一种五线啮合内压密封新型泵.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102182676 A (43)申请公布日 2011.09.14 CN 102182676 A *CN102182676A* (21)申请号 201110156733.0 (22)申请日 2011.06.01 F04C 2/10(2006.01) (71)申请人 张意立 地址 325000 浙江省温州市鹿城区南门街道 国盛大厦 1 号楼 303 室 (72)发明人 张意立 (54) 发明名称 一种五线啮合内压密封新型泵 (57) 摘要 一种五线啮合内压密封新型泵， 包括泵体 4 以及安装在泵体4的中心通孔41上的转子轴1和 安装在泵体 4 的偏心半孔 42 上的从转子

2、 2， 偏心 半孔 42 工作外端面有偏心端盖 5 用至少三颗的 螺钉 8 来密闭固定， 两转子的工作外端面还贴着 补偿盘 6 的正平面， 能紧贴着两转子的工作外端 面， 继而迫使两转子的工作里端面也紧贴着底平 面40， 具备端面磨损密封补偿 ； 且转子轴1和从转 子 2 同步产生五条轴向延伸的密封带， 构成 A、 B、 C、 D以及E五个工作空间， 确保五个工作空间的径 向滑动始终处于有效密封。该结构做到了同时具 备端面磨损密封补偿和径向磨损密封补偿， 实现 高压腔和低压腔之间长时间处在良好的动态隔离 密封状态。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利

3、申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 5 页 CN 102182680 A1/1 页 2 1. 一种五线啮合内压密封新型泵， 包括泵体 (4) 以及安装在泵体 (4) 的中心通孔 (41) 上的转子轴(1)和安装在泵体(4)的偏心半孔(42)上的从转子(2)， 偏心半孔(42)工作外 端面有偏心端盖 (5) 用至少三颗的螺钉 (8) 来密闭固定， 两转子的工作外端面还贴着补偿 盘 (6) 的正平面， 并有定位销 (7) 限制补偿盘 (6) 只能做轴向滑动， 其特征是 ： 所述的补偿 盘 (6) 的背面与偏心端盖 (5) 之间的空间与内压回流道 (9) 相通， 内压回流道 (9) 的另

4、一 端通往出口 (49)。 2. 根据权利要求 1 所述的一种五线啮合内压密封新型泵， 其特征是 ： 所述泵体 (4) 上 的中心通孔 (41) 里带一个 “O” 型圈槽， 中心通孔 (41) 的中心轴线与偏心半孔 (42) 的中心 轴线之间偏心距离t， 底平面(40)上的一个月牙形吸口(47)联通着进口(46)， 底平面(40) 上的另一个月牙形排口 (48) 联通着出口 (49)， 出口 (49) 有一旁通的内压回流道 (9) 通往 到补偿盘 (6) 的背面与偏心端盖 (5) 之间的空间。 3. 根据权利要求 1 所述的一种五线啮合内压密封新型泵， 其特征是 ： 所述转子轴 (1) 包括五

5、个等分弧面工作段 (13) 以及无键槽轴段 (11) 和带键槽轴段 (12)， 五个等分弧面工 作段 (13) 的工作里端面贴着底平面 (40)， 五个等分弧面工作段 (13) 的工作外端面被补偿 盘 (6) 的正平面贴着。 4. 根据权利要求 1 所述的一种五线啮合内压密封新型泵， 其特征是 ： 所述从转子 (2) 包括五个等分弧面全段， 全段两端面的宽度与五个等分弧面工作段 (13) 的两端面宽度的 尺寸相等一致。 5. 根据权利要求 1 所述的一种五线啮合内压密封新型泵， 其特征是 ： 补偿盘 (6) 上的 带 “O” 型圈槽通孔 (61) 的中心轴线与带 “O” 型圈槽外圆 (62)

6、的中心轴线之间偏心距离 t， 补偿盘 (6) 的偏心定位孔 (67) 与定位销 (7) 滑动配合。 6.根据权利要求1所述的一种五线啮合内压密封新型泵， 其特征是 ： 所述的转子轴(1) 的中心轴线与从转子(2)的中心轴线之间偏心距离t， 转子轴(1)的五个等分弧面工作段与 从转子 (2) 的五个等分弧面之间同步产生四个接触点， 过接触点形成五条轴向延伸的密封 带， 结合底平面 (40) 和补偿盘 (6) 的正平面， 构成 A、 B、 C、 D 以及 E 五个工作空间。 权 利 要 求 书 CN 102182676 A CN 102182680 A1/5 页 3 一种五线啮合内压密封新型泵 技

