技术领域
背景技术
[0002] 旋转凸轮泵是在工业中用于食品、药物和其它类似物料的正
排量泵。当处理这些物料时，避免与其它物料的交叉污染和化学作用是很重要的。
[0003] 已知的旋转凸轮泵为用户的拆解提供了一定的准备。这样，可以对泵的与泵送的材料
接触的部件进行分批清洗和消毒。伴随这类清洗和消毒过程的问题在于消耗时间且易于出错。清洗过程的任何错误都可能导致泵送的材料的污染和/或产品的损失。
[0004] 通常，旋转凸轮泵的各部件以高尺寸
精度和低误差制造出。凸轮
转子和泵腔壁的形状受到精确的控制，以便实现所期望的低噪声、低磨损和高效率的特征是尤其重要的。在已知的泵中，所需的精度通过金属精加工组件，例如不锈
钢实现。
发明内容
[0005] 根据本发明，提供有一种用于旋转凸轮泵的外
泵壳的插入件，该插入件包括：由塑料材料(或塑性材料)制成的
箱体，该箱体具有进口端、出口端和确定泵腔的内表面；以及一对设置成用于在泵腔内旋转的凸轮转子，其中该箱体包括孔，凸轮转子可通过该孔被转动地驱动，使得凸轮转子
啮合在一起用于将
流体从进口端泵送到出口端，并且其中，所述箱体的壁厚使得所述箱体在所述旋转凸轮泵的通常的运行压
力下如果没有来自所述外泵壳的附加
支撑的话不具有保持它形状的足够的强度。
[0006] 根据本发明，还提供一种旋转凸轮泵，所述旋转凸轮泵包括用于旋转凸轮泵的外泵壳的可更换插入件，所述可更换插入件包括由塑料材料制成的箱体，所述箱体具有进口端、出口端和确定泵腔的内表面；以及一对设置成用于在所述泵腔内旋转的凸轮转子；其中所述箱体包括孔，所述凸轮转子可通过所述孔被转动驱动，使得所述凸轮转子啮合在一起用以将流体从所述进口端泵送到所述出口端；并且其中，所述箱体的壁厚使得所述箱体在所述旋转凸轮泵的通常的运行压力下如果没有来自所述外泵壳的附加支撑的话不具有保持它形状的足够的强度；以及用来与所述可更换插入件一起使用的旋转凸轮泵体，所述泵体包括驱动装置，所述驱动装置具有一对设置成用于旋转的平行
输出轴；和外泵壳，所述外泵壳具有内表面，用于容纳、接触和支撑所述可更换插入件，使得每个所述输出轴与相应的凸轮转子接合，用于驱动所述凸轮转子；其中，所述可更换插入件容纳在所述外泵壳中并与所述外泵壳的内表面接触，使得每个所述输出轴与相应的凸轮转子接合，用于驱动所述凸轮转子。
[0007] 因而本发明提供了一种塑料插入件，该插入件包括在正常运转期间与泵送的材料接触的旋转凸轮泵的所有部件。该插入件不包括不与泵送的材料接触的泵的部件，这些部件包括驱动装置。该插入件可与相关的泵体一起使用，以提供可运转的旋转凸轮泵。该插入件可在成批的泵送的材料之间更换以防止交叉污染。在某些
实施例中，该插入件是可任意处理的、 “一次性使用”的产品，并且可进行预先消毒并在密封的
包装中提供。
[0008] 该箱体由两个
焊接在一起的
外壳形成。可选地外壳可通过
螺栓连接在一起，其间设有
密封件。在任一种情况下，外壳可以是模制部件，这些部件具有在0.5mm-10.0mm范围内的额定壁厚，优选在0.8mm-8.0mm范围内，最优选在1mm-5mm范围内的额定壁厚。具有这样壁厚的塑料箱体在通常的内部运行压力下通常就其本身来说不具有保持它的形状的强度。然而，该插入件可容纳在泵的更剛硬的外泵壳中以提供附加支撑。
[0009] 该箱体的外表面可包括凸起部分，用于将插入件
定位在外泵壳中。而这些凸起部分的尺寸精度可得到精确控制。该箱体的外表面也可包括加强筋。
[0010] 进口端和出口端中的每一个可包括可分离的密封装置，用于防止使用前泵腔产生污染。在使用前可将该密封装置即时分离。
[0011] 凸轮转子可由刚性的塑料材料制成，并且可以是例如模制而成的。
