扩展的泵。
[0082] 尽管它们示出了本发明的优选的实施方案,但是上面描述的实施方案仅旨在说明本发明,且不旨在以任何方式限制本发明的范围。例如,支撑主体不一定是浮动支撑主体,但也可能包括刚性结构。
[0083] 因此,应该理解的是,其中在所附权利要求中提到的特征附随有参考标记,这些标记仅仅为提高权利要求的可理解性的目的而被包括,且这些标记不以任何方式限制权利要求的范围。
[0084] 此外,特别值得注意的是,技术人员能够组合不同实施方案的技术措施。例如,在图5中示出的横截面形状可以与其它实施方案中的任何一个组合。
[0085] 因此,本发明的范围仅由所附的权利要求限定。
高效检索全球专利

专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。

我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。

申请试用

分析报告

专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。

申请试用

QQ群二维码
意见反馈