[发明专利]改进的衬套组件和包括所述衬套组件的容积式旋转泵

说明书

公开了一种改进的衬套组件(10)，该衬套组件用于支撑容积式旋转泵的相互啮合的转子的轴，从而避免卡住，所述衬套组件(10)在其侧面(13)上包括至少一个面向泵的吸入侧的补偿箱(15；16)和至少一个将所述补偿箱(15；16)连接到排出侧的排放通道(14)。

技术领域

本发明涉及一种衬套组件和包括所述衬套组件的对应容积式旋转泵(优选为齿轮泵或凸轮泵)。

容积式旋转泵可以有用地应用于各种技术领域。特别地，本发明的泵特别适用于需要随时间改变转速的高压应用。

背景技术

如上所述，本发明有用地应用于涉及齿轮或凸轮容积式旋转泵的技术领域。这种类型的泵通常包括两个转子，其中一个转子(称为主动转子)连接到驱动轴并使另一个转子(称为从动转子)旋转。

两个转子由衬套组件所支撑的相应轴承载，衬套组件通常由衬环和实际的衬套构成。衬套组件联接在外壳或泵体的内腔中，并在其中轴向浮动，以允许由于作用在组件本身的相对平面上的压力而封装部件。

当前使用的衬环可以在面向转子的平面上具有凹坑，或者在面向外壳的封闭法兰的平面上具有垫圈座。这些凹坑或座可用于促进润滑衬套的油的排出，并且-如上所述-补偿由于处于压力下的流体引起的轴向推力，即，以保持转子和衬套的表面除了油膜之外直接接触。其他类型的凹坑允许封装在齿轮齿之间的流体在排出区域中再循环，由此减少脉动和噪声。

各种形状和功能的凹坑100在附图2和附图3中可见，附图2表示根据现有技术的衬环半元件10a，相反,附图3表示根据现有技术的整体衬环10。

迄今为止，衬环的设计始终致力于一方面获得其轴向平衡，另一方面限制环本身相对于转子轴线的错位，从而试图控制作用在衬环平面上的压力中心。

另一方面，从未对环的圆柱形面进行任何干预，以避免由于重压在转子上并且在环本身上释放的的载荷的分布而引起的摩擦和磨损现象，环如前所述在泵壳的孔内自由滑动。

迄今为止采用的构造解决方案，虽然基本上适用于该目的，但是在泵承受重应用的情况下具有显著的缺点。

事实上，在这些情况下，衬环的力被释放到的主体孔的表面发生磨损，并且对应地，衬环本身发生磨损。两个接触面之间的微小滑动会导致零件的粗糙度劣化，这在比载荷较大的区域引发局部加热现象。材料然后局部塑化并且变得不那么光滑：这导致衬环在瞬态期间卡住，从而对应地劣化泵性能。

上述现象借助于图4至图6进行了说明和分析。

图4示意性地示出了已知类型的齿轮泵的示例。该泵按照与穿过两个转子轴线的平面正交的平面进行纵向剖切呈现，使得在截面的下部有吸入侧S，在上部有排出侧D。除了示出了泵壳3的吸入侧S上的壁之外，还示出了主动转子2、驱动轴5和两个衬套组件10。由于泵运行期间形成的过压，分布载荷F从排出侧D作用在衬套组件10和转子2两者上。该图突出了衬环10的微小滑动区域Z1和发生卡住的磨损区域Z2。

图5和图5a提出了申请人进行的静态分析，其对上述现象进行了解释。在图5中，利用四个滑架约束a、b、c、d对由衬环10和转子2构成的结构建模。图5a示出了指示结构的载荷F、力矩T和对应变形D的曲线图。可见，在b点和c点都有最大约束反作用力和最大力矩，它们分别在a点和d点减小。因此，通过沿着整个衬环线性化反作用力，获得梯形分布Sj。因此，设置条件不是最佳的，并且导致上述问题。

图6中介绍了对该系统的进一步分析，该图示出了由建模软件计算的力线，这些力线是在衬环-转子组件的二维模型内产生的。可见，最大应力集中在上述磨损区域Z2处出现在衬环的内边缘；当朝向外边缘移动时，这种集中会迅速降低。

文献US 4,087,216公开了一种根据现有技术的旋转流体泵。该泵采用滚针轴承，不使用轴向浮动衬套。