專利名稱：轉(zhuǎn)換具有密封液體排放的液體環(huán)式泵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及將密封液體(壓縮劑)從該泵的工作腔排出的液體環(huán)式泵 (“泵”)。更具體地，本發(fā)明涉及將利用密封液體排放系統(tǒng)的液體環(huán)式泵轉(zhuǎn)換成具有氣體排放系統(tǒng)的泵以適應(yīng)變化的壓縮率的方法。
背景技術(shù)：
液體環(huán)式泵是公知的。Bissell的第4，498，844號(hào)美國專利公開了具有錐形口構(gòu)件的液體環(huán)式泵。除了傳統(tǒng)的進(jìn)入口和排出口之外，該錐形口構(gòu)件具有排放再循環(huán)口。第 4，498，844號(hào)美國專利的全部內(nèi)容并入本文。圖1所示的泵具有錐形液體環(huán)式泵的已知構(gòu)造。圖1是沿與泵軸平行的平面而得到的垂直定向的截面圖。圖Ia示出了沿線100得到的截面。因此截面線100提供圖1的透視點(diǎn)。泵具有第一頭部20和第二頭部22。每個(gè)頭部具有氣體進(jìn)入口 20a、22a。每個(gè)頭部具有氣體排出口 20b、22b。頭部20、22位于液體環(huán)式泵的軸向端部處。殼體或外殼23軸向地位于泵頭部20、22之間。轉(zhuǎn)子25位于殼體內(nèi)。轉(zhuǎn)子25具有轉(zhuǎn)子葉片25a。轉(zhuǎn)子葉片 2 從轂2 延伸。殼體或外殼23提供腔(工作腔)，轉(zhuǎn)子25在該腔中旋轉(zhuǎn)以通過氣體進(jìn)入口 20a、 2 將空氣或氣體沈抽到工作腔內(nèi)。接著氣體沈通過排氣出口 20b、22b從工作腔排出?？梢钥闯觯瑢怏w沈通過錐形口部件27、觀抽到工作腔中。氣體還通過錐形口部件27J8從工作腔排出。通過轉(zhuǎn)子圍帶25c和葉片圍帶23c將腔分為第一工作腔23a和第二工作腔23b。參見圖2，密封液體四位于工作腔中。當(dāng)轉(zhuǎn)子25旋轉(zhuǎn)時(shí)，密封液體四在工作腔內(nèi)形成液環(huán)。該液環(huán)具有偏心形狀，該偏心形狀在相對(duì)于液體環(huán)式泵的軸30的徑向方向上偏離和聚集。在密封液體四從軸30偏離的情況下，轉(zhuǎn)子組件的相鄰轉(zhuǎn)子葉片之間的空間 (斗(bucket))內(nèi)產(chǎn)生的降低壓力構(gòu)成氣體進(jìn)入?yún)^(qū)域。在密封液體四向軸30聚集的情況下，相鄰轉(zhuǎn)子葉片之間的空間(斗)內(nèi)產(chǎn)生的增加壓力構(gòu)成氣體壓縮區(qū)域。Schultz的第 4，850，808號(hào)美國專利提供了錐形液體環(huán)式泵的示例。第4，850，808號(hào)美國專利的全部內(nèi)容并入本文。圖1中所示的液體環(huán)式泵具有允許密封劑39進(jìn)入工作腔的密封液體進(jìn)入或?qū)肼窂?1。進(jìn)入的密封劑四通過頭部和錐形口構(gòu)件。雖然示出密封液體四僅通過頭部20 和錐形構(gòu)件27進(jìn)入，但是密封液體四也可以通過頭部22和錐形構(gòu)件28進(jìn)入。除了具有密封液體導(dǎo)入路徑31之外，圖1的泵還具有液體排放路徑以便在泵操作期間使液體離開工作腔?，F(xiàn)有技術(shù)的圖2示出了密封液體四通過密封液體排放路徑33離開工作腔的示意圖。現(xiàn)有的頭部20、22繞垂直軸對(duì)稱的，允許在泵的任一軸向端上使用一種頭部設(shè)計(jì)?；谛D(zhuǎn)方向，目前，頭部中的通道被用于導(dǎo)入或排出密封液體四。設(shè)計(jì)壓縮比是設(shè)計(jì)排出壓力與設(shè)計(jì)吸入壓力的比率。操作壓縮比是操作排出壓力與操作吸入壓力的比率。實(shí)際上，排出處的壓力保持恒定并且通常為大氣壓力。吸入壓力將根據(jù)應(yīng)用而變化。