專利名稱：用于葉輪泵的低輸入扭矩轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及流體傳輸機(jī)器，具體來(lái)說(shuō)，涉及具有改進(jìn)設(shè)計(jì)特征的葉輪型流體位移單元。
背景技術(shù)：
葉輪型的流體位移單元在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)眾所周知。典型葉輪泵的這樣一實(shí)例揭示在授予Croke等人的美國(guó)專利6,503,064中，該專利揭示了一種具有光滑頂部和底部表面的轉(zhuǎn)子。一般地，轉(zhuǎn)子的頂部和底部表面倒圓光滑到Ra 4-20微英寸的表面粗糙度。因?yàn)檗D(zhuǎn)子的倒圓表面，流過(guò)葉輪泵的流體對(duì)轉(zhuǎn)子施加一剪力，由此，需要較大的輸入扭矩。
授予Edwards的美國(guó)專利5,560,741揭示了一種葉輪泵，該泵具有帶有中心地位于頂部和底部表面上的鉆孔或凹入部分的轉(zhuǎn)子。該凹入部分的目的在于，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)葉輪沿徑向向內(nèi)移動(dòng)時(shí)，提供葉輪下流體一跑逸的路徑，并且不涉及流體施加在轉(zhuǎn)子上的剪力。因此，本行業(yè)內(nèi)需要一種改進(jìn)的轉(zhuǎn)子，其能減小流體作用在轉(zhuǎn)子頂部和底部表面上的剪力。
因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種改進(jìn)的葉輪型位移單元，其能以最小的扭矩輸入量進(jìn)行操作。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于葉輪型位移單元的改進(jìn)的轉(zhuǎn)子，其能減小流過(guò)其間的流體作用的剪力量。
本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將會(huì)明白上述和其它的諸多目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一葉輪型流體位移單元，其具有一外殼、一延伸通過(guò)外殼的驅(qū)動(dòng)軸、一固定在驅(qū)動(dòng)軸上并設(shè)置在外殼內(nèi)的轉(zhuǎn)子以及至少一個(gè)固定在轉(zhuǎn)子上的葉輪。
轉(zhuǎn)子具有至少一個(gè)不光滑的頂部或底部表面。具體來(lái)說(shuō)，在一實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子的頂部和底部表面有陷窩?；蛘?，轉(zhuǎn)子的頂部和底部表面具有缺口、孔、凹穴，或彈擊圖形(shot peen pattern)。這樣，不光滑的頂部和底部表面橫貫轉(zhuǎn)子引入流體渦流，渦流減小流體作用在轉(zhuǎn)子上的剪力，由此減小了所需要的輸入扭矩。


圖1是本發(fā)明的一葉輪型流體位移單元的平面圖；圖2是本發(fā)明的一實(shí)施例的轉(zhuǎn)子的平面圖；圖3是本發(fā)明的另一實(shí)施例的轉(zhuǎn)子的平面圖；圖4是本發(fā)明的另一實(shí)施例的轉(zhuǎn)子的平面圖；圖5是本發(fā)明的另一實(shí)施例的轉(zhuǎn)子的平面圖；圖6是本發(fā)明的另一實(shí)施例的轉(zhuǎn)子的平面圖。
具體實(shí)施例方式
如本文中所采用的，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到一葉輪型流體位移單元包括葉輪型泵和電機(jī)兩者。
參照?qǐng)D1，一典型的葉輪型流體位移單元10顯示為具有一凸輪環(huán)或外殼12、一延伸通過(guò)外殼12的驅(qū)動(dòng)軸14、一固定在驅(qū)動(dòng)軸14上并具有接納葉輪20的諸缺口18的轉(zhuǎn)子16。缺口18內(nèi)的流體壓力迫使葉輪20沿徑向向外，以使葉輪末端22與外殼12的內(nèi)直徑24相接合。這樣，如本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所公知的，葉輪20掃過(guò)流體使其壓縮在轉(zhuǎn)子16和外殼12的內(nèi)直徑24之間，并介于入口/出口端口26之間。
參照?qǐng)D2-6，轉(zhuǎn)子16大致地為圓形，具有一外側(cè)表面28和一與底部表面32相對(duì)的頂部表面30。轉(zhuǎn)子16還包括一中心孔34，以便匹配地接納驅(qū)動(dòng)軸14。如圖2-6所示，缺口18適于接納滾子型葉輪。本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到缺口18可適于使轉(zhuǎn)子16可用于傳統(tǒng)的葉輪(如圖1所示)。
