具有共同齿轮箱模块和可变排量并且便于接近机械密封件的pd泵的制作方法

专利名称：具有共同齿轮箱模块和可变排量并且便于接近机械密封件的pd泵的制作方法
技术领域：
本发明公开了改进的容积式泵。更具体地说，公开了圆周活塞泵和旋转凸轮泵，其 中，单个齿轮箱模块可供多个变排量和结构的泵头使用。结果，因为具有一套驱动轴/从动 轴的单个齿轮箱模块可以供多个变排量的泵头使用，所以降低了生产成本。因此，在不改变 齿轮箱或者轴长度的情况下，可以改变排量。此外，在不移除泵壳或者转子壳的情况下，可 以接近机械轴封件以便维护或者更换。具体地说，可以仅通过移除端盖板和转子来接近机 械轴封件，所述端盖板和转子易于从驱动轴和从动轴上拆除。
背景技术：
马达或者驱动轴每转一圈，容积式泵就排出一定体积的流体。波纹管泵、双隔膜 泵、柔性叶轮泵、齿轮泵、摆动泵、活塞泵、螺杆泵、旋转叶片泵、蠕动泵、旋转凸轮泵和圆周 活塞泵全部是容积式泵的实例。本公开内容主要涉及新的旋转凸轮泵(RLP)和圆周活塞泵 (CPP)的设计。RLPs和CPPs都采用驱动轴和从动轴，转子安装在这两个轴上。转子在泵壳 中夹在端盖和齿轮箱之间。端盖和转子壳或者泵壳通常一起被称为“泵头”，并且术语“转 子壳”和“泵壳”可互换地使用。旋转凸轮泵使用正时齿轮来消除转子之间的接触，从而能够用于非润滑的流体。 有多种转子形式，包括双翼(或者双叶)和多叶选择。这些泵提供了清洁和卫生的设计，以 满足食品、乳品、饮料、生物技术和药物应用所要求的各种标准。RLPs也被用于化工和特种 化工领域。工业的RLP设计可包括在转子两侧上的轴承，以用于更高压力的能力。虽然圆周活塞泵象旋转凸轮泵那样定时，但是转子翼(即，圆周活塞中的“活塞”) 在泵壳中所加工出的腔室中转动。这提供了减小打滑的大密封面并且提高了用于低粘度流 体时的效率。然而，在泵壳中加工出腔室的情况下，CPPs明显更难清理，并且因此对于清洁 的或者卫生的应用不太可取。通常，CPPs优选用于较低粘度液体(小于500厘泊)和不需要经常进行清理和消 毒的应用；RLPs优选用于较高粘度液体(大于500厘泊)和清洁或者卫生的应用，由于RLP
易于清理。与RLP和CPP设计都有关的一个问题是不能在不改变整个泵设计的情况下改变 排量。具体地说，现有的RLP和CPP设计对于不同的排量需要不同的齿轮箱和轴长度。与RLP和CPP设计有关的另一个问题是机械轴封件的维护。具体地说，机械轴封 件传统上被安装在壳和齿轮箱之间，从而需要移除端盖、转子和壳以便维护机械轴封件。该 过程是耗时的并且因此是费用高的。因此，需要改进的CPP和RLP设计，以便于接近机械轴 封件。

发明内容
根据前述需要，公开了一种改进的容积式泵，其包括驱动轴，该驱动轴穿过齿轮箱并且可拆卸地连接到第一转子上。转子可以是圆周活塞式(即，翼型或者翼式)或者旋转凸 轮式。驱动轴旋转性地联接到从动轴上，并且所述从动轴可拆卸地连接到第二转子上。第 一和第二转子设置在泵壳中，该泵壳被夹在端盖和齿轮箱之间。驱动轴和从动轴分别穿过 第一和第二机械密封件，所述第一和第二机械密封件被分别夹在第一和第二转子与齿轮箱 之间。 所公开的设计的优点在于易于维护或者更换密封件。具体地说，在不移除泵壳的 情况下，移除端盖并分别从驱动轴和从动轴上移除第一及第二转子就能接近第一和第二机 械密封件。此外，在一改进例中，第一和第二转子各自包括用于分别容纳驱动轴和从动轴的 中心毂。