一種滑片泵的定子曲線及具有該定子曲線的葉片泵的製作方法

2023-10-27 06:42:27 4

專利名稱：一種滑片泵的定子曲線及具有該定子曲線的葉片泵的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種容積式的迴轉泵，尤其與滑(葉)片泵有關。背景技術：
泵的種類很多，均因其各自獨特的結構而具有各自的優缺點。滑片泵也因其結構的原因，有著容積效率高、流量脈動小等優點，但同樣也因為自身的結構原因，存在著一些難以克服的缺點因為滑片相對於轉子伸出的動力，來自於滑片的離心力或加上滑片底部的彈簧力，如果泵是空載運轉的，則滑片的伸出力量可以很小，但由於滑片泵是依靠滑片伸長時，滑片之間所形成的密封腔的增大而吸入油液的，因此滑片必須有足夠大的伸出力量，否則便無法吸入油液；同樣地，滑片相對於轉子的縮進的動力，來自於定子內壁對滑片頂端的壓迫推力，由於滑片泵工作時有一個額定的工作壓強，這實際上意味著泵內的滑片平面上也存在一個相同的壓強，產生的壓力垂直於滑片平面，方向與泵的旋轉方向相反，這個作用在滑片平面上的巨大的壓力，給滑片與轉子之間的相對滑動造成了很大的阻力，而此時定子曲線不但要克服此前滑片伸出時的伸出力量，而且又必須克服這個因壓強而引起的滑動阻力，方可將滑片頂入轉子內，因此滑片頂端會穿破與定子之間的流體膜層而造成滑片與定子的磨損，並發熱、發出噪聲，大大地縮短了滑片泵的使用壽命。
發明內容
本發明的任務是提供一種能降低滑片泵磨損的定子曲線和具有該定子曲線的滑片泵。為了完成上述任務，本發明的解決方案是首先設計一條定子曲線，將環形的定子曲線分為四段不同的圓弧線(本發明為了說明的便利，將這四條連成環形的曲線進行上、下、左、右的四個位置的定位，當然其它的定位也可以，但其道理是一樣的)第一段是離轉子中心最遠處的定子曲線，它是一段與轉子為同心圓弧的圓弧線，本發明稱該段定子為同心圓弧段定子，並將其定位在定子的最上面； 第二段是位於同心圓弧段定子的對面，即定子的最下面的一段定子，這是一段與轉子為同心圓弧，且貼著轉子表面，與轉子始終保持密封的圓弧形定子，本發明稱其為密封圓弧段定子；第三段是位於定子左側的一段圓弧形定子，它的兩端分別與同心圓弧段定子的左端和密封圓弧段定子的左端圓滑連接，這段定子曲線也是一段圓弧，它的圓心在轉子中心與同心圓弧段定子左端的連線上，本發明稱該段定子為左偏心圓弧段定子；第四段是位於定子右側的一段圓弧形定子，它的兩端分別與同心圓弧段定子的右端和密封圓弧段定子的右端圓滑連接，這段定子曲線也是一段圓弧，它的圓心在轉子中心與同心圓弧段定子右端的連線上，本發明稱該段定子為右偏心圓弧段定子。將這四段定子按位置依次圓滑地連接後，便成為本發明的定子曲線。其二是泵的進油口和出油口在泵內分布範圍的確定，本發明將泵的進油口在泵內的分布範圍，稱為吸入口區，將泵的出油口在泵內的分布範圍，稱為排出口區，吸入口區與排出口區分別位於定子的左右兩側。滑片從轉子中逐漸伸出，至伸展到最大值並與同心圓弧段定子接觸，這個過程讓其全部在吸入口區內進行；滑片從同心圓弧段定子的末端開始， 在定子內壁的壓迫下逐漸縮入轉子內，直至完全進入轉子內，這個過程讓其全部在排出口區進行。吸入口區到排出口區在同心圓弧段定子上的最小距離，必須大於轉子上的兩個相鄰滑片落在同心圓弧段定子上時的淨距離(前一滑片的後背面到後一滑片的前面之間的距離)否則吸入口區與排出口區有時會直接流通。吸入口區和排出口區在定子的左右兩側，向下延伸的情況，與普通的滑片泵一樣分別到達密封圓弧段定子的左右兩端為止，本發明這裡將不再討論，但吸入口區與排出口區在同心圓弧段定子上的分布是本發明的討論主題，因此，本發明凡是提及吸入口區到排出口區之間的距離及分布範圍等，皆指在同心圓弧段定子的位置上。