机动泵的制作方法

专利名称：机动泵的制作方法
技术领域：
本发明大体上涉及机动泵。更具体地说，本发明涉及一种具有多个用于改进泵操作和性能的独特特征的机动泵。
背景技术：
用于移动流体的泵通常可以有各种类型和结构。但是，许多泵类型只适用于低压用途，因为通常难以实现高压。虽然在高压和低压用途中已经采用通常被称为正排量泵，但是由于它们具有产生出一些泵类型不能实现的更高操作压力的某些独特能力，所以它们尤其适用于高压用途。
通常需要高压的用途的例子是当需要在饮料分配机中移动可饮用流体例如水的时候。正排量泵(positive displacement pump)例如叶片、活塞泵或者齿轮泵，通常用于这种用途。这些正排量泵通过将大量水压进一个较小的空间中来实现其泵送作用。由于高压要求，所以需要小容差(tight tolerance)，通常为0.0005英寸运转间隙或更小，以便保持正确的流体动力性能和效率并且防止出现泄漏通道。高压要求会限制用于制造该泵的材料选择。材料的选择还会受到所泵送流体的具体类型的影响。另外，这些小容差的用途通常需要精确的磨削和其它制造方法，这些方法妨碍了将多个特征结合进单个零件中。因此，在该泵的制造中通常需要许多零件。
除了高压要求之外，正排量泵还有其它操作和制造难题，包括压力/载荷不平衡、泵空穴作用、泵过热、转子轴弯曲、驱动连接件磨损和机械密封泄漏。不幸的是，由现有技术泵提出的对这些难题的解决方案不是最优的，并且在一些情况中完全无效。
因此，现在需要一种改进的泵，它克服了现有技术泵的难题和缺点。


现在将对本发明的优选实施方案进行更详细地说明。从下面的详细说明、所附权利要求书和附图(这些附图不是按比例绘制的)将更好地理解本发明的其它特征、方面和优点图1为根据本发明的封装的机动泵的侧视图；图2为图1的封装的机动泵的端视图；图3为根据本发明的具有回旋叶片式泵头部的密封机动泵的分解视图；图4为根据本发明的具有回旋叶片式泵头部的密封机动泵的剖视图，其中该泵处于低压状态中；图5为图4的回旋叶片式泵头部的打开视图；图6为根据本发明的端部轴承的立体图，显示出成型入口通道；图7为根据本发明的前轴承的立体图，显示出成型流体穴；图8为根据本发明的封装的机动泵的剖视图，其中泵处于高压状态中；图9为根据本发明的定子屏障罩的剖视图；图10为根据本发明具有中空轴的封装的转子的剖视图；图11为根据本发明的泵头部的剖视图，显示出泄压阀；图12为根据本发明的泵头部分组件的剖视图，其中为了清楚起见将在定子和转子屏障罩之间的气隙稍微放大；图13为根据本发明的具有密闭护罩离心泵头部的密封机动泵的剖视图；并且图14为根据本发明具有涡轮泵头部的密封机动泵的剖视图。
具体实施例方式
现在将参照这些附图对本发明的优选实施方案进行说明，其中在整个这些附图中用相同的参考符号标识相同或类似的零件。在这里所使用的术语要按照其最广义的合理方式来进行解释，尽管它是与本发明的某些特定优选实施方案的详细说明相结合而采用的。下面还对在这里所使用的一些特定术语进行强调说明。打算由读者按照任意限定的方式进行解释的任何术语将如同在该说明书中那样加以明确地和具体地限定。
图1和2分别显示出根据本发明一优选实施方案的密封机动泵10的侧视图和端视图。泵10包括一泵头部壳体12，该泵头部壳体12装有被安装到用于容纳电动机部件的电动机壳体14上的该泵的内部部件。用来接收处于第一压力下的流体并且输出处于比第一压力更大的第二压力下的流体的泵头部壳体12通过螺栓16a-d或其它合适的安装或紧固装置安装在电动机壳体14上。安装托架18连接至电动机壳体14上以便于安装机动泵10。装在电动机壳体14中的电动机运转用来驱动装在泵头部壳体12中的泵头部部件，以产生出供饮料机使用的泵送流体，例如可饮用水，的流量和压力。尽管在本发明的实施中可以使用其它类型的电动机，但是在图1和2中所示的特定电动机类型为具有电容壳体(capacitor housing)21的1/2马力永久分开式电容器(PSC)电动机。