第一和第二转子的中心毂连接到环形部分上。环形部分将相应的中心毂连接到至 少一个径向向外指向的翼或者叶上。在另一改进例中，泵壳包括后壁，该后壁具有用于分别容纳驱动轴和从动轴的第 一和第二开口。在该改进例中，第一和第二转子的环形部分各自连接到向后延伸的外毂上。 该向后延伸的外毂容纳在设置于泵壳后壁上的第一和第二凹口中。在另一改进例中，泵壳后壁中的第一和第二凹口在泵壳后壁中沿第一和第二开口 的外周边设置，所述第一和第二凹口容纳向后延伸的外毂，驱动轴和从动轴穿过所述第一 和第二开口。在另一改进例中，第一和第二机械密封组件分别至少部分地设置在第一和第二转 子的向后延伸的外毂内。在另一改进例中，第一和第二转子的向后延伸的外毂被支承在泵壳的后壁中。在又一改进例中，第一和第二转子各自包括用于分别容纳驱动轴和从动轴的中心 毂。各中心毂包括指向端盖的远端和指向齿轮箱的近端。第一和第二转子的中心毂的近端 各自连接到环形部分上，所述环形部分将相应的近端连接到至少一个径向向外指向的翼以 及后部环形毂上。在又一改进例中，第一和第二转子各自包括位于相应的中心毂和相应的翼或者叶 之间的环形狭缝。在该实施例中，端盖包括具有第一和第二圆筒形壁的第一和第二杯状结 构。在该CPP设计中，第一和第二转子的环形狭缝分别容纳端盖的第一和第二圆筒形壁。在一改进例中，所述泵是旋转凸轮泵(RLP)或者圆周活塞泵(CPP)。还公开了一种用于改变容积式泵的排量的方法。所述方法包括移除端盖；移除 第一和第二转子；移除泵壳；利用第二壳来替换泵壳，该第二壳的尺寸适合容纳第三和第 四转子，第三和第四转子的尺寸不同于第一和第二转子的尺寸；将第三和第四转子安装在 驱动轴和从动轴上；并且将第二端盖安装在第二壳上。在一改进例中，当原来的端盖将安装到第二泵壳和新的转子上时，则不需要第二
立而盖ο在另一改进例中，所述方法还包括在移除第一和第二转子之后并且在移除泵壳之 前移除第一和第二密封件。还公开了一种用于从CPPs和RLPs上移除机械密封组件的方法。所述方法包括 移除端盖；从驱动轴和从动轴上移除第一和第二转子；对于机械密封组件之一，
将工具插入到泵壳后壁和齿轮箱之间的开口中，以接近设置在机械密封组件和齿 轮箱之间的圆盘或者环构件；将偏置力施加在所述圆盘或者环构件上，以朝近侧方向或者 朝向已移除了相应转子的泵腔移动机械密封组件；用手移除机械密封组件；更换机械密封 组件；以及 对于另一个机械密封组件重复所述过程。在另一改进例中，在不移除泵壳的情况下执行上述方法。通过结合附图阅读以下的详细说明，将明白其他优点和特征。


为了更彻底地理解所公开的方法和装置，将参照附图中更详细地示出的实施例， 其中图1是根据本发明制造的圆周活塞泵的透视图；图2是图1中所示CPP的侧剖视图；图3-5是在相同驱动轴或从动轴上的三个不同尺寸的端盖/转子/泵壳的局部 放大剖视图，从而示出了可以在不改变驱动轴和从动轴并且不改变齿轮箱的情况下改变图 1-5中所示CPPs排量的情况；图6是根据本发明制造的旋转凸轮泵的剖视图；图7-9是在相同驱动轴或者从动轴上的三个不同尺寸的转子/泵壳的局部放大 剖视图，从而示出了可以在不改变驱动轴和从动轴并且因此不改变齿轮箱的情况下改变图 6-9中所示RLPs排量的情况；图10是供所公开的泵设计中使用的可选密封组件的局部剖视图；图11是供图1-5中所示的泵使用的CPP型转子的前面透视图；图12是图11中所示转子的后部透视图；以及图13是图11-12中所示转子的前面剖视透视图。应当理解，附图不是必定按比例的，并且所公开的实施例有时是示意性和在局部 视图中来示出。在某些情况中，已经省略了一些细节，这些细节对理解所公开的方法和装置 来说是不必要的或者使其它细节难以看出。当然，应当理解，本发明不限于本文中所示的具 体实施例。
