專利名稱：一種新穎的迷宮螺旋泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于螺旋泵。
本發(fā)明人在中國專利ZL97224218.X中公開了一種雙端進(jìn)液的迷宮螺旋泵。該螺旋泵包括鞍座、螺旋定子、螺旋轉(zhuǎn)子及與其聯(lián)成一個(gè)整體的兩個(gè)端軸，并在軸上裝有密封裝置。泵體部分呈左右對(duì)稱結(jié)構(gòu)，中間設(shè)置進(jìn)液口、出液口。進(jìn)液口分二路從螺旋定子兩端連通進(jìn)液腔，螺旋轉(zhuǎn)子的一個(gè)軸端外接電機(jī)，靠近進(jìn)液腔的螺旋定子和螺旋轉(zhuǎn)子上設(shè)有一個(gè)布液腔，布液腔與進(jìn)液腔之間設(shè)有周向配置并且互相連通的導(dǎo)流孔，液體通過導(dǎo)流孔進(jìn)入布液腔、再進(jìn)入泵腔…。該螺旋泵保留了原有雙端進(jìn)液迷宮螺旋泵的優(yōu)點(diǎn)，如軸向力相互抵消，工作面無機(jī)械接觸，軸承壽命較長。但其結(jié)構(gòu)尚需作出進(jìn)一步的優(yōu)化才能獲得良好的效果。
本發(fā)明的目的在于公開一種改進(jìn)的迷宮螺旋泵的技術(shù)方案，通過結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和結(jié)構(gòu)參數(shù)關(guān)系的改變，進(jìn)一步改善結(jié)構(gòu)技術(shù)性能，提高工作效率，使之能適應(yīng)更多方面的選擇需要。
本發(fā)明的迷宮螺旋泵的原理基于有效使用泵腔內(nèi)的對(duì)稱結(jié)構(gòu)和密封性能，其中螺旋轉(zhuǎn)子的外螺紋左右對(duì)稱，旋向相反，螺旋定子的內(nèi)螺紋左右對(duì)稱，旋向相反；螺旋定子和螺旋轉(zhuǎn)子對(duì)應(yīng)位置上的內(nèi)、外螺紋旋向相反；由其形成一個(gè)迷宮式螺旋的泵腔，齒頂間設(shè)有工作配合間隙。在螺旋轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)輸送液體時(shí)，螺旋定子上的反螺紋的齒面對(duì)其產(chǎn)生阻力作用，使得液體介質(zhì)的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?，從而使得處在運(yùn)送中的液體介質(zhì)的壓力不斷提高，故使輸出液體的壓頭不斷提高，滿足高揚(yáng)程輸出要求。
本發(fā)明的新穎的高效迷宮螺旋泵，包括鞍座、螺旋定子、螺旋轉(zhuǎn)子，螺旋轉(zhuǎn)子的兩個(gè)端軸上裝有密封裝置，泵體部分呈對(duì)稱結(jié)構(gòu)，螺旋轉(zhuǎn)子的一個(gè)軸端外接電機(jī)，泵體內(nèi)設(shè)有泵腔，泵腔連通進(jìn)液口、出液口，進(jìn)液口分二路，由設(shè)在密封腔支架上的進(jìn)液孔道和環(huán)形通道從螺旋轉(zhuǎn)子兩軸端的錐面處通到進(jìn)液腔，進(jìn)液腔位于螺旋轉(zhuǎn)子的軸肩和螺旋定子端部部位，在靠螺旋轉(zhuǎn)子、螺旋定子兩端螺紋的起點(diǎn)位置上設(shè)有一個(gè)環(huán)形的、供液貯液用的布液環(huán)腔，其特征在于所說環(huán)形通道直接與進(jìn)液腔相通；所說的布液環(huán)腔是通過其外側(cè)的進(jìn)液環(huán)隙和進(jìn)液小孔與進(jìn)液腔連通的腔室；所說的螺旋轉(zhuǎn)子與螺旋定子的螺紋均為鋸齒形螺紋結(jié)構(gòu)。