如在图3的分解视图中所示一样，泵头部22包括泵头部壳体12、前泵头部O形环23、前轴承24、凸轮环26、具有滑动叶片40的泵转子28、销32和后轴承30。在图3中所示的特定泵转子28优选采用总共八(8)片叶片40，尽管必要时也可以采用更多或更少的叶片40。为了清楚起见，在图3中只显示出其中两(2)片叶片40。前轴承24、凸轮环26和后轴承30优选由适当的材料(例如碳、硅、石墨、聚合物、玻璃和钢)构成，并且通过使用位于分别在前轴承24和凸轮环26的外表面中设置的凹槽34、36内以及在后轴承30中形成的定位凹槽38内的销32优选将这些部件相互锁紧。泵转子28优选由不锈钢构成，并且包括多个狭槽，每个狭槽包含有一叶片40。后泵头部O形环31在泵头部22和电动机14之间提供密封。
继续参照图3，电动机转子42(优选为密封转子)包括一轴44(优选为中空轴)，该轴44具有穿过分别在后轴承30和泵转子28中形成的开口48、50的锁定端(keyed end)46。该泵转子开口50被锁定到转子轴44上，使得转子轴44响应电动机定子的运行所产生出的磁场的转动通过使泵转子28及其叶片40转动来驱动泵头部22。转子轴44的远端由与定子屏障罩56的封闭端部54连接的电动机轴承52支撑。电动机轴承O形环53设置在电动机轴承52和定子屏障罩56的内表面之间。至少一部分定子屏障罩56设置在电动机58的气隙中，并且用来防止定子的一个或多个产生磁场的元件(包括定子叠片和相关的励磁线圈)与所泵送的流体接触。该定子屏障罩56还优选包括位于壳罩56的开口端附近的凸缘60，该凸缘60由在前电动机端罩64的一个侧面上形成的环形底座62接纳。优选的是，后电动机端罩66或端帽设置用于封闭电动机58的后部。
现在参照图4-8，输入流体在低压入口20处进入泵头部壳体12。该流体从低压入口20移动进入吸入增压室(plenum chamber)70，该增压室由围绕着凸轮环26的环形空间限定，而且其一个侧面由泵头部壳体12界定并且另一个侧面由后轴承30的前表面72界定。在后轴承前表面72上形成的相对的流体吸入通道72a、72b为流体提供了从吸入增压室70流向在泵转子28和凸轮环26之间形成的相对的流体泵送室76a、76b的抽吸区域74a、74b的流动通道。从在前轴承24中形成的穴73a、73b(图7)中流出的流体流进抽吸区域74a、74b中。在图6中显示出后轴承30的流体吸入通道72a、72b，并且在图7中显示出前轴承24的流体穴(fluid pocket)73a、73b。在图6中可以看出，流体吸入通道72a、72b的上游边缘78a、78b每个的轮廓优选形成为能够增强流动性能、降低噪音并且减少空穴作用。在图7中同样显示出，在前轴承24中形成的穴73a、73b的上游边缘79a、79b的轮廓也优选形成为能够增强流动性能并且降低噪音和空穴作用。
再参照图5，可以通过使泵转子28基本上为圆形并且使凸轮环26的内表面基本上为椭圆形或长方形来形成泵送室76a、76b。在泵送室76a、76b内，通过叶片40的刮扫动作来使流体移动穿过泵送区域80a、80b，然后进入泵送区域82a、82b。在叶片40被转子28移动时，这些叶片40沿着凸轮环26的内表面滑动。在抽吸区域74a、74b内的正在增长的容积用来通过吸力从吸入增压室70将流体抽进泵送室76a、76b。同样，在泵送区域82a、82b内的正在减少的容积用来使液流穿过一个或多个后轴承排出通道84a、84b并且穿过一条或多条前轴承排出通道85a、85b流出泵送区域82a、82b。穿过通道84a、84b和85a、85b的加压流体的流动产生向内作用在前后轴承24、30上的推力，并且后轴承排出通道84a、84b和前轴承排出通道85a、85b的相对关系提供了用来使这些轴承24、30、转子28和凸轮环26保持正确对准并且抑制在这些泵送元件之间出现流体泄漏的这个推力的有利平衡。