具体实施例方式图1总体地示出了 CPP15，其包括连接到转子壳或者泵壳17上的齿轮箱16，所述 转子壳或者泵壳17被夹在端盖或者盖板19和齿轮箱16的法兰18之间。在图1中，支腿 或者支架显示为21，而驱动轴局部可见地显示为22，并且出口或入口显示为23。图2中更详细地示出了 CPP15。齿轮箱16包括箱体或者外壳24，所述箱体或者外 壳24具有容纳驱动轴22的开口 25。封装密封件26设置在驱动轴22的中段27和齿轮箱 箱体24的开口 25之间。驱动轴22的近端部分28连接到马达(未显示)上。驱动轴22的 另一中段29穿过驱动齿轮31。驱动齿轮31与从动齿轮32啮合。从动齿轮32安装在从动 轴33上。驱动轴和从动轴22、33穿过齿轮箱壳34，所述齿轮箱壳34包括第一和第二细长 的开口 35、36，分别用于容纳驱动轴及从动轴22、33和支承轴承37、38、37a、38a和衬套39、40。驱动轴和从动轴22、33穿过齿轮箱壳34的法兰18，所述法兰18通过图1中所示的多 个螺栓或者紧固件41连接到转子壳或者泵壳17上，所述螺栓或者紧固件在到达齿轮箱壳 34的法兰18之前穿过端盖19和转子壳的壳体17。轴承37、38通过图2中所示的螺栓或 者紧固件42连接到齿轮箱壳34的法兰18上。驱动轴和从动轴22、33的远端部分43、44分别穿过泵壳17的第一和第二开口 45、 46。驱动轴和从动轴22、33的远端部分43、44分别通过螺栓或者螺纹紧固件51、52连 接到 第一和第二转子47、48上，如以下所说明的，所述螺栓或者螺纹紧固件51、52便于快速且容 易地移除转子47、48，以便能快速接近密封组件53、54。在图2所示的实施例中，端盖19还包括端板55和一对杯状构件56、57，所述杯状 构件56、57包括向内指向的圆筒形壁61、62，所述圆筒形壁61、62容纳在转子47、48的环形 槽63、64中，这在图11-13所示的示例性CPP转子47中可以更清楚地看到。与图1-2中所示的泵15有关的一个经常性的维护任务是密封组件53、54的维修 或者更换。在图2所示的实施例15中，为了接近密封组件53、54，技术人员只须移除端盖组 件19 (板55和杯状构件56、57相互连接在一起并且因此被一起移除)和转子47、48。不 需要将泵壳17从齿轮箱16上脱开。因此，当维护密封组件53、54时避免了移除泵壳或者 转子壳17的耗时工作，从而使得密封组件53、54的维修或者更换就停修时间而言比现有的 CPPs (或者如图6-9中所示的RLPs)快很多且费用更少。在图2所示的实施例中，密封组件53、54各自包括前部聚合物密封构件65、一个或 多个内部密封构件66和基本上容纳所述内部密封构件66的刚性密封件壳体67。在移除了 端盖19和转子47、48的情况下，可以将薄的工具(未显示)，例如平头螺丝刀，通过上部开 口 71向下插入，以接近环形圈或者构件72。朝向泵15前部或者朝向图2的左边而作用在 环形圆盘72上的偏置力将朝向图2的左边推动围绕驱动轴22设置的刚性密封件壳体67， 从而能够使手接近前部密封件65并且最终接近刚性的钢壳体67，以便可以修理或者更换 驱动轴的密封组件53。