7、术领域 0001 本发明属于机械工程领域， 国际专利分类为 F04D 非变容式泵， 涉及一种将机械能 转换为液体压力能的能量转换容积泵， 特别是指一种五线啮合内压密封新型泵。 背景技术 0002 公知的容积泵主要结构形式有 ： 柱塞泵、 螺杆泵、 罗茨泵和滑片泵。作为容积泵具 有效率高的优点， 但都存在长期运行磨损后其效率明显降低， 造成上述缺陷的主要原因在 于高压腔和低压腔之间的端面动态隔离没能起到有效密封。 端面配合公差尺寸过小容易热 胀卡死住， 端面配合公差尺寸过大则没能起到有效密封， 且长期运行磨损后密封效果更差， 不得不停下生产线更换泵设备， 造成很大的直接浪费和间接损失。 0003

8、 柱塞泵适合高压但脉冲大， 磨损后不具备自我补偿 ； 螺杆泵适合高粘度但在单位 容积上制造成本高， 磨损后也不具备自我补偿 ； 罗茨泵适合液体和气体但其径向存在间隙， 且径向和端面磨损后都不具备自我补偿 ； 滑片泵能做到径向磨损后自我补偿， 但端面磨损 后仍然不具备自我补偿， 且滑片卡死现象时有发生。国内外至今没能见到一种切实有效的 容积泵， 能同时具备端面磨损密封补偿和径向磨损密封补偿的结构功能。美国三大工程科 技杂志 (SCI 美国 科学引文索引 其英文全称为 Science Citation Index， 简称 SCI ； EI 美国 工程索引 其英文全称为 The Engineerin

9、g Index， 简称 EI ；ISTP 美国 科技 会议录索引 其英文全称为Index to Scientific & Technical Proceedings， 简称ISTP。 ) 收纳全球工程科技论文， 也未曾见有一种能同时具备端面磨损密封补偿和径向磨损密封补 偿的容积泵。 发明内容 0004 本发明的目的是提供一种五线啮合内压密封新型泵， 同时具备端面磨损密封补偿 和径向磨损密封补偿的技术， 以实现高压腔和低压腔之间长时间处在良好的动态隔离密封 状态， 弥补现有技术的不足， 填补容积泵同时具备端面磨损密封补偿和径向磨损密封补偿 的技术空白。 0005 为了实现上述目的， 本发明提供以

10、下技术方案 ： 一种五线啮合内压密封新型泵， 包 括泵体 4 以及安装在泵体 4 的中心通孔 41 上的转子轴 1 和安装在泵体 4 的偏心半孔 42 上 的从转子 2， 两转子的工作里端面贴着偏心半孔 42 的底平面 40， 两转子的工作外端面还贴 着补偿盘 6 的正平面， 并有固定在偏心端盖 5 上的定位销 7 限制补偿盘 6 只能做轴向滑动， 偏心端盖 5 用至少三颗的螺钉 8 来密闭固定在偏心半孔 42 的工作区外端面， 所述的补偿盘 6 的背面与偏心端盖 5 之间的空间与内压回流道 9 相通， 内压回流道 9 的另一端通往出口 49， 使得补偿盘 6 的背面受力大于正面受力， 能紧贴

11、着两转子的工作外端面， 继而迫使两转 子的工作里端面也紧贴着底平面 40， 具备端面磨损密封补偿 ； 且转子轴 1 和从转子 2 同步 产生五条轴向延伸的密封带， 构成 A、 B、 C、 D 以及 E 五个工作空间， 即使长期使用均匀磨损 后仍能保证五条轴向延伸的密封带同步形成， 同步产生的五条轴向延伸的密封带确保五个 说 明 书 CN 102182676 A CN 102182680 A2/5 页 4 工作空间的径向滑动始终处于有效密封。 该结构做到了同时具备端面磨损密封补偿和径向 磨损密封补偿， 实现高压腔和低压腔之间长时间处在良好的动态隔离密封状态。 0006 所述泵体 4 上的中心通孔

12、 41 里带一个 “O” 型圈槽， 中心通孔 41 的中心轴线 O2与 偏心半孔 42 的中心轴线 O1之间偏心距离 t， 底平面 40 上的一个月牙形吸口 47 联通着进口 46， 底平面 40 上的另一个月牙形排口 48 联通着出口 49， 出口 49 有一旁通的内压回流道 9 通往到补偿盘 6 的背面与偏心端盖 5 之间的空间。 0007 所述转子轴 1 包括五个等分弧面工作段 13 以及无键槽轴段 11 和带键槽轴段 12， 五个等分弧面工作段 13 的工作里端面贴着底平面 40， 五个等分弧面工作段 13 的工作外端 面被补偿盘 6 的正平面紧贴着。 0008 所述从转子 2 包括六

