一种具有滑块结构的容积式高压水泵的制作方法

文档序号:15433152发布日期:2018-09-14 21:51阅读:294来源:国知局

本发明涉及一种具有滑块结构的容积式高压水泵。



背景技术:

目前,生活用水及消防用水,都是通过水泵供给,但传统离心式水泵已经满足不了时代的需求;因为现在楼层是越来越高,消防用水压力是越来越大,离心式水泵只能是接力式供水,所以容积泵就出现了;容积泵是指一个密闭的空间同时可以改变空间体积并进行连续运转的机器,容积泵的旋片把转子、泵腔和两个端盖所围成的月牙形空间分隔成a、b、c三部分,当转子按按一个方向旋转时,与进水口相通的空间a的容积是逐渐增大的,正处于进水过程。而与出水口相通的空间c的容积是逐渐缩小的,正处于出水过程。居中的空间b的容积也是逐渐减小的,正处于压缩过程;由于空间a的容积是逐渐增大(即膨胀),水压降低,泵的入口处外部液压大于空间a内的液压,因此将液体吸入。当空间a与进水口隔绝时,即转至空间b的位置,液体开始被压缩,容积逐渐缩小,最后与出水口相通。这时被压缩液体超过出水口外液压,液体从排水口流出,由泵的连续运转,达到连续抽水的目的;由于目前城市高楼供水几乎是长期使用,目前容积泵需要经常维修或更换,因为目前存在五个问题:一、转子安装是采用轴承结构,轴承容易被水腐蚀使得容积泵整体使用时间较短;二、转子采用偏心转动方式进行,影响水泵的使用寿命;三、水泵主体容易被水侵蚀,使用寿命短;四、容积泵运行时由于打出高压水会存在脉冲力,这就导致容积泵振动非常大,需要安装气囊式阻尼器才能正常运行,增加了成本;五、容积泵由于高压运行时侧漏无法有效解决导致扬程不高。



技术实现要素:

本发明的目的是克服上述缺陷,提供提高的效率。

本发明采用以下技术方案:

一种具有滑块结构的容积式高压水泵,包括泵主体,转子,左侧板,右侧板,端盖,所述泵主体设有进水口,定子,出水口,传动轴,所述定子固定设于泵主体内部,定子的左侧依次安装左侧板和端盖,定子的右侧依次安装右侧板和端盖,其特征在于:所述转子的直径小于定子的直径且偏心安装于定子内,该转子的一部分外壁在靠近出水口处位置紧贴定子内壁,所述转子在圆心开孔并通过转子连接机构固定于传动轴,保证传动轴带动转子做圆周运动。

所述转子对称设有两个滑块,转子还设有用于安装滑块的凹槽,凹槽和滑块之间安装有让滑块向外顶出,始终紧贴定子内壁的弹力机构;进水口和出水口在泵本体上错开安装。

所述滑块、转子、定子、左侧板和右侧板将泵主体内壁分割成进水腔和出水腔,所述转子转动时,随着滑块的旋转而使进水腔容积变大,出水腔容积变小,所述进水口和进水腔相连,所述出水口和出水腔相连;水由于压力差从进水口进入进水腔,随着出水腔容积变小,压力增大,水从出水腔通过出水口排出。

所述左侧板、右侧板、端盖以所述泵主体的侧壁接触部位设置有密封件,保证水泵的密封性。

所述的转子连接机构包括设于所述转子轴孔上的键槽、设于所述传动轴的固定键,所述固定键与键槽相配合;所述的弹力机构为弹簧;所述的密封件为o型密封圈。

传统容积泵直接将端盖的密封体固定于定子两侧,轮子高速运动时和端盖的密封体长时间摩擦,导致配件磨损;为了避免这种情况,后期改进型容积泵设置了活动侧板,但是侧板以端盖密封体之间距离难以精确加工,当两者距离过大时,容积泵在运行时,泵体内部水压增大,将侧板推向两侧端盖方向,使得侧板和定子转子之间的距离过大,导致容积泵侧漏增大,扬程较低。