类似地，可以将相同的工具(未显示)通过底部开口 73向上插入， 以接近围绕从动轴33的环形圆盘或者圈72。朝着图2的左边作用的偏置力将能够通过转 子壳17 (当转子48已经被移除时)和刚性的密封件壳体66接近前部密封件65，以便可以 更换或者维护从动轴的密封组件54。技术人员还可以从泵15的前侧接近密封组件53、54，因为当如图2所示移除了转 子47、47及其环形毂83时提供了空间。转向图3-5，示出了 CPP15的通用性。具体地说，示出了不同尺寸的三个转子47a、 47b、47c。然而，驱动轴22的尺寸和长度没有改变(并且在图2-5中，从动轴33和齿轮箱 没有改变)。为了容纳不同尺寸的转子473、4713、47(3，仅需要改变端盖1如、1%、19(3和转子 壳17a、17b、17c。驱动轴22 (和从动轴33)并且因此齿轮箱16 (图3_5中未显示；参见图 2)不需要改型或者改变。因此，一套驱动轴及从动轴22、33和一个齿轮箱16可以适应变 排量的多种泵结构15a、15b、15c。现有的CPP泵设计不允许在不改变齿轮箱和轴长度的情 况下实质上更改泵的排量，并且因此比所公开的CPP15的通用性更低。虽然图2-6中仅示 出了三个不同尺寸的转子，但是使用所公开的CPP泵设计15，可以通过使用单个齿轮箱16/ 驱动轴22/从动轴33的组合来获得多个不同的泵排量。为了更改泵15的排量，仅需要改 型或者改变的部件是转子47、48 ；泵壳17 ；和端盖19。如以下结合图6_9所示，通用的端盖19也是可以的，这意味着仅需要改变转子47、48和泵壳17来改变泵15的排量。 转向图6，公开了 RLP 115。RLP 115中与上述CPP 15相同或者类似的部件将使 用带有前缀“1”的类似附图标记，或者以附图标记115而不是15打头，等等。因此，此处将 不会重复RLP 115中与CPP 15中的部分或部件相似的各个部分或部件的功能描述。然而， 应当注意到，RLP 115包括上部开口和下部开口 171、173，在已经移除端盖119和转子147、 148之后，所述上部和下部开171、173能够使薄的工具接近环形圆盘172，以向前或者向图6 中的左边推动密封组件153、154。因此，为了维护密封组件153、154，不必移除转子壳117。 此外，利用当移除了转子147、148时环形毂183所腾出的空间，可以直接从泵115的前面接 近密封组件153、154。图7-9示出了 RLP 115的排量的多样性。与CPP 15相似，为了改变RLP 115的排 量，仅需要改变转子147a、147b、147c和转子壳或者泵壳117a、117b、117c。因为端盖119包 括平板155，所以可在不改变端盖119的情况下更改RLP 115的排量，并且端盖119对于给 定的齿轮箱116是“通用的”。因此，改变RLP 115的排量甚至可以比改变CPP15的排量更 简单，因为仅需要改变转子147、148和壳117。图10示出了密封组件53的可选形式。转子247包括容纳前部密封元件265的后 部环形槽263。密封组件253还包括通过密封件壳体267固定就位的后部密封元件266。 上部及下部狭缝开口显示为271、273，一旦已经从驱动轴22的远端43上移除了转子47，上 部及下部狭缝开口 271、273使工具能够接近圆盘272或者紧固件274，以向图10的左边偏 置密封组件253。