已知的是，具有固定排出口和具有小于設(shè)計(jì)壓縮比的操作壓縮比的泵將在工作腔內(nèi)具有增加的壓力。增加壓力需要使用增加的泵功率。為了使對(duì)增加的泵功率的需求最小化，如圖1和圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)具有壓縮劑(密封液體)排放路徑或內(nèi)置液體泄露路徑， 以允許密封液體離開工作腔并減少工作腔內(nèi)和斗內(nèi)的壓力。相應(yīng)地，在操作期間密封液體的排放適應(yīng)泵所經(jīng)受的變化壓縮比。使用壓縮劑或密封液體排放路徑(液體泄露路徑)具有若干缺點(diǎn)。排放需要持續(xù)釋放與補(bǔ)充密封液體的平衡行為，以便在工作腔內(nèi)獲得適當(dāng)?shù)膲毫?。如果增加密封液體流率高于正常流率，那么解決了液體排放方法的功率控制功能并且泵功率能在低壓縮比下增加，在低壓縮比下可使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)超載。此外，從設(shè)計(jì)壓縮比到低壓縮比的真空壓力中的突然降低會(huì)引起這樣的周期與穩(wěn)態(tài)低壓縮比條件相比泵中具有更多的液體。過量液體可導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)設(shè)備超載。此外，若減少給泵的密封液體，則經(jīng)過液體排放路徑的流出會(huì)導(dǎo)致泵內(nèi)密封減弱和泵送氣體量減少。

發(fā)明內(nèi)容
提供本公開，以將利用密封液體排放的液體環(huán)式泵轉(zhuǎn)換成利用氣體排放的液體環(huán)式泵。氣體排放避免與密封液體排放相關(guān)的缺陷，部分因?yàn)槠湎诉B續(xù)導(dǎo)入和釋放密封液體的需要。替代地，當(dāng)泵在小于設(shè)計(jì)壓縮比的壓縮比下操作時(shí)，氣體可從該泵的工作腔排放以減少過壓縮。結(jié)果，這樣還減少了軸功率需求。現(xiàn)有液體環(huán)式泵的轉(zhuǎn)換能夠僅通過對(duì)泵部件的最小變化來實(shí)現(xiàn)。重新分派用于密封液體排放或者密封液體導(dǎo)入的液體環(huán)式泵的密封液體路徑，以形成氣體排放的一部分。本公開示出了在泵頭部中重新分派密封液體導(dǎo)入路徑，以提供氣體排放路徑的一部分。還提供本公開，以將現(xiàn)有的液體環(huán)式泵的密封液體排放路徑轉(zhuǎn)換成密封液體導(dǎo)入路徑。將密封液體排放路徑轉(zhuǎn)換成密封液體導(dǎo)入路徑需要提供新的錐形體，該新的錐形體密封延伸穿過泵頭部的排放路徑的一部分。新的錐體還提供新的通路，以允許密封液體從先前用于形成密封液體排放路徑的一部分的泵頭部中的路徑進(jìn)入工作腔內(nèi)。當(dāng)然，重新分派為密封液體導(dǎo)入路徑的路徑可被重新鋪設(shè)以容納密封劑。為了提供氣體排放，先前用于密封液體導(dǎo)入的泵頭部通道被重新分派，以使得泵頭部通道形成適當(dāng)尺寸的通道的一部分以將氣體排放至泵排出口。另外，新的錐形體設(shè)有與泵頭部的開口對(duì)齊的排放通道，泵頭部的開口先前是用于密封液體導(dǎo)入的開口，而現(xiàn)在經(jīng)重新分派以在泵頭部中形成進(jìn)入氣體排放孔內(nèi)的開口。新的錐形體氣體通道具有通過該錐形體的錐形表面的氣體口。因?yàn)楸貌辉僖蕾嚸芊庖后w排放以適應(yīng)變化的壓縮比，所以被重新分派并轉(zhuǎn)換的泵允許已減少的密封流進(jìn)入泵的操作。另外，在泵的整個(gè)操作真空范圍上重新分派而不將功率需求增加高于現(xiàn)有技術(shù)的泵的那些功率需求之前，重新分派允許泵以大于或等于泵的 200%的密封量流率來操作。因此，被重新分派的泵不受密封率的加倍影響也不受真空中快速下降的影響。


圖1是沿與泵軸平行的平面得到的現(xiàn)有的液體環(huán)式泵的垂直截面圖；圖IA是具有圖1中所示類型的泵頭部