偏心螺杆泵的制作方法

专利名称：偏心螺杆泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种偏心螺杆泵。偏心螺杆泵又称作为莫瓦诺泵(Moineau 泵)，其具有螺杆状转子，在旋转时所述螺杆状转子在将其环绕的定子中作 偏心转动。此外，己知的多种泵的转子和定子在其轴向长度上具有恒定的横 截面。
背景技术：
例如专利文献US2， 957， 427公开了一种偏心螺杆泵，其具有锥状转子， 所述锥状转子在锥状定子中运行。在此结构中，可以通过转子相对定子的轴 向移动来调节转子和定子间的配合和压力(Andruckkraft)。
定子和转子间足够的压力是很重要的，其可以保证泵在高压运转时的密 封性。同时，转子和定子间的配合不能太紧，以保持在泵中的摩擦很小。

发明内容
因此，本发明的目的是，提供一种偏心螺杆泵，其能较好地调节转子和 定子之间的配合，使得在转子和定子间的接触面上始终存在足够的密封性， 同时，能使转子和定子间尽可能保持小的摩擦。
所述的目的通过具有在权利要求1中所述特征的偏心螺杆泵来实现。在 从属权利要求、随后所述的发明内容以及附图中给出了优选实施方式。
本发明所述的偏心螺杆泵具有环状外部件和设置在所述环状外部件中 的内部件。所述的内部件和外部件以己知的方式彼此相对运动，同时实现了 泵运动。这样，内部件构造为转子，所述内部件可在构成静止不动的定子的 外部件中转动。此外，转子和定子彼此同时执行偏心运动，其中，该偏心运 动可由转子和/或定子来实现。可选地，作为转子的外部件也可以围绕用作定 子的静止的内部件转动。此时，该偏心运动也可由转动的外部件或静止的即 不转动的内部件来实现。可选地，还可以使内部件和外部件彼此都转动，以
此实现彼此的相对运动。替代仅由两个部件中的一个来实现运行过程中产生 的偏心运动，其在运行中产生的偏心运动由内部件和外部件同时实现。就此 而言，对于本发明所述的偏心螺杆泵来说，所有可以考虑到的此类泵的己知
驱动组合都可以应用。
对于发明所述的偏心螺杆泵，其外部件的内部和内部件的外部构造成， 彼此相应地朝向轴侧逐渐变细，即优选地沿轴向形成锥形。这种结构使得， 当内部件沿着变细的端部方向继续挤压将其围绕的外部件时，内部件和外部 件间的配合变小，同时内部件和外部件间接触面上的挤压力变大。以此方式， 内部件和外部件间接触面上的配合或挤压力可以通过内部件和外部件间的 相对运动进行调整。为此，内部件和外部件沿轴向可彼此相对运动，更具体 地是，在泵运行时即例如在内部件转动时也提供运动性。
此外，按照本发明所述，内部件和/或外部件构成为，当泵中的压力较高 时或当泵的压力侧的压力增长时，内部件和外部件间的挤压力也增长。这意 味着，对本发明所述的泵而言，其内部件和外部件间的配合和挤压力在运行 时能自动调节，其中，泵的足够的密封性可借助泵的压力側处于较高压力甚 至处于高泵压时的较高挤压力得以保证。另外，当压力側的压力较低时，内 部件和外部件间接触面的挤压力会减小，使得摩擦减小。以此方式使得在不 同的泵压力下保持尽可能小的摩擦，同时使内部件和外部件间的挤压力保持 所需的大小。
按照本发明所述，这些功能可由此实现，即，内部件和/或外部件构成为， 使得在偏心螺杆泵的压力侧和/或在内部件和外部件之间的偏心螺杆泵的空
腔(Kavitat)中存在的压力用于产生沿轴向在内部件和外部件之间相互挤压
的力。这意味着，所述由压力在压力侧或在空腔中产生的力沿内、外部件逐 渐变细的轴向作用到内部件上，或沿内、外部件逐渐变粗的轴向作用到外部 件上。也可以考虑这样的设计，其中，压力既可以作用在外部件上也可以沿 相反的方向作用在内部件上。在上述每种结构中确保了，通过在泵内部压力 侧或空腔处存在的压力来产生作用在内部件和/或外部件上的力，所述的力使 内部件和外部件之间相互挤压，从而根据在压力侧或在泵内部中的压力来调 整内、外部件间的挤压力。这样，偏心螺杆泵的吸入侧和压力侧之间的压差 (即内、外部件两个轴端间或泵内部的吸入侧和空腔间的压差)用于将内、 外部件压到一起。当压力减小时，内、外部件由于泵内存在的压力优选自行 运动而再次彼此分开，或当泵内存在的压力抵抗由外部作用的力时，泵内存 在的压力会自动减小内、外部件间的挤压力。
