迷宮螺旋泵的製作方法
2023-06-14 11:29:11 1
專利名稱：迷宮螺旋泵的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於螺旋泵。
本發明人在中國專利ZL97224218.X中公開了一種雙端進液的迷宮螺旋泵。該螺旋泵包括鞍座、螺旋定子、螺旋轉子及與其聯成一個整體的兩個端軸，並在軸上裝有密封裝置。泵體部分呈左右對稱結構，中間設置進液口、出液口。進液口分二路從螺旋定子兩端連通進液腔，螺旋轉子的一個軸端外接電機，靠近進液腔的螺旋定子和螺旋轉子上設有一個布液腔，布液腔與進液腔之間設有周向配置並且互相連通的導流孔，液體通過導流孔進入布液腔、再進入泵腔…。該螺旋泵保留了原有雙端進液迷宮螺旋泵的優點，如軸向力相互抵消，工作面無機械接觸，軸承壽命較長。但其結構尚需作出進一步的優化才能獲得良好的效果。
本實用新型的目的在於公開一種改進的迷宮螺旋泵的技術方案，通過結構的改進和結構參數關係的改變，進一步改善結構技術性能，提高工作效率，使之能適應更多方面的選擇需要。
本實用新型的迷宮螺旋泵，其原理基於有效使用泵腔內的對稱結構和密封性能，其中螺旋轉子的外螺紋左右對稱，旋向相反，螺旋定子的內螺紋左右對稱，旋向相反；螺旋定子和螺旋轉子對應位置上的內、外螺紋旋向相反；由其形成一個迷宮式螺旋的泵腔，齒頂間設有工作配合間隙。在螺旋轉子旋轉輸送液體時，螺旋定子上的反螺紋的齒面對其產生阻力作用，使得液體介質的部分動能轉變為壓力能，從而使得處在運送中的液體介質的壓力不斷提高，故使輸出液體的壓頭不斷提高，滿足高揚程輸出要求。
本實用新型的迷宮螺旋泵，包括鞍座、螺旋定子、螺旋轉子，螺旋轉子的兩個端軸上裝有密封裝置，泵體部分呈對稱結構，螺旋轉子的一個軸端外接電機，泵體內設有泵腔，泵腔連通進液口、出液口，進液口分二路，由設在密封腔支架上的進液孔道和環形通道從螺旋轉子兩軸端的錐面處通到進液腔，進液腔位於螺旋轉子的軸肩和螺旋定子端部部位，在靠螺旋轉子、螺旋定子兩端螺紋的起點位置上設有一個環形的、供液貯液用的布液環腔，其特徵在於所說環形通道直接與進液腔相通；所說的布液環腔是通過其外側的進液環隙和進液小孔與進液腔連通的腔室；所說的螺旋轉子與螺旋定子的螺紋均為鋸齒形螺紋結構。
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，它們之間的結構關係為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子中，其螺旋定子的內螺紋齒高h內，螺旋轉子的外螺紋齒高h外，其間結構尺寸關係h內=Kh外，K取值是0.2～2.0。
所說的螺旋轉子和螺旋定子由2N個分段式結構構成，N為1～20。
本實用新型的積極效果是1、它保留了結構對稱的特點和雙端進液的方式，有利於消除泵在運行時所產生的軸向力；2、兩頭的進液管道通過密封腔支架的進液孔道和環形通道直接進入進液腔，可使泵體的長度相對地縮短，結構更加緊湊；3、泵腔為迷宮式螺旋結構，螺旋轉子運轉時產生自密封作用，可以做到「零」洩漏。採用相互對稱的鋸齒形齒型結構設計，有效地改善了技術性能，包括進液的連續性和穩定性的改進，提高了工作效率，也拓寬了應用範圍。它適用於包括高揚程小流量的輸液泵，如變流量泵和計量泵。4、由於它的螺旋轉子和螺旋定子可以採用分段式結構，這就使之形成為多級式的結構模式，因此有可能對結構參數進行靈活的選擇和優化，進一步拓展了設計空間和應用空間。
以下結合具體的實施例及其附圖加以說明
圖1是本實用新型的外形結構示意圖。
圖2是
圖1的B-B部位結構截面圖。
圖3是
圖1的A-A部位結構截面圖。
圖4是鋸齒形螺紋的齒型結構圖。
圖5是進液腔和布液環腔的細部結構圖。