本发明在所述定子的左侧通过侧板活动安装装置安装左侧板,左侧板具有左侧板内侧面和左侧板外侧面;所述定子的右侧通过侧板活动安装装置安装有一块右侧板,右侧板具有右侧板内侧面和右侧板外侧面;所述端盖通过端盖连接装置固定于泵本体;所述端盖设有密封体,左侧板外侧安装端盖的密封体与左侧板之间留有一定的间隙,右侧板外侧安装端盖的密封体与右侧板之间留有一定的间隙。

所述左侧板设有连通左侧板内侧和左侧板外侧的左水路装置,左侧板外侧面设置有左背压腔;右侧板设有连通右侧板内侧和右侧板外侧的右水路装置,右侧板外侧面设置有右背压腔;设置所述左背压腔的深度及面积,使得所述左侧板外侧面的面积为左侧板内侧面的面积的1.2倍到1.4倍之间,右背压腔的深度及面积和左背压腔一致。

所述进水口的中心线和出水口的中心线在泵本体中心交叉,交叉角度在90度到150度之间。

通过上面设置,由于背压腔的存在,使得左侧板的左侧板外侧面的面积大于左侧板内侧面的面积,使得容积泵在背压高的情况下,水压同时作用于左侧板外侧面,右侧板同理,避免转子两侧的左侧板和右侧板继续向远离轮子的方向移动,使得泄漏大大降低,使得容积泵可以达到高扬程。

所述的左水路装置包括设于左侧板内部的左压力水道、设于左侧板内侧面的以左压力水道相通的左背压进水孔、设于左背压腔的以左压力水道相通的左背压出水孔。

所述的右水路装置包括设于右侧板内部的右压力水道、设于右侧板内侧面的以右压力水道相通的右背压进水孔、设于右背压腔的以右压力水道相通的右背压出水孔。

所述进水口还设有单向密封阀;所述出水口还设有单向稳压阀;单向密封阀可以使容积泵有更好的自吸力,单向稳压阀使在减少动力机的负荷同时容积泵打出水更加稳定。

容积泵运行到高扬程时,泵体内部压力增大,滑块后面的弹力机构提供的弹力不足以将滑块顶住定子,滑块及定子内壁之间会产生泄露,导致容积泵的扬程降低,所以在所述右侧板的内部设有右压力水道,右侧板内侧面还设有滑块水道,滑块水道设有和右侧板水道相通的出水孔,所述右背压腔还设有和右侧板水道相通的进水孔;水通过右压力水道进入滑块水道,通过滑块水道灌满轮子及滑动之间的间隙,保证容积泵运行时,水压始终给予滑块足够的压力,保证容积泵正常运行。

容积泵的功率是根据泵的特性参数来决定的,为了避免水泵运行中,水泵压力上升而动力机无法带转子转动进而烧毁动力机,所以在与容积泵配套的动力机功率要大于容积泵的功率,但这也会导致容积泵压力继续上升,当水泵压力继续上升时,会造成容积泵在高压运行中所用功率损失;本发明在所述左侧板外侧面设置左背压调整环,所述右侧板外侧面设置右背压调整环,设置左背压调整环和右背压调整环在2兆帕斯卡到3兆帕斯卡之间产生形变。

所述左背压调整环和右背压调整环均由弹性橡胶制成。

所述的弹力机构为弹簧;所述的转子连接机构包括设于所述转子轴孔上的键槽、设于所述传动轴的固定键;所述固定键与键槽相配合。

所述侧板活动安装装置包括设于定子两侧的用于安装左侧板和右侧板的内插销孔、设于左侧板内侧面用于插入内插销孔的左内插销、设于左侧板外侧面的左外插销、设于端盖的密封体上的外插销孔,设于右侧板内侧面用于插入内插销孔的右内插销,设于右侧板外侧面的右外插销;所述端盖的密封体上的外插销孔用于插入左外插销及右外插销。

所述的端盖连接装置包括设于端盖的端盖螺栓孔、密封体、端盖轴孔、端盖螺栓孔;端盖轴孔用于安装传动轴,端盖螺栓孔用于固定泵主体的螺栓孔,通过螺栓将端盖和泵主体进行固定安装的同时通过密封体将水泵进行密封。