13、个等分弧面全段， 全段两端面的宽度与五个等分弧面工作段 13 的两端面宽度的尺寸相等一致。 0009 补偿盘 6 上的带 “O” 型圈槽通孔 61 的中心轴线 O2与带 “O” 型圈槽外圆 62 的中 心轴线 O1之间偏心距离 t， 补偿盘 6 的偏心定位孔 67 与定位销 7 滑动配合。借助于内压回 流道 9 所引入的出口压力， 造成补偿盘 6 的正面是一半通往出口， 另一半通往进口， 而背面 是全面积通往出口， 使得补偿盘6的背面受力大于正面受力， 补偿盘6的正平面可以始终紧 贴着两转子的工作外端面， 继而迫使两转子的工作里端面也紧贴着底平面 40， 确保五个工 作空间的端面滑动始终处于有

14、效密封。 0010 所述的转子轴 1 的中心轴线 O2与从转子 2 的中心轴线 O1之间偏心距离 t， 转子轴 1 的五个等分弧面工作段 13 与从转子 2 的六个等分弧面之间同步产生五个接触点， 过接触 点形成五条轴向延伸的密封带， 结合底平面 40 和补偿盘 6 的正平面， 构成 A、 B、 C、 D 以及 E 五个工作空间。即使长期使用均匀磨损后仍能保证五条轴向延伸的密封带同步形成， 同步 产生的五条轴向延伸的密封带确保五个工作空间的径向滑动始终处于有效密封。 0011 端面磨损密封补偿和径向磨损密封补偿的同时具备， 实现高压腔和低压腔之间长 时间处在良好的动态隔离密封状态。 0012

15、安装步骤和工作原理 ： 0013 转子轴 1 的带键槽轴段 12 从底平面 40 一侧， 穿过中心通孔 41 与之滑动配合， 五 个等分弧面工作段 13 的工作里端面贴着底平面 40。从转子 2 安放在偏心半孔 42 内滑动配 合， 从转子 2 的工作里端面也贴着底平面 40。使得转子轴 1 的中心轴线 O2与从转子 2 的中 心轴线 O1之间偏心距离 t， 转子轴 1 的五个等分弧面工作段 13 与从转子 2 的六个等分弧面 之间同步产生五个接触点， 过接触点形成五条轴向延伸的密封带， 结合底平面 40 和补偿盘 6 的正平面， 构成 A、 B、 C、 D 以及 E 五个工作空间。即使长期使

16、用均匀磨损后仍能保证五条 轴向延伸的密封带同步形成， 确保五个工作空间的径向始终有效密封 ； 0014 补偿盘 6 上的带 “O” 型圈槽通孔 61 的中心轴线 O2与带 “O” 型圈槽外圆 62 的中 心轴线 O1之间偏心距离 t， 补偿盘 6 的偏心定位孔 67 与定位销 7 滑动配合。补偿盘 6 的正 平面朝里， 带 “O” 型圈槽通孔 61 从转子轴 1 的无键槽轴段 11 一端套入滑动配合， 带 “O” 型 圈槽外圆 62 与偏心半孔 42 滑动配合。 0015 偏心端盖 5 上的带 “O” 型圈槽通孔 51 从转子轴 1 的无键槽轴段 11 一端套入滑动 配合， 定位销 7 紧固在

17、偏心端盖 5 里侧面上。至少三颗的的螺钉 8 沿着偏心端盖 5 的外圆 边缘， 将偏心端盖 5 加垫片 54 密闭固定在泵体 4 的偏心半孔 42 的外侧端面上。 说 明 书 CN 102182676 A CN 102182680 A3/5 页 5 0016 补偿盘 6 的背面有定位孔 67 与定位销 7 滑动配合， 定位销 7 与偏心端盖 5 固定连 接， 因而补偿盘 6 相对于偏心端盖 5 只能作轴向滑移。所有 “O” 型圈槽中的 “O” 型圈在所 处部位起到动密封作用。 0017 工作时， 外力通过带键槽轴段 12 带动转子轴 1 旋转， 继而拨动从转子 2 旋转， 从转 子 2 与转子