其三，同心圓弧段定子和其它各段定子的長度的確度如果不考慮與吸入口區與排出口區的配套，則同心圓弧段定子的最小長度，至少要超過轉子上的兩個相鄰滑片的頂端之間落在同心圓弧段定子上時所佔的距離(前一滑片的前面與後一滑片的後背面在同心圓弧段定子上的距離)。如果考慮與吸入口區和排出口區的配套，則同心圓弧段定子的長度，在減去兩個滑片的厚度後，仍大於吸入口區到排出口區之間在同心圓弧段定子上分布的最小距離。密封圓弧段定子的密封長度可以很短，只要能夠承受泵的額定工作壓強即可。左偏心圓弧段定子和右偏心圓弧段定子，一般以長一些為好，可以延長滑片的伸縮運動的時間，減小定子內壁對滑片頂端的作用力，從而減小滑片與定子內壁的磨損。上述滑片泵在運轉時(作順時針方向轉動，以後如無特殊說明，均以順時針方向作為轉子轉動的方向)，滑片從轉子內伸出，直至伸長進入同心圓弧段定子的左端內，這個滑片的伸出過程全部是在吸入口區內進行的，滑片沒有與定子等發生密封，滑片的正反兩面均與泵的外口相通，正反兩面承受的壓強是相同的，滑片上沒有工作負荷，它既不需要吸取油液，也不需要向排出口區壓送油液，因此滑片的伸出十分輕鬆，滑片伸出所需的離心力或加上彈簧力相對較小(普通的滑片泵隨著滑片的伸長，相鄰滑片所構成的容積也會隨著增大，油液便被吸入其中，使滑片伸長時所需的離心力或加上彈簧力大大增加，然而滑片伸長的離心力或加上彈簧力被加大後，必將導致滑片在轉子上縮進時的阻力也隨之加大，使定子內壁對滑片頂端的壓迫力加大，最終加劇滑片與定子之間的磨損)；當滑片進入同心圓弧段定子，並離開吸入口區時，滑片便與同心圓弧段定子發生密封，滑片的正面將推動油液壓向排出口區，滑片的背面形成一個低壓，將油液吸入泵內，此時滑片已承受了整個泵的全部工作負荷。但是由於同心圓弧段定子與轉子有著相同的圓心，因此滑片相對於轉子是靜止不動的，無論滑片承受多大的負荷，滑片與定子及轉子等都不會發生磨損；當滑片運動到同心圓弧段定子的末端，並進入排出口區時，滑片的正反兩面均已與排出口區相通，排出口區的額定工作壓強，立即傳遞到滑片的背面，使滑片背面的低壓消除而變為與滑片的前面相同的壓強，此時滑片因正反面的壓強相同而失去了工作負荷(這個工作負荷已由後面接上來的滑片所承受)，右偏心圓弧段定子便可輕鬆地將滑片壓入轉子內。由於此前滑片伸出時所需的離心力或加上彈簧力都較小，因此，此時定子壓迫滑片頂端的力也可以較小，不但達到減少磨損的目的，還節約了能耗。從上述泵的運轉可以看出，本發明關鍵是兩個方面第一是使承受工作負荷的滑片相對於轉子靜止，滑片相對於轉子靜止時，滑片頂端隨轉子轉動時的運動軌跡，必定是與轉子為同心圓的圓弧，因此同心圓弧段定子可與滑片保持密封而不會磨損；第二是使伸縮運動中的滑片不承受工作負荷，因為這樣可以減小滑片相對於轉子滑動的阻力，滑片在轉子上的伸出與縮進都是在吸入口區和排出口區進行的，滑片沒有發生密封，自然也就沒有工作負荷，滑片的伸縮便十分輕鬆，磨損也就很小。如果考慮排出口區存在的工作壓強，則
4右偏心圓弧段定子對滑片頂端的壓迫推力可以更小，因為排出口區的工作壓強，有利於滑片向轉子內部的縮進。當然，排出口區的工作壓強不會將同心圓弧段定子上的滑片推入轉子內部的，因為同心圓弧段定子上伸出的滑片，它的正面(轉動方向上的一面)有一個工作壓強，強大的工作壓力，將滑片與轉子之間的滑動阻力大幅度地提高，再加上還有滑片的離心力或加上彈簧力，同時由於滑片的背面是一個低壓區，滑片頂端上的壓力難以形成，因此泵的工作壓力不可能把位於同心圓弧段定子上的滑片推入轉子內部的。另外，本發明滑片泵的定子曲線，用於一般的滑片泵，如果沒有嚴格考慮吸入口區與排出口區的配套，只要同心圓弧段定子的長度超過轉子上兩個相鄰滑片頂端之間在同心圓弧段定子上所佔的距離，一般也可以減小磨損和降低噪音，因為同心圓弧段定子離轉子最遠，其上的滑片的工作負荷最大，卻不會與定子發生磨損，也就沒有噪音。雖然滑片離開同心圓弧段定子後與一般的滑片泵一樣，但畢竟負荷較小，磨損就較小，噪音也較低。除此之外，本發明滑片泵的定子曲線，全部採用了圓弧連接，特別是左右兩側的偏心圓弧段定子曲線，較其它的函數曲線，可大大節省生產成本，同時又具有較高的精度，因此具有很高的實用價值。