所述转子可等分设置三个凹槽用于对应安装三块滑块及三个弹力机构。

所述定子、转子、滑块及传动轴的表面均覆有防腐耐磨层;所述的防腐耐磨层为碳化钨制成。

为了保证容积泵长期运转时各部件减少磨损和被水腐蚀,定子、转子、滑块及传动轴的表面均覆有防腐耐磨层。

防腐耐磨层为碳化钨制成因为碳化钨具有耐磨及润滑特性,有效延长容积泵的使用期限。

本发明由于转子是圆周运动,因此可以取消转子里的轴承,避免转子里安装的轴承被水侵蚀使得水泵使用寿命缩短。

本发明改用端盖偏心安装,转子圆周运动的方式进行安装的方式,解决了传统容积泵偏心运动,使得部件磨损较为厉害,影响水泵的效率及使用寿命的问题。

本发明的转子对应安装三个滑块目的在于容积泵工作时高压出水有一个脉冲力,会使容积泵工作时振动,加装气囊式阻尼器才能更好的运行,而采用三个或三个以上的滑块,可以大大降低脉冲力,无需阻尼器也能正常工作,减少了容积泵体积及重量,方便移动使用,且节省了成本。

综上,本发明制作成本低,使用方便,工作效率得到有效的提高。

附图说明

图1是本发明的整体示意图。

图2是本发明的侧视图。

图3是本发明的示意图。

图4是本发明的左侧板整体示意图。

图5是本发明的左侧板示意图。

图6是本发明的右侧板整体示意图。

图7是本发明的右侧板示意图。

图8是本发明的端盖示意图。

图9是本发明的更佳实施例示意图。

附图标识说明:

1、泵主体;11、进水口;111、单向密封阀;12、定子;121、内插销孔;13、螺栓孔;14、出水口;141、单向稳压阀;15、进水腔;16、出水腔;17、传动轴;171、固定键;2、转子;21、凹槽;22、轴孔;221、键槽;23、滑块;24、弹簧;3、左侧板;31、左侧板内侧面;311、左背压进水孔;312、左泄荷孔;313、左内插销;32、左侧板外侧面;321、左背压出水孔;322、左背压腔;323、左外插销;324、左背压调整环;33、左侧板轴孔;331、左轴出水孔;34、左压力水道;35、左轴孔水道;4、右侧板;41、右侧板内侧面;411、右背压进水孔;412、右泄荷孔;413、右内插销;414、滑块水道415、出水孔;42、右侧板外侧面;421、右背压出水孔;422、右背压腔;423、右外插销;424、右背压调整环;425、进水孔;43、右侧板轴孔;431右轴出水孔;44、右压力水道;45、右轴孔水道;46、右侧板水道5、端盖;51、端盖螺栓孔;52、密封体;521、外插销孔;53、端盖轴孔;6、防腐耐磨层。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案更加清楚,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步说明:

如图1~图9所示的一种具有滑块结构的容积式高压水泵,包括泵主体1,转子2,左侧板3,右侧板4,端盖5,泵主体1设有进水口11,定子12,出水口14,传动轴17;定子12固定设于泵主体1内部,定子12两侧还分别设有两个用于安装左侧板3和右侧板4的内插销孔121;进水口1和出水口14在泵本体上错开安装,且进水口11中心线和出水口14中心线在泵本体中心交叉,交叉角度在90度到150度之间。

定子12的左侧安装有一块左侧板3,左侧板3设有用于安装传动轴17的左侧板轴孔33,左侧板3具有左侧板内侧面31和左侧板外侧面32,左侧板内侧面31设有两个用于插入内插销孔121的左内插销313,左侧板外侧面32设有两个左外插销323,左侧板3外侧设有端盖5,端盖5设有端盖螺栓孔51、密封体52、用于安装传动轴17的端盖轴孔53、用于固定泵主体1的螺栓孔13的端盖螺栓孔51;通过螺栓将端盖5和泵主体1进行固定安装的同时通过密封体52将水泵进行密封,密封体52上还设有两个用于插入左外插销323的外插销孔521;密封体52与左侧板3之间留有一定的间隙,间隙的宽度小于左内插销313及左外插销323的长度;使左侧板3可以在定子12和密封体52之间平移,平移时左内插销313始终在内插销孔121内移动,左外插销323始终在外插销孔521内移动,保证左侧板3不会转动;左侧板3内部设有左压力水道34,左侧板内侧面31设有以左压力水道34相通的左背压进水孔311;左侧板外侧面32设置左背压调整环324,还设有左背压腔322,左背压腔322设有以左压力水道34相通的左背压出水孔321。