在泵送区域82a、82b中所产生出的压力载荷大致沿着径向方向在泵转子28和凸轮环26上施加力。由于泵送区域82a、82b彼此相对，所以压力载荷基本上对称地传递给泵转子28和凸轮环26。载荷的这种基本上均匀的分布倾向于使传递给电动机轴44的载荷平衡，由此降低作用在后轴承30上的轴承载荷。该载荷平衡也倾向于抑制泵头部零件的分离。已经观察到，传递给后轴承的不平衡载荷所需要的功率比传递相同量的泵输出的功率大20-30％。使在泵送区域82a、82b中所产生出的载荷均匀地分布还具有使凸轮环26在泵头部壳体12内对中的有利效果。
参照图8并且如上所述，增压的流体按照平衡的方式通过一个或多个前轴承排出通道85a、85b和一个或多个后轴承排出通道84a、84b离开泵头部22。离开通道85a、85b的增压的流体在它没有离开泵头部22的情况下被导向泵头部出口111(由流动箭头93所示一样)。离开通道84a、84b的增压的流体被导向流体循环通道，该通道的至少一部分位于泵头部22外面，并且该流体循环通道终止在泵头部出口111附近。在一个优选实施方案中，该流体循环通道(由流动箭头100表示)包括一般被称为气隙88的电动机14的至少一部分。在穿过将电动机转子42和定子屏障罩56分开的那部分电动机气隙88之后，增压的流体流继续通过电动机轴承通道102a、102b进入后部流体腔室104并且通过中空转子轴44返回位于出口111附近的在泵头部22中的排出增压室106。排出增压室106与泵头部出口111直接相通。按照这种方式穿过泵10的流体循环用来在运行期间从电动机14除去热量。流体循环也使流体循环至电动机轴承52以保持它的冷却和清洁。
该定子屏障罩56或衬垫提供了密封，以防止或者抑制增压的流体与定子叠片90和定子绕组91相接触。壳罩56由与封闭端54成相对关系的开口端92限定，在开口端和封闭端之间有一个衬体(liner body)。开口端92优选包括环形凸缘60，它作为壳罩56和电动机14之间的唯一连接点。或者采用其他适合的结构将壳罩56固定在电动机14上或者处于其内。也如图9所示的定子屏障罩56优选采用深拉延工艺制成一个单个的金属部件，该方法形成一个在开口端和封闭端之间具有基本均匀的截面的衬体。因此在一个优选实施方案中，壳罩56不需要焊接。或者壳罩56由两个或者多个例如通过焊接而彼此连接的部件制成。
为了使得气隙88最小而提高电动机的性能，占据了电动机气隙88的壳罩壁94的至少一部分优选相对较薄。在一个优选实施方案中，壳罩壁94被制作得相当薄，使得当由增压的液体施加载荷时它们会产生变形。通过采用现有的电动机结构来对抗/支撑这种变形的倾向。在运行中，用于占据了气隙88的壳罩壁94的那部分的另外的结构支撑主要由电动机叠片90提供。当封闭端54的壁被制作的薄得足以因为增压的流体在封闭端54上施加的载荷变形时，另外的结构支撑也可以由后电动机端罩66或端帽来提供。
对于泵送的流体可以达到大约300psi的压力的高压应用，定子屏障壳罩56优选由拉至大约0.015英寸的壁厚的不锈钢制成。对于较低压力的应用，壳罩56的壁94可以甚至制作的更薄。
在图4中，壳罩56被显示为松弛状态，没有内部流体压力作用在该壳罩56上。当由充分增压的流体作用在壳罩56的内表面96上而施加载荷时，壳罩壁94会倾向于变形，并靠在定子叠片90上，在一个优选实施方案中，还包括靠在如图8所示的后电动机端罩66上。但是，端罩66不必承受满载荷。载荷也由凸缘60以及支撑它的前电动机端罩64和定子叠片90来承受。
壳罩56优选被构成得在壳罩56和定子叠片90之间具有一个小间隙配合，以便于组装。泵10的特定应用可以用于确定应当提供多大的间隙。例如，在泵送流体要用于从电动机14除去热量的应用中，壳罩56和定子叠片90之间的间隙应当足够小而能够提高在壳罩56和叠片90之间的接触量和导热率。相反，对于希望将泵送流体与电动机14进行热隔离的应用来说，壳罩56和叠片90之间的间隙应当更大。
