專利名稱：具有葉輪的容積式泵及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有葉輪的旋轉容積式泵，其中，葉輪在泵送室中限定具有可變?nèi)莘e的多個室，流體通過所述多個室從泵的入口機械地輸送到泵的出口。
背景技術：
這些泵很久前就已知并且用在多個技術領域中。具有使用偏心旋轉構件的葉輪的現(xiàn)有技術泵通常在以下一個或多個方面不令人
兩意-高成本，也涉及泵部件數(shù)量多、其標準化有限、所使用的材料和制造這些部件所需的工作；-對于給定容積排量的有限性能；-有限幾何公差；-使用靈活性低；-需要潤滑，使得它們不適于用在一些應用中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有葉輪的容積式泵及其制造方法，其不具有現(xiàn)有技術的缺陷。根據(jù)本發(fā)明，可以實現(xiàn)該目的，其中，具有可變?nèi)莘e的室在軸向相對的端部處通過一對轉動表面限定，所述成對轉動表面軸向地閉合所述泵送室并且被設置成圍繞相互傾斜的軸線轉動。優(yōu)選地，所述表面是錐形表面或者成形為球形帽的表面，并且是一對輪盤或球形帽的面對表面，所述成對輪盤或球形帽的軸線與所述表面的軸線重合并且通過葉輪轉動。優(yōu)選地，葉輪具有與表面的特定間隙徑向槽接合的多個徑向葉片。本發(fā)明也涉及一種制造上述泵的方法，包括以下步驟-提供泵送室；-將葉輪安裝在所述泵送室中；-借助于一對轉動表面在軸向相對的端部處閉合泵送室，所述成對轉動表面具有相互傾斜的軸線并且被設置成接合葉輪以便轉動。


現(xiàn)在將參照附圖更詳細地描述本發(fā)明，附圖示出了經(jīng)由非限制例子給出的優(yōu)選實施方式并且其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的泵的正視圖；圖2是軸向剖視圖；圖3是分解圖4是定子和轉子的正視圖；圖5是示出葉輪與輪盤之一相互接合的視圖；圖6是葉輪的前視圖；圖7是變型實施方式的正視圖；和圖8是圖7中示出的泵的分解圖。
具體實施例方式參照圖1至圖5，總的由附圖標記1標明的根據(jù)本發(fā)明的泵包括管狀泵主體或定子 2，其限定泵送室20，該泵送室20的頂端和底端分別由緊固在定子2的端部凸緣2 和22b 上的蓋9、10封閉。用于被泵送的流體的進入口(入口)7和排出口(出口)8在室20中開口。室20容納轉子，該轉子包括葉片葉輪3和通過葉輪3轉動的兩個輪盤4、5。所述輪盤安裝在葉輪3的軸向相對側，并且具有相互傾斜的軸線?？紤]附圖，下文中輪盤4、5也將分別被稱為上輪盤和下輪盤。如果需要，可以在輪盤4、5和室20的壁之間設置旋轉密封件，以避免泄露。為了容納傾斜的輪盤，定子2和室20是彎頭形的。上輪盤4和下輪盤5的面對表面40、50是旋轉表面，它們的軸向截面的高度從輪盤的邊緣朝著輪盤的軸線逐漸增大。在這里描述的示例性實施方式中，表面40、50是錐形表面，其軸線與輪盤的軸線重合，并且輪盤優(yōu)選安裝在室20中，使得上輪盤4的錐形表面40 的母線與下輪盤5的錐形表面50的母線大致平行，如圖4所示。在其它實施方式中，替代錐形，表面40、50可以被成形為球形帽?？傊欣氖牵啽P4、5彼此相同，以使泵的結構和制造更簡單，并且保持待制造的不同零件的數(shù)量有限。輪盤4、5之間的間距可以調節(jié)，并且為此至少上輪盤4安裝在室20中，使得其軸向位置能夠改變。