專利名稱：磁驅動齒輪泵的制作方法
技術領域：
本發(fā)明大體上涉及正排量齒輪泵，更具體地涉及一種具有簡化結構的磁驅動齒輪泵，該磁驅動齒輪泵具有磁體—轉子組件以及偏置固定軸(offset stationary shaft)，兩個相應的齒輪在該偏置固定軸上轉動。
背景技術：
在許多泵送應用中，期望通過不使用與轉動部件一起的密封件來避免潛在的密封泄漏。因此，在泵領域中更常見的是采用磁驅動系統(tǒng)，以消除對沿轉動面的密封件的需求。盡管這種泵仍然可采用靜密封件，但是由于它們沒有動態(tài)或轉動密封件，因而被稱作“無密封”泵。事實上，在正排量齒輪泵的設計中也已經采用了磁驅動結構。
在一些現(xiàn)有技術的磁驅動齒輪泵中，通常將其上安裝有至少一個齒輪的從動軸稱為轉子。反過來，為了支撐這樣的可轉動軸，通常在磁驅動部件和泵殼的容納齒輪的部分之間使用附加的泵殼部分或托架。這樣的泵還往往使第二齒輪或惰輪在固定軸上轉動。該固定軸可在一個端部處安裝在泵殼的頭部內。
在現(xiàn)有技術的泵中，支撐用于轉子的可轉動軸的所需的托架以及包括該可轉動軸在內的部件的附加長度增加了這種泵的整體長度和重量。另外，用于惰輪的單獨轉動的轉子軸和固定軸增加了結構的復雜性，并增大了形成成功而可靠的泵所必須的公差。期望的是簡化這種磁驅動齒輪泵并降低其尺寸和重量。
本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術的齒輪泵中的缺點，同時提供了磁驅動齒輪泵中的上述期望特征。
發(fā)明內容
在以下說明和附圖中將闡述本發(fā)明的目的和優(yōu)點，從這些說明和附圖將明白這些目的和優(yōu)點，也可從本發(fā)明的實施中獲悉。
本發(fā)明大體上實施為一種磁耦合齒輪泵，該磁耦合齒輪泵具有具有入口和出口的泵殼；可轉動環(huán)形磁驅動組件，該可轉動環(huán)形磁驅動組件布置在所述泵殼中并在一個端部處具有凹槽；環(huán)形罐，該環(huán)形罐在一個端部處具有凹槽并具有與所述泵殼密封接合的周緣，該罐的至少一部分布置在所述環(huán)形磁驅動組件的所述凹槽內。該泵還具有環(huán)形從動磁體—轉子齒輪組件，該磁體—轉子齒輪組件具有基本上布置在所述環(huán)形罐的所述凹槽內的磁性部，并且該磁性部與所述環(huán)形磁驅動組件基本對準從而形成耦合驅動裝置。
在本發(fā)明的第一方面中，所述泵具有偏置固定軸，該偏置固定軸具有第一軸部和第二軸部，并且所述第一軸部的縱向軸線平行于所述第二軸部的縱向軸線但與其間隔開，其中當所述可轉動環(huán)形磁驅動組件轉動時，所述環(huán)形從動磁體—轉子齒輪組件在所述偏置固定軸的所述第一軸部上轉動并且該轉子齒輪驅動在所述偏置固定軸的所述第二軸部上轉動的惰輪。
在本發(fā)明的另一方面中，所述偏置固定軸可以僅在所述第一軸部的端部處支撐在所述環(huán)形罐的所述凹槽內，或者僅在所述第二軸部的端部處支撐在所述泵殼的頭部中，或者既在所述第一軸部的端部處支撐在所述環(huán)形罐的所述凹槽內，又在所述第二軸部的端部處支撐在所述泵殼的頭部中。
在本發(fā)明的另一方面中，所述環(huán)形從動磁體—轉子齒輪組件具有與磁體安裝部一體形成的轉子齒輪部。
在本發(fā)明的再一方面中，所述偏置固定軸可由連續(xù)的單件形成，或者可由至少兩個連接在一起的部件形成。