定子12的右侧安装有一块右侧板4,右侧板4设有用于安装传动轴17的右侧板轴孔43,右侧板3具有右侧板内侧面41和右侧板外侧面42,右侧板内侧面41设有两个用于插入内插销孔121的右内插销413,右侧板外侧面42设有两个右外插销423,右侧板4外侧设有端盖5,端盖5的密封体52与右侧板4之间留有一定的间隙,间隙的宽度小于右内插销413及右外插销423的长度;使右侧板4可以在定子12和密封体52之间平移,平移时右内插销413始终在内插销孔121内移动,右外插销423始终在外插销孔521内移动,保证右侧板4不会转动;右侧板4内部设有右压力水道44和右侧板水道46,右侧板内侧面41靠近出水口14位置设有以右压力水道44相通的右背压进水孔411,右侧板内侧面41还设有滑块水道414,滑块水道414设有和右侧板水道46相通的出水孔415;右侧板外侧面42设有右背压调整环424,还设有右背压腔422,右背压腔422设有以右压力水道44相通的右背压出水孔421;右背压腔422还设有和右侧板水道46相通的进水孔425。

定子12内设有转子2,转子2的厚度和定子12的厚度相同,转子2设有用于安装传动轴17的转子轴孔22,转子轴孔22还设有键槽221;传动轴17的其中一端用于连接动力机(图中未示出),并通过轴承安装在两端的端盖4上,传动轴17还设有与键槽221相配合的固定键171,保证在动力机带动传动轴17转动的时候可以带动转子2一起转动。

转子2的轴孔22相对于转子2为圆心开孔,保证在转动时为圆周运动;左侧板轴孔33相对于左侧板3为偏心开孔,左侧板轴孔43相对于右侧板4为偏心开孔,端盖轴孔53相对于端盖5为偏心开孔,保证轴孔22的圆心、左侧板轴孔33的圆心、右侧板轴孔43的圆心及端盖轴孔41的圆心在一条直线上,并通过传动轴17连接右侧板4,转子2,左侧板3,端盖4,使得转子2相对于泵主体1的圆心位置处于偏心位置,且跟定子12在近出水口14处内相切。

转子2对称设有两个滑块23,滑块23的厚度与转子2的厚度相同,转子2还设有两个用于安装滑块23的凹槽21,凹槽21和两个滑块23之间安装有弹簧24,弹簧24将滑块23向外顶出,使得转子2在旋转时滑块始终保持跟定子12接触;通过定子12、转子2及三个滑块23将泵主体1内部分割出不同空间,其中连接进水口11处的为进水腔15,连接出水口的为出水腔16;当动力机(图中未示出)带动传动轴17使得转子2做圆周转动时,使得泵主体1内不同空间的容积发生改变,进水腔15处容积变大,压力变小,水从进水口11处吸入进水腔15;当滑块23向出水口14转动时,出水腔16容积变小,压力增大,将水从出水口14排出。

容积泵运行后,水压会越来越大,水压将左侧板3及右侧板4向两侧推动,直至左背压调整环324和右背压调整环424紧密贴合密封体52,使得左侧板3及右侧板4不会和转动中的轮子2产生摩擦;同时,水在高压作用下从由左背压进水孔311和右背压进水孔411分别流入左压力水道34、右压力水道44,最终分别从左背压出水孔321流入灌满密封体52与左侧板3之间的间隙,从右背压出水孔421流入灌满密封体52与右侧板4之间的间隙;由于背压腔的存在,使得左侧板3的左侧板外侧面32的面积大于左侧板内侧面31的面积,因为压强相同的情况下,受力面积越大,压力就越大,所以水压同时作用于左侧板外侧面32力大于作用于左侧板内侧面31的力,右侧板4同理,避免转子2两侧的左侧板3和右侧板4继续向远离轮子2的方向移动,使得泄漏大大降低,使得容积泵可以达到高扬程。