优选地，偏心螺杆泵构造成，在压力侧的压力作用到内部件远离内部件 变细的端部的表面上。通过在此表面上施加压力，产生沿内部件的变细的端 部方向起作用的轴向力，所述轴向力将内部件压向外部件的变细的端部。另 外，压力沿轴向所作用的表面大小可以对作用力的大小施加影响，使得作用 力比例和特别是内、外部件间挤压力变化的区域可通过面积调节
(Anpassimg)来预先调整。特别地，所述表面与在吸入侧或压力侧存在的 压力所作用的其余端部表面(stimflache)或内部件的端面成比例地设置，以 保证能预先调整作用于内部件上的期望的力比例。
另外，内部件和外部件优选这样设计，即外部件的内部和内部件的外部 朝向其逐渐变细的轴侧是偏心螺杆泵的压力侧。内、外部件在相反的轴端的 大横截面相应地构成泵的吸入侧。此结构中，在压力侧的压力作用在内部件 的小的端面上。由此，当没有反作用力作用在内部件和/或外部件上时，该压 力会将内、外部件彼此压幵。当压力侧的压力同时作用在内部件的远离压力 侧的表面上或同时作用在外部件的靠近压力侧的表面上时，作用在内部件的 小端面上的力起着相反的作用，使得内、外部件在吸入侧和压力侧间压差较 大时也能保持在适当的位置(inAnlagehalten)。
为此，在偏心螺杆泵的所述实施例中，内、外部件的变细的端部构成泵 的压力侧，在内部件内部形成有通向压力侧或偏心螺杆泵内部空腔的通道， 所述通道和内部件的远离压力侧的表面连接在一起。以此方式，在压力侧或 泵内部存在的压力可以导向远离压力侧的表面上，从而在所述表面上产生 力，该力与位于内部件的压力侧并作用在内部件上的力沿轴向相反，使得内 部件在外部件中保持在适当的位置或将内部件压到外部件中。
此外，优选的是在内部件远离压力侧的轴侧设置压力室，所述压力室和 所述通道连接在一起。所述压力室沿轴向具有可变化的长度，并具有远离压 力侧并和内部件连接在一起的内表面。通过压力室内的通道引导的在泵压力 侧的压力可导致压力室膨胀，由此导致压力室的长度发生变化。此外，所述 压力作用在压力室的远离压力侧的内表面上，并产生作用于内部件的轴向压
力，所述压力压向内部件，以将内部件的变细的端部压到外部件内，另外所 述压力还能在泵压力侧的压力较高时保持内、外部件间具有足够高的挤压 力。压力室优选地与周围密封。特别的，当压力室设置在内部件的轴向延长 部分中的泵吸入侧时，尤其需要压力室与周围密封。在此优选实施例中可以 实现，由吸入侧产生的位于压力侧的压力作用在端面上或作用在内部件的靠 近轴端的一个表面上。所述压力施加作用的、压力室的内表面优选和内部件
固定连接在一起，或沿轴向和内部件活动联接(bewegungsgekoppelt)在一 起，使得轴向作用的压力可从内表面传递到内部件。
特别优选地，所述压力室形成在用于内部件驱动的轴的内部，其中，具 有压力室的轴的长度是可变化。所述轴与驱动电机连接在一起，优选地通过 内部件与驱动电机连接在一起。此外，所述内部件构成转子，其相对于优选 用作定子的外部件转动。在此，该驱动通过由此构成转子轴的轴来实现。当 轴的长度通过压力室发生变化时，在朝向一侧变细、特别地呈锥状的内部件 和外部件的相对应形成的内表面间的挤压力可通过长度变化进行调节。
按照特别优选的实施例，所述压力室的长度可通过活塞-筒体装置和/或 通过沿轴向具有弹性的外壁而发生变化。弹性外壁可以例如以波纹管的方式 由金属、弹性体或橡胶制成。由弹性可同时产生预应力。活塞-筒体装置还可 实现压力室外壁的多部件设计，其中，压力室外壁的多个部件彼此可伸縮地 结合在一起。
按照另一优选实施例，在通道或与所述通道连接在一起的压力室中形成 有节流位置。所述节流位置用于抑制在泵运行过程中出现的压力波动，从而 阻止在短时间的压力波动时内部件和外部件间挤压力的变化。此外，节流位 置设置成，从内部件的压力侧到内部件远离压力侧的表面或到压力室的内表 面的压力传输只通过节流位置实现抑制，从而压力室中的压力变化明显慢于 泵压力侧的压力变化。
