[发明专利]用于可压缩流体的集成泵

说明书

技术领域

本发明总体涉及一种摆动泵；并且更具体地说，涉及一种适于用来泵送气体或气体与液体的混合物的更高效的摆动泵。

背景技术

“摆动泵”是一种形式的泵，在该泵中，在圆形泵送腔室内摆动板抵靠相对的锥形板的盘旋运动使流体绕泵送腔室从进口端口向出口端口运动。

“盘旋”是指在摆动泵内由摆动板进行的特定轨道运动。它与硬币在倾斜地降落到硬的平表面上之后的摇摆运动相似。真实有效的泵送由盘旋生成，其中，摆动板在两条运动的“密封线”处与两块锥形板进行同时接触；一条密封线与另一条密封线离开180度，该另一条密封线在板的相对侧上。在实际中，接触可以在一侧上在任何特定瞬时实现，而另一侧几乎可以进行接触。每条可转动密封线在盘旋期间绕摆动泵的轴线转动，朝大体固定的横向分流板前进并且经过该横向分流板，迫使流体抵靠分流板并穿过出口端口。

一般摆动泵的部件包括：

“内部摆动球”是可见球，该可见球支撑牢固附接的并且是刚性的摆动板，并随摆动板在固定壳体内运动。运动集中在盘旋的中心上。摆动板位于这些锥形板之间，并且在使用期间在可动密封线处与它们接触。内部摆动球在缩短的外部摆动球内是同心的、包括在泵体内并布置在锥形板之间的间隙上方。可滑动密封提供在摆动板的外边缘与外部摆动球的内部表面之间。内部摆动球和摆动板在使用期间以盘旋运动而运动。

“锥形板”是指一对锥状板的每一块，这对锥状板具有固定的、径向对称的倾斜内表面，该倾斜内表面面对摆动板，借助于该摆动板，它包括可动的线形密封。板可以包括泵壳体的一部分或者可以是插入物。

摆动板借助于泵构造应该始终保持与锥形板或每个锥形板的可转动线状密封接触。在本发明中，驱动轴仅以直角(“倾斜角度”)倾斜，因为它穿过内部摆动球，并且用轴颈支撑在其中。

每个泵送腔室均由锥形板和摆动板的一侧、由外部摆动球、以及由内部摆动球限定，并且运动密封线使材料运动穿过泵。泵送腔室的两侧都可以用于较小脉动输出并行地、或独立地通过适当进排气口布置而使用。

“耳轴”是指滑动轴承，该滑动轴承创建在盘旋摆动板与固定分流板之间的有效密封，该固定分流板与锥形板和摆动板相交。

在这里所使用的“工程塑料材料”是指高级无机化合物、合金、以及能够形成精密公差的混合物。它们坚韧、坚固并适于滑动密封，具有很低的摩擦和很低的磨损。这些塑料通常是包括基础塑料(55-70％比值)的合金，并且是可注射模制的，该基础塑料从由聚醚醚酮(PEEK)、对于耳轴优选的聚苯硫醚(PPS)、或与聚四氟乙烯(PTFE)、碳、碳纤维、以及有时与硅而合金化的聚邻苯二甲酰胺(PPA)(当前用在其它的滑动表面上)示例的范围中选择。商业可得到例子包括～Fortron 7140A4(Polyplastics，日本)、“UCL-4036HS”(Sabic，沙特阿拉伯)或对于本领域的技术人员熟知的等效物。

具有盘旋盘的摆动泵、发动机或流量计已经知道多于50年了。而只有一种商业化的摆动泵(“Genta”^(TM)Fristam；汉堡，德国；基于Heng和Thomas的专利)是已知的。全部的现有技术具体地在内部摆动球与壳体的相对部分(球形段)之间导致大量滑动摩擦，这导致高的摩擦损失，特别是当泵送气体时。气体比液体在任何密封的接触表面或暴露流体的轴承表面处提供较少润滑。当泵送本身有损于冷却功能的气体时，摩擦产生热量添加到局部绝热加热上。摆动泵的以前设计依赖于精确制造，以便为了改进的密封而将部件紧密地或滑动接近地保持，但对于由热膨胀导致的部件扭曲和然后可能的泵卡住而易受损坏。无润滑磨损也引起很短的部件寿命。

具体地说，具有刚性内部球(牢固而可滑动地保持在部分球形空腔之间)的刚性摆动板组件的使用防止摆动板响应制造公差和热膨胀而相对于相对锥形表面发生准确的自对中，即使可能有朝着接触的弹性中间偏压。现有技术设计导致高的内部球形接触摩擦和相对于锥形密封的不良摆动。