因此，本發(fā)明提供了在磁驅動部件和轉子齒輪之間需要附加的泵殼托架部的更長、更復雜的磁驅動齒輪泵的替換方案。本發(fā)明還通過利用用于轉子齒輪和惰輪的偏置固定軸而簡化了結構，而不是使齒輪在兩個單獨的固定軸上轉動或者與兩個轉動軸一起轉動。
應當理解，上述概括描述和以下的詳細描述都是例示性的并僅為說明之用，而不是對如所要求的本發(fā)明的限制。在優(yōu)選實施例的以下描述中并通過所附權利要求將更加完全地明白本發(fā)明的其它特征和目的。
在描述優(yōu)選實施例中參照附圖，其中相同部件具有相同的附圖標記，在這些附圖中圖1是磁驅動齒輪泵的剖視圖，該磁驅動齒輪泵具有支撐在環(huán)形罐內以及泵殼的頭部中的偏置固定軸。
圖1a是沿圖1中所示的剖切線剖取的圖1的泵的剖視圖。
圖2是磁驅動齒輪泵的剖視圖，該磁驅動齒輪泵具有高度緊湊的磁體—轉子齒輪組件以及僅支撐在環(huán)形罐內的偏置固定軸。
圖3是磁驅動齒輪泵的剖視圖，該磁驅動齒輪泵具有高度緊湊的磁體—轉子齒輪組件、簡化的環(huán)形罐以及僅支撐在泵殼的頭部中的偏置固定軸。
圖4是用于偏置固定軸在罐內的端部的可選內支撐的剖視圖。
圖5是可選的環(huán)形從動磁體—轉子組件的剖視圖，該磁體—轉子組件具有轉子齒輪和磁體安裝部，示出了單獨的止推軸承而沒有示出磁體。
圖6是可選的多件構造的偏置固定軸的平面圖。
圖6a是圖6中所示的偏置固定軸的分解剖視圖。
應當理解這些附圖未按比例。雖然省略了磁驅動齒輪泵的大量機械細節(jié)，其中包括緊固手段的細節(jié)和以及具體部件的其它平面圖和剖視圖，然而根據本公開，本領域的技術人員在其理解范圍內會很好地考慮到這些細節(jié)。還應當理解本發(fā)明不限于所示的優(yōu)選實施例。
具體實施例方式
基本上參照圖1至圖6a，將理解本發(fā)明的磁驅動齒輪泵基本上可在無密封正排量齒輪泵的多種構造中實施。
參照圖1中的優(yōu)選實施例，泵2具有外殼4，該外殼4包括第一體部6、第二體部8、連接到第一體部6上的軸承蓋10、以及連接到第二體部8上的頭部12。外殼部件可由諸如鋼、不銹鋼、鑄鐵或其它金屬材料或者結構塑料等的剛性材料構成。軸承蓋10通過螺栓14連接到第一體部6上，但是應理解可通過其它緊固手段或者通過部件的直接連接(例如通過壓配合或螺紋連接)進行所述連接?？蛇x地，軸承蓋10和第一體部6可一體形成為單件。外殼頭部12通過螺栓16以類似方式連接到第二體部8上，并且還可通過多種其它合適構造中的任何一種進行連接?？梢圆捎弥T如彈性體O形環(huán)、預成形或液體墊片材料等的靜密封件22和24，以增強外殼部件之間的連接。外殼4還具有入口26，該入口用于抽取待泵送到該外殼4內的流體或介質；以及出口28，該出口用于將介質從泵排出。圖1、圖2和圖3示出了與對齊的入口26和出口28成90°而通過該優(yōu)選實施例的剖面。圖1a示出了在第二體部8中的入口26和出口28。應理解，入口26和出口28可以相對于彼此以任意角度布置，并且泵2可具有多于一個的入口和多于一個的出口。
