通用多功能葉片裝置（變型）的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及機械工程并且可用于泵送流體或氣體的泵。該裝置包括具有吸入管和排放管的外殼、上面設(shè)置有葉輪的軸、圓形通道形式的工作腔，圓形通道之間互相成一定角度并在一位置處匯合以在共同截面中形成單個通道，然后自該位置分離。本發(fā)明提高了葉輪結(jié)構(gòu)的剛度和強度以及所泵送介質(zhì)的壓縮度。
【專利說明】通用多功能葉片裝置(變型)
[0001]本發(fā)明涉及泵制造類，可用于水利土壤改良；在其他工業(yè)領(lǐng)域，可用于泵送水、均勻流體及其混合液、乳膠、包含粉碎固態(tài)物質(zhì)的懸浮液等；在石油工業(yè)，可用于泵送石油和石油產(chǎn)品、液化碳?xì)浠衔?、物理和化學(xué)性質(zhì)與石油或石油產(chǎn)品類似的流體，以及抽出石油殘渣；在居民公共設(shè)施方面，用于城市供水和其它需求；在處理緊急情況時，由于具有較高的流量并提高了水流噴射距離，可用于滅火；在采礦業(yè)，可用來抽取礦漿，包括作為水利采掘機打碎和沖洗礦山巖石；在機械制造業(yè)，可作為液壓馬達、壓塊機；在動力方面，可用于水力渦輪和其它目的。不確定泵的功能時，提出的裝置還可以用作:新的空氣、氣霧劑、煤氣及其混合物的壓縮設(shè)備；作為自然界和工業(yè)煤氣液態(tài)壓縮機并泵送到干線泵送管道或存儲罐；作為燃?xì)鉁u輪或氣動馬達等。
[0002]可從以下網(wǎng)址了解“ BomPe K cpo τ (BoshResrot) ”有限責(zé)任公司生產(chǎn)的葉片泵的技術(shù)信息:
[0003](http://pkmoscow.ru/uploads/wys/File/RRS%2010335 1197.pdf)
[0004]泵是葉片式的，具有固定工作范圍，包括以下部件:裝有葉輪且可在工作腔中轉(zhuǎn)動的軸，葉片在工作腔中的凹槽中，在轉(zhuǎn)動時由于離心力的作用壓向工作腔內(nèi)表面。工作腔端面由圓盤限制。葉輪有雙偏心，形成了兩個吸入?yún)^(qū)和兩個排放區(qū)。
[0005]與本申請裝置的較為相似的模擬是雙轉(zhuǎn)子渦流器(SU No312966A，1971年10月11日)，包括外殼及其上面安裝的葉輪。外殼有兩個流動部分，具有共同的隔斷；葉輪上裝有葉片，彼此進入葉輪展開角度(180° )時對應(yīng)的空間。
[0006]已知裝置的不足在于，在泵送可壓縮材料時壓縮度不足，泵送不可壓縮流體時加壓不足。
[0007]本發(fā)明的裝置在于克服上述缺陷。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，可確保出現(xiàn)的新的技術(shù)成果為:極大的提升了可壓縮材料處理時的壓縮度且大幅度增加了不可壓縮流體的泵送壓力。技術(shù)效果是極大地減少了裝備制造的工作量，降低了成本，在提升葉輪的結(jié)構(gòu)剛度和強度的同時能夠減小結(jié)構(gòu)的幾何尺寸并減少材料用量。
[0009]上述技術(shù)效果能夠通過制造根據(jù)第一實施方式的齒輪-葉片通用多功能裝置(圖1)來實現(xiàn)。圖1中，裝置包括具有吸入管和排放管的外殼、上面裝有葉輪的軸、以及工作腔，并且根據(jù)發(fā)明，工作腔為圓形通道狀，圓形通道設(shè)置成彼此之間成一定角度，在一點處匯合以形成單個通道，然后在該點處分離。
[0010]工作腔的齒輪葉片2(圖2)可以是圓形通道的一部分，齒輪葉片由兩個面間隔，這兩個面或者通過葉輪轉(zhuǎn)動軸，或者與葉輪轉(zhuǎn)動軸成相同角度地相交于葉輪轉(zhuǎn)動面外(圖3)。葉輪的葉片間隙1、5在形狀和尺寸上與葉輪齒輪葉片2、4的形狀和尺寸完全一致。