在壳罩56的制造中，已经观察到，由于在壳罩形成时在材料中经受到的应力，有时难以控制壳罩的粗糙度。因此壳罩56的中部通常是不圆的。通常壳罩56在两端具有受到很好控制的直径。对于最好是利用泵送流体来从电动机14除去热量的应用来说，综合的紧密度容限需要在将壳罩56插入到定子孔内的过程中施加适当大小的力。当壳罩56插入到定子腔(stator bore)中时，它通常会完全停下来，并且壳罩56外表面的一个或者多个部分与定子叠片90相接触。当泵10产生压力时，壳罩56膨胀/变形，更加充分地与电动机叠片90相接触，与定子孔的形状更加充分地一致。以这种方式将壳罩56作为成薄和可膨胀的，提供了多个优点。首先，由于壳罩56是一致的，壳罩56中的制造缺陷会容易得到补偿。第二，壳罩56的薄度使得电动机气隙的整体尺寸最小化，这改善了电动机的性能。第三，壳罩56能够利用现有电动机的结构的优点，以改善泵的性能。第四，允许壳罩56膨胀紧靠电动机叠片90并与其相一致，为冷却电动机提供了从电动机定子向流体的更有效率的热量转移。
通常的叶片泵采用了位于低压入口内或其附近的泄压阀，以防止过压状况损坏泵。这种泄压阀结构倾向于不希望有地妨碍流体流进泵。如图11所示，通过将泄压阀142从低压入口20和高压出口111中移出，并且泄压阀142的任何一部分都不位于入口20和出口111中，本发明消除了有关已知泄压阀结构的难题。泄压阀是双向的，允许泵10的高压区域和低压区域通过泄压阀142彼此连通。这是通过在泵头部外壳12中设置泄压阀空腔144来实现的。泄压阀空腔144的相邻上端150是与高压排出增压室106流体相通的上泄压阀空腔通道152。下泄压阀空腔通道154与下压力吸入增压室70流体相通。可除去的端帽146为泄压阀空腔144提供外部进出口，端帽O形环148提供了端帽146和泵头部外壳12之间的流体密封。
泄压阀142包括提升杆156，它具有借助提升杆弹簧(或其他适当的促动器)保持靠紧流管159的内环形底座157的环形底座表面。流管159还包括外环形底座161，它与泄压阀空腔144的环形肩部163相啮合，以形成密封。流管弹簧165(或者其他适当的促动器)的作用为迫使底座161紧靠肩部163，如图所示。弹簧165所施加的作用力是可以通过带螺纹的连接件(或其他适当的作用力调整装置)来调整的，该连接件也具有将泄压阀142固定在其空腔144内的功能。为了防止提升杆156的超程，提升杆156位于泄压阀空腔144的上端150的附近，使得该上端150起在提升杆156移动了最大的可允许距离的时候与提升杆156啮合的屏障罩的作用。按照这种方式构成提升杆156和泄压阀空腔144能有利地防止提升杆156被拉入到排出通道152，在该排出通道152提升杆156会导致泵10的损坏或者导致反常的运行条件。
泄压阀142被构成得允许在两个方向上流动通过泄压阀空腔144。在低压泄压模式中，当在入口20处的流体压力相对于在出口处111的流体压力超出了临界值时，流体从入口20流到出口111，所述临界值大于提升阀弹簧158的作用力。换句话说，当作用在阀提升杆156上的流体压力足以克服弹簧158的作用力时，在低压吸入增压室70内的低压流体穿过通道154进入到泄压阀空腔144以及流管159，将提升杆156向上移动离开环形底座157，并通过通道152离开空腔144。在高压泄压模式中，当在出口处111的流体压力相对于在入口20处的流体压力超出了临界值时，流体从出口111流到入口20，其中所述临界值大于流管弹簧165的作用力。换句话说，当作用在阀提升杆156和流管159上的流体压力足以克服流管弹簧165的作用力时，上流管159从其坐靠的/封闭的位置向下移动，高压流体通过通道152进入空腔144，并通过通道154离开。克服流管弹簧165的作用力所需要的流体压力的临界值大于克服提升杆弹簧158的作用力所需要的流体压力的临界值。