四

圖1是本發明滑片泵的定子曲線及作法示意圖。圖2是本發明滑片泵的左偏心圓弧段定子與右偏心圓弧段定子與密封圓弧段定子的兩端使用切線連接的作法示意圖。圖3是本發明的第一實施例的滑片泵的工作原理示意圖。圖4是本發明的第二實施例在同心圓弧段定子的末端安裝有卸荷輪的滑片泵示意圖。圖5是本發明的第三實施例在同心圓弧段定子的末端安裝有卸荷孔的滑片泵示意圖。下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。
五具體實施例方式如圖1，圖中定子⑵上的AB段是與轉子⑴為同心圓的圓弧，是圖中用虛線表示的圓的一部分，它的圓心也是轉子(1)的中心O點，本發明稱其為同心圓弧段定子(3)，DC 段定子是緊靠轉子(1)表面，並與轉子(1)保持密封的一段圓弧，本發明稱其為密封圓弧段定子G)，左邊AD段定子是圓心為Q點的一段圓弧，本發明稱其為左偏心圓弧段定子(5)， 右邊BC段定子是圓心為P點的一段圓弧，本發明稱其為右偏心圓弧段定子(6)。為了簡單圖形，滑片(7)只畫了相鄰的兩個，吸入口區⑶和排出口區(9)均用點劃線表示，吸入口區⑶與排出口區(9)均與泵的進油口和出油口相通，為求簡單，本發明以後也將吸入口區 ⑶與排出口區(9)當作泵的進油口和出油口進行描述。圖中的定子曲線非常簡單，先根據轉子(1)上的兩個相鄰滑片之間的夾角，定出同心圓弧段定子A、B兩點的位置，如果不考慮吸入口區⑶與排出口區(9)的嚴格配套，則只要AB段定子大於兩個滑片端頭EF之間所佔有的總長度，便可獲得比現行普通滑片泵磨損較小的定子曲線，因為同心圓弧段定子已承擔了整個泵的大部分工作負荷；如果考慮吸入口區⑶及排出口區(9)的配套使用，則A、B兩點間的距離在減去兩個滑片的厚度後必須仍大於吸入口區(8)到排出口區(9)之間的最小距離，而吸入口區(8)到排出口區(9)之間的最小距離必須大於轉子上的兩個相鄰滑片之間在同心圓弧段定子上的淨距離(滑片F的左面到滑片E的右面之間的距離)，否則有時會出現吸入口區⑶與排出口區(9)直接流通的情況。在確定A、B兩點後，再確定C、 D兩點，C、D兩點的密封長度很小，只要能與轉子保持密封，能承受泵的設計壓強便可。然後作OA及AD的連線(圖中用虛線表示，以下均相同)，再作AD的垂直平分線與OA相交於 Q點，過Q點作半徑為QA的圓弧至D點，圓弧AD便是左偏心圓弧段定子(5)的曲線。同理可作出圓弧BC為右偏心圓弧段定子曲線。上述的定子曲線是由四段圓弧連接而成的，除A、B兩點處的連接自然圓滑外，C點和D點的連接處會有微小凸稜，需要稍加磨滑，當然也完全可以用切線連接的方法消除這一凸稜，圖2便是在C、D兩點用切線連接的作圖法。如圖2，在A、B、C、D四點確定的情況下，連接OB、0C，並在OB上截取M點，使得MB 等於0C，過M點作OB的垂線與過0點作OC的垂線相交於N點，作角ONM的平分線交OB於 P點，過P作半徑為PB的圓弧交過P點作OC的平行線於G點。線段CG便是圓弧BG與圓弧 CD的公共切線，而圓弧BG就是右偏心圓弧段定子曲線，同理可以作出左邊的左偏心圓弧段定子曲線及切線段DH。當然作圖的方法不只一種，如可以用計算的方法，根據圓心角AOB及 DOC的大小和OM的長度，求得CG的長度，再過G點作OC的平行線交OB於P點，P點即為右偏心圓弧段定子曲線的圓心。