[0011 ] 圓形通道的橫截面形狀可以與齒輪葉片的截面形狀不同。
[0012]排放管的內(nèi)腔可以部分或完全設(shè)置在圓形通道匯合的位置，或在其后面。
[0013]采用第二實施方式(圖8)的葉片泵也可以得到上述技術(shù)成果，其包括:外殼10，外殼內(nèi)部設(shè)置具有吸入管19和排放管20的工作腔18 ;裝有葉輪16、17和葉片21的軸13、14，工作腔18是下部結(jié)合的圓形通道，圓形通道彼此間成一定角度，在下部合并為單一通道，然后分離。
[0014]葉片21可以采用與圓形通道相對應(yīng)的截面，保證泵具有最大的效率。
[0015]排放管內(nèi)腔可以安置在圓形通道相互分離的位置。
[0016]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明進行說明。
[0017]圖1——示出了通用多功能葉片裝置，其具有環(huán)狀圓形通道，借助于齒輪葉片嚙合將扭矩從一個工作腔傳遞到另一個；
[0018]圖2——工作腔齒輪葉片2的實施方式，每個齒輪葉片2是圓形通道的一部分，圓形通道被經(jīng)過葉輪3轉(zhuǎn)動軸的兩個平面隔斷；
[0019]圖3——工作腔齒輪葉片4的實施方式，每個齒輪葉片4是圓形通道的一部分，圓形通道被兩個截面隔斷，這兩個截面以相同角度與葉輪的轉(zhuǎn)動軸6在葉輪轉(zhuǎn)動面外相交；
[0020]圖4——具有三個圓形通道的變型；
[0021]圖5、6—復(fù)雜的裝置的實施方式；4個和更多通道的組合結(jié)構(gòu)裝置，可在制造較小厚度的葉片和每個葉輪上葉片數(shù)量比較少的情況下實施；
[0022]圖7——工作腔部分7、8、9 ;
[0023]圖8——具有圓形通道形式的工作腔的葉片泵的實施方式；
[0024]圖9——從具有排放管20和吸入管19的葉片泵的主軸13方向看到的視圖(視圖A)；
[0025]圖10——泵的葉片21的實施方式；
[0026]圖11——葉片泵的葉輪(視圖A)；
[0027]圖12——葉片泵的葉輪(視圖A-A)。
[0028]所提出裝置的兩個實施方式可以具有多種實施形式，其中包括兩個通道的形式，以及有更多個圓形通道或環(huán)形通道的形式。在制造裝置時采用兩個通道可提高效率，得到更高壓力，不僅僅因為兩個圓形通道或是環(huán)形通道的工作腔在某一位置結(jié)合、彼此間成一定角度安裝，在連接處形成單個通道，而且也考慮齒輪葉片2、4的形狀和尺寸，在尺寸方面較大，端部工作面和齒輪葉片2、4的邊緣沿漸開線齒輪嚙合，能夠使它們推出所有處于兩個輪葉片間隙1、5中的流體或氣體，借助于齒輪葉片2、4嚙合將扭矩從一個葉輪傳到另一個。在制造具有3個(圖4)或更多圓形通道(圖5、6)的裝置時，三個或更多的葉輪供給的流體或氣體的泵送量增加。在此情況下，流體或氣體從圓形通道集中到連接處，只能通過一個通道，因此在裝置內(nèi)產(chǎn)生剩余壓力，引起多余的流體或氣體排出，能夠增加流體壓力、射流的高度和距離，例如，在滅火或氣體液化過程中應(yīng)用等。
[0029]進一步分析兩個圓形通道的裝置制造方案，以及所制造的裝置具有更多通道的情況，方案的基本結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生大的變化。
[0030]通用多功能齒輪葉片裝置在兩個通道的情況下，由兩個外殼組成，每個外殼上都配有軸承，軸承上安裝主動軸和從動軸，彼此間用角同步套筒連接，主動軸和從動軸分別裝有相應(yīng)的葉輪，在葉輪的凹槽內(nèi)安裝有齒輪葉片。具有齒輪葉片的葉輪結(jié)構(gòu)可以裝配或整體制造。
[0031]齒輪葉片安裝在具有可動吸入管和排放管的圓形通道內(nèi)，在需要時可以調(diào)節(jié)工作腔內(nèi)和排放管出口處的工作壓力。