与所述通道连接在一起的远离压力侧的表面，即远离的投影面 (projezierteFmche)优选大于内部件靠近压力侧的端面。当此压力与作用在 泵压力侧的内部件的端面上的压力一样而作用在和所述通道连接在一起并 远离压力侧的表面(例如压力室的内表面)上时，由于表面较大，沿轴向朝 向压力侧且作用于内部件上的力大于从压力侧沿轴向朝向吸入侧的作用力。当压力侧位于内部件和外部件的变细的端部时，此方式可以保证，内部件始 终与压力侧的压力无关地沿压力侧方向受较大的力的作用，并且压到外部件 内或压抵外部件。由此，将内部件压到外部件中的力取决于内部件压力侧的 端面和远离压力侧的表面间的面积差，并与泵压力侧的压力或吸入侧和压力 侧间的压差成比例。
按照本发明的可选实施例，内部件和外部件可以设置成，外部件的内部 和内部件的外部朝向其逐渐变细的同一轴侧是偏心螺杆泵的吸入侧。这意味 着，内部件和外部件的内部朝向泵的压力侧逐渐变粗。因为在此实施例中内 部件的大端面朝向压力侧，因此很容易使压力侧的压力作用在此表面上，并 使内部件压到外部件中，且在内部件和外部件间的接触点上总能具有足够大 的压力。在吸入侧作用到内部件上的压力较小，以至于较小的力在此侧作用 在内部件上。
优选地，在此实施例中也如上述实施例一样，内部件的变细的端部设置 在压力侧，使得内部件驱动的轴作用在内部件的同一端面，内部件的最大横 截面就位于所述端面。此外，在所述实施例中内部件朝向压力侧逐渐变粗， 在内部件和/或在该轴侧与内部件连接在一起的轴上优选设置至少一个压力 面，所述压力面沿轴向远离吸入侧，即靠近压力侧，并且在偏心螺杆泵的压 力侧的压力作用在所述压力面上。通过对压力面加载来产生压力，所述压力 沿轴向作用于吸入侧并由此作用于内部件的变细的端部和外部件的内室，从 而内部件压抵外部件。
另外，在此实施例中设置有压力通道，所述压力通道将偏心螺杆泵内部 的压力侧或空腔与外部件的远离压力侧的表面连接在一起。这实际上是靠近 泵吸入侧的表面，所述表面通过压力通道由压力侧或内、外部件间的存在于 内部的压力施加作用，使得由外部件的变细的端部所在的那侧产生的压力将 外部件压到内部件上。在压力通道中可以设置节流位置。
还优选的是，设置有至少一个预应力元件，所述预应力元件沿内部件变 细的轴向对内部件施加预应力和/或沿与该轴向相反的方向对外部件施加预 应力。此种预应力元件可以在本发明的前述两个基本实施例中进行应用，即 不依赖于压力侧是位于内部件的变细的端部还是位于内部件的变粗的端部。 一个或多个此种预应力元件致使内、外部件沿轴向彼此相对挤压，使得位于
内、外部件间用作密封面的接触点或接触线保持在适当的位置。即使当压力 侧的压力很小或吸入侧和压力侧间的压差很小或不存在时，所述预应力元件 也能在内部件和外部件间提供足够的挤压力，使得泵运转时在内部形成的泵 室是密封的，并且保证该功能。
内部件优选地通过轴或转子轴与驱动电机、特别是电力驱动电机连接在
一起，其中，轴铰接(gelenkig)设置在支点上，例如在驱动电机驱动轴上 的铰接点上，并且支点优选只能进行纯旋转运动。这使得用作转子的内部件 在其转动时能执行偏心运动，其中，支点自身优选地仅围绕纵向轴线旋转并 且沿纵向轴线的方向没有执行偏心或轴向运动。这意味着，在支点自身的位 置处没有运动偏心率。通过铰接点的铰接设计可以取消轴中用于实现偏心运 动的额外的铰接元件。可选地，转轴可以柔性地构成或配置铰链，使得可以 进行围绕虚拟支点的偏心运动。
