容积泵的新技术应用

容积泵的新技术应用本技术通过在容积泵中对泵壳内侧圆面、两端和叶片的配合设计以及将叶片改进成为转动式的容积变量方式能适应大流量的应用，很大程度减少内部的磨损和功耗，增加泵的密封度和使用寿命。

在右图中，是在泵壳内侧圆弧面开口连接流体的进出口。

1是变量容积泵调节至最大流量，相邻两片泵叶片在形成两叶片间最大容积时，两泵叶片所对称密封的泵壳内侧圆弧面段就是1，即是此时泵壳内侧相应周长的圆弧面1、两片相邻叶片16、转子8和叶片两端的端盖共同形成的密封为最大容积，1的圆弧面中心与转子轴心距离最远，从现在两块叶片与1形成密封，转子继续转动后，一块叶片转子离1，只剩有一块叶片继续滑动压紧圆弧面1段密封分隔其两侧的高、低压流体。

5是将变量泵调节至最小流量处，相邻两片泵叶片在形成两叶片间最小容积时，两泵叶片所对称密封的泵壳内侧圆弧面段就是5，如最小流量不是0，则此时5的圆弧面中心距离转子轴心最近，从现在两块叶片与5形成密封，转子继续转动后，一块叶片转子离5，只剩有一块叶片继续滑动压紧圆弧面5段密封分隔其两侧的高、低压流体。

然后在泵壳内侧圆弧面段1和5以外周长的圆弧面段开口与外面连接。

11是定量泵在相邻两叶片转动至两叶片间形成最大容积对称的泵壳内侧圆弧面段的周长，圆弧面段11的中心距离转子轴心最远；9是定量泵在相邻两叶片转动至两叶片间形成最小容积对称的泵壳内侧圆弧面段的周长，圆弧面段9的中心距离转子轴心最近。

然后在泵壳内侧圆弧面段11和9以外周长的圆弧面段开口与外面连接。

在容积泵的圆弧面段1、5或11、9的周长之外的圆弧面段开口如4，4的开口是7中的示意图即是在4圆弧面段上轴向开有多个在周长上至1、5或11、9两端的流体进出口，也可以在4中加有12的过渡段，即是过渡段12将7的周长开口分段形成多个进出流体的孔，与外面的管路相通，在4上各种方式的多个是使开口4两侧的内外流体容易流动，其开口形成的总截面积要大于外管道的截面积，减少功耗和气蚀。

开口4在1、5的两端是形成两侧的进、出口；在标注11、9的图中，泵壳内侧圆弧两段的9和两段的11，在周长上可能有多个开口，可将其分成四个部分，在图中的截面上连线两段9的中心和两段11的中心，总周长分成四段，如6、10分别是进出口流体的汇总，是四段中的对向段性质相同可以连接为同一个进口或出口。

从泵壳内侧圆弧的开口至其外面的小段开口应向最小容积时的弧面段5、9两端倾斜，如2所指的段开口方向向5的两端倾斜，绿色的虚线是流体的流动线路，可以看出其线路是顺着弯曲，如是流体3的流动力转换为转子的转动力输出，其总的动力输出包括两侧压力差的推动力也有流体3的流动冲击力；如是转子8的转动力转换为流体3的流动输出，流体输出力有容积变量的压缩输出流体也有叶片转动得到流体的旋转力和离心力，有利于转子转动力与流体流动力在容积泵转换的效率提高。

13是可以以一定角度转动定位在叶片外径端部的叶端转体，叶片16受向外径向力推动叶端转体13（一般是两尖角）压紧泵壳内侧圆弧面，形成叶片相对泵壳内侧圆弧面的密封，叶端转体13与叶片16如合页配合在一起，但其配合是连接在一起、可相互转动和密封分隔两侧流体，当泵叶片16随着泵转子转动时，叶片外径向所压紧的泵壳内侧圆弧面角度不断变化，叶端转体13会随着不断变化的角度相对于叶片16转动，其两个角都始终保持与泵壳内侧圆弧面压紧相对滑动密封，密封性能很好而且所需叶片的径向力小。