上述的用切線段定子(10)，將密封圓弧段定子的兩端分別與左偏心圓弧段定子(8)和右偏心圓弧段定子(9)連接後，再與同心圓弧段定子C3)連接成一個本發明滑片泵的定子O)。這個定子( 非常光潔平滑，完全可與單個的正圓形的定子相媲美。不僅如此，本發明的定子O)，由於採用四條圓弧連接，其生產製造的成本遠比其它的函數曲線要低得多，因此這種定子曲線將會有較好的市場前景。圖3是本發明的滑片泵的工作原理示意圖。圖3是轉子(1)上有六個滑片(7)的滑片泵，左右兩側用虛線作圖，作彎弧樣畫出的兩個區域分別是吸入口區(8)和排出口區 (9)，定子O)由同心圓弧段定子(3)、密封圓弧段定子G)、左偏心圓弧段定子( 和右偏心圓弧段定子(6)及切線段定子(10)連接組成。當轉子(1)作如圖中所示箭頭方向轉動時(順時針轉動)，位於密封圓弧段定子(4)內的滑片(7)，便離開密封圓弧段定子(4)進入左邊的吸入口區(8)，隨著轉子⑴的轉動，滑片逐漸向轉子外伸出，滑過切線段定子(10) 後，便沿著左偏心圓弧段定子( 滑動，直至轉子(1)將滑片帶至同心圓弧段定子的左端位置時，滑片⑵伸展到最大長度，此時滑片尚在吸入口區⑶內，由於滑片(7)的整個伸出運動的過程，自始至終都是在吸入口區(8)內進行的，滑片(7)上沒有工作負荷，因此滑片可輕鬆自由地伸出，使得推動滑片(7)向外伸出的離心力或加上彈簧力可以很小，產生的磨損也就很小；轉子繼續轉動，滑片便離開吸入口區(8)與同心圓弧段定子(3)及兩側的側板(未圖示)發生密封，承受了整個泵的工作負荷，一方面滑片(7)要推動油液向排出口區(9)運動，另一方面滑片(7)背面形成的低壓還要將油液吸入泵內，此時，由於同心圓弧段定子(3)是與轉子(1)為同心圓的，因此滑片(7)雖隨著轉子(1)在轉動，但相對於轉子 (1)是靜止的，無論滑片(7)有多大的工作負荷，滑片(7)與同心圓弧段定子(3)及轉子(1) 都沒有發生磨損；當滑片(7)隨轉子(1)運轉到同心圓弧段定子(3)的末端時，滑片(7)便已進入排出口區(9)的範圍內，排出口區(9)內的高壓油液一下子包圍了整個滑片(7)，使滑片(7)的正反兩面的壓強相同，滑片便失去了工作負荷，此時滑片(7)的頂端開始滑入右偏心圓弧段定子(6)內，隨著轉子(1)的轉動，滑片(7)在右偏心圓弧段定子(6)的壓迫下輕鬆地縮進到轉子(1)內部，由於滑片上已沒有工作負荷，右偏心圓弧段定子(6)壓迫滑片 (7)的推力可以很小，只要能克服此前滑片的離心力或加上彈簧力即可。因此滑片的頂端不會穿透與右偏心圓弧段定子(6)之間的流體膜層而造成直接刮擦，磨損自然就非常小。本發明的滑片泵，消除磨損的原理很簡單利用空載時滑片運動非常輕鬆的原理， 使滑片在泵內作伸縮運動時不帶負載；利用帶有負載的滑片相對於轉子伸縮困難的原理， 設計了一段同心圓弧段定子，索性讓帶有工作負荷的滑片，在該段定子上時，相對於轉子靜止下來，這樣無論滑片上有多大的負載，都不會發生磨損。顯然這個原理也可用於對雙作用滑片泵的設計，設計出高壓的滑片泵。圖4是一個在同心圓弧段定子末端與右偏心圓弧段定子的連接處，安裝了一個卸荷輪(11)的滑片泵示意圖，因為同心圓弧段定子的末端已在排出口區(9)的範圍，為了防止剛進入排出口區(9)的滑片(7)不能及時消除工作負荷，本發明設計用一個滑輪(本發明稱其為卸荷輪)對滑片進行一次鬆動，確保滑片能輕鬆進入轉子內部。圖(5)的工作原理也一樣，只是在同心圓弧段定子末端的位置上打了幾小孔(本發明稱其卸荷孔)，以利於將排出口區的高壓油液從滑片的頂端迅速進入，達到消除滑片工作負荷的目的。另外，本發明所例舉的同心圓弧段定子上可容納的滑片一般是兩個，但如果泵內的滑片較多，或滑片伸縮的時間較充裕，則同心圓弧段定子上可以有多個滑片，或同心圓弧段定子可以較長，其內的多個滑片更能確保泵的密封性能。