此外，优选地，内部件通过轴与驱动电机连接在一起，并且轴和内部件 一起可以进行偏心运动，其中，内部件和轴设置成，使得其运动的偏心率从 支点(例如驱动电机的铰接点)开始增大，优选线性增大。如上所述，在支 点处优选没有附加到轴的转动运动的偏心率。从所述支点开始，内部件和轴 除了围绕其纵向轴线旋转外还围绕支点执行偏心运动，此外，轴的纵向轴线 优选地沿圆锥曲面运动，其中圆锥顶点位于支点上。这意味着，轴将在圆锥 曲面上滚动。特别优选地，内部件的纵向轴线和轴的纵向轴线构成直线，其 围绕支点在圆锥曲面上执行所述的偏心运动。以此方式，内部件的偏心运动 应在外部件的内部完成，从而内部件在外部件的内表面上滚动。
优选地，至少内部件的表面由陶瓷材料制成，而至少外部件的靠近内部 件的表面优选地由弹性体制成。特别优选地，内部件完全由陶瓷材料制成并 且外部件完全由弹性材料制成。这意味着，内部件具有硬表面，而外部件具 有弹性的靠近内部件的表面。


以下参照附图对本发明进行示例性地说明。其中
图h示出了本发明所述泵装置的剖视总图2:示出了图l所示的泵装置的转子和定子的剖视图3:部分剖开的转子的立体图4:定子和转子压力比例的示意图5:按照本发明第二实施例的偏心螺杆泵的剖视图6:按照本发明第三实施例的转子和定子的剖视图；以及
图7:本发明第四实施例的剖开的立体图。
具体实施例方式
以下所述的实施例涉及驱动设置，其中，泵的内部件构成转子并受驱动 而转动。相应地，偏心螺杆泵的外部件构成不转动的定子。g卩，转子和定子 间的相对运动仅由转子的转动产生。但是可以理解为，基于本发明的调节转 子和定子间配合的原理也可用在多种设置中，在此，以下作为定子描述的外 部件相对于内部件转动。
在图中示出的偏心螺杆泵为潜水泵，在其下端具有电驱动电机2，实 际泵装置4沿轴向法兰连接到所述电机2上。泵装置4具有广泛(um伤nglich) 分布的吸入口 6，并且在泵装置4的沿纵向轴线X方向的上轴端具有压力接 管8。在泵装置4内部设置的偏心螺杆泵具有环状定子10以及设置在所述环 状定子10内部的螺杆状转子12。在示例中，定子内侧涂布有弹性材料14， 所述材料和转子12的外表面在接触位置接触。转子12优选由钢特别优选地 由不锈钢或陶瓷制成。转子12和定子10以己知方式构成偏心螺杆泵或莫瓦 诺泵，其中，转子12在定子IO的内部围绕转子12的纵向轴线转动。此外， 所述纵向轴线同时围绕定子纵向轴线的圆周运动，即转子在定子10中偏心 转动。通过定子内壁和转子外壁具有不同数目的螺纹状螺旋，实现泵作用。
在图1中示出的泵装置构成锥状偏心螺杆泵，即定子IO或者说定子10 的内室和转子12朝向轴向端面16逐渐变细。在定子10的相反的端面18设 置在泵的吸入侧时，端面16构成泵的压力侧。
转子12通过连接在端面18上的转子轴20在铰接点22上与驱动电机2 的驱动轴24连接。
转子轴20这样铰接构成，g卩，转子轴20在其转动时可以附加执行偏心 运动。转子轴20的灵活性将通过转子轴20的靠近驱动电机2的端部处的后 述波纹管30来实现。所述偏心运动可这样执行，即波纹管30纵向轴线上的
虚拟支点23构成圆锥的顶点，在圆锥表面上转子轴20和转子12 —起偏心 运动，同时转子轴20和转子12通过驱动电机2围绕其纵向轴线转动。这意 味着，转子12和转子轴20—起在定子10的内部执行偏心运动，所述偏心 运动以圆锥状的形式围绕纵向轴线X和波纹管30中的支点23执行。偏心率 可通过定子10和转子12的设计来获得，使得转子12在转子围绕其自身的 轴线转动时自动执行所述的偏心运动。该偏心运动可以这样实现，即偏心率 在端面16处最大，即转子的中心轴在此时转动的圆的直径最大。在波纹管 30中的支点23上不再存在偏心率。转子在端面18处以比在端面16 (即圆 半径)处以更小的偏心率运动，即转子的中心轴在此时转动的圆的直径较小。
本发明所述的偏心螺杆泵应设计为，转子12和定子10间的配合根据偏 心螺杆泵的压力侧和吸入侧的压力比例以及特别是压力侧和吸入侧间的压 力差进行自动调节。这意味着，转子12和定子10间接触面上的挤压力可以 根据流体压力自动调节。
其可以在图1所示的实例中这样实现，在压力侧(即端面16)存在的流 体压力可作用在靠近吸入侧的压力面26上，如根据图3至图4所详细说明 的一样。