優(yōu)選地，兩個輪盤與各自的平行母線一致地基本上彼此鄰近。輪盤間距的改變例如通過氣動致動器(未示出)獲得。在泵反向旋轉的情況中，輪盤位移也可以從給定壓力開始出現(xiàn)。葉輪3是蝴蝶葉輪，具有大致梯形葉片30，所述大致梯形葉片30通過它們的小的基部接合到中央轂31，中央轂31與軸(未示出)成一體，該軸又連接到適當?shù)尿寗友b置。 葉輪3圍繞其軸線轉動，且在輪盤4和5的中央處樞轉，如圖5中針對輪盤5所示，并且葉輪3的葉片30的上邊緣和下邊緣分別接合輪盤4、5的表面40、50中的徑向槽41和51 (圖 3)，以使輪盤轉動。葉輪3的葉片30有軸向間隙地接合徑向槽41和51，如圖2所示?？紤]到錐形表面40、50的軸線的傾度并且假定葉片30的上邊緣和下邊緣具有相同的傾度，每個葉片將與上輪盤4和下輪盤5的相應槽具有不同的間隙，并且不同的葉片將與兩個輪盤中的相應槽 (或者至少與上輪盤4中的槽，假定下輪盤5具有豎直軸線，如圖中所示)具有不同的間隙。 通過這樣的布置，葉片30和表面40、50在彎頭形室20的內(nèi)側限定具有逐漸可變?nèi)莘e的多個連續(xù)室21 (圖1，2和4)。泵1的容積排量取決于錐形表面40、50之間在其中央處的角度(由此取決于其孔口和其轉動軸線的傾度)、取決于輪盤4、5的軸向和徑向尺寸，以及取決于葉片30的數(shù)量和厚度。錐形表面40、50的軸線的相對傾度也影響泵1的轉速。實際上，這種傾度越小，泵上
4的應力越小且由此轉速可以越高。理論上，軸線的傾度范圍可以從稍高于0°的值到稍低于90°的值。實踐中，用于本發(fā)明的優(yōu)選應用(例如真空泵)的適當傾度將低于10°，例如在5° -6°的級別。清楚地，如果錐形表面被設置成使得相應的母線平行，那么由處在相對于平行的母線偏置180°的位置的所述表面限定的角度將為軸線的傾斜角的兩倍。在圖示的實施方式中，葉輪3通過外部電動馬達6轉動。在其它實施方式中，驅動器可以是磁性驅動器。后面的方案尤其適用于希望保持泵送模塊(室20和轉子3、4、5)與外部隔離的應用。作為另一種替代，可以利用集成在輪盤之一中的電動馬達?；氐竭M入口和排出口(入口和出口)7和8，入口 7連接到進入道70并且可能與止回閥相聯(lián)。出口 8也可以與閥相聯(lián)。在進入和排出處設置閥有助于改進泵1的性能。此外， 由葉片30的數(shù)量確定的泵的容積排量的細分越多，提供閥以確保合適操作的需要越小。進入口 7和排出口 8的位置對于泵1的安裝是沒有約束的。但是，有利地，排出物指向輪盤4、5中的一個或兩個的后側。以此方式，排出的流體有助于沿中心方向推動輪盤， 由此減小在轉動過程中的間隙。在使用外部電動馬達6驅動葉輪3的真空泵的應用情況中， 通過引導排放物朝向位于驅動側上的輪盤(在附圖中為下輪盤幻的后部，排出的流體能夠用于冷卻電動馬達，由此提高其效率。在泵內(nèi)側被引導的排放物也有助于降低噪音。但是， 排放物甚至可以在泵的外側被弓I導。有利地，泵1的部件能夠通過摸制塑性材料來制造，例如添加彈性體以便向材料增加一定柔性。這使得對部件安裝的干擾輕微，且部件不會被損壞或者部件也不會損壞其它固定或活動零件。此外，定子2可以由透明塑料制造。特定的材料取決于被泵送的流體的性質。使用這些材料使泵的幾何機構優(yōu)化并且獲得減小的重量，這使得達到高轉速更容易。特別地，葉片30必須能夠在徑向上彎曲(參照圖6，圍繞由虛線A-A標明的軸線)，以便匹配室21的高度變化。