圖6是實施例之二。
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，左右結構基本對稱，座設在兩個鞍座1上，然後和連接在端軸6上的外接電機一起安裝在基座上。如圖示正向視圖中，正面中間設置的是進液口3，進液口3分二路通過管道5和密封腔支架內的進液孔道、環形通道，使液體到達進液腔。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、螺旋轉子9和端軸密封結構。圖中所示進液口3已側轉到了上面。從進液口3進入的液體介質經左、右管道5到密封腔支架內的進液孔道及環形通道12，再引向兩端軸部位所設的進液腔19，然後進入布液環腔10。布液環腔10設在螺旋轉子和螺旋定子兩端端部對應的位置上，沿圓周開設的U型環槽構成。靠螺旋定子的側邊設有進液環隙11。在螺旋轉子上一側的槽壁上沿周向設置進液小孔20，進液小孔孔數取0-40個。取為0時表示不設孔。進液小孔可用來輔助調節進液量。當同時設置進液小孔20和進液環隙11時，進液小孔的總過流量按進液環隙流量的10～50％之間控制選取。圖中的17是機械密封靜環總成。18是機械密封動環總成。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。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)用螺栓固定並連成整體，固定在鞍座1上。
圖3是
圖1中的A-A截面圖，液體介質從左邊進液口3進入，再經過螺旋定子8和螺旋轉子9間的迷宮式螺旋的泵腔，而後從上面的出液口4出液。
圖4所示的是螺旋轉子的外螺紋齒型，其結構為鋸齒形狀，泵腔中的螺旋定子的內螺紋齒型結構與之相對應。φ為螺紋法向截面的齒型斷面角，它的一個非工作面牙型斜角為α，另一個工作面的牙型斜角為β，α+β=φ，鋸齒形螺紋的齒根設有牙底圓角r，齒高為h。可以先設定φ/α=K1，h/β=K2；而後按φ、K1、K2之間的關係選取結構尺寸參數。在本方案的迷宮螺旋泵的鋸齒形配合結構中，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。當選取K1＞1.3、K2＜0.3時，對應的迷宮螺旋泵具有液體輸送連續均勻的特點，流量隨揚程升高而減少，類似於離心泵的特性，是一種變流量型迷宮螺旋泵；當K1＜1.3、K2＞0.3時，對應的迷宮螺旋泵具有液體輸送連續均勻的特點，但流量不隨揚程升高而變化，穩定性較好，擁有容積泵的特性。後者屬於一種恆流量型的迷宮螺旋泵，應用中可以取代常規的容積式計量泵。因為運行時沒有脈衝現象，是一種更為理想的計量泵。
另外，螺旋定子的內螺紋齒高h內與螺旋轉子的外螺紋齒高h外之間設定以下關係h內=Kh外，其中K為0.2～2.0；當K值從0.2到2.0取值變化時，泵對應的揚程也將不斷增加。
圖5給出的進液腔、布液環腔部位局部放大圖，進液腔19位於螺旋定子、螺旋轉子和進液的環形通道12之間，螺旋轉子的軸肩處成錐面，布液環腔10一邊與迷宮式螺旋的泵腔相通，另一邊通過進液環隙11與進液腔19相通。布液環腔10的槽壁上設有進液小孔20，作輔助進液之用。如果不設進液小孔20，則只用進液環隙11進液。螺旋定子和螺旋轉子多頭螺紋頭數為7～144頭，其端面的螺紋配合處是泵腔輸液進口，按周向分布，為環形圈狀，其內、外鋸齒形螺紋的齒頂弧面運行時不相接觸。
圖6所示的實施例中，螺旋定子和螺旋轉子配合的螺紋段為分段組合式結構，每邊可由兩段或兩段以上進行定位固定組合。這樣既有利於生產加工，也有利於靈活設置，滿足不同要求。