转子12包括中心设置的通道，所述通道沿纵向方向从端面16延伸至压 力面26，所述压力面26在此构成转子12的相反的端面。在压力面26处， 该通道28通向构造为空心的转子轴20的内部。这样，在端面16 (即偏心螺 杆泵的压力侧)上的流体压力通过通道28引导向端面16，即远离压力侧的 压力面26。
这导致了力量对比(力比例)，如基本在图4中所详细示出的。力Fz 作用在转子12的靠近端面16的端面上，所述力Fz通过流体压力在泵的压力 侧产生。该力Fz取决于转子12的端面的大小，即转子12的端面的直径B 的大小。因为流体压力通过通道28从吸入侧导向转子轴20的内部，所以通 过在转子12的压力侧存在的流体压力在靠近转子12并形成为压力面26的 内表面上产生力Fa。此力还取决于压力面26的大小，即转子轴20的内径A 的大小，所述内径A对应于压力面26的直径。理想的是，压力面26大于转 子12在端面16处的端面。因为在两侧的压力相等，所以这会导致力Fj台终 大于力Fz，从而确保在转子12沿着朝向端面16的方向压到定子10中。由
此，沿轴向作用的压力是力Fa和力Fz的差值，即由转子12两端面的面积差 乘以压力侧的流体压力得出的力，并且是由在转子12和定子10间的空腔中 的压力比得出的量值。由此得出，转子和定子间的压力随着压力侧流体压力 的提高逐渐增大。
转子轴20构成为，转子12沿转子12和转子轴20的纵向轴线W的方 向具有轴向可移动性。纵向可移动性同样通过波纹管30来实现，所述波纹 管30构成转子轴20的弹性壁。波纹管30可由金属或合成材料，特别地由 弹性体构成。波纹管除具有沿轴向W的弹性还须具有用于传递作用于转子 轴20上的转动力矩的抗扭刚度，以及用于转子12偏心运动的灵活性。带有 波纹管30的转子轴20构造为是空心的，使得在内部形成压力室32和34。 此外，压力室32位于转子轴20的刚性部件中，而压力室34则位于转子轴 20的由波纹管30构成的部件中。压力室32和34通过分隔壁36彼此分开。 分隔壁36设置在转子轴20的刚性部件邻近由波纹管30构成的部分的轴向 端部。分离壁36具有在两个端面间延伸的通道，所述通道将邻近两个端面 的压力室32和34彼此连接在一起。通道38构成节流位置，由转子12的压 力侧通过通道28引导的流体可以通过节流位置从压力室32流进压力室34 并可以回流。所述节流位置抑制周期性出现的、在偏心螺杆泵运行期间由结 构产生的压力波动。以此方式，能消除由于压力波动导致的压力Fa的波动。 仅具有较大周期的较大压力波动才会导致力Fa的变化。
另外，波纹管30由于其弹性可沿轴向起着弹性元件的作用，其在转子 12和定子40间产生预应力。由于波纹管30具有弹性，转子12可沿纵向轴 线W的方向压到定子的内部。
图5对本发明的第二个实施例进行了说明。此实施例与上述实施例的区 别在于，在此压力侧位于构造为圆锥状的转子的、具有最大直径的端部。就 此而言，所述结构和前述结构完全相反。在该实施例中设有在图5中没有示 出的压力通道，所述压力通道将压力侧和定子40的靠近吸入侧的表面连接 在一起。
在图5中示出的偏心螺杆泵具有定子40，在所述定子40中设置有转子 42，其中，定子40和转子42具有偏心螺杆泵通常使用的螺旋状表面结构。 定子40设置在壳体44中，壳体44在第一轴向端具有吸入口 46，待输送流
体可通过所述吸入口 46进入(dringen)泵中。吸入口 46靠近定子40和转 子42的具有最小直径的端面48。在相对的端面50上，转子42和定子40的 内部具有较大直径。由此，定子40的内部和转子42的外周形成锥状。端面 50靠近由定子40和转子42构成的偏心螺杆泵的压力侧。