彎曲角度α當然取決于面對表面之間的角度，并且優(yōu)選地是幾度(例如4°到6° )。葉片柔性也能夠通過使其由橡膠或涂覆有柔性材料的金屬制造來獲得。取決于材料的柔性和葉片30與槽41、51之間的間隙，輪盤4、5的軸線之間的角度并且由此泵的容積排量能夠增大。將理解到，在泵用作壓縮器或真空泵的情況中，相對于彼此運動的部件之間的潤滑是不需要的。例如，可以提供滾柱軸承或滾珠軸承，或者可以使用本領域中熟知的具有高滑移系數(shù)的材料。如上所述，具有相互傾斜的軸線的轉動表面導致室20中限定具有可變?nèi)莘e的多個連續(xù)室21，由此操作包括被輸送的流體體積的膨脹和壓縮步驟，結果引入和排出流體體積。最大輸送壓力將基于輪盤表面40、50的幾何結構及其軸向密封系統(tǒng)來確定。這種輸送壓力可以通過作用在輪盤間距上來調節(jié)?？梢韵氲揭韵虏僮鱽碇圃焐鲜霰?提供彎頭形泵送室20；-將葉輪3安裝在泵送室20中，使得葉輪圍繞其軸線轉動；-借助于一對轉動表面40、50在軸向相對的端部處閉合泵送室20，所述成對轉動表面40、50被設置成圍繞相互傾斜的軸線轉動并且被設置成與葉輪3轉動接合。顯然本發(fā)明能夠達到希望的目標。部件的數(shù)量少于現(xiàn)有技術方案，并且部件本身
5由相對廉價材料制成并且允許寬公差，從而不需要昂貴的精密工作。使用塑性材料使得幾何結構的優(yōu)化更容易，并且結合部件重量的減小和偏心轉動零件的消除，允許在高速下使用泵，同時又能夠獲得高性能。此外，特別是輪盤4、5的一些部件是相同的，并且該特征也有助于降低制造成本。轉子部件的形狀還允許設計中具有廣泛的靈活性，以使泵1適應具有不同要求的不同應用。特殊幾何結構允許容易地組裝部件。最后，部件的布置導致軸向尺寸減小。在圖7和8中示出的變型實施方式中，與前面附圖中示出的元件相對應的元件由相同的附圖標記添加上標表示，泵1'包括泵主體或定子2'，其由兩個半球形主體2' a、 2' b構成，所述兩個半球形主體2' a、2' b在沿著各自基部的周邊設置的凸緣23a、2!3b處對應接合。定子2'限定容納轉子的大致球形泵送室20，轉子由葉片葉輪3'和位于葉輪的相對側上的一對球形帽4'、5'構成。類似于圖1至6中示出的實施方式中的輪盤4、5，帽 4'、5'能夠圍繞相互傾斜的軸線轉動，并且它們的面對表面40' ,50'是轉動表面(錐形或球形帽的形狀)，轉動表面的軸向截面的高度從帽的邊緣朝著帽的軸線逐漸增大。此外， 這些表面40' ,50'分別具有徑向槽41和51，徑向槽41和51通過葉輪3'的葉片30'的邊緣接合。半球形主體2' a、2' b還具有與帽4'、5'的轉動軸線同軸的孔Ma J4b。這些孔之一用于將葉輪3'聯(lián)接到轉動發(fā)生器(例如類似于圖1至3中示出的馬達6的電動馬達)的構件的通道。另一個孔不被使用，并且其將以任何適當方式封閉。設置該另一個孔僅僅由于制造廉價的原因，如此其允許利用相同的模具制造半球形主體2' a、2' b。這種變型實施方式的操作與圖1至6中示出的實施方式相同。相對于圖1至6中示出的實施方式，這種變型實施方式允許減小泵的軸向尺寸，改進零部件的對準和引導并且獲得減小的間隙，使得減少對具有高柔性葉片的需要。清楚的是，上面的描述僅通過非限制例子給出并且可以進一步改變和變型，而不脫離由權利要求限定的本發(fā)明的范圍。
權利要求