通常的泵电动机组合采用了泵头部和单独的电动机。在泵头部内的极度热载荷条件下，泵头部会过热。尽管大多数电动机包括热传感器/开关以在电动机过热时关闭电动机，但是泵头部内的过热条件不会由电动机传感器所检测到。结果，电动机会持续驱动过热的泵头部直至发生灾难性故障。
根据本发明的一个方面，电动机过热传感器/开关被构成得能够检测泵头部22以及电动机14内的过热条件。在一个优选实施方案中，这是通过将过热传感器开关130设置在电动机定子绕组91内的靠近泵头部22的区域中来实现的。优选地，过热传感器/开关130是双金属型，与定子绕组91为一体，以便在检测到了临界值过热温度，优选大约320度F时，切断定子绕组91的回路，并防止电动机的运行。当不再存在过热条件时，双金属开关关闭，重新开始泵的运行。(在另一实施方案中，在重新开始泵操作之前，必须手动重设双金属开关130)。双金属开关130包括接通位置和切断位置，在接通位置处，在电动机14的正常操作过程中提供通过定子绕组91的电连接，在切断位置处，当双金属开关130检测到过热条件时，防止通过定子绕组91的电连接。
当然，在本发明的实践中可以采用其他结构的传感器/开关130。例如，作为一体式的传感器/开关的替代，可以在电动机绕组91内的泵头部22附近或者在传感器可以检测泵头部22以及电动机14的温度的其他位置处设置温度传感器。温度传感器的输出提供给处理器，或者在检测到临界值温度时启动防止电动机操作的开关的继电器。因此本发明打算使用一个单个的传感装置，它可以检测在泵头部22或者电动机14内的过热条件的存在，使得在泵10中存在过热条件的时候可以采取动作来关闭或者防止泵10的操作。这有助于在空运转条件下以及严重的超载条件下防止泵10的损坏。
可以理解，现有技术的泵不能有效地通过电动机输送高压流体以及向泵的低压区域(通常是入口)排放高压流体，而图8所示的泵10不会有这种缺点。而是代之以，图8的泵10通过将液流分开并在泵10中提供实质上两个分开的流动通路，液流的两个部分在同一个排出增压室106中重新组合，而将两个泵送腔76a，76b的泵送区82a，82b连接起来。一个被分开的流动通路是从泵送区82a，82b通过前轴承排出通道85a，85b进入排出增压室106。另一个被分开的流动通路是从泵送区82a，82b通过后轴承排出通道84a，84b进入电动机气隙88的将电动机转子42和定子屏障罩56分开的那部分中，通过电动机轴承通道102a和102b进入后部流体腔室104，通过中空转子轴44，进入排出增压室106，如前所述。
在运行中，液流通过泵从泵转子28的两侧通过排出通道84a，84b，85a，85b排出。排出通道84a，84b，85a，85b内的初始压力是相等的，它们平衡了泵转子28的推力载荷。而且，排出增压室106能够通过在叶片40向外滑动到泵送腔室76a和76b中时形成的叶片槽通道108与泵转子28的两侧相通。这样通过给泵转子28的两侧提供了与在腔室106内相等的流体压力而可以进一步平衡推力。从排放通道85a和85b至腔室106的流动通路比从排放通道84a和84b至腔室104的流动通路短得多。当流体从腔室107通至腔室1 09和104时，存在着由该附加的距离产生的压力差和由电动机转子42和屏障罩56所形成的受限制的流动区域，如流体流动箭头100所示。这样倾向于在电动机转子42的泵头部一侧产生轻微的推力载荷，这倾向于将电动机转子42移动离开泵转子28。另外，在运行过程中，电动机定子叠片90和转子叠片倾向于在电动机的电中心上对准，导致了在两个转子之间的进一步的移动。制造公差和过程变量产生了两个转子之间的相对位置的进一步移动。在两个转子对着它们各自的推动面而推动时，两个转子之间的这些相对移动需要来自电动机的额外扭矩。为了减少这种倾向，电动机转子42和泵转子28通过滑动键接端部接头46而连接，以允许两个部件的自由轴向移动，这使得系统中的寄生载荷最小化。因此转子轴44基本在高压流体中漂浮，并可以相对于泵头部22和其自己的压力产生元件轴向移动。这样具有提高作用在电动机转子42上的作用力的平衡的理想效果，反过来又增强了电动机的运行和效率。应当指出，经过气隙88的高压流体流动与转子轴44的轴向移动无关。