叶端转体13轴向长度与叶片16相等，所以其端部密封与一般叶片一样。

32是一般的平直容积泵叶片，34是叶片32所在的转子槽，叶片32与槽34是有一定间隙的，当叶片32受两侧不相等的流体压力作用时，会从高压侧向低压侧倾斜，叶片相对于槽侧的受力为在转子槽34最大半径侧的角31、叶片32根部的侧角33两条线，这两条线面积很小，特别是叶片伸出槽最长距离的时候，受力线31与33距离最小但这时又是叶片受力面积最大的时候，使得叶片相对槽34的径向摩擦力很大，径向伸缩变量时所需径向力大、叶片和槽的受力线31、33小面积受压使叶片和转子槽受力处变形损伤的速度快。

在右图中，28是容积泵的转子，26是叶片，24是与叶片外径配合滑动密封的泵壳内侧圆弧面壳体，27是固定在转子28两端的叶片端滑盘，叶片端滑盘27在转子侧有一定深度的槽23，平直的叶片26是对应的27叶片端滑盘的槽侧与转子的槽侧同在一个平面上，叶片26密封分隔两侧流体时，其内径侧面与转子槽侧面22密封的同时，叶片26两端侧面与叶片端滑盘槽侧面21密封以及叶片外径向与泵壳内侧圆弧面24压紧滑动密封，即是叶片26作任何的径向伸缩其侧都在转子槽侧的22和两端叶端滑盘槽侧形成的平面上。

只要对叶片26侧面与转子侧而22和两端侧面21的配合接触面积以及其摩擦系数取值适当，叶片26在作变量的径向伸缩滑动时的摩擦力较小而且较为稳定，由于叶片与叶片端滑盘的槽没有相对转动所以叶片相对于转子槽和叶片端滑盘的槽密封很好，又能增加叶片对流体压力的承受力。

叶片端滑盘27的半径比泵壳内侧圆弧面24内表面略大，转子28与叶片端滑盘27一起转动时，是叶片端滑盘的内侧面相对不动的泵壳内侧圆弧面24以较小间隙转动，所以泵叶片26的两端有一小段在槽23向外径向突出，突出部分与叶片端滑盘27的内侧面接近为平面，防止流体从槽23处在泵壳内侧圆弧面24内、外串通流动。

因为泵叶片26和叶片端滑盘27相对于泵壳内侧圆弧面24没有轴向力，所以在使用时，只要在配合上叶片端滑盘27垂直于转子轴线、转子轴线与泵壳内侧圆弧面24的中心平行，叶片端滑盘27在24两端的转动就不容易发生磨损和摩擦力，也可以在24的端部加有与24圆弧面形状相近的环，该环与24加有轴向弹簧，使环以较小的压力轴向压紧叶片端滑盘27的内侧面密封，防止流体泄漏。

29是叶片26外径端的叶端转体，叶端转体29应略小于叶片26的厚度，以免阻碍本身的转动和叶片的径向伸缩滑动。

在转子两加上叶片端滑盘27，能增加叶片的承受力和密封性，减小部件的磨损速度，叶片径向伸缩所需的力较小而且稳定。

02、07是以轴心03固定在转子上并且以03为轴心转动的叶片，叶片的两端的配合密封方式与平直叶片一样；叶片02是在轴心03两侧的杠杆状面，在转动变量时内径向端06在内径向与转子上的凹圆弧面04(通常是以03为圆心的凹圆柱面，也可以是鼓形等)滑动密封，02的外径向端01在外径向受力以03为轴心转动压紧泵壳内侧圆弧面017滑动密封。

当转子转动使叶片02的外径向端01与转子轴心距离发生变化时，叶片02就转动，始终保持叶片的01端与泵壳内侧圆弧面017密封以及06端同时以稳定的距离与转子的凹圆弧面04密封，得到容积变量，实现容积泵的动力与流体流动力的能量转换。

07一般是以轴心03为圆心的圆弧面段(是圆周的一段，轴向为密封分隔两侧流体的面)，叶片07转动作径向伸缩时，叶片的一端或段与04凹圆弧面密封，其密封处08随着叶片07的径向转动而变动；另一端01是叶片受向外的力转动始终压紧泵壳内侧圆弧面017滑动密封，在叶片转动作径向伸缩中实现容积变量，实现容积泵的动力与流体力的能量转换。

