[发明专利]螺旋泵及其制造方法

说明书

本发明涉及一种螺旋泵及其制造方法。

螺旋泵用于将液体从低水平高度提升到更高的水平高度，并且例如用于灌溉是众 所周知的。常规的螺旋泵通常包括围绕旋转部件以螺旋形状的布置的柔性管。螺旋流体通 道的入口交替地获得旋转部件的一圈的下部部分的液体以及在旋转部件的每一圈的上部 部分上的充入的空气。以这种方式，连续充入的液体和气体进入螺旋流体通道。在螺旋旋转 时，所获得的液体朝向出口逐渐被推动。当流体从一个回旋流向另一个时，在两个充入的液 体中间的充入的空气将被压缩。在每个回旋中被压缩的空气具有在旋转部件的旋转中扩张 到下一回旋的倾向，并且有助于驱动在其前面的在先充入的液体，因此提供了气动泵送作 用并导致压力积累。采用这种压力，流体可从低水平高度提升到更高的水平高度。

常规的螺旋泵包括许多部件，包含管、滚筒和轴，从而造成螺旋泵的相对高的总重 量。对物流和效率两者，减少重量的螺旋泵是有益的。

常规的螺旋泵的另一个缺点是对可扩展性和大规模生产而言，它们的潜力有限。

还需要一种改进的螺旋泵，其具有改进的可靠性并因此可以在维护困难(例如由 于缺乏合格的维护人员)的遥远且偏僻的地方使用。

因此，本发明的目的是提供一种相对于现有技术的改进的螺旋泵，且其中以上提 到的问题中的至少一个被避免。

所述目的通过根据本发明的螺旋泵实现，该螺旋泵包括：

-支撑主体；

-至少一个或多个大体上刚性的旋转部件，其相对于所述支撑主体是可旋转的，其 中所述一个或多个旋转部件包括至少一个集成的螺旋流体通道，该至少一个集成的螺旋流 体通道具有布置在所述一个或多个旋转部件的外部径向壁处或附近的用于接收流体的入 口和在其旋转轴线处或附近的用于排放处于增大的压力中的流体的出口；

-其中，构造成将处于增大的压力中的流体从一个或多个刚性旋转部件内部传送 到一个或多个刚性旋转部件外部的流体通路布置在旋转轴线处或附近；和

-驱动装置，其用于旋转地驱动一个或多个旋转部件。

因为螺旋流体通道是集成在刚形主体内的线路，所以它可以关于精确定位、曲率、 可能在线路上具有变化的形状和尺寸的横截面等进行优化。这允许达到螺旋泵的期望应用 的具体要求的高度定制。

结合了内部螺旋流体通道的单一刚性旋转部件可以由增材制造技术，也称为3D打 印来形成。3D打印将进一步允许用于流体通道的非常复杂的形状。并且也可以使用如双板 真空成形的成型技术。

另外，刚性主体提供了比柔性管将提供的更坚固的螺旋流体通道，而且因为柔性 的足以弯曲的管在泵增加流体的压力时还极有可能在环形方向上伸展。

如果根据优选的实施方案，所述螺旋流体通道包括布置在大体上横向于旋转轴线 的平面中的至少两个回旋，则获得了螺旋泵的紧凑的设计。

根据进一步优选的实施方案，旋转部件的外部径向壁具有外半径r_o，并且其中回 旋至少布置在旋转部件的所述外部径向壁和是一半外半径r_o的半径之间的区域中。明确指 出的是，“至少”应在这个意义上来解释，即，回旋布置在外半径(r_o)和是一半外半径(1/2r_o) 之间的区域中，并且还可以以比一半外半径小的半径(<1/2r_o)延伸。螺旋流体通道的入口 交替地获得旋转部件的一圈的下部部分上的液体以及在旋转部件的每一圈的上部部分上 的空气的充入。以这种方式，连续充入的液体和气体进入螺旋流体通道。在螺旋流体通道的 第一回旋处，其填充了约一半的回旋的液体，而回旋的其余部分充满空气。在螺旋旋转时， 流体从一个回旋流动到另一个，从而压缩在两个连续充入的流体之间的充入的空气。为了 考虑大多数流体的大体上不可压缩的行为，回旋至少布置在旋转部件的外部径向壁和是一 半该外半径的半径之间的区域中，特别是当横截面在螺旋流体通道的长度上具有大体上恒 定的尺寸时。以这种方式，流体可以占据在外半径的一半或更少的半径处的几乎全部回旋， 而在两个连续充入的流体中间的气体被高度压缩。

根据进一步优选的实施方案，流体通道的至少一个另外的回旋布置在一半外半径 r_o和旋转部件的中心之间的径向距离上。以这种方式，整体产品尺寸可以进一步减小，同时 保持期望的体积和压力能力，从而导致对于一定容量的泵，需要减少量的材料的紧凑的螺 旋泵。