[0012] 每个凸轮转子包括一用于接纳
驱动轴的轴向孔。在这种情况下，每个凸轮转子的轴向孔与箱体的相应的孔对准，以使得驱动轴能够被转子完全接纳。每个凸轮转子的轴向孔可包括用于驱动凸轮转子的
键槽。该转子的轴向孔可设有
套管，该套管具有比转子的轴向长度更长的轴向长度。该套管可由金属制成，例如
不锈钢，以为抵靠其作用的密封件提供一表面。
[0013] 每个凸轮转子可包括一成整体的轴向轴，通过该轴向轴设置有孔，即以套管的形式。每个凸轮转子的轴向轴转动地安装在箱体的一个相应的孔或各孔中，以保持转子和箱体中的孔对齐。
[0014] 转子和箱体之间的边界可形成用于泵送的材料的密封。还可在边界处设置用于改进
密封性能的单独的唇形密封件。
[0015] 泵腔和转子的凸轮可沿轴向方向从插入件的前端到后端逐渐变细。采用这种配置，该插入件仅可从一个方向插入到外泵壳中。这样的配置也可简化箱体的模制并使插入件在外泵壳中发生堵塞的
风险变得最小。
[0016] 转子凸轮的尖端可在轴向方向设置一定的锥度，且转子凸轮的根部可在轴向方向设置一定的相反的锥度。这样，就使转子间的间隙最小，因而使从出口端到进口端的
泄漏减少。
[0017] 根据本发明的另一方面，提供有与上述的插入件一起使用的旋转凸轮泵体，该泵体包括：驱动装置，该驱动装置具有一对设置成用于旋转的平行输出轴；和外泵壳，该外泵壳具有内表面，用于容纳、接触和支撑插入件，使得每个输出轴与一个相应的凸轮转子接合，用于驱动该凸轮转子。
[0018] 泵体包括通常不与泵送的材料接触的泵的部件。可设置一卡紧机构，用于将该插入件精确保持在轴向方向上。
[0019] 每个输出轴可包括用于驱动一个相应的凸轮转子的键槽。外泵壳的内表面可包括凸起部分，用于定位插入件。该外泵壳可由金属材料制成。
[0020] 泵体还可包括一个封闭板，用于将插入件保持在外泵壳内。此时，每个输出轴可设有一弹性装置，例如
压缩弹簧或
垫圈，用于促使该插入件抵靠在封闭板上。该封闭板可设置止推
轴承，以避免转子和封闭板之间的摩擦。
[0021] 根据本发明的另一方面，提供有包括上述的插入件和上述的旋转凸轮泵体的旋转凸轮泵，其中，插入件容纳在外泵壳的内表面中并与之接触，使得每个输出轴与一个相应的凸轮转子接合，用于驱动该凸轮转子。
附图说明
[0022] 现在仅通过实例，参照附图对本发明的实施例进行说明，其中：
[0023] 图1是一起提供了根据本发明的旋转凸轮泵的泵体和插入件的透视图；
[0024] 图2是表述图1所示的插入件的主要部件的透视图；
[0025] 图3是分解透视图，更详细地示出了图1所示的插入件的各部件；
[0026] 图4是一起提供了根据本发明的另一旋转凸轮泵的部分泵体和插入件的透视图；
[0027] 图5a和5b示出了在根据本发明的另一插入件的转子和箱体之间提供密封的配置；
[0028] 图6a和6b示出了用于控制根据本发明的另一插入件的转子和箱体之间的轴向间隙的配置；以及
[0029] 图7a和7b示出了用于控制根据本发明的另一插入件的转子和箱体之间的轴向间隙的另一种配置。
具体实施方式
[0030] 本发明提供了一种旋转凸轮泵，该旋转凸轮泵包括一个泵体和一个插入件。该泵体包括通常不与泵送的材料接触的泵的各部件。该插入件是塑料部件，其包括与泵送的材料发生接触的泵的各部件，即泵腔和凸轮转子。该插入件容纳在该泵体的外泵壳中，并通过其进行支撑。
[0031] 图1示出了一个根据本发明的旋转式凸轮泵1。凸轮泵1包括一个泵体3和一个塑料插入件5。
[0032] 泵体3包括呈
齿轮箱7形式的驱动装置。齿轮箱7在其一端具有一个输出轴9，而在其另一端具有两个输出轴11、13。齿轮箱7配置成使得输出轴11、13以相同的