010是如02的杠杆面叶片；05、014、012是如07的圆弧面段叶片，从构造上来说，012比014比05因为叶柄的不同叶片的承受力也大一些。

在泵的流体为液体时，液体的可压缩性小，可根据流体的压力以及性质设计叶片，如液体的流动性好、压力较低时，取叶片薄一些、轻一些，因为叶片01处的外径向力需要较小，叶片05、014、012、010在重量较大、转速较高会产生更大的离心力，使01的外径向力过大易于磨损。

假如是作为动力输入流体输出为气体，气体具有很大的可压缩性，在设计叶片与转子的配合中，在叶片全部缩入转子时，最好是叶片与转子构成一个圆柱状实体，得到最小容积处剩余最小的体积，就能输出更大的气体压力；如果叶片全缩入转子时有较大的空余体积013，高压侧的气体体会从空余体积013压缩后随着转子的转动带回低压侧，造成因为最小压缩体积较大致使流体输出泵能输出的气体压力就降低，转子11与泵壳内侧圆弧面17的直径比例，一般流体为液体取17比11的直径大的比例差多些，流体为气体输出的泵取17与11的比例小，即转子11的直径只比17小一些，转子装配叶片数量多些，可以使最小压缩体积降低到最小，而增加气体的可输出压力。

图中015是安装于转子上的滑块，也可以安装于叶片上，滑块015受内弹簧力作用弹性压紧叶片014圆弧面与转子配合的08端，代替转子的04圆弧面与叶片面密封，滑块5所需内弹性力较小，密封性好，对叶片的转动力影响很小。

016是转动式叶片的连接圆弧面07与轴心03的叶柄，09是在转子上用来定位轴心03的叶片座，因为叶柄、叶片座在承受叶片两侧压力差是受到推和拉的力，一般是根据流体的压力决定，如泵进、出口之间的压力差较大时，取如12较阔的叶柄、叶柄的个数、位置或在轴向上取厚些以增加叶柄、叶片座或叶片的承受力。

转动式的泵叶片压紧泵壳内侧圆弧面017的01端一般设计为尖角或加有叶端转体018，特别是当流体密度较高、粘稠大时，会在泵壳内侧圆弧面017内表面对叶片产生较大浮力而形成流体在叶片两侧间的泄漏，较尖的01角、加有叶端转体018或增加叶片的向外径向力，减少叶片受到的浮力，以增加转动式叶片02、07的01端相对于017内表面的密封性能。

转动式叶片02径向的两端01、06到轴心03的距离相等或07的两端01、08到轴心的距离相等时，叶片两侧的流体不论压力的大小或正负发生变化，都没有对转动式叶片以03为轴心的转动力发生影响，即是流体的压力变化不对叶片的转动作径向伸缩有影响；当叶片02的径向两端01、06到轴心03的距离相等或07的两端01、08到轴心的距离为不相等时，流体的压力变化就会对叶片的转动有作用，影响到叶片01端对泵壳内侧圆弧面017内表面的压紧力，取适当的叶片径向两端到轴心03的距离不相等的值，可以使叶片的01端在随着转子转动在某角度范围内对泵壳内侧圆弧面017的内表面压紧力较大提高密封力、在随着转子转动在某角度范围内对泵壳内侧圆弧面017的内表面压紧力较小减少叶片和泵壳内侧圆弧面的损伤速度，但取叶片径向两端到轴心距离不相等时应取04的轴心与07叶片的轴心相同更好。

转动式叶片02或07在转动作径向伸缩使两侧流体容积变量时，其转动的摩擦力很小，就算是叶片两侧的压力差很大，叶片所需转动的力也很小，这有利于可以有更高的流体压力流动与转子的转动力转换能量，对01端压紧泵壳内侧圆弧面017的力根据流体的性质可取范围大又较为稳定，有利于减少其摩擦损伤，减少内部功耗和增加寿命。

本文是从专利文件(申请号为201510681634.2) 中摘取的，只作为一个新的技术供大家参考和再延伸探索，以促进新技术的发展、应用和提升。