[发明专利]滑动叶片泵

说明书

技术领域

本发明涉及滑动叶片泵。具体地，本发明涉及滑动叶片泵，其中转子设置有可滑动地安装在狭槽中的多个径向延伸的叶片。转子布置在管状衬里构件中，并且滑动叶片的外边缘接触衬里构件的内表面，从而在转子和衬里构件之间限定多个工作腔室。工作腔室的体积随着转子被原动机可旋转地驱动而改变，使得泵送的流体可以从泵的入口传递到出口。

背景技术

滑动叶片泵为人们所熟知。它们通常在广泛的各种应用中大受欢迎，例如用于生产饮料的周围环境碳酸化系统、商业浓缩咖啡制备装置以及冷却剂在其中循环的冷却设备。这些各式各样的应用都需要正位移泵，其具有较高的工作压力和流量，并且具有长的免维护使用寿命。滑动叶片泵满足这些需要。

尽管滑动叶片泵的特征和性能在许多方面是足够的，但是仍然存在改进的空间。例如，许多滑动叶片泵的壳体由包含少量铅的黄铜合金形成。然而，在泵壳体中使用铅通常是不期望的，并且可能使得泵不适合于饮用水应用，包括上述周围环境碳酸化系统和浓缩咖啡制备装置。已知的是，为了避免这个问题，由不锈钢形成泵壳体，但是这显著地增加了成本。也已经建议使用塑料材料，但是相关的模制工艺和强度问题进一步产生复杂性。

另一个性能问题涉及以所谓的旁通模式操作滑动叶片泵。滑动叶片泵通常设置有旁通阀，当出口处的压力超过预定水平时，该旁通阀允许泵送的流体从泵的出口传递到入口。在许多应用中，例如上述周围环境碳酸化系统和浓缩咖啡制备装置，泵长时间以旁通模式操作。这样的操作可能导致在泵送的流体中产生热，继而导致泵部件的热膨胀，并且导致泵的磨损增大和永久故障。发明人已经确认了特定的故障模式，从而转子的热膨胀使得叶片堵塞到其狭槽中。

发明内容

根据本发明的第一个方面，提供滑动叶片泵组件一种滑动叶片泵组件，其用于提供流体的正位移，该泵组件包括：

壳体，该壳体中形成有流体入口和流体出口；

衬里构件，该衬里构件接纳在壳体中，并且限定了大致圆柱形内表面；

转子，该转子布置在衬里构件内，以绕旋转轴线旋转，该转子限定了大致圆柱形外表面，衬里构件的内表面与转子的外表面之间限定了工作空间，该工作空间具有绕旋转轴线而变化的径向横截面面积；以及

多个叶片，该多个叶片接纳在绕转子的外表面形成的大致径向狭槽中，每个叶片被布置成相对于转子沿径向方向滑动，使得叶片的外边缘接触衬里构件的内表面，从而将工作空间划分为工作腔室，

其中转子的旋转将流体从流体入口吸入到工作腔室中，并且将流体从工作腔室喷射到流体出口中，

并且其中在转子中形成的狭槽的基部部分彼此流体连通。

发明人已经发现，形成在已知滑动叶片泵的转子中的狭槽的基部部分在泵使用期间通常用作部分地或不完美地密封的体积。部分地密封的体积由滑动叶片的内表面沿径向向外方向界定。当转子在衬里构件中旋转时，叶片的滑动受到叶片的整个内外表面上的压力变化的抵抗。具体地，沿径向向外方向的滑动受到叶片下方的压力下降的抵抗，沿径向向内方向的滑动受到叶片下方的压力增加的抵抗。出现压力变化是由于大体积的流体不能够快速流入或流出叶片下方的部分地或不完美地密封的体积。被制造成具有小公差且例如由于长时间以旁通模式操作而经历显著热膨胀的泵组件可能加剧这个问题。

通过将泵组件布置成使得转子狭槽的基部部分彼此流体连通，优选地在泵使用期间恒定流体连通，可以减小或者甚至基本上避免抵抗叶片滑动运动的整个叶片上的不利压力变化。这样，可以减小泵故障的风险，并且可以提高泵的效率。

在优选的实施例中，可以通过泵组件中的至少一个流体管道提供流体连通。已经发现的是，通过至少一个流体管道的流体流可以用来帮助叶片进行滑动运动。例如，当通过叶片的径向外表面与衬里构件的直接接触而沿径向向内方向推压叶片时，叶片下方增加的压力可以通过管道进行传递，以帮助推压另一个叶片沿径向向外方向运动。这样，基部部分之间的流体连通可以明确地有助于减少由于叶片的不正确滑动所引起的故障。

至少一个流体管道可以采取在一个或多个泵部件中形成的通路或孔的形式。例如，多个径向延伸的流体管道可以形成在转子中，并且从狭槽的内表面延伸到转子的中心。狭槽的基部部分可以联接成组。例如，相对的成对狭槽可以通过延伸穿过转子中心的管道独立地联接。通路或孔可以具有任何横截面形状，例如圆形。