角速度但在相反方向上转动。输出轴11、13设有键(图中未示出)，用于转动地驱动其它部件。
[0033] 上述的泵体1的各方面特征是常见的，且因此对于本领域技术人员来说将是熟悉的。因此，对于齿轮箱7和输出轴11、13的结构和操作的详细说明将在本
说明书中略去。
[0034] 泵体3还包括一个用于接纳塑料插入件5的外泵壳15。该外泵壳15是一个用螺栓连接到该齿轮箱7的单独的部件。
[0035] 外泵壳15包括有内表面，内表面确定了用于容纳插入件5的底部和侧面。外泵壳15由金属制成，且底部和侧面具有较高的
刚度和尺寸精度。齿轮箱7的输出轴11、13通过外泵壳15的底部突伸出。外泵壳15的相对侧面设有切口，用于容纳插入件5的进口端和出口端。
[0036] 泵体3还具有呈托架17形式的安装装置。托架17用于将泵体3连接到一个刚性
基座上(图中未示出)。
[0037] 图2以部件的形式示出了塑料插入件5，而图3更详细地和以分解的形式示出了插入件5。
[0038] 从图中可以看出，插入件5包括第一和第二模制的塑料外壳19、21。第一外壳19包括确定泵腔的底部和侧面的内表面。第一外壳19还包括设置在泵腔的相对侧面上的进口端和出口端23、25。
[0039] 第二外壳21实际上是用于第一外壳19的盖，且其被焊接到第一外壳19上，以提供一个密封的连接。第二外壳21的外表面包括加强筋24。
[0040] 外壳19和21都包括用于接纳在图1中所示的泵体3的驱动轴11、13的圆孔。外壳的壁厚大约2毫米(mm)。
[0041] 再次参见各附图，插入件5还包括一对凸轮转子27、29。每个转子27、29包括两个凸
耳(或凸轮或者
叶片)，凸耳配置成当它们在相反的方向上旋转时一起相啮合，以提供一个抽吸(或泵吸)作用。该抽吸作用将泵送的材料从进口端23泵送到出口端25。转子的特殊形式对于旋转凸轮泵领域内的技术人员将是非常熟悉的，因此有关的详细的说明将从本说明书中略去。
[0042] 凸轮转子27、29是与整体轴向轴27a、29a一起模制而成的塑料部件。每个轴27a、29a的每一端容纳在外壳19、21中的对应孔中。唇形密封件31设置位于转子27、29和外壳
19、21之间的每个轴27a、29a的每一端上，以密封泵腔。
[0043] 插入件5的形状制作成，使得它可以配装到泵体3的外泵壳15中，其间具有微小的间隙，但不需要
过盈配合。实际上，插入件5的第一外壳19的外表面和外泵壳15的内表面设计成，使得它们实际上在几乎整个区域上接触。插入件5的第一外壳19和泵体3的外泵壳15在轴向方向都设置有一个微小的锥度。这个锥度使得插入件5能够更容易地且没有被卡住地容纳在该外泵壳15中。
[0044] 在使用中，泵体3通常在工业过程中作为固定装备使用。特别地，泵体3设置在尽管清洁但没有杀菌的环境中。插入件5被作为一个密封包装中的预杀菌产品提供。
[0045] 将插入件5从包装中取出，并插入到泵体3的外泵壳15中，使得驱动轴11、13被转子27、29接纳。然后将插入件5的进口端23和出口端25连接到管路到，要被泵送的材料从该管路泵送并泵送到该管路中。插入件5的泵腔处于最短时间的污染风险下。
[0046] 一旦连接好后，泵体3和插入件5就可作为一个通常的旋转凸轮泵运行。更确切地，泵体的
输入轴9转动地驱动，且齿轮箱7将该转动传递到在相反方向上旋转的输出轴11、13上。输出轴11、13在相反方向上驱动凸轮转子27、29以输送泵送的材料。
[0047] 在使用期间，插入件5的泵腔内部的压力增加。通常，这个压力会引起薄壁的外壳19、21的