該鋸齒形螺紋的螺旋角θ為5°～55°，螺紋法向截面的齒型斷面角φ，非工作面牙型斜角α，工作面的牙型斜角β，齒高h(yuǎn)，它們之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系為α+β=φ，φ/α=K1,h/β=K2，則φ、K1、K2的取值如下；φ為30°～60°,K1為1.0～2.0,K2為0.1～1.0。
所說的螺旋定子和螺旋轉(zhuǎn)子中，其螺旋定子的內(nèi)螺紋齒高h(yuǎn)內(nèi)，螺旋轉(zhuǎn)子的外螺紋齒高h(yuǎn)外，其間結(jié)構(gòu)尺寸關(guān)系h內(nèi)=Kh外，K取值是0.2～2.0。
所說的螺旋轉(zhuǎn)子和螺旋定子由2N個(gè)分段式結(jié)構(gòu)構(gòu)成，N為1～20。
本發(fā)明的積極效果是1、它保留了結(jié)構(gòu)對(duì)稱的特點(diǎn)和雙端進(jìn)液的方式，有利于消除泵在運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的軸向力；2、兩頭的進(jìn)液管道通過密封腔支架的進(jìn)液孔道和環(huán)形通道直接進(jìn)入進(jìn)液腔，可使泵體的長度相對(duì)地縮短，結(jié)構(gòu)更加緊湊；3、泵腔為迷宮式螺旋結(jié)構(gòu)，螺旋轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生自密封作用，可以做到“零”泄漏。采用相互對(duì)稱的鋸齒形齒型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效地改善了技術(shù)性能，包括進(jìn)液的連續(xù)性和穩(wěn)定性的改進(jìn)，提高了工作效率，也拓寬了應(yīng)用范圍。它適用于包括高揚(yáng)程小流量的輸液泵，如變流量泵和計(jì)量泵。4、由于它的螺旋轉(zhuǎn)子和螺旋定子可以采用分段式結(jié)構(gòu)，這就使之形成為多級(jí)式的結(jié)構(gòu)模式，因此有可能對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行靈活的選擇和優(yōu)化，進(jìn)一步拓展了設(shè)計(jì)空間和應(yīng)用空間。
以下結(jié)合具體的實(shí)施例及其附圖加以說明

圖1是本發(fā)明的外形結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1的B-B部位結(jié)構(gòu)截面圖。
圖3是圖1的A-A部位結(jié)構(gòu)截面圖。
圖4是鋸齒形螺紋的齒型結(jié)構(gòu)圖。
圖5是進(jìn)液腔和布液環(huán)腔的細(xì)部結(jié)構(gòu)圖。
圖6是實(shí)施例之二。
參見附圖。如圖1所示本迷宮螺旋泵包括鞍座1、泵體2。泵體2呈圓柱形，左右結(jié)構(gòu)基本對(duì)稱，座設(shè)在兩個(gè)鞍座1上，然后和連接在端軸6上的外接電機(jī)一起安裝在基座上。如圖示正向視圖中，正面中間設(shè)置的是進(jìn)液口3，進(jìn)液口3分二路通過管道5和密封腔支架內(nèi)的進(jìn)液孔道、環(huán)形通道，使液體到達(dá)進(jìn)液腔。上邊是出液口4。7是泵體放液孔的旋塞。