因此，接近密封组件253的方式基本上与图2和图6中接近密封组件53、 153的方式相同。图11-13示出了典型的CPP转子47。转子47包括容纳驱动轴或者从动轴22、33 的中心毂81。所述中心毂连接到后部环形构件82上，所述后部环形构件82将中心毂81连 接到后部毂83和用作叶88的一个或多个转子翼上。如图2和图6所示，后部毂83、183容 纳在设置于泵壳17、117上的凹口中。在图2和图6所示的实施例中，后部环形毂83、183容 纳在凹口 84 (图2)、184 (图6)中，所述凹口与第一和第二开口 45、46 (图2)和145、146 (图 6)的径向伸出部同轴或者形成该径向伸出部，驱动轴和从动轴22、33和122、133分别穿过 所述第一和第二开口。在其他实施例中，后部环形毂83、183可以容纳在设置于泵壳17、117 的后壁85 (图2)、185 (图6)上的凹槽或者狭缝中。RLP转子147的设计与图10-12所示的 CPP转子47类似，但没有环形狭缝63，因为RLP 115的端盖119不包括杯状构件56、57。虽然仅阐述了某些实施例，但是对本领域技术人员来说，从以上说明中将清楚备 选方案和改进。所述和其他备选方案被认为是等同并且在该公开内容和所附权利要求的精 神和范围内。
权利要求
1.一种容积式泵，包括驱动轴，其穿过齿轮箱并且可拆卸地连接到第一转子上，所述驱动轴与从动轴旋转性 地联接，所述从动轴可拆卸地连接到第二转子上，所述第一和第二转子设置在泵壳中，所述泵壳设置在端盖和所述齿轮箱之间， 所述驱动轴和从动轴分别穿过第一和第二机械密封件，所述第一和第二机械密封件被 分别夹在第一及第二转子和所述齿轮箱之间，其中，移除所述端盖并分别从所述驱动轴和从动轴上移除第一及第二转子就能接近所 述第一和第二机械密封件。
2.如权利要求1所述的泵，其中，接近第一和第二机械密封件包括能够在不移除所述 泵壳的情况下移除第一和第二机械密封件。
3.如权利要求1所述的泵，其中，所述第一和第二转子各自包括用于分别容纳所述驱 动轴和从动轴的中心毂，第一和第二转子的中心毂连接到环形部分上，所述环形部分各自 设置在相应的中心毂与相应转子的至少一个径向向外指向的翼之间。
4.如权利要求2所述的泵，其中，所述泵壳包括后壁，所述后壁具有用于分别容纳所述 驱动轴和从动轴的第一和第二开口，以及第一和第二转子的环形部分各自连接到向后延伸的外毂上，所述外毂被容纳在设置于 所述泵壳的后壁上的第一和第二凹口中。
5.如权利要求4所述的泵，其中，所述第一和第二凹口分别沿第一和第二开口的外周 边设置在所述泵壳的后壁中。
6.如权利要求4所述的泵，其中，第一和第二机械密封件分别至少部分地设置在第一 和第二转子的向后延伸的外毂内。
7.如权利要求3所述的泵，其中，第一和第二转子的向后延伸的外毂被支承在所述泵 壳的后壁中。
8.如权利要求1所述的泵，其中，第一和第二转子各自包括用于分别容纳驱动轴和从 动轴的中心毂，每个中心毂包括指向所述端盖的远端和指向所述齿轮箱的近端，第一和第二转子的中心毂的近端各自连接到环形部分上，所述环形部分将各近端连接 到至少一个径向向外指向的翼上。
9.如权利要求8所述的泵，其中，第一和第二转子各自包括在相应的中心毂和相应的 翼之间的环形狭缝，所述端盖包括具有第一和第二圆筒形壁的第一和第二杯状结构，以及 第一和第二转子的环形狭缝分别接收所述端盖的第一和第二圆筒形壁。