[0032]每個齒輪葉片2是圓形通道的一部分，圓形通道被兩個面隔斷，這兩個面或通過葉輪轉(zhuǎn)動軸3，或為兩個截面，這兩個截面以相同角度與葉輪轉(zhuǎn)動軸6在葉輪轉(zhuǎn)動面外相交。葉輪的葉片間空隙1、5在形狀和尺寸上與葉輪齒輪葉片2、4的形狀和尺寸完全一致。在通道交叉點上，第一葉輪的齒輪葉片2、4進入到第二葉輪的葉片間隙1、5，而第二葉輪的齒輪葉片2、4則在第一葉輪的葉片間隙1、5。為保證結(jié)構(gòu)工作能力，端部工作面和齒輪葉片邊緣沿漸開線齒輪嚙合，能夠從一個葉輪向另一個葉輪傳送扭矩，將損失減小到最小，最大限度接近理論壓縮度。
[0033]對于承受較大載荷的通用多功能齒輪葉片裝置，齒輪葉片2、4從一個葉輪向另一葉輪傳遞扭矩時必須減載，這可能引起齒輪葉片的快速磨損，需要考慮采用單個速度同步傳動裝置的葉輪軸，或采用一個扭矩機械分動箱的傳動裝置到葉輪軸，替代內(nèi)部的角同步套筒。
[0034]圓形通道截面在必要的條件下可以不制造為圓形，而是任何形狀，例如正方形、橢圓形、三角形、星形等，齒輪葉片的截面也如此，截面在形狀和幾何尺寸方面可以與圓形通道截面不同，前提是要遵循齒輪葉片可在通道內(nèi)部自由通過的條件。
[0035]主動軸和從動軸安裝在互成角度的兩個圓形通道中，主動軸和從動軸互成角度，這樣，在連接處合并為一個圓形通道，隨后分離。排放管分布在圓形通道匯合處，能夠改進流體動力學(xué)特性。吸入管分布在圓形通道分離處，但是在個別情況下，管路也可以設(shè)置在連接位置，根據(jù)需要也可在這一位置后面。
[0036]泵根據(jù)以下方式工作。
[0037]來自發(fā)動機的扭矩傳輸?shù)窖b置的主軸上，安裝在主軸上的葉輪與安裝在從動軸上的葉輪不斷嚙合，帶動從動軸轉(zhuǎn)動。葉輪轉(zhuǎn)動時在工作腔入口處或在吸入管形成真空，由此工作流體或氣體進入低壓的吸入?yún)^(qū)8，在這里兩個具有齒輪葉片2、4的葉輪填滿了葉片間隙1、5 ;工作流體或氣體繼續(xù)被兩個葉輪的齒輪葉片沿工作腔圓形通道移動，從吸入管的空腔8迅速傳送到增壓的增壓區(qū)9，在這里嚙合的葉輪齒輪葉片將流體或氣體從對面葉輪的葉片間隙推出到排放管道，形成最高壓，能夠?qū)嚎s物質(zhì)體積壓縮為二分之一，如果裝置有三個或更多的圓形通道，則可壓縮到三分之一甚至更多。但是水和大多數(shù)泵送的流體不可壓縮或者壓縮量不大，為了防止裝置結(jié)構(gòu)部件的機械磨損，排放管內(nèi)腔由具有齒輪葉片2的葉輪開始嚙合的位置、圓形通道開始匯合處或增壓區(qū)9開始，利用葉輪齒輪葉片將大量不可壓縮的流動流體推動到開放空間。因此，排放管內(nèi)腔可以布置在較高的位置，圓形通道可在此或其下方匯合。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式，葉片泵由兩個外殼10和11組成，每個外殼都裝有軸承12，軸承上安裝有主動軸13和從動軸14，彼此間由角同步套筒15連接。在主動和從動軸上安裝有相應(yīng)的葉輪16和18，葉片21安裝在葉輪的凹槽中。
[0039]葉片21安裝在圓形通道18的工作腔中，圓形通道具有可動的吸入管19和排放管20，能夠調(diào)節(jié)工作腔和排放管出口的工作壓力。
[0040]圓形工作腔截面可以是任何形狀，例如正方形、橢圓形、三角形、星形等，葉片的截面可以與圓形工作腔截面一致。
[0041]考慮到主動軸13和從動軸14彼此間以一定角度安裝，兩個圓形工作腔也互相保持一定角度安裝，這樣，它們在下方匯合為一個管，隨后分離，吸入管19和排放管20分布在圓形通道分離前的位置，能夠提高流體動力學(xué)特性。
[0042]泵根據(jù)以下方式工作。