1.一種具有葉輪的旋轉容積式泵，所述葉輪(3 ;3')在泵送室00)內(nèi)限定具有可變?nèi)莘e的多個連續(xù)室(21)，流體通過所述多個連續(xù)室從泵(1 )的入口(7)機械輸送到泵(1 ；1')的出口(8)，其特征在于，具有可變?nèi)莘e的所述室在軸向相對端部處通過一對轉動表面00，50 ;40'，50')限定，所述成對轉動表面00，50 ;40'，50')軸向地閉合所述泵送室00)并且被設置成圍繞相互傾斜的軸線轉動。
2.根據(jù)權利要求1所述的泵，其特征在于，所述轉動表面00，50;40' ,50')是錐形表面或者成形為球形帽的表面。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的泵，其特征在于，所述轉動表面00，50;40' ,50')是一對輪盤G，5)或球形帽,5')的面對表面，所述成對輪盤G，5)或球形帽,5') 的軸線與所述表面00，50 ;40' ,50')的軸線重合，并且通過葉輪(3，3')圍繞其軸線轉動。
4.根據(jù)權利要求3所述的泵，其特征在于，所述面對表面00，50;40' ,50')具有軸向截面，其高度從邊緣朝著所述軸線逐漸增大。
5.根據(jù)前述權利要求所述的泵，其特征在于，所述葉輪(3，3')具有多個徑向葉片 (30；30')，并且所述表面^)，50 ;40'，50')具有通過葉輪(3 ;3')的葉片(30 ;30') 接合的徑向槽01，51 ；41' ,51')。
6.根據(jù)權利要求5所述的泵，其特征在于，所述葉片(30;30')有軸向間隙地接合所述槽 01，51 ； 41'，51')。
7.根據(jù)權利要求2至6中任一項所述的泵，其特征在于，所述表面00，50;40' ,50') 是錐形表面，并且被設置成使得一個表面的母線與另一表面的母線基本上平行并且使得所述兩個表面與平行的母線一致地基本上彼此鄰近。
8.根據(jù)權利要求2至7中任一項所述的泵，其特征在于，所述表面00，50;40',50') 有可調節(jié)軸向距離地安裝。
9.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的泵，其特征在于，定子O;2')和轉子(3，4，5 ； 3'，4'，5')由柔性材料制成。
10.一種制造具有葉輪的容積式泵(1 ；1')的方法，包括以下步驟提供泵送室00)；將葉輪(3 ;3')安裝在所述泵送室00)中；其特征在于，所述方法還包括以下步驟借助于一對轉動表面00，50 ；40' ,50')在軸向相對的端部處閉合泵送室(20)，所述成對轉動表面G0，50 ；40' ,50')具有相互傾斜的軸線并且被設置成與所述葉輪(3 ； 3')轉動接合。
全文摘要
一種旋轉容積式泵(1)包括葉輪(3)，其在泵送室(20)中限定具有可變?nèi)莘e的多個連續(xù)室(21)，流體通過所述多個連續(xù)室(21)從入口(7)機械輸送到出口(8)。具有可變?nèi)莘e的室(21)在軸向相對的端部處通過一對轉動表面(40，50)限定，所述成對轉動表面閉合泵送室(20)并且被設置成圍繞相互傾斜的軸線轉動。本發(fā)明也涉及制造泵的方法。
文檔編號F04C3/06GK102301140SQ200980156047
公開日2011年12月28日 申請日期2009年12月22日 優(yōu)先權日2008年12月23日
發(fā)明者F·費爾米尼, V·波洛尼 申請人:Vhit公司