设置左背压腔322的深度及面积,使得左侧板外侧面32的面积为左侧板内侧面31的面积的1.2倍到1.4倍之间,右背压腔422的深度及面积和左背压腔322一致;通过该方法可以使本发明在水压保持在3兆帕斯卡以下时,使得左侧板3、右侧板4都保持和转子的距离为0.005mm到0.01mm之间,使得水泵泄露很低的同时,左侧板3、右侧板4和转动的转子不会产生摩擦,大大延长了水泵的使用寿命。

另外容积泵的功率是根据泵的特性参数来决定的,为了避免水泵运行中,水泵压力上升而动力机无法带转子2转动进而烧毁动力机,所以在与容积泵配套的动力机功率要大于容积泵的功率,但这也会导致容积泵压力继续上升,当水泵压力继续上升时,会造成容积泵在高压运行中所用功率损失;这是因为水压大于3兆帕斯卡时,左侧板3、右侧板4由于压力过大而使得与旋转的转子2进行了接触摩擦,导致功率损失的同时还会使配件磨损加重;本发明在左侧板外侧面32设置左背压调整环324,右侧板外侧面42设置右背压调整环424,左背压调整环324和右背压调整环424均由弹性橡胶制成,设置左背压调整环324和右背压调整环424在2兆帕斯卡到3兆帕斯卡之间产生形变;当水泵压力过大时,左背压调整环324和右背压调整环424被挤压变形,从而使得左背压调整环324和右背压调整环424的形变,该形变是一瞬间的,一部分水由于压力通过左背压调整环324和右背压调整环424形变产生的间隙流出,这样使得容积泵工作时,容积泵内部压力保证2兆帕斯卡到3兆帕斯卡之间,不会导致功率浪费及配件的磨损。

水泵运行时,要保证滑块23可以一直外顶住定子12,当水泵压力变大时,仅依靠轮子2旋转的离心力及弹簧24的弹力是不够的,水泵运行时,水将会由设在右背压腔422的进水孔425进入右侧板水道46,最终由出水孔415流入滑块水道414,灌满轮子2及滑动23之间的间隙,保证容积泵运行时,水压始终给予滑块23足够的压力,保证容积泵正常运行。

为了保证水泵整体的密封效果,在左侧板3、右侧板4、端盖5以泵主体1侧壁接触的部位设置有o型密封圈(图中未示出)。

优选的,在左侧板3内部还设有左轴孔水道35,左侧板轴孔33的侧壁设有与左轴孔水道35相通的左轴出水孔331,左侧板内侧面31靠近进水口11处设有与左轴孔水道35相通的左泄荷孔312;右侧板4内部还设有右轴孔水道45,右侧板轴孔43侧壁设有与右轴孔水道45相通的右轴出水孔431,有侧板内侧面41靠近进水口11处设有与右轴孔水道45相通的右泄荷孔412;容积泵由金属制成,内部部件之间无法到达完全密封,运行中传动轴17跟左侧板3、右侧板4的安装接触位置会产生积水,影响容积泵效率;而左泄荷孔312及右轴出水孔431位置处于进水口11处,容积泵运行时该处压力变小,积水就从左卸荷孔312和右卸荷孔412吸出。

优选的,进水口11还设有单向密封阀111,因为泵腔内部都是耐用的硬金属,不容易实现完全密封,设置单向密封阀,可以使容积泵有更好的自吸力,出水口14还设有单向稳压阀111,使在减少动力机的负荷同时容积泵打出水更加稳定。

优选的,转子2可等分设置三个凹槽21用于对应安装三块滑块23及三个弹簧24,进一步减少其出水脉冲力。

优选的,为了保证容积泵长期运转时各部件减少磨损和被水腐蚀,定子12、转子2、滑块23及传动轴17的表面均覆有防腐耐磨层6。

优选的,防腐耐磨层6为碳化钨制成,因为碳化钨具有耐磨及润滑特性,有效延长容积泵的使用期限。

以上所述,仅是本发明较佳实施例而已,并非对本发明的技术范围作任何限制,故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰,仍属于本发明的保护范围。

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