[0043]在接通發(fā)動機時，主動軸13轉(zhuǎn)動，經(jīng)過角同步套筒16推動從動軸14轉(zhuǎn)動。葉輪16和17隨軸13和14同時轉(zhuǎn)動，而葉片21開始在圓形工作腔18中移動。
[0044]因為圓形通道在自身下方的位置匯合為一個單一管道，然后分離，形成的工作腔具有非常大的體積(兩倍)。
[0045]圓形通道18在自身下方的位置組成一個管道，葉片21在其中運動，經(jīng)過下方的點(管道連接點)后，葉片開始進入大體積的工作腔區(qū)域，形成真空，工作流體進入吸入管19內(nèi)腔，隨后工作流體進入工作腔18，流體繼續(xù)由葉片21沿管道推動；此后葉輪開始進入相鄰輪的葉片間空隙，在最下方的位置占據(jù)完整的空間。這樣兩個葉輪16、17提供的兩束流體集中在只能通過一束流體的壓縮方向。由此產(chǎn)生剩余壓力，能夠壓縮二分之一的流體(如果泵具有三個或更多的工作腔，那么則可壓縮到三分之一或更多)。但是水和大多數(shù)泵送的流體不可壓縮或者壓縮量不大，為了防止泵的結(jié)構(gòu)部件機械磨損，排放管20內(nèi)腔從圓形或其他形式的工作腔18匯合的位置開始，在此情況下，排放管20的工作截面越小，泵的壓力越大。
[0046]雖然已經(jīng)在上面介紹了發(fā)明的【具體實施方式】，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然在不背離當(dāng)前闡述的本質(zhì)的前提下，可以通過其他實施方式來實施本發(fā)明。本發(fā)明的保護范圍由所附權(quán)利要求限定。
【權(quán)利要求】
1.一種通用多功能葉片裝置，包括:吸入管和排放管、上面設(shè)有葉輪的軸以及工作腔，所述工作腔為圓形通道的形狀，所述圓形通道設(shè)置成彼此成一定角度并且在一位置處匯合成單一通道，隨后由此位置分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用多功能葉片裝置，其特征在于，所述葉輪的齒輪葉片形成所述圓形通道的一部分，所述齒輪葉片由兩個面間隔，這兩個面或者通過所述葉輪的轉(zhuǎn)動軸，或者相對于所述葉輪的轉(zhuǎn)動軸呈相同角度地相交在所述葉輪的轉(zhuǎn)動面之外，所述葉輪的葉片空隙在形狀和尺寸上與所述葉輪的齒輪葉片的形狀和尺寸完全對應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用多功能葉片裝置，其特征在于，所述圓形通道的截面形狀與所述齒輪葉片的截面形狀不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用多功能葉片裝置，其特征在于，所述排放管的內(nèi)腔能夠部分地或完全地布置在所述圓形通道交匯的位置處，或者布置在此位置的后面。
5.葉片泵，包括外殼、在所述外殼的內(nèi)部且具有吸入管和排放管的工作腔以及裝設(shè)有葉輪的軸，在所述葉輪上具有葉片，所述工作腔在圓形通道下方的位置處匯合，所述圓形通道彼此成一定角度、在下方部分匯合為單一通道并且隨后分離。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的葉片泵，其特征在于，所述葉片的截面與所述圓形通道的截面對應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的葉片泵，其特征在于，所述排放管的內(nèi)腔布置在所述圓形通道彼此分離之前的位置處。
【文檔編號】F04D11/00GK104081056SQ201280048470
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月1日
【發(fā)明者】亞歷山大·尼古拉耶維奇·阿金申 申請人:葉戈爾·亞歷山德羅維奇·秋卡夫金, 謝爾蓋·阿納托列維奇·科津, 俄國科技國際有限責(zé)任公司