如图10详细显示，转子轴42包括中空轴44，其上连接了转子叠片110。转子叠片110通过薄的转子屏障罩(barrier)或者壳罩112与泵送流体相密封或者保护其不受后者影响。在一个优选实施方案中，壳罩112包括使用不多于3个连接区域在转子叠片110的周围组装的不多于2个的部件。如图10所示，这种壳罩112包括在转子叠片110周围设置的主体部分114。主体部分114包括具有用于容纳叠片110的开口的插入端115。在主体部分114的另一个端部是与主体部分114形成为一个部件的整体形成的端壁117。端壁117包括端壁开口119，它按照防止流体进入处在轴44和端壁开口119之间的屏障罩的方式连接至转子轴44。壳罩112也包括具有外圆周121的帽116，该帽116按照防止流体进入帽外圆周121和主体部分开口之间的屏障罩的方式连接至主体部分112的大开口。帽116包括中央帽开口123，它按照防止流体进入在轴44和帽开口123之间的屏障罩的方式连接至转子轴44。
如果需要，可以采用将叠片110和壳罩112互连的垫片118a-d，以提供附加的结构支撑。通过在三个连接区域120处采用刚性的(positive)机械连接方法(例如焊接、压力配合或者粘合剂)，可以将壳罩112组装至轴44上。
由于轴44是中空的，因此它在运行过程中有更大偏转的潜在的可能性。电动机具有通常称之为“侧拉”的特性，这种“侧拉”的特性导致转子42在启动过程中弯曲或者移动。当由于制造缺陷导致转子42的运转中心与定子中心线不一致的时候，需要特别注意由于侧拉而导致的转子42的弯曲。将转子屏障罩112加到转子42上，同时结合刚性的机械连接120，提供了能明显改善转子42的整体弯曲抵抗力的额外的刚性。例如，0.5英寸直径的轴具有大约0.00306(in4)的惯性极矩(polar moment ofinertia)。增加一个通过轴44的0.25英寸直径的孔将惯性极矩减少了大约6％，至0.00287(in4)。即使利用中空轴44，增加一个具有0.014英寸壁厚的转子屏障罩112也将惯性极矩提高至0.597(in4)。这是原始轴刚性的大约15倍。已经观察到，这大约以同样的比例有效地减少了在启动过程中的转子偏转。
两件式转子壳罩112结构的另一个优点是，端壁117提供了可以用于将主体部分114推在转子叠片上而不会挤压破坏主体部分114的结构。现有技术的壳罩不具有这种端壁，它提供了在组装过程中可以在其上施加作用力的明显较小的表面积。这种壳罩所得到的每平方英寸的高作用力可以容易地导致壳罩的爆炸或者其他破坏。利用端壁117，可以在更大的面积上施加作用力，以减少每平方英寸的作用力，并因此减少了在组装过程中损坏壳罩的可能性。也允许用更薄的壁来制造壳罩112，这样减少了电动机气隙88，并改善了电动机性能。
如上所讨论的那样，经过泵10的流体流可以导致在泵10内的轻微的压力差。这种压力差会在前后电动机腔室107和109中出现。电动机转子42的两端承受了在各腔室107和109内的压力。在泵10安装在竖直位置中并且泵头部低于电动机的时候，这导致了减小作用在泵转子28和电动机轴承52上的载荷的一推力载荷。
如图12所示，通过将组件160与前电动机端罩64夹在一起，泵10使得定子阻挡壳罩56能够组装在整个泵头部22和电动机转子42上。可以对组件160进行单独测试并处理以用于食品应用，而不必完全组装到电动机14上。从逻辑观点而言，这也是有利的，因为它允许泵头部组件160提前制造，并且组件160可以储备起来，而不受具体的电动机类型的约束。在所采用的组装方法方面也可以有更大的灵活性，有助于减少库存并更容易满足客户需要。