10.如权利要求1所述的泵，其中，所述泵是旋转凸轮泵或者圆周活塞泵中的一种。
11.一种用于改变如权利要求1所述泵的排量的方法，所述方法包括 移除所述端盖；移除第一和第二转子； 移除所述泵壳；利用第二壳来替换所述泵壳，所述第二壳的尺寸适合容纳第三和第四转子，第三和第 四转子的尺寸不同于第一和第二转子的尺寸；将第三和第四转子安装在所述驱动轴和从动轴上；将第二端盖安装在第二壳上。
12.如权利要求11所述的方法，其中，第二端盖与所述端盖是相同的。
13.一种用于从容积式泵上移除机械密封组件的方法，所述方法包括 从所述泵上移除端盖；从驱动轴和从动轴上移除第一和第二转子；以及 通过泵腔移除所述机械密封组件。
14.如权利要求13所述的方法，其中，在不移除所述泵壳的情况下移除所述机械密封 组件。
15.如权利要求13所述的方法，还包括将工具插入泵壳后壁和齿轮箱之间的开口中，以接近设置在机械密封组件和齿轮箱之 间的环构件；以及将偏置力施加在所述圆盘或者环构件上，以将所述机械密封组件移向已经移除了转子 的泵腔；
16.一种容积式泵，包括穿过齿轮箱的驱动轴，所述驱动轴可拆卸地连接到第一转子上， 所述驱动轴旋转性地与从动轴联接，所述从动轴被可拆卸地连接到第二转子上， 所述第一和第二转子设置在泵壳中，所述泵壳设置在端盖和所述齿轮箱之间， 第一和第二转子分别容纳在所述泵壳的第一和第二腔中，其中，在不改变所述齿轮箱的情况下，能通过改变第一及第二转子和泵壳来改变所述泵的排量。
17.如权利要求16所述的泵，其中，还必须改变所述端盖，以改变所述泵的排量。
18.如权利要求16所述的泵，其中，所述驱动轴和从动轴分别穿过第一和第二机械密 封件，所述第一和第二机械密封件被分别夹在第一及第二转子和齿轮箱之间，以及其中，移除所述端盖并分别从所述驱动轴和从动轴上移除第一及第二转子就能接近所 述第一和第二机械密封件。
19.如权利要求16所述的泵，其中，所述第一和第二转子各自包括用于分别容纳所述 驱动轴和从动轴的中心毂，第一和第二转子的中心毂连接到环形部分上，所述环形部分各 自设置在相应的中心毂和相应转子的至少一个径向向外指向的翼之间。
20.如权利要求19所述的泵，其中，所述泵壳包括后壁，所述后壁具有用于分别容纳所 述驱动轴和从动轴的第一和第二开口，以及第一和第二转子的环形部分各自连接到向后延伸的外毂上，所述外毂被容纳在设置于 所述泵壳后壁上的第一和第二凹口中。
全文摘要
本发明公开了旋转凸轮泵设计和圆周活塞泵设计，其中，驱动轴和从动轴可拆卸地连接到各自的转子上。所述转子设置在泵壳或者转子壳中，所述泵壳或者转子壳被夹在端盖和齿轮箱之间。驱动轴和从动轴穿过机械密封组件，所述机械密封组件分别被夹在第一及第二转子和齿轮箱之间。可以通过简单地移除所述端盖并且从驱动轴和从动轴上移除转子来维护或者更换所述密封组件。不需要移除泵壳来更换或者维护密封组件。此外，可以在不改变齿轮箱或者轴长度的情况下更改所公开的旋转凸轮泵和圆周活塞泵的排量。为了更改泵的排量，需要改变的只是转子、泵壳或者转子壳和在一些设计中的端盖或者盖板。在一些设计中，盖板对于齿轮箱是通用的，以便仅需要改变转子和泵壳来更改泵的排量。
文档编号F04C2/08GK102105691SQ200980129066
公开日2011年6月22日 申请日期2009年6月9日 优先权日2008年6月9日
发明者R·R·惠托姆, S·阿兰 申请人:怀特流体技术有限公司