变形。然而，第一外壳19由外泵壳15的内表面支撑。没有通过刚性外泵壳15支撑的更小的第二外壳21包括加强筋24。由于这些特征，泵腔的尺寸精度得以保持。
[0048] 此外，如果它们的壁厚得到控制，塑料外壳19、21的尺寸精度是不重要的。这是因为，在使用中，由于泵腔内的高压，外壳19、21与外泵壳15的精密表面保持一致。
[0049] 图4示出了一个泵体103的一部分和一个插入件105，它们一起提供了一个根据本发明的可选的旋转凸轮泵101。除了外泵壳115的内表面和插入件105的外表面设有用于将插入件105放置在外泵壳115内的凸起部分131、133之外，泵体103和插入件105与上面参照图1到3描述的那些特征相同。例如通过在模制或铸制(或模塑或铸塑)之后的切削加工，使得凸起表面131、133的尺寸精度能够得到精确地控制。凸起表面131、133可具有过盈配合。
[0050] 图5a和5b分别以组装和分解的形式示出了一种配置，用于在根据本发明的转子217和另一插入件的箱体(图中未示出)之间提供一个改进的密封。参见这些附图，其中示出了连接到一个驱动轴211的一个插入件的转子217，驱动轴211可形成插入件或泵体的一部分。为了更清楚，插入件和泵体都没有示出，但是它们的构造与图1中所示的类似。特别需要注意地是，一个泵会包括图5a和5b中所示的一对转子217和驱动轴211的配置。
[0051] 在转子217中形成一个轴向孔，用于容纳驱动轴211，该孔设有一个不锈钢套管235。套管235通过一个穿过转子217和套管235的销钉237轴向地设置在该孔内。多个O型密封环239设置在套管235和转子217之间以及销钉237和转子217之间，用于密封以防止泵送的流体的进入。
[0052] 驱动轴211的自由端面设有一个狭槽241，用于与销钉237接合以驱动转子217。一单独的定位片243设置成用于将销钉237对中到驱动轴211的狭槽241内。
[0053] 从图5a中可以看出，套管235的轴向长度大于转子217的长度，使得在组装的情况下，该套管在轴向方向上延伸越过转子217的两个面。套管235的这些暴露的表面可设置有例如上面参照图3描述的那些密封件。通过为密封件提供金属表面实现密封，密封性能得到改进，尤其对于润滑性能较差的泵送流体，例如
水。
[0054] 图6a和6b示出了一个用于控制位于根据本发明的一个转子317和另一插入件305的一个塑料箱体之间的轴向间隙的配置。参见这些附图，其中示出的一个泵体具有一个外泵壳315和一对驱动轴311，图中仅仅示出了其中一个驱动轴311。驱动轴311设有一个台肩345，在该台肩上安装有一个压缩
弹簧垫圈347。
[0055] 泵体还包括一个封闭板349，用于抵靠泵体的外泵壳315夹紧。封闭板349包括一个止推轴承351，其
内圈设有套环353。
[0056] 泵体的外泵壳315内设有一个插入件305，插入件305包括一塑料箱体和一对安装在该箱体内的转子317，图中仅仅示出了其中一个转子317。转子317设有一整
体模制的轴向轴355，其在两个轴向方向上从转子317伸展出。轴向轴355设有一个用于接纳泵体的驱动轴311的轴向孔。在转子317和箱体之间设置有参照图3所述类型的密封件。
[0057] 在使用中，如图6a中所示，插入件305容纳在泵体的外泵壳315中，且泵体的轴311容纳在转子317的轴向孔中。此时，促使转子317的轴向轴355的第一端抵靠安装在泵体的驱动轴311上的
压缩弹簧垫圈347上。这种抵靠作用导致转子317的相对轴向端面支靠在插入件305的内表面上，如图6a所示。
[0058] 接下来，调整封闭板349的套环353的轴向