18、轴 1 两者的旋转中心偏离距离为 t， 转子轴 1 的五个等分弧面工作段 13 与从转 子 2 的六个等分弧面之间同步产生五条轴向延伸的密封带， 结合底平面 40 和补偿盘 6 的正 平面， 构成 A、 B、 C、 D 以及 E 五个工作空间。旋转时， A、 B、 C、 D 以及 E 五个工作空间的随着 旋转将逐渐变大的一侧为月牙形吸口 47， 通向进口 46 ； A、 B、 C、 D 以及 E 五个工作空间的随 着旋转将逐渐变小的一侧为月牙形排口 48， 通向出口 49。转子轴 1 连续旋转驱使 A、 B、 C、 D 以及 E 五个工作空间周而复始完成吸、 排工作。 0018 本发明的有益效

19、果是 ： 转子轴1和从转子2同步产生五条轴向延伸的密封带， 借助 于内压回流道 9 使得补偿盘 6 的背面受力大于正面受力， 补偿盘 6 的正平面一侧始终紧贴 着两转子的工作外端面， 继而迫使两转子的工作里端面也紧贴着底平面 40。所构成 A、 B、 C、 D 以及 E 五个工作空间同时具备了端面磨损密封补偿和径向磨损密封补偿， 实现高压腔和 低压腔之间长时间处在良好的动态隔离密封状态。 附图说明 0019 图 1 是本发明整体通过轴线的剖面图 ； 0020 图 2 是图 1 中 W-W 截面的剖面图 ； 0021 图 3 是内转子轴 1 与从转子 2 在运行中同步产生五个工作空间的相对位置关

20、系 ； 0022 图 4 是相对于图 3， 转子轴 1 绕中心轴线 O2逆时针旋转 60 度， 从转子 2 绕偏心轴 线 O1逆时针旋转 50 度后的相对位置关系 ； 0023 图 5 是相对于图 3， 转子轴 1 绕中心轴线 O2逆时针旋转 120 度， 从转子 2 绕偏心轴 线 O1逆时针旋转 100 度后的相对位置关系 ； 0024 图 6 是相对于图 3， 转子轴 1 绕中心轴线 O2逆时针旋转 180 度， 从转子 2 绕偏心轴 线 O1逆时针旋转 150 度后的相对位置关系 ； 0025 图 7 是相对于图 3， 转子轴 1 绕中心轴线 O2逆时针旋转 240 度， 从转子 2 绕

21、偏心轴 线 O1逆时针旋转 200 度后的相对位置关系 ； 0026 图 8 是相对于图 3， 转子轴 1 绕中心轴线 O2逆时针旋转 300 度， 从转子 2 绕偏心轴 线 O1逆时针旋转 250 度后的相对位置关系 ； 0027 图 9 是转子轴 1 的透视图。 0028 图 10 是转子轴 1 和从转子 2 的曲面线制作图。 具体实施方式 0029 结合附图和实施例， 进一步对本发明的结构和工作原理作详细说明。 0030 图 12 借助于 CAD 举例说明转子轴 1 和从转子 2 的曲面线制作过程 ： 0031 先画线 X 以及与之垂直的线 Y1 和线 Y2， 交点分别为 O1、 O2，

22、 O1与 O2相距为偏心距 离 t. 这里取 t 距离为 6mm ； 0032 以 O1为圆心， R1 为半径作基圆 R1。这里取 R1 半径为 106.0mm ； 说 明 书 CN 102182676 A CN 102182680 A4/5 页 6 0033 以基圆 R1 与线 X 的一个交点为圆心， R2 为半径作圆弧段 R2， 再以 O1为圆心， 将圆 弧段 R2 环绕 O1六等分环形陈列。这里取 R2 半径为 55.8mm ； 0034 以圆弧段 R2 与线 X 的交点外延到 R3 的距离为圆心， 以 R3 为半径过圆弧段 R2 与 线 X 的交点作圆弧段 R3， 再以 O2为圆心，

23、将圆弧段 R3 环绕 O2五等分环形陈列。这里取 R3 半径为 147.5mm ； 0035 分别选取两条圆弧段 R3 和一条圆弧段 R2， 五线相切作圆弧段 R4， 这里取 R4 半径 近似为 7.4mm ； 0036 以 R5 为半径分别作圆弧段 R5 连接相邻的两条圆弧段 R2， 这里 R5 半径为 68.3mm。 0037 五条圆弧段 R4 交替地与六条圆弧段 R2 同步产生的五个接触点， 过接触点形成五 条轴向延伸的密封带， 构成 A、 B、 C、 D 以及 E 五个工作空间。即使长期使用均匀磨损后， 同步 产生的五个接触点形成五条轴向延伸的密封带仍能保证五条轴向延伸的密封带同步形成