圖2是圖1中的B-B截面圖，圖中給出了管道5、螺旋定子8、螺旋轉(zhuǎn)子9和端軸密封結(jié)構(gòu)。圖中所示進(jìn)液口3己側(cè)轉(zhuǎn)到了上面。從進(jìn)液口3進(jìn)入的液體介質(zhì)經(jīng)左、右管道5到密封腔支架內(nèi)的進(jìn)液孔道及環(huán)形通道12，再引向兩端軸部位所設(shè)的進(jìn)液腔19，然后進(jìn)入布液環(huán)腔10。布液環(huán)腔10設(shè)在螺旋轉(zhuǎn)子和螺旋定子兩端端部對(duì)應(yīng)的位置上，沿圓周開設(shè)的U型環(huán)槽構(gòu)成?？柯菪ㄗ拥膫?cè)邊設(shè)有進(jìn)液環(huán)隙11。在螺旋轉(zhuǎn)子上一側(cè)的槽壁上沿周向設(shè)置進(jìn)液小孔20，進(jìn)液小孔孔數(shù)取0-40個(gè)。取為0時(shí)表示不設(shè)孔。進(jìn)液小孔可用來輔助調(diào)節(jié)進(jìn)液量。當(dāng)同時(shí)設(shè)置進(jìn)液小孔20和進(jìn)液環(huán)隙11時(shí)，進(jìn)液小孔的總過流量按進(jìn)液環(huán)隙流量的10～50％之間控制選取。圖中的17是機(jī)械密封靜環(huán)總成。18是機(jī)械密封動(dòng)環(huán)總成。裝在軸承支架上的軸承13用圓螺母16壓緊，其端軸伸出透蓋14，外接電機(jī)。15是油封圈，用來封住潤滑脂防漏。螺旋定子、密封腔支架、軸承支架、透蓋或者悶蓋(左端)用螺栓固定并連成整體，固定在鞍座1上。
圖3是圖1中的A-A截面圖，液體介質(zhì)從左邊進(jìn)液口3進(jìn)入，再經(jīng)過螺旋定子8和螺旋轉(zhuǎn)子9間的迷宮式螺旋的泵腔，而后從上面的出液口4出液。
圖4所示的是螺旋轉(zhuǎn)子的外螺紋齒型，其結(jié)構(gòu)為鋸齒形狀，泵腔中的螺旋定子的內(nèi)螺紋齒型結(jié)構(gòu)與之相對(duì)應(yīng)。φ為螺紋法向截面的齒型斷面角，它的一個(gè)非工作面牙型斜角為α，另一個(gè)工作面的牙型斜角為β,α+β=φ，鋸齒形螺紋的齒根設(shè)有牙底圓角r，齒高為h?？梢韵仍O(shè)定φ/α=K1,h/β=K2；而后按φ、K1、K2之間的關(guān)系選取結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)。在本方案的迷宮螺旋泵的鋸齒形配合結(jié)構(gòu)中，螺旋角θ為5°～55°。齒型斷面角φ在30°-60°之間選取，K1為1.0～2.0,K2為0.1～1.0。當(dāng)選取K1＞1.3、K2＜0.3時(shí)，對(duì)應(yīng)的迷宮螺旋泵具有液體輸送連續(xù)均勻的特點(diǎn)，流量隨揚(yáng)程升高而減少，類似于離心泵的特性，是一種變流量型迷宮螺旋泵；當(dāng)K1＜1.3、K2＞0.3時(shí)，對(duì)應(yīng)的迷宮螺旋泵具有液體輸送連續(xù)均勻的特點(diǎn)，但流量不隨揚(yáng)程升高而變化，穩(wěn)定性較好，擁有容積泵的特性。后者屬于一種恒流量型的迷宮螺旋泵，應(yīng)用中可以取代常規(guī)的容積式計(jì)量泵。因?yàn)檫\(yùn)行時(shí)沒有脈沖現(xiàn)象，是一種更為理想的計(jì)量泵。
另外，螺旋定子的內(nèi)螺紋齒高h(yuǎn)內(nèi)與螺旋轉(zhuǎn)子的外螺紋齒高h(yuǎn)外之間設(shè)定以下關(guān)系h內(nèi)=Kh外，其中K為0.2～2.0；當(dāng)K值從0.2到2.0取值變化時(shí)，泵對(duì)應(yīng)的揚(yáng)程也將不斷增加。