可以理解，上述结构的密封机动泵不限于旋转叶片泵头部。图13和14显示了两种替换类型的泵头部，它可以代替旋转叶片式泵头部来使用。图13显示了由电动机14驱动的密闭护罩离心泵头部的密封机动泵170，图14显示了由电动机14驱动的涡轮泵头部172。流体流通过在定子屏障罩56和密封转子42之间的轴承排出通道84a、84b流出，经过电动机轴承通道102a、102b并且通过中空电动机轴44返回至泵头部170、172，这与上面参照旋转叶片式泵头部所述的相同。
前面的说明详细描述了本发明的一个或多个优选实施方案并且描述了所想到的最佳模式。但是要理解的是，不论前面的说明如何详细，在不脱离本发明的精神的情况下可以按照许多方式来实施本发明。因此，上面的说明应该被认为是举例说明而不是进行限定。
权利要求
1.一种流体泵，包括一泵头部，用于接收处于一第一压力下的一流体并且将所述流体增压至大于所述第一压力的一第二压力，所述泵头部包括一入口，用于接收处于所述第一压力下的流体；一出口，用于输出处于所述第二压力下的流体；一第一通道，用于将处于所述第二压力下的流体引导到所述出口，并且所述增压的流体在到达所述出口之前不会离开所述泵头部；以及一第二通道，用于将处于所述第二压力下的流体引导至一流体循环通道，所述流体循环通道至少一部分处在所述泵头部外面，并且所述流体循环通道终止在所述出口附近；以及一电动机，用于驱动所述泵头部，以将所述流体的压力提高至所述第二压力；其中通过所述第一和第二通道的增压的流体在没有被所述泵头部重新增压的情况下被引导至所述出口。
2.如权利要求1所述的泵，其中所述电动机包括一定子，具有一个或多个磁场产生元件，所述一个或多个磁场产生元件用于响应通过所述一个或多个磁场产生元件的一电流流动而产生出一磁场；一转子，具有用于响应由所述定子产生出的所述磁场驱动所述泵头部的一转子轴；以及一气隙，位于所述定子和所述转子之间，所述气隙与来自所述泵头部的增压的流体流动连通；并且其中所述流体循环通道包括所述气隙的至少一部分。
3.如权利要求2所述的泵，其中所述转子轴可以在泵头部内相对于压力产生元件轴向运动，使得所述转子轴沿着轴线方向自由运动而与所述压力产生元件无关。
4.如权利要求2所述的泵，其中所述转子轴是中空的，并且被构造成容纳增压的流体，其中所述流体循环通道包括所述中空转子轴。
5.如权利要求1所述的泵，其中所述泵头部还包括一泄压阀空腔，具有与所述入口流体连通的一第一部分和与所述出口流体连通的一第二部分；以及一泄压阀，设置在所述泄压阀空腔中，所述泄压阀的任何部分都没有设在所述入口或所述出口中，所述泄压阀构造成包括一低压泄压阀模式，其中当在所述入口处的流体压力比在所述出口处的流体压力超过一第一临界值时，流体从所述入口流向所述出口；以及一高压泄压阀模式，其中当在所述出口处的流体压力比在入口处的流体压力超过一第二临界值时，流体从所述出口流向所述入口，所述第二临界值大于所述第一临界值。
6.如权利要求1所述的泵，其中所述电动机还包括设在所述气隙中的一衬垫，以防止进入所述气隙的增压的流体与所述定子的所述一个或多个磁场产生元件接触，所述转子还包括一转子屏障罩，以防止进入所述气隙的加压流体与所述转子叠片接触。
7.如权利要求6所述的泵，其中所述衬垫包括一薄衬垫壁，由于由增压的流体施加在所述衬垫壁上的载荷的结果，所述薄衬垫壁在设备运行期间变形，抵靠着所述一个或多个磁场产生元件，用做结构支撑。
8.如权利要求1所述的泵，其中所述第一通道与所述第二通道成相对关系，以便使由流经第一和第二通道的增压的流体产生的推力平衡。
9.如权利要求1所述的泵，其中所述泵头部还包括一前轴承，具有设在其中的所述第一通道；一后轴承，位于所述电动机附近并且具有设在其中的所述第二通道；一泵转子，具有多个滑动叶片并且设置在所述前后轴承之间；以及一凸轮环，设置在所述泵转子和滑动叶片的周围，所述凸轮环具有一内表面，滑动叶片被所述转子沿着所述内表面移动，以产生增压至所述第二压力的流体；其中通过滑动叶片的移动而被增压的流体被引导穿过所述轴承的所述第一和第二通道。
