[发明专利]模块化推力补偿转子组件

说明书

一种用于螺杆泵的模块化转子组件，包括主动转子和从动转子，主动转子和从动转子分别具有适于设置在螺杆泵吸入侧中的第一端以及适于设置在螺杆泵排出侧中的第二端，主动转子包括适于设置在螺杆泵泵壳内的平衡活塞，平衡活塞的整个圆周与泵壳之间的径向间隙在1微米与200微米之间的范围内，其中，主动转子设置有斜削支承面，斜削支承面被构造用来限定在轴向位于主动转子与从动转子之间的楔形径向间隙。

技术领域

本发明的实施例大体上涉及流体泵领域，更具体地涉及用于螺杆泵的模块化推力补偿转子组件。

背景技术

常规的螺杆泵一般包括伸长的泵盖，泵盖具有邻近第一纵向端或“吸入侧”的流体入口以及邻近第二纵向端或“排出侧”的流体出口。通常称为“主动转子”的可旋转驱动的螺杆以及两个或更多个相互啮合的非驱动的“从动转子”延伸穿过泵盖，并且用来夹带和驱动流体从流体入口到流体出口。排出侧上的主动转子端部终止于平衡活塞，平衡活塞将泵的排出侧与更下游的低压空腔分开，该低压空腔一般用作密封室并且与泵的吸入侧连接。在一些构造中，平衡活塞可以抵接从动转子并限制从动转子的轴向移动。主动转子延伸穿过支撑主动转子的滚珠轴承，并且允许主动转子在最小摩擦阻力的情况下围绕其轴线自由旋转。替代地，可以实施成也可包含平衡活塞功能的滑动轴承。

在运行期间，螺杆泵的从动转子会受显著的液压力和摩擦力，这些力需要轴向抗衡，以将从动转子保持定位。已实施了各种机械布置来提供这种抗衡。例如，在特别适用于处理低压和/或高粘度流体的“悬挂从动”构造螺杆泵中，主动转子的平衡活塞在径向上的侧面有由形成在泵盖中的从动转子膛孔的下游端限定的低压室。这些低压室紧邻从动转子下游面的下游，并且因此允许泵送的流体以相对较小的阻力向下游流过从动转子。因此，从动转子下游面处的背压相对较低，从而在从动转子上产生相对较小的朝向排放侧的净轴向力。由于净轴向力相对较小，因此从动转子下游面与平衡活塞上游面之间的轴向接合能够足以抗衡轴向力并使从动转子稳定。此外，在这种构造中，在泵的组装和/或重新定向过程中作用在从动转子上的其它力(例如重力)相对较小，并且可以通过与泵盖一体的简单抗衡面来抗衡，以限制从动转子朝向吸入侧轴向移动。

因此，悬挂从动构造相对便宜，并且可以容易地在模块化易拆卸的转子组件中实施，但是这种构造通常不适用于处理高压和/或低粘度流体，因为对于这种流体来说，在悬挂从动构造可接受并且会导致较低容积效率的在平衡活塞处泄漏是不可接受的，为此需要更大的抗衡。

对于需要处理高压和/或低粘度流体的应用和/或如果需要减轻泵送流体泄漏的应用来说，可以实施具有“推力面”构造的螺杆泵。与上述悬挂从动构造相比，推力面构造采用了这样的布置方式，其中，平衡活塞的整个圆周由泵盖以径向紧密间隙的关系围绕(即，不是如在悬挂从动构造中那样在平衡活塞侧面有低压室)，从而基本上防止流体在平衡活塞周围泄漏。这种布置方式在排出侧处产生显著的背压，从而在从动转子上产生相对较大的朝向吸入侧的净轴向力。由于主动转子支承面与从动转子支承面之间的轴向接合和/或泵盖支承面与从动转子支承面之间的轴向接合不足以抗衡净轴向力并使从动转子稳定，所以在吸入侧的从动转子上游端处需要替代的抗衡结构。例如，泵盖的吸入侧可以设置有支承面或“推力面”，可供从动转子的上游端在运行期间抵靠。因此，尽管相对于悬挂从动构造而言推力面构造提供了减少的泄漏，但是这样做的代价是因从动转子与泵盖推力面之间的接合而产生较大的摩擦损失。此外，实施推力面构造所需的结构元件增加了构造的成本和复杂性。进一步，如果推力面结合到泵盖中，那么推力面构造通常无法在模块化易拆卸的转子组件中实施。