軸承蓋10具有開口30，在該開口30中安裝有軸承32，以支撐可轉動環(huán)形磁驅動組件34。軸承32可以具有各種構造，例如滾珠軸承或滾柱軸承、襯套等。驅動組件34包括軸36，該軸36可轉動地接合軸承32，并且可在第一端部處連接至諸如電機等的外部動力源(未示出)?？赊D動環(huán)形磁驅動組件34還包括杯形驅動構件38，該驅動構件38在其第一端部處連接到可轉動軸36的第二端部上，并在第二端處具有凹槽40。可選地，可去除軸承蓋10、軸承32和軸36以有利于將杯形驅動構件38直接安裝在外部動力源的軸(如將容納在圖2中的可選實施例中)上。驅動構件38和軸36的連接示出為通過鍵和鍵槽42進行，但是應理解這一連接可通過諸如以上關于泵殼部分的連接而所述的可選手段進行。同樣，驅動構件38和軸36可一體形成為單件。驅動構件38可由諸如關于外殼所述的剛性材料構成。驅動組件34還具有磁體44，該磁體在凹槽40內連接到杯形驅動構件38的內壁上。磁體44可具有任何構造，但優(yōu)選為矩形，并優(yōu)選通過化學手段(例如，通過環(huán)氧樹脂或粘合劑)連接到驅動構件38上，或者可以通過合適的緊固件(例如，鉚釘?shù)?安裝。
杯形或鐘形罐46至少部分布置在環(huán)形磁驅動組件34的凹槽40內。罐46可由各種剛性材料中的任何一種構成，并且通常根據待泵送的介質選擇材料，但是該材料優(yōu)選為不銹鋼(例如，合金C-276)，但也可以是塑料、合成材料等。罐46在一端開口從而形成凹槽48并具有周緣50。罐46的周緣50可以以各種方式安裝成與泵殼4密封接合，在圖1中示出了其中一種，在該圖中周緣50在第一體部6和第二體部8之間的連接處安裝到第一體部6上。
磁驅動齒輪泵2包括偏置固定軸52，該偏置固定軸52包括具有第一縱向軸線的第一軸部54以及具有第二縱向軸線的第二軸部56，該第二縱向軸線平行于第一軸部的縱向軸線但與其間隔開。第一軸部54在罐46的凹槽48內延伸，并且可被支撐在偏置軸52的第一軸部54的相應端58處。如圖1所示，可通過接合布置在罐46的凹槽48中的支撐構件60為軸端58提供支撐。
可選地，若在罐中支撐第一軸部的端部，則該罐可具有內支撐部62a，如在圖4中的罐46a中所示，在該圖中軸端58a僅僅由內支撐部62a支撐，或者例如通過壓配合或化學結合劑而固定地連接到該內支撐部62a上。在圖2中所示的另一可選例中，緊湊的罐46b可具有更加結實的支撐部62b，該支撐部62b與罐46b一體形成或分開形成但固定地連接到罐46b上，以在軸端58b處支撐偏置軸52b。此外，軸端58b可通過上述手段或者通過諸如壓配銷、螺釘?shù)鹊木o固件64b固定連接到罐46b上。在罐中的支撐部內的固定連接還可用于形成并保持偏置固定軸的對準。
在圖1中的優(yōu)選實施例中，泵2還包括環(huán)形從動磁體—轉子齒輪組件66，該組件66與偏置軸52的第一軸部54可轉動地接合，并可采用諸如襯套68的減摩裝置或者其它合適的軸承結構。磁體—轉子齒輪組件66具有朝向第二軸部56布置的轉子齒輪部70以及磁體安裝部72，該磁體安裝部72一體地或通過用于固定地接合部件的合適裝置連接到轉子齒輪部70上。轉子齒輪部70可以為各種構造，例如呈內齒輪泵的外齒輪形式。轉子齒輪部70也可以由各種剛性材料構成，這取決于待泵送的介質。例如，當期望用這樣的泵泵送非腐蝕性物質時，轉子齒輪部70以及磁體安裝部可以優(yōu)選由鋼制成。