转子42沿轴向侧过渡到转子轴52，其中，此处转子42和转子轴52构 成为一个整体构件。转子轴52在其远离转子42的轴向端部54和驱动电机 的此处未示出的电机轴连接在一起。同样在此实施例中，转子轴52连同转 子43在定子40的内部执行偏心运动，其中，转子轴52 —方面围绕其纵向 轴线W转动，另一方面绕定子40的纵向轴线X执行偏心运动。此外，如在 所述的第一个实施例中一样，转子42由于转子42和定子40的锥状设计可 以执行这样的运动，其中纵向轴线W可在圆锥曲面上运动。此外，圆锥顶 点位于在电机轴处转子轴52的铰接点。这意味着，在转子42的位于端面48 处的端部以比转子42的位于端面50处的端部区域更大的直径围绕纵向轴线 X执行偏心运动。转子轴在和电机轴连接在一起的轴向端部54，优选地不再 存在运动偏心率。转子轴52在其远离转子42的端部具有密封件56，所述密 封件56密封在连接到电机上的定子40的压力侧。
在密封件56上设置有阶梯面(absatzflache) 60，所述阶梯面60将转子 42以及由此将端面48处的吸入侧隔离开。因为所述阶梯面60位于室58的 内部，在所述室58中压力侧的流体压力起作用，流体压力在该阶梯面60上 起作用并产生沿转子轴52的纵向轴线W方向的力，所述力将转子轴52连 同转子42朝向端面48压到定子40中。以此方式，通过在压力侧的流体压 力产生转子42和定子40间的压力，所述压力随着在泵的压力侧的流体压力 的增加而增加，并随这在泵的压力侧的流体压力的减小而减小。这样，在该 实施例中也能确保在泵运行时自动调节转子42和定子40间的配合并由此确 保转子42和定子40间的压力。
在示例中，转子轴和转子42可以由陶瓷材料制成为一体件，并可在其 内部具有空室62。空室62具有多边形截面形状，并在其远离转子42的端部 与连接元件(Kupplungselement) 64结合在一起，所述连接元件64具有相应 的多边形外截面形状。所述连接元件64构成转子轴52的轴向端部54。连接 元件64沿纵向轴线W的方向在空室62内部可以轴向移动。以此方式，转
子轴52的轴向可移动性可以实现转子42相对定子40的移动。另外，连接 元件64还可以实现转子轴52围绕连接元件64的中心轴上的虚拟支点65的 偏心运动。此外，连接元件64由弹性材料制成，优选地由橡胶制成，或至 少在其靠近转子轴52内部的区域具有由弹性材料或橡胶制成的涂层。这使 得连接元件64的铰接位置形成在转子轴52内部的空室62中。这样，基于 转子轴52和连接元件64间连接的灵活性，转子轴可以围绕连接元件64和 铰接点65执行偏心运动。
此外，将转子42压到定子40中的压力可基于转子42的吸入侧和压力 侧的压力以及周围压力自动调节，特别地，可根据在阶梯面60和转子42靠 近轴侧48的端面上的压力、以及作用在轴向端部54上的周围压力间的比例 自动调节。另外，此处在密封件56的区域中设置有弹性元件66，所述弹性 元件66产生沿着指向定子40的方向的转子预应力。
定子40在其靠近转子42的内表面上具有由弹性材料制成的涂层68。
图6说明了偏心螺杆泵的另一实施例。在所述实施例中，和上述两个实 施例不同的是，不是转子而是定子被设置为是可轴向运动的。
转子72如在图1至图4中示出的实施例一样安装在定子74的内部。定 子74可在壳体76中沿轴线方向X，即沿转子72的纵向方向移动。
在图6中示意性示出如下设置，即泵的吸入侧70设置在锥状转子72的 具有小直径的轴向端部。这样，偏心螺杆泵的出口侧压力作用于轴向端面80 处，其中，转子72通过未示出的轴向轴承固定。随后，压力侧的压力通过 壳体76和定子74间的通道或间隙82被引导到定子74的靠近泵吸入侧70 的端面84上。这样，在端面84处产生将定子压向转子72的压力。
可以理解为，转子和定子间的配合和压力的调节仅取决于转子和定子间 的相对运动。这样，根据图6的实施例可与根据图1至图5的实施例相互组 合，即，其既具有转子又具有定子，其中，位于泵压力侧的压力作用为，使 得彼此相对应地设计成锥形的转子和定子相互压靠。在示出的实施例中，驱 动转子的转子轴始终设置在锥状转子的具有较大直径的同一端。然而本发明 也可以借助这样的结构来实现，即转子轴设置在转子的具有较小直径的端部 上。
在图7示出的实施例中，由转子轴88驱动的转子86可以实现纯转动运