圖5給出的進(jìn)液腔、布液環(huán)腔部位局部放大圖，進(jìn)液腔19位于螺旋定子、螺旋轉(zhuǎn)子和進(jìn)液的環(huán)形通道12之間，螺旋轉(zhuǎn)子的軸肩處成錐面，布液環(huán)腔10一邊與迷宮式螺旋的泵腔相通，另一邊通過進(jìn)液環(huán)隙11與進(jìn)液腔19相通。布液環(huán)腔10的槽壁上設(shè)有進(jìn)液小孔20，作輔助進(jìn)液之用。如果不設(shè)進(jìn)液小孔20，則只用進(jìn)液環(huán)隙11進(jìn)液。螺旋定子和螺旋轉(zhuǎn)子多頭螺紋頭數(shù)為7～144頭，其端面的螺紋配合處是泵腔輸液進(jìn)口，按周向分布，為環(huán)形圈狀，其內(nèi)、外鋸齒形螺紋的齒頂弧面運(yùn)行時(shí)不相接觸。
圖6所示的實(shí)施例中，螺旋定子和螺旋轉(zhuǎn)子配合的螺紋段為分段組合式結(jié)構(gòu)，每邊可由兩段或兩段以上進(jìn)行定位固定組合。這樣既有利于生產(chǎn)加工，也有利于靈活設(shè)置，滿足不同要求。
工作時(shí)，被輸送的液體介質(zhì)從連接法蘭盤的進(jìn)液口進(jìn)入，再由管道5分成左右兩路，通過環(huán)形通道12進(jìn)入到進(jìn)液腔19，螺旋轉(zhuǎn)子由外接動(dòng)力電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)液體介質(zhì)從進(jìn)液腔進(jìn)入布液環(huán)腔10后，立即被泵體兩端的兩個(gè)布液環(huán)腔內(nèi)側(cè)的、由螺旋轉(zhuǎn)子和螺旋定子的外螺紋和內(nèi)螺紋所構(gòu)成的迷宮式螺旋的泵腔吸入，并由螺旋轉(zhuǎn)子兩端向中間的匯流槽21匯集，最后從出液口4泵壓輸送出去。液體介質(zhì)在進(jìn)入布液環(huán)腔，并吸入迷宮式螺旋的泵腔后，在螺旋轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)輸送的過程中，液體介質(zhì)受到螺旋定子上反螺旋鋸齒面的阻力作用而提高了壓力。
當(dāng)螺旋轉(zhuǎn)子采用2N段分段結(jié)構(gòu)時(shí)，包括相對(duì)應(yīng)螺旋定子在內(nèi)，如圖所示的82-1、82-2和92-1、92-2即是N=2的泵體右邊的分段結(jié)構(gòu)。其間各級(jí)螺紋的結(jié)構(gòu)參數(shù)可以按圖4所示的結(jié)構(gòu)和關(guān)系式進(jìn)行設(shè)計(jì)，并采取優(yōu)化組合。其設(shè)計(jì)余地很大，這樣就有了最大的可能滿足各種不同的需要。
實(shí)施例1其性能參數(shù)如下電機(jī)輸入功率15KW，轉(zhuǎn)速2900轉(zhuǎn)/分鐘螺旋轉(zhuǎn)子直徑D=125毫米螺紋頭數(shù)Z=72 φ/α=1.4，h/β=0.11單段螺紋長度L=250毫米間隙Δr=0.18水介質(zhì)流量Q=3.85～2立方米/小時(shí)輸出揚(yáng)程H=100～300米可以命名為25CLSP2～300型迷宮螺旋泵。
實(shí)施例2其性能參數(shù)如下電機(jī)輸入功率37 KW，轉(zhuǎn)速2900轉(zhuǎn)/分鐘螺旋轉(zhuǎn)子直徑D=155毫米螺紋頭數(shù)Z=72 φ/α=1.24，h/β=0.34單段螺紋長度L=280毫米間隙Δr=0.3水介質(zhì)流量Q=9立方米/小時(shí)輸出揚(yáng)程H=250～326米可以命名為40VLSP9～250型迷宮螺旋泵。
權(quán)利要求