為了降低重量和慣性，磁體安裝部72優(yōu)選在其端部中具有凹槽74。磁體安裝部72還具有類似于磁體44的磁體76，該磁體76優(yōu)選以與磁體44和驅動構件38相連接所采用的方式類似的方式連接到磁體安裝部的外壁78上。當泵2用于泵送腐蝕性物質時，磁體—轉子齒輪組件66優(yōu)選由不銹鋼制成，但是有利的是在磁體安裝部72和磁體76之間包含環(huán)形碳鋼部分(未示出)?？稍谒龃朋w和環(huán)形碳鋼部分上安裝不銹鋼套筒(未示出)，以進一步防護。磁體安裝部72和磁體76布置在罐46的凹槽48內，從而通過環(huán)形罐46與環(huán)形磁組件34的磁體44隔開，但是它們被布置成將相應的磁體76和磁體44放置成基本對齊，從而形成磁耦合。該磁耦合使環(huán)形磁體—轉子齒輪組件66不與環(huán)形磁驅動組件34物理接觸，但是通過該環(huán)形磁驅動組件的轉動而轉動并由此而被驅動。
如先前所述，偏置固定軸52包括第二軸部56。如圖1至圖3中的優(yōu)選實施例所示，偏置軸52可以連續(xù)構造有一體的第一軸部54和第二軸部56。然而，偏置軸52可以以各種可選方式構成，圖6和圖6a示出了其中一個示例。圖6示出了多件式偏置軸80，該偏置軸80具有固定連接至第二軸部84上的第一軸部82。如圖6和圖6a所示，可通過螺栓86進行該連接，或者可通過使用其它緊固件或連接手段(例如，焊接、壓配合等)進行。
第二軸部56(或84)具有端部90，該端部90與第一軸部54的軸端58相對。應當理解，如關于軸端58所討論的那樣，可為軸端90提供用于軸52的支撐。例如，在圖1中示出了用于軸端90的支撐，在該圖中軸端90被支撐在外殼頭部12中。在該布置中，利用鍵和鍵槽92形成偏置軸52的對準并防止其轉動。
如在圖2的可選實施例中所示，杯形驅動構件38b可直接接收外部動力源的軸。此外，第二軸部56b的軸端90b可不包括支撐在外殼頭部12b中的其它部分。事實上，如以上所述，偏置固定軸52b在軸端58b處固定支撐在罐46b中。該構造使得能簡化外殼頭部12b的結構，并且可通過將該外殼頭部結合到外殼的第二體部內而進一步簡化。圖2中的第二實施例還允許使用帶有減摩襯套或軸承68b的緊湊的環(huán)形從動磁體—轉子齒輪組件66b。該緊湊設計可用在長度更短的泵2b中。
在圖3中的第三優(yōu)選實施例中示出了將外殼頭部結合到外殼的第二體部8c中的所述結合。該實施例還提供了用于偏置固定軸的可選支撐結構的示例。在圖3中，可選的偏置固定軸52c包括具有第一軸端58c的第一軸部54c以及具有第二軸端90c的第二軸部56c。偏置軸52c在軸端90c處支撐在成一體的外殼的第二部分和頭部8c內，而不是在軸端58c處支撐在罐46c內。軸端90c通過上述手段中的任何一種固定連接到外殼部分8c上，同時通過外殼部分8c中的隆起的肋或突出部(tang)92c以及第二軸部56c的軸端90c中的相應槽94c進一步提供對準和抗轉動。與圖2中的第二實施例有些類似，圖3中的第三實施例在縮短的泵2c中使用了帶有減摩襯套或軸承68c的緊湊的環(huán)形從動磁體—轉子齒輪組件66c。
對于環(huán)形從動磁體—轉子齒輪組件66來說還期望的是具有某種形式的止推軸承面。如圖1所示，可在偏置固定軸52上一體設置前向止推軸承面96，以接合位于磁體—轉子齒輪組件66中的前向止推軸承構件98。可以采用附加設置的后向止推軸承，其例如呈圖5中所示的獨立軸環(huán)100的形式。軸環(huán)100可以以各種方式安裝到偏置固定軸52的第一軸部54上。圖5示出了通過固定螺釘102的安裝，不過可以采用將軸環(huán)接合到軸上的其它緊固件或手段，例如壓配合等。軸環(huán)100被布置成在凹槽74內與位于磁體—轉子齒輪組件66的另一端部處的后向止推軸承構件104接合。因此，可以一體設置或單獨設置止推軸承，以保持部件的適當定位，從而減少振動和磨損。