动。在此实施例中，转子86和定子90间出现的偏心率在转子86的转动过 程中通过定子90的可动性平衡。这里，定子90是定子壳体的一部分，所述 定子壳体超过转子86的轴向端面92向外延伸。定子壳体的延长部分94构 成管状，并在其远离转子86的端部向波纹管96过渡，所述波纹管96和环 绕的(umgebend)泵壳100的压力接管98连接在一起。
在图7示出的实施例中，泵的压力侧位于转子86和定子90具有较大横 截面的一侧。即，由转子86和定子90构成的偏心螺杆泵的端部102构成了 泵的吸入侧，所述吸入侧与环绕的泵壳100的内部和通向泵壳中的吸入管104 连接在一起。
在泵运行时，转子86围绕转子86的纵向轴线执行转动。连接有延长部 分94的定子90同时可相对于纵向轴线X执行偏心运动，其中，可通过形成 铰接件(Gelenk)的波纹管96来实现偏心运动。在波纹管96的内部沿纵向 X设置有虚拟支点106，围绕所述虚拟支点106实现定子90的偏心运动。此 外，此处的偏心运动具有沿锥形表面的轨迹，其中支点106为圆锥顶点。艮口， 偏心率在定子90的端部102处最大，在支点106处为零。
延长部分94的内部构成压力腔室，在压力腔室中偏心螺杆泵压力侧的 泵压力起作用。此外，压力侧的压力作用在转子86的端面92上，同时也作 用在围绕波纹管96的环面108上，所述环面108设置在由延长部分94构成 的压力室的内部。此外，转子86通过未示出的轴向轴承固定。此外，环面 108设置在转子86远离延长部分94侧的端面92上并且靠近转子86，即泵 的吸入侧。因为在泵壳100内部产生吸入侧压力，在延长部分94的与环面 108相对的外壁处也具有吸入侧压力，该压力小于延长部分94内部的压力。 以此方式，由于在延长部分94内部的压力的原因，定子90压向压力接管86， 其中，通过波纹管96实现纵向平衡。这样，在此实施例中，可以根据偏心 螺杆泵的吸入侧与压力侧之间的压差来自动调节转子86和定子90之间的配
附图标记一览表
2驱动电机4泵装置
6吸入口8压力接管
10定子12转子
14弹性材料16、18端面
20转子轴22铰接点
23人^24驱动轴
26压力面28通道
30波纹管32、34压力室
36分隔壁38通道
40定子42转子
44壳体46吸入口
48、50端面52转子轴
54轴向端部56密封件
58室60阶梯面
62空室64连接元件
65支点66弹性元件
68涂层70吸入侧
72转子74定子
76壳体78端面
80端面82间隙
84端面86转子
88转子轴90定子
92端面94延长部分
96波纹管98压力接管
100泵壳102截面端
104吸入管106支点
108环面X定子的纵向轴线
W转子的纵向轴线
权利要求
1.一种偏心螺杆泵，具有环状外部件(10；40；74)和设置在所述环状外部件内的内部件(12；42；72)，其中，所述外部件(10；40；74)的内部和所述内部件(12；42；72)的外部相应地彼此朝向一轴侧(16；46；70)逐渐变细，并且所述内部件(12；42；72)和所述外部件(10；40；74)设置成能沿轴向(X，W)彼此相对运动，其特征在于，所述外部件(10；74)的内部和所述内部件(12；72)的外部朝向其逐渐变细的所述轴侧是所述偏心螺杆泵的压力侧，并且在所述内部件(12)的内部具有通道(28)，所述通道(28)通向所述偏心螺杆泵内部的压力侧或空腔，并与所述内部件(12)的远离所述压力侧的表面(26)连接在一起，由此，在所述偏心螺杆泵的压力侧、或在所述偏心螺杆泵的内部中所述内部件与外部件(10；40；74)之间存在的压力沿所述内部件(12；42；72)逐渐变细的轴向作用到所述内部件(12；42；72)上；或者所述外部件(40)的内部和所述内部件(42)的外部朝向其逐渐变细的所述轴侧是所述偏心螺杆泵的吸入侧(46)，并且所述偏心螺杆泵设置有压力通道(82)，所述压力通道(82)将所述压力侧、或所述偏心螺杆泵的内部件(42)与外部件(40)之间的空腔，同所述外部件的远离所述压力侧的表面(84)连接在一起，由此，在所述偏心螺杆泵的压力侧、或在所述内部件与外部件(10；40；74)之间的所述偏心螺杆泵的内部中存在的压力沿与所述内部件(12；42；72)逐渐变细的方向相反的轴向作用到所述外部件(10；40；74)上。