10.如权利要求1所述的泵，其中所述泵头部为一旋转叶片式泵头部。
11.如权利要求1所述的泵，其中所述泵头部为一涡轮式泵头部。
12.如权利要求1所述的泵，其中所述泵头部为一离心式泵头部。
13.一种用于检测在流体泵中是否出现过热状态的设备，所述设备包括一泵头部，用于接收处于一第一压力下的一流体并且在比所述第一压力高的一第二压力下输出所述流体；一电动机，设置在所述泵头部附近，用于驱动所述泵头部，以给所述流体增压；以及一过热传感器，与所述泵头部和所述电动机在操作上相关联，以感测过热状态。
14.如权利要求1所述的设备，其中所述过热传感器位于所述电动机内。
15.如权利要求1所述的设备，其中所述过热传感器还可以操作用来在感测到过热状态时阻止所述电动机工作。
16.如权利要求1所述的设备，其中所述过热传感器包括形成在所述电动机的所述定子绕组中的一双金属开关，所述双金属开关包括一闭合位置，在所述电动机的正常工作期间提供通过所述定子绕组的电气连接；以及一打开位置，在所述双金属开关感测到过热状态时阻止通过这些定子绕组的电气连接。
17.如权利要求1所述的设备，其中还包括用于在感测到过热条件的时候防止所述电动机的工作的一开关。
18.如权利要求1所述的设备，其中所述过热传感器被构造成在所述过热传感器感测到大约320°F的临界温度时检测过热状态的存在。
19.如权利要求1所述的设备，其中所述泵头部是一旋转叶片式泵头部。
20.如权利要求1所述的设备，其中所述泵头部是一涡轮泵头部。
21.如权利要求1所述的设备，其中所述泵头部是一离心泵头部。
22.一种用于电动机的转子，所述转子包括一轴；叠片，与所述轴连接，使得一第一轴部分延伸到所述叠片的一端之外，以及一第二轴部分延伸到所述叠片的一相对端之外；不透过流体的屏障罩，用于保护所述转子叠片，所述屏障罩包括使用不超过三个连接区域在所述叠片的周围组装的不超过两个的部件，所述连接区域包括一第一连接区域，用于将所述第一屏障部件连接至所述第二屏障部件，用于防止流体进入处在所述第一连接区域的所述屏障罩；一第二连接区域，用于将所述第一屏障部件连接至所述第一轴部分，用于防止流体进入处在所述第二连接区域的所述屏障罩；以及一第三连接区域，用于将所述第二屏障部件连接至所述第二轴部分，用于防止流体进入处在所述第三连接区域的所述屏障罩。
23.如权利要求1所述的转子，其中还包括一个或者多个将所述叠片和所述屏障罩互连的垫圈。
24.如权利要求1所述的转子，其中所述屏障罩通过焊接来组装。
25.如权利要求1所述的转子，其中所述屏障罩通过压配合来组装。
26.如权利要求1所述的转子，其中所述屏障罩通过粘合剂来组装。
全文摘要
一种机动泵(10)，包括用于加压流体的泵头部(22)和用于驱动该泵头部的电动机。在所述泵头部中，在两个对称的泵送区中产生的径向力彼此相平衡，以减少应力和提高效率。增压的流体离开该泵，并循着经过电动机气隙的路径，经过带有中空泵转子轴的远端的端部轴承，通过中空转子轴(44)，返回到泵送区。电动机转子轴(44)可以相对于泵头部轴向移动，它可以使电动机转子有效地漂浮在高压流体中。电动机定子屏障罩(56)可以抑制流体进入电动机定子(90)，转子屏障罩(112)可以抑制流体进入电动机转子。转子屏障罩有效地连接至转子轴，其连接方式加强了所述轴，并提高了其弯曲抵抗力。定子屏障罩的壁是薄的，并且在流体压力之下膨胀，以与定子叠片和电动机端罩相接触，并由该处获得结构支撑。通过将热传感开关(130)设置在电动机内的泵头部(22)的附近，检测电动机以及泵头部内的过热状态，以在检测到过热状态的时候关闭电动机(14)。
文档编号F04C29/02GK1643258SQ03806802
公开日2005年7月20日 申请日期2003年2月26日 优先权日2002年2月28日
发明者罗伯特·R·金伯林, 罗伯特·E·哈维第三, 姜杰, 威廉·M·拉森, 小威廉·C·罗恩斯利 申请人:斯坦德克斯国际公司