在所示各個實施例的每一個中，在第二軸部上安裝有用于轉動的惰輪106。可以使用諸如襯套108或軸承的減摩構件。惰輪106被布置成通過惰輪106和轉子齒輪部70上的輪齒的嚙合而與轉子齒輪部70接合，如在圖1a中最佳可見。在泵2的操作中，當外部動力源使環(huán)形磁驅動組件34轉動時，上述磁耦合致使環(huán)形從動磁體—轉子齒輪組件66轉動。磁體—轉子齒輪組件66的轉動以及轉子齒輪部70的齒與惰輪106的齒的相互嚙合使得惰輪106也轉動。如在本領域中公知的那樣，通過將泵2布置成內齒輪泵，轉子齒輪部70的轉動軸線與惰輪106的轉動軸線平行并與其隔開，如圖1中所示。此外，轉子齒輪部70被布置成通過該轉子齒輪部70內側上的輪齒與惰輪106接合來驅動惰輪106，如在圖1a中最佳可見，所述輪齒基本上外接該惰輪106。齒輪的布置和嚙合以及位于外殼頭部12上并定位在惰輪106上的齒尖附近的月牙形突起110一起相配合來通過公知原理產生泵送作用。在該布置中，待泵送的介質通過入口26被抽到泵2內并在壓力下從出口28排出。
應當理解，根據本發(fā)明的磁驅動齒輪泵可以以各種構造設置?？梢岳糜糜诓考亩喾N合適的構成材料、構造、形狀和大小以及連接部件的多種合適的方法中的任一種，來滿足最終用戶的具體需要和要求。本領域的技術人員應當明白在不背離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，可對所述泵的設計和構造進行各種修改，并且權利要求不限于所示的優(yōu)選實施例。
權利要求
1.一種磁耦合齒輪泵，該磁耦合齒輪泵包括具有至少一個入口和至少一個出口的泵殼；可轉動環(huán)形磁驅動組件，該磁驅動組件布置在所述泵殼中并在一個端部處具有凹槽；環(huán)形罐，該罐在一個端部處具有凹槽并與所述泵殼密封接合，該罐的至少一部分布置在所述可轉動環(huán)形磁驅動組件的所述凹槽內；環(huán)形從動磁體一轉子齒輪組件，該環(huán)形從動磁體一轉子齒輪組件具有基本上布置在所述環(huán)形罐的所述凹槽內的磁性部，并且該磁性部與所述可轉動環(huán)形磁驅動組件基本上磁性對準；偏置固定軸，該偏置固定軸具有第一軸部和第二軸部，并且所述第一軸部的縱向軸線平行于所述第二軸部的縱向軸線但與其隔開；并且其中當所述可轉動環(huán)形磁驅動組件轉動時，所述環(huán)形從動磁體一轉子齒輪組件在所述偏置固定軸的所述第一軸部上轉動，并且該轉子齒輪驅動在所述偏置固定軸的所述第二軸部上轉動的惰輪。
2.根據權利要求1所述的磁耦合齒輪泵，其特征在于，所述偏置固定軸的所述第一軸部的至少一部分在所述環(huán)形罐內延伸。
3.根據權利要求2所述的磁耦合齒輪泵，其特征在于，所述偏置固定軸的所述第一軸部在一個端部處支撐在所述環(huán)形罐的所述凹槽內。
4.根據權利要求3所述的磁耦合齒輪泵，其特征在于，該磁耦合齒輪泵還包括安裝在所述環(huán)形罐的所述凹槽內的軸支承。