2. 按照权利要求1所述的偏心螺杆泵，其特征在于，所述偏心螺杆泵 构造成，使得所述压力侧的压力作用到所述内部件(12; 42)的、远离所述 内部件(12; 42)变细的端部的表面上。
3. 按照权利要求1或2所述的偏心螺杆泵，其特征在于，所述内部件 (12)在远离所述压力侧的轴侧上设置有压力室(32， 34)，所述压力室(32，34)与所述通道(28)连接在一起，所述压力室沿轴向(W)具有可变的长 度，并且具有远离所述压力侧且与转子(12)连接在一起的内表面(26)。
4. 按照权利要求3所述的偏心螺杆泵，其特征在于，所述压力室(32， 34)形成在用于所述内部件(12)驱动的轴(20)的内部，其中具有所述压 力室(32， 34)的轴(20)的长度能变化。
5. 按照权利要求3或4所述的偏心螺杆泵，其特征在于，所述压力室 (32， 34)的长度能通过活塞-筒体装置和/或通过沿轴向(W)设置的弹性外壁而变化。
6. 按照上述权利要求之一所述的偏心螺杆泵，其特征在于，在所述通 道(28)或在与所述通道(28)连接在一起的压力室(32、 34)中形成节流 位置(38)。
7. 按照上述权利要求之一所述的偏心螺杆泵，其特征在于，所述内部 件(12)的远离所述压力侧并与所述通道(28)连接在一起的表面(26)， 大于所述内部件(12)的靠近所述压力侧的端面(16)。
8. 按照上述权利要求之一所述的偏心螺杆泵，其特征在于，设置至少 一个预应力元件(30; 66)，所述预应力元件(30; 66)沿所述内部件(12; 42; 72)逐渐变细的轴向(W)对所述内部件施加预应力，和/或沿与所述轴 向(W)相反的方向对所述外部件(10; 40; 74)施加预应力。
9. 按照上述权利要求之一所述的偏心螺杆泵，其特征在于，所述内部 件(12; 42; 72)通过轴(20; 52)与驱动电机(2)连接在一起，其中， 所述轴(20; 52)铰接设置在支点(23)处，并且所述支点(23)优选能进 行纯旋转运动。
10. 按照上述权利要求之一所述的偏心螺杆泵，其特征在于，所述内部 件(12; 42; 72)通过轴(20; 52)与驱动电机(2)连接在一起，并且所 述轴(20; 52)和所述内部件(12; 42; 72)能一起偏心运动，其中，所述内部件(12; 42; 72)和轴(20; 52)设置成，使得所述内部件(12; 42;72)和轴(20; 52)运动的偏心率从支点(23)开始增大，优选线性增大。
11. 按照上述权利要求之一所述的偏心螺杆泵，其特征在于，至少所述内部件(12; 42; 72)的表面由陶瓷材料制成，并且至少所述外部件(10;40; 74)的靠近所述内部件的表面由弹性体制成。
全文摘要
本发明涉及一种偏心螺杆泵，其具有环状外部件(10；40；74)和设置在所述环状外部件中的内部件(12；42；72)，其中，外部件(10；40；74)的内部和内部件(12；42；72)的外部朝向轴侧(16；46；70)彼此相应地逐渐变细，其中，内部件(12；42；72)和外部件(10；40；74)沿轴向(X，W)可彼此相对运动，内部件(12；42；72)和/或外部件(10；40；74)设置成，使得在偏心螺杆泵压力侧存在的压力沿内部件(12；42；72)逐渐变细的轴向作用于内部件(12；42；72)上，和/或沿与该轴向相反的方向作用于外部件(10；40；74)上。
文档编号F04C2/107GK101375061SQ200780003716
公开日2009年2月25日 申请日期2007年1月25日 优先权日2006年1月26日
发明者佩尔·H·安德烈亚森, 埃斯本·格伦堡·布伦, 瑟伦·汉森, 黑尔格·格兰 申请人:格伦德福斯管理联合股份公司