同理吸入口區與排出口區之間也可以有多個滑片，而本發明所給出的同心圓弧段定子的長度及吸入口區到排出口區之間的最小距離，只是最小值而已。除此之外，本發明的滑片泵的定子曲線，完全可以讓密封圓弧段定子無限地縮短，而變成只有三條圓弧構成的定子曲線，或者也可以在A點或B點位置上，用其它的函數曲線稍加修變等。不僅如此，本發明中所例舉的定子曲線及吸入口區和排出口區，均於y軸對稱，顯然不對稱時也可以實施本發明，如讓右偏心圓弧段定子長一些， 使滑片縮入轉子的運動時間更長，作用力更小；或使同心圓弧段定子在排出口區更加延長， 使滑片有充足的卸荷時間等，凡此種種，一切熟習此技者均可以作出多種變化，均屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種包括轉子(1)、定子O)、滑片(7)、及吸入口區⑶和排出口區(9)在內的滑片泵，其特徵在於它的定子( 是由同心圓弧段定子(3)、密封圓弧段定子0)、左偏心圓弧段定子( 和右偏心圓弧段定子(6)聯合構成；同心圓弧段定子C3)是一段位於離轉子 (1)最遠處與轉子(1)為同心圓弧的圓弧形定子，它的長度大於轉子(1)上的兩個相鄰滑片 (7)的頂端之間落在同心圓弧段定子C3)上時所佔的距離；密封圓弧段定子G)，位於同心圓弧段定子(3)的對面，是一段有著與轉子(1)相同的圓心，且貼著轉子(1)表面，並與轉子(1)保持密封的圓弧形定子，它的密封長度足以能在額定壓強下與轉子(1)保持密封 』左偏心圓弧段定子(5)是一段位於泵的吸入口區(8)的一段圓弧形定子，它的一端與同心圓弧段定子⑶的朝向吸入口區⑶的一端連接，它的另一端與密封圓弧段定子⑷的朝向吸入口區(8)的一端圓滑連接；右偏心圓弧段定子(6)是一段位於泵的排出口區(9)的一段圓弧形定子，它的一端與同心圓弧段定子⑶的朝向排出口區(9)的一端連接，它的另一端與密封圓弧段定子的朝向排出口區(9)的一端圓滑連接。
2.根據權利要求1所述的滑片泵，其特徵在於構成定子O)中的左偏心圓弧段定子(5)與密封圓弧段定子的朝向吸入口區(8)的一端的連接之間，及右偏心圓弧段定子(6)與密封圓弧段定子⑷的朝向排出口區(9)的一端的連接之間，均採用切線段定子 (10)進行連接。
3.根據權利要求1或2所述的滑片泵，其特徵在於位於同心圓弧段定子(3)兩端的吸入口區(8)和排出口區(9)兩者之間分布的最小距離，大於轉子(1)上的落在同心圓弧段定子C3)上的兩個相鄰滑片(7)之間的淨距離，同心圓弧段定子(3)的長度在減去兩個滑片(7)的厚度後仍大於吸入口區⑶與排出口區(9)之間在同心圓弧段定子(3)上分布的最小距離。
4.根據權利要求(3)所述的滑片泵，其特徵在於位於排出口區(9)內的同心圓弧段定子(3)的末端及附近，安裝有卸荷輪(11)。
5.根據權利要求3所述的滑片泵，其特徵在於位於排出口區(9)內的同心圓弧段定子(3)的末端及附近，開有若干個卸荷孔(12)。
全文摘要
本發明公開了一種可減小滑片泵磨損的定子曲線及具有該定子曲線的滑片泵。泵內有一段與轉子為同心圓弧的定子，使得帶有全部工作負載的滑片，在與轉子一起轉動時，可相對於轉子靜止不動，並把油液直接壓向排出口，同時通過對泵的吸入口及排出口範圍的配置，使得正當相對於轉子作伸縮動動的滑片不帶工作負載，可輕鬆伸縮。不僅如此，本發明滑片泵的定子曲線，均採用圓弧過渡銜接，較其它函數曲線的定子，更容易製造，而且精度更高。
文檔編號F04C15/00GK102562579SQ20111042607
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月10日 優先權日2011年12月10日
發明者馬燕翔 申請人:馬燕翔