轉(zhuǎn)子16的頂部或底部表面30和32中的至少一個(gè)是不光滑的，以便橫貫轉(zhuǎn)子16地引入流體渦流，由此減小了作用在其上的流體剪力。較佳地，頂部和底部表面30和32都是不光滑的。具體來(lái)說(shuō)，如圖2所示，頂部和底部表面30和32具有多個(gè)陷窩36。它們橫貫轉(zhuǎn)子16的頂部和底部表面均勻地間隔分布。或者，如圖3所示，頂部和底部表面30和32具有多個(gè)缺口38，它們鄰近于缺口18并從中心孔34沿徑向向外延伸。
或者，如圖4所示，頂部和底部表面30和32具有多個(gè)孔40，它們鄰近于缺口18并完全地鉆透轉(zhuǎn)子16。在另一變化的實(shí)施例中，如圖5所示，轉(zhuǎn)子16的頂部和底部表面30和32鄰近于缺口18具有凹穴42。與圖4所示的孔40不同，凹穴42僅局部地延伸通過(guò)轉(zhuǎn)子16?；蛘?，如圖6所示，頂部和底部表面30和32具有彈擊圖形44，它們基本上覆蓋轉(zhuǎn)子16的全部頂部和底部表面。彈擊圖形44較佳地具有至少Ra 50微英寸的表面粗糙度。
在操作中，由于改進(jìn)的轉(zhuǎn)子16，葉輪型流體位移單元10以最小的作用在驅(qū)動(dòng)軸14上的扭矩輸入量進(jìn)行操作。具體來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)子16的不光滑的頂部和底部表面30和32用作在鄰近于頂部和底部表面的流體中引入作用于轉(zhuǎn)子的渦流。流體渦流減小了流體作用在頂部和底部表面30和32上的剪力，由此減小了驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子16所需要的扭矩量。
不光滑的頂部和底部表面30和32對(duì)于輸入扭矩具有相當(dāng)?shù)淖饔谩Ｅc在恒定溫度下以4000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速操作的傳統(tǒng)光滑表面的轉(zhuǎn)子相比，使用如圖2所示的陷窩36可大約減小輸入扭矩2.49％。同樣地，使用如圖3所示的缺口38可大約減小輸入扭矩5.67％，使用如圖4所示的孔40可大約減小輸入扭矩6.95％，使用如圖5所示的凹穴42可大約減小輸入扭矩11.87％，使用如圖6所示的彈擊圖形44可大約減小輸入扭矩13.53％。通過(guò)組合圖2-6的干擾圖形可以實(shí)現(xiàn)更大的扭矩減小。例如，一具有帶有如圖4所示的孔40和圖6的彈擊圖形的頂部和底部表面30和32的轉(zhuǎn)子16可大約減小輸入扭矩18.33％。同樣地，組合如圖5所示的凹穴42和彈擊圖形44，與傳統(tǒng)的光滑表面的轉(zhuǎn)子相比，可大約減小輸入扭矩24.34％。
由此可見，通過(guò)使用帶有不光滑的頂部和底部表面的改進(jìn)的轉(zhuǎn)子，本發(fā)明可減小流體作用的剪力量，由此，允許葉輪型流體位移單元以最小輸入扭矩量進(jìn)行操作。
權(quán)利要求
1.一種葉輪型流體位移單元包括一外殼；一延伸通過(guò)外殼的驅(qū)動(dòng)軸；一固定在驅(qū)動(dòng)軸上并設(shè)置在外殼內(nèi)的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子具有至少一個(gè)不光滑的頂部或底部表面；以及固定在轉(zhuǎn)子上的至少一個(gè)葉輪。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，轉(zhuǎn)子的頂部和底部表面上生有諸陷窩。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，轉(zhuǎn)子的頂部和底部表面具有多個(gè)缺口。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，轉(zhuǎn)子的頂部和底部表面具有多個(gè)延伸通過(guò)其中的孔。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，轉(zhuǎn)子的頂部和底部表面具有多個(gè)延伸通過(guò)其中的凹穴。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，頂部和底部表面具有一彈擊圖形。
全文摘要
一種葉輪型流體位移單元具有一外殼、一延伸通過(guò)外殼的驅(qū)動(dòng)軸、一固定在驅(qū)動(dòng)軸上并設(shè)置在外殼內(nèi)的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子具有至少一個(gè)不光滑的頂部或底部表面，至少一個(gè)葉輪固定在轉(zhuǎn)子上。
文檔編號(hào)F04C18/344GK1749567SQ20051010415
公開日2006年3月22日 申請(qǐng)日期2005年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月17日
發(fā)明者M·A·貝茨, E·D·布雷特, R·J·克林凱爾, K·J·蘭德輝斯 申請(qǐng)人:沙厄-丹福絲股份有限公司