24、， 确保五个工作空间的径向始终处于有效密封。 0038 转子轴 1 的五个等分弧面工作段 13 的两端面宽度与从转子 2 的两端面宽度的尺 寸相等一致， 这里取两端面宽度都为 50mm， 转子轴 1 的五个等分弧面工作段 13 的两端面 宽度与从转子 2 的的两端面宽度的尺寸相等一致， 两个转子的工作里端面分别贴着底平面 40， 补偿盘 6 的正平面分别贴着两个转子的工作外端面。借助于内压回流道 9 使得补偿盘 6 的背面受力大于正面受力， 补偿盘 6 的正平面始终紧贴着两转子的工作外端面， 继而迫使 两转子的工作里端面也紧贴着底平面 40， 确保五个工作空间的端面滑动始终处于有效密 封。 0

25、039 一种五线啮合内压密封新型泵， 包括泵体 4 以及安装在泵体 4 的中心通孔 41 上的 转子轴1和安装在泵体4的偏心半孔42上的从转子2， 偏心半孔42工作外端面有偏心端盖 5， 所述的从转子 2 的工作外端面与偏心端盖 5 之间有补偿盘 6 的正平面贴着从转子 2 的工 作外端面、 定位销 7 滑动固定补偿盘 6 相对于偏心端盖 5 的周向位置。 0040 泵体 4 上的中心通孔 41 里带一个 “O” 型圈槽， 中心通孔 41 的中心轴线 O2与偏心 半孔 42 的中心轴线 O1之间偏心距离 t， 底平面 40 上的一个月牙形吸口 47 联通着进口 46， 另一个月牙形排口 48

26、联通着出口 49， 出口 49 有一旁通的内压回流道 9 通往到补偿盘 6 的 背面与偏心端盖 5 之间的空间。 0041 先将转子轴 1 的带键槽轴段 12 从底平面 40 一侧， 穿过中心通孔 41 与之滑动配 合， 五个等分弧面工作段 13 的工作里端面贴着底平面 40。将从转子 2 安放在偏心半孔 42 内滑动配合， 从转子 2 的工作里端面也贴着底平面 40。使得转子轴 1 的中心轴线 O2与从转 子 2 的中心轴线 O1之间偏心距离 t。再从无键槽轴段 11 一端上依次装上补偿盘 6， 定位销 7 固定在偏心端盖 5 的背面， 最后将偏心端盖 5 加垫片 54， 用四颗的螺钉 8

27、沿着偏心端盖 5 的外圆边缘， 密闭固定在泵体 4 的偏心半孔 42 的外侧端面上。 0042 所有 “O” 型圈槽中的 “O” 型圈在所处部位起到动密封作用。 0043 工作时， 外力通过带键槽轴段 12 带动转子轴 1 旋转， 继而拨动从转子 2 旋转， 从转 子 2 与转子轴 1 两者的旋转中心偏离距离为 t， 转子轴 1 的五个等分弧面工作段 13 与从转 子 2 的六个等分弧面之间同步产生五条轴向延伸的密封带， 结合底平面 40 和补偿盘 6 的正 平面， 构成 A、 B、 C、 D 以及 E 五个工作空间。旋转时， A、 B、 C、 D 以及 E 五个工作空间的随着 旋转将逐渐变大

28、的一侧为月牙形吸口 47， 通向进口 46 ； A、 B、 C、 D 以及 E 五个工作空间的随 说 明 书 CN 102182676 A CN 102182680 A5/5 页 7 着旋转将逐渐变小的一侧为月牙形排口 48， 通向出口 49。位于出口 49 旁通上的内压回流 道 9 将压力传送到补偿盘 6 的背面与偏心端盖 5 之间的空间， 使得补偿盘 6 的背面受力大 于正面受力， 补偿盘 6 的正平面可以始终紧贴着两转子的外端面， 继而迫使两转子的里端 面也紧贴着底平面 40， 确保三个工作空间的端面滑动始终处于有效密封。转子轴 1 连续旋 转驱使 A、 B、 C、 D 以及 E 五个工

29、作空间周而复始完成吸、 排工作。 0044 最后， 还需要注意的是， 以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然， 本发明 不限于以上实施例， 还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直 接导出或联想到的所有变形， 均应认定为本发明的保护范围。 说 明 书 CN 102182676 A CN 102182680 A1/5 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 102182676 A CN 102182680 A2/5 页 9 图 2 图 3图 4 说 明 书 附 图 CN 102182676 A CN 102182680 A3/5 页 10 图 5 图 6 图 7 图 8 说 明 书 附 图 CN 102182676 A CN 102182680 A4/5 页 11 图 9 说 明 书 附 图 CN 102182676 A CN 102182680 A5/5 页 12 图 10 说 明 书 附 图 CN 102182676 A