5.根據權利要求3所述的磁耦合齒輪泵，其特征在于，所述環(huán)形罐的所述凹槽還包括用于所述偏置固定軸的所述第一軸部的端部的內支撐。
6.根據權利要求1所述的磁耦合齒輪泵，其特征在于，所述泵殼還包括一頭部，并且所述偏置固定軸的所述第二軸部在一個端部處支撐在該泵殼的所述頭部中。
7.根據權利要求6所述的磁耦合齒輪泵，其特征在于，所述偏置固定軸的所述第一軸部支撐在所述環(huán)形罐的所述凹槽內，并且該偏置固定軸的所述第二軸部支撐在所述泵殼的所述頭部中。
8.根據權利要求1所述的磁耦合齒輪泵，其特征在于，所述環(huán)形從動磁體一轉子齒輪組件還包括連接到磁體安裝部上的轉子齒輪部。
9.根據權利要求1所述的磁耦合齒輪泵，其特征在于，所述環(huán)形從動磁體一轉子齒輪組件還包括與磁體安裝部一體形成的轉子齒輪部。
10.根據權利要求8所述的磁耦合齒輪泵，其特征在于，所述環(huán)形從動磁體一轉子齒輪組件還包括連接到所述磁體安裝部上的磁體。
11.根據權利要求9所述的磁耦合齒輪泵，其特征在于，所述環(huán)形從動磁體一轉子齒輪組件還包括連接到所述磁體安裝部上的磁體。
12.根據權利要求1所述的磁耦合齒輪泵，其特征在于，所述偏置固定軸還包括至少一個止推軸承面。
13.根據權利要求1所述的磁耦合齒輪泵，其特征在于，所述可轉動環(huán)形磁驅動組件被安裝在可轉動地安裝于所述泵殼中的軸上。
14.根據權利要求1所述的磁耦合齒輪泵，其特征在于，所述可轉動環(huán)形磁驅動組件適于安裝在外部動力源的可轉動軸上。
15.根據權利要求1所述的磁耦合齒輪泵，其特征在于，所述惰輪被布置在所述轉子齒輪內并以內齒輪泵構造由該轉子齒輪驅動。
16.根據權利要求15所述的磁耦合齒輪泵，其特征在于，所述泵殼還包括在所述惰輪附近的月牙部。
17.一種磁耦合齒輪泵的軸—齒輪組件，該軸—齒輪組件包括偏置固定軸，該偏置固定軸還包括具有第一縱向軸線的第一軸部和具有第二縱向軸線的第二軸部，所述第一和第二縱向軸線彼此平行并隔開；該軸一齒輪組件還包括與所述第一軸部可轉動地接合的轉子齒輪、與所述第二軸部可轉動地接合的惰輪，并且所述轉子齒輪與所述惰輪接合。
18.根據權利要求17所述的磁耦合齒輪泵的軸—齒輪組件，其特征在于，所述偏置固定軸由連續(xù)的單件形成。
19.根據權利要求17所述的磁耦合齒輪泵的軸—齒輪組件，其特征在于，所述偏置固定軸還包括至少兩個連接在一起的部件。
20.根據權利要求17所述的磁耦合齒輪泵的軸—齒輪組件，其特征在于，所述轉子齒輪還包括磁體組件。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種磁驅動齒輪泵，該磁驅動齒輪泵具有外殼、可轉動環(huán)形磁驅動組件，該磁驅動組件與環(huán)形從動磁體－轉子齒輪組件磁耦合并通過設置在它們之間的環(huán)形罐而與其隔開，并且其中當所述環(huán)形磁驅動組件轉動時，所述環(huán)形從動磁體－轉子齒輪組件在偏置固定軸的第一軸部上轉動并且該轉子齒輪驅動在該偏置固定軸的第二軸部上轉動的惰輪。
文檔編號F16H1/06GK1965166SQ200580015326
公開日2007年5月16日 申請日期2005年3月23日 優(yōu)先權日2004年4月5日
發(fā)明者克拉克·J·謝弗, 威廉·R·布蘭凱米爾 申請人:皮泊弗羅制造公司