工作時，被輸送的液體介質從連接法蘭盤的進液口進入，再由管道5分成左右兩路，通過環形通道12進入到進液腔19，螺旋轉子由外接動力電機帶動旋轉，當液體介質從進液腔進入布液環腔10後，立即被泵體兩端的兩個布液環腔內側的、由螺旋轉子和螺旋定子的外螺紋和內螺紋所構成的迷宮式螺旋的泵腔吸入，並由螺旋轉子兩端向中間的匯流槽21匯集，最後從出液口4泵壓輸送出去。液體介質在進入布液環腔，並吸入迷宮式螺旋的泵腔後，在螺旋轉子轉動輸送的過程中，液體介質受到螺旋定子上反螺旋鋸齒面的阻力作用而提高了壓力。
當螺旋轉子採用2N段分段結構時，包括相對應螺旋定子在內，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構。其間各級螺紋的結構參數可以按圖4所示的結構和關係式進行設計，並採取優化組合。其設計餘地很大，這樣就有了最大的可能滿足各種不同的需要。
實施例1其性能參數如下電機輸入功率15KW，轉速2900轉/分鐘螺旋轉子直徑D=125毫米螺紋頭數z=72φ/α=1.4，h/β=0.11單段螺紋長度L=250毫米間隙Δr=0.18水介質流量Q=3.85～2立方米/小時輸出揚程H=100～300米可以命名為25CLSP2～300型迷宮螺旋泵。
實施例2其性能參數如下電機輸入功率37KW，轉速2900轉/分鐘螺旋轉子直徑D=155毫米螺紋頭數Z=72φ/α=1．24，h/β=0.34單段螺紋長度L=280毫米間隙Δr=0.3水介質流量Q=9立方米/小時輸出揚程H=250～326米可以命名為40VLSP9～250型迷宮螺旋泵。
權利要求1.一種迷宮螺旋泵，包括鞍座(1)、螺旋定子(8)、螺旋轉子(9)，螺旋轉子(9)的兩個端軸上裝有密封裝置，泵體(2)部分呈對稱結構，螺旋轉子(9)的一個軸端外接電機，泵體內設有泵腔，泵腔連通進液口(3)、出液口(4)，進液口分二路，由設在密封腔支架上的進液孔道和環形通道(12)從螺旋轉子(9)兩軸端的錐面處通到進液腔(19)，進液腔(19)位於螺旋轉子(9)的軸肩和螺旋定子(8)端部部位，在靠螺旋轉子(9)、螺旋定子(8)兩端螺紋的起點位置上設有一個環形的、供液貯液用的布液環腔(10)，其特徵在於所說環形通道(12)直接與進液腔(19)相通；所說的布液環腔(10)是通過其外側的進液環隙(11)和進液小孔(20)與進液腔(19)連通的腔室；所說的螺旋轉子(9)與螺旋定子(8)的螺紋均為鋸齒形螺紋結構。
2.根據權利要求1所述的迷宮螺旋泵，其特徵在於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，它們之間的結構關係為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.根據權利要求1所述的迷宮螺旋泵，其特徵在於所說的螺旋定子(8)和螺旋轉子(9)中，其螺旋定子(8)的內螺紋齒高h內，螺旋轉子(9)的外螺紋齒高h外，其間結構尺寸關係h內=Kh外，K取值是0.2～2.0。
4.根據權利要求1所述的迷宮螺旋泵，其特徵在於所說的螺旋轉子(9)和螺旋定子(8)由2N個分段式結構構成，N為1～20。
專利摘要本實用新型屬於迷宮螺旋泵。泵體呈對稱結構,一端外接電機,泵體內設有進液腔、布液環腔和迷宮式螺旋的泵腔,其中的環形通道直接與進液腔相通,布液環腔通過進液環隙和進液小孔與進液腔連通,泵腔中螺旋轉子與螺旋定子的螺紋均為鋸齒形螺紋,並可分段設置。該泵軸向力抵消,結構緊湊、設計靈活,優化效果良好。因該泵腔具有自動升壓和動態自密封作用,故應用範圍明顯得到拓展,特別適用於高揚程小流量場合的各種輸液泵和計量泵。
文檔編號F04D1/00GK2422470SQ0020684
公開日2001年3月7日 申請日期2000年3月23日 優先權日2000年3月23日
發明者何順生, 李文林 申請人:何順生