位置，使得它支靠在转子317的轴向轴355的第二端上，并克服压缩弹簧垫圈347的作用力使转子317位移，直到在转子317的轴向端面和插入件305的内表面之间形成一个受控的缝隙，如图6b所示。这样，转子317的端面和插入件305的内表面之间的轴向间隙能够得到精确地设定和控制。
[0059] 图7a和7b示出了根据本发明的另一个用于控制一个转子417和另一个插入件405的塑料箱体之间的轴向间隙的配置，其中插入件与图6a和6b中所示的插入件相类似。
参见图7a和7b，其中示出了一个具有一个外泵壳415和一对驱动轴411的泵体，图中仅仅示出了其中一个驱动轴411。驱动轴411设有一个台肩445，该泵体还包括一个用于抵靠该泵体的外泵壳415夹紧的封闭板449。
[0060] 该泵体的外泵壳415内设有一个插入件405，插入件405包括一塑料箱体和一对安装在该箱体内的转子417，图中仅仅示出了其中一个转子417。
[0061] 转子417设有一整体模制的轴向轴455，其仅在一个远离该泵体的封闭板449的轴向方向上从转子417伸展出。轴向轴355形成有一个用于接纳泵体的驱动轴411的轴向孔。一个周向凸缘457设置在轴向轴455的端部，该周向凸缘的外表面设置成支靠在形成于驱动轴411的台阶445上。
[0062] 在转子417和插入件405的塑料箱体之间设置有密封件431a、431b。密封件431a、431b包括一个固定部件431a和一个移动部件431b，其中，固定部件431a连接到塑料箱体的面对转子417的周向凸缘457的一个凸缘459上，而移动部件431b连接到转子417的轴向轴455上。在转子417转动期间，固定部件431a的一个接触表面摩擦移动部件431b的一个接触表面。两个接触表面足够的平，以避免泵送的流体在其间泄漏。这种类型的密封件对于本领域技术人员而言是非常熟悉的，因此省略了对其的详细描述。
[0063] 在使用中，如图7a中所示，插入件405容纳在泵体的外泵壳415中，且泵体的轴311容纳在转子317的轴向孔中。如图中所示，在将封闭板449抵靠泵体的外泵壳415夹紧之前，通过一个座放在轴向轴455的周向凸缘457上的弹性件447的作用力，促使密封件
431a、431b的固定部件431a和移动部件431b与塑料箱体的周向凸缘459一起抵靠在转子
417上。
[0064] 接下来，调整封闭板449的轴向位置，使得它支靠在塑料箱体的一个表面上或抵靠该表面夹持，如图7b中所示。当封闭板449轴向上被移动时，它克服弹性件447的作用力使插入件405的塑料箱体位移。然而，通过转子417的周向凸缘457支靠驱动轴411的台阶445上使转子417的轴向位置固定住。因此，将插入件405的塑料箱体相对于转子417位移。这样，转子417的端面和插入件405的内表面之间的轴向间隙能够得到精确地设定和控制。
[0065] 上面已经对本发明的示意性实施例进行了说明。本领域技术人员将会意识到在不偏离由所附的
权利要求限定的本发明的范围的条件下，可对这些实施例进行各种
修改和变型。
[0066] 例如，在上述实施例中，使用键将驱动轴连接到转子。然而，也可采用其它可选连接装置，例如卡爪等。
[0067] 上述的插入件由两个焊接在一起的模制的塑料外壳制成。然而替代地这些外壳可以用螺栓连接在一起，其间设有密封件。
[0068] 上述的插入件的第二外壳包括加强筋，因此不通过泵体的外泵壳支撑。然而，外泵壳可选地(或附加地)具有为第二外壳提供支撑的端盖。
[0069] 泵体可设有卡紧机构，用于保持外泵壳和插入件的表面紧密接触。
[0070] 用于插入件的箱体和转子的适宜材料包括聚醚醚
酮(PEEK)和乙酰同聚物，例如聚甲
醛(Delrin)。然而，其它材料也适合于箱体和转子，例如金属，陶瓷制品和
复合材料。