1.一種新穎的高效迷宮螺旋泵，包括鞍座(1)、螺旋定子(8)、螺旋轉(zhuǎn)子(9)，螺旋轉(zhuǎn)子(9)的兩個(gè)端軸上裝有密封裝置，泵體(2)部分呈對(duì)稱結(jié)構(gòu)，螺旋轉(zhuǎn)子(9)的一個(gè)軸端外接電機(jī)，泵體內(nèi)設(shè)有泵腔，泵腔連通進(jìn)液口(3)、出液口(4)，進(jìn)液口分二路，由設(shè)在密封腔支架上的進(jìn)液孔道和環(huán)形通道(12)從螺旋轉(zhuǎn)子(9)兩軸端的錐面處通到進(jìn)液腔(19)，進(jìn)液腔(19)位于螺旋轉(zhuǎn)子(9)的軸肩和螺旋定子(8)端部部位，在靠螺旋轉(zhuǎn)子(9)、螺旋定子(8)兩端螺紋的起點(diǎn)位置上設(shè)有一個(gè)環(huán)形的、供液貯液用的布液環(huán)腔(10)，其特征在于所說環(huán)形通道(12)直接與進(jìn)液腔(19)相通；所說的布液環(huán)腔(10)是通過其外側(cè)的進(jìn)液環(huán)隙(11)和進(jìn)液小孔(20)與進(jìn)液腔(19)連通的腔室；所說的螺旋轉(zhuǎn)子(9)與螺旋定子(8)的螺紋均為鋸齒形螺紋結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新穎的高效迷宮螺旋泵，其特征在于該鋸齒形螺紋的螺旋角θ為5°～55°，螺紋法向截面的齒型斷面角φ，非工作面牙型斜角α，工作面的牙型斜角β，齒高h(yuǎn)，它們之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系為α+β=φ,φ/α=K1,h/β=K2，則φ、K1、K2的取值如下φ為30°～60°,K1為1.0～2.0,K2為0.1～1.0。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新穎的高效迷宮螺旋泵，其特征在于所說的螺旋定子(8)和螺旋轉(zhuǎn)子(9)中，其螺旋定子(8)的內(nèi)螺紋齒高h(yuǎn)內(nèi)，螺旋轉(zhuǎn)子(9)的外螺紋齒高h(yuǎn)外，其間結(jié)構(gòu)尺寸關(guān)系h內(nèi)=Kh外，K取值是0.2～2.0。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新穎的高效迷宮螺旋泵，其特征在于所說的螺旋轉(zhuǎn)子(9)和螺旋定子(8)由2N個(gè)分段式結(jié)構(gòu)構(gòu)成，N為1～20。
全文摘要
本發(fā)明屬于迷宮螺旋泵。泵體呈對(duì)稱結(jié)構(gòu),一端外接電機(jī),泵體內(nèi)設(shè)有進(jìn)液腔、布液環(huán)腔和迷宮式螺旋的泵腔,其中的環(huán)形通道直接與進(jìn)液腔相通,布液環(huán)腔通過進(jìn)液環(huán)隙和進(jìn)液小孔與進(jìn)液腔連通,泵腔中螺旋轉(zhuǎn)子與螺旋定子的螺紋均為鋸齒形螺紋,并可分段設(shè)置。該泵軸向力抵消,結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)計(jì)靈活,優(yōu)化效果良好。因該泵腔具有自動(dòng)升壓和動(dòng)態(tài)自密封作用,故應(yīng)用范圍明顯得到拓展,特別適用于高揚(yáng)程小流量場合的各種輸液泵和計(jì)量泵。
文檔編號(hào)F04D1/04GK1315618SQ00102578
公開日2001年10月3日 申請日期2000年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月23日
發(fā)明者何順生, 李文林 申請人:何順生