[发明专利]渐进式空腔泵

说明书

本发明涉及一种具有防损坏安全特征的渐进式空腔泵。本发明还涉及一种渐进式空腔泵，其特征是一种改进的密封机构和转子组件。

发明背景

偏心螺旋泵，也称为渐进式空腔泵(pc泵)，由于它们的低脉动流动、低产品剪切力和传送颗粒高达40％的产品的能力而广泛应用于爆炸物工业。它们还用在食品工业、污水的传送和其它需要泵送具有相当高耐磨性的材料的场合。

一般的pc泵通常包括安装在构成一泵送腔的一定子中旋转的一转子。在一般的构造中，转子的几何形状是一大节距的螺旋，而定子可被认为是一包括一节距是转子的两倍的双头螺旋的本体。其结果是，在定子与转子之间的泵送腔中形成传送空间(空腔)。

在泵送过程中，这些空腔充满了产品，并连续地从入口运动到出口。由于从一个空腔到下一个空腔的平稳传递，泵送几乎没有脉动。传送空间被转子与定子之间的过盈所密封。虽然其它构造诸如涂覆弹性体的转子也可使用，但定子通常是保持在一刚性壳体内的弹性体材料制成的。空腔的容积在运动过程中保持恒定。除了在双头螺旋定子中的大节距螺旋转子之外，其它构造也可使用，例如包括在一三头螺旋定子中的横截面为椭圆形的大节距转子，其中定子的节距是转子的1.5倍。由于特定的转子/定子构造，转子在定子内径向运动，由此形成了一轨道运动。例如见德国Waldkraiburg的Netzsch Mohnopumpen GMBH于1994年6月所编写的名称为“新的NM系列-谁想到你能改进NEMO^泵？”的Netzsch产品目录。

在一般的现有技术的泵中，转子是一被驱动的传动轴。通过电气、液压、气动或其它类型的电动机，旋转运动传给传动轴。为了适合转子的轨道运动，传动轴由诸如弹簧钢的挠性材料制成，或它可以是一种在其端部具有万向、齿轮或销接头的刚性结构。

设置密封件或弹性体保护罩是为了防止被泵送的材料例如爆炸物进入接头。有时不是用两个分开的保护罩，而是用弹性体套连接在两个接头之间并包围在轴的周围。还有，在某些构造中，可使用一个保护罩。例如见Waite的第3,930,765号美国专利。最好是，这些接头用油润滑，在那种情况下，密封件、保护罩或套筒，除了保持被泵送的材料在接头外面之外，还要防止润滑剂进入被泵送的材料中。

当pc泵用于爆炸物时，必需防止这些泵产生过量的热。在正常的工作中，被泵送的材料从pc泵带走热量，因此，防止产生过量的热。但是，在无输出运行或空载泵送的情况下，能够产生过量的热。

当来自泵的流动被阻塞的时候，无输出运行(也称为无输出泵送)发生了。这种情况能够发生在泵的出口或出口的下游。无输出泵送有可能是在泵送爆炸物的过程中所存在的最危险的情况。如果在无输出运行过程中驱动电动机不停止，供应给泵的总的驱动能转换成热，它们将被所截留的爆炸物以及转子和定子所吸收。

温度上升的速度取决于系统的动力输入、散热装置能力和散热量。当到达爆炸物的分解温度(例如，对于乳胶体约200℃之上的温度)时，在pc泵内的所有爆炸物突然燃烧，这样一般会使泵遭到毁坏，周围遭到实际破坏，在泵附近的人遭到严重的伤害。

此外，如果来自泵的碎片提供了足够的冲击推动力，而引爆了泵附近的爆炸物，这样一种最初事件会导致第二次事件。因此无输出泵送事故对于爆炸物工业而言是严重的，已花费了许多努力来试图减少这些事件发生的可能性。

当pc泵转动但在定子的吸入侧没有产品时，就出现了空载泵送。当泵在这样一种空载泵送的情况下运转时，它会因摩擦和来自于定子弹性体的变形所产生的功获得热量。由于没有产品将热量带走，热量就被转子、定子和留在定子内的爆炸物残留物的薄膜所吸收。当温度增加时，定子由于其刚性外壳的限制，所以大部分都朝内膨胀。这样，又加速了加热，并会导致在泵中爆炸物的残留物被点燃。

空载泵送的问题因为在泵中的爆炸物很少而一般比无输出泵送的问题要轻，但危险仍然还是大的。还有，空载泵送会频繁发生。例如处理气封泵的操作者知道用简单的连续运转泵的方法来试着解决这问题，而不是将时间花在灌注(prime)泵上。操作者还知道使传统的安全机构丧失能力，以允许使用这种不安全的程序。这种令人遗憾的事实是需要难以取而代之的安全系统的一个理由。如下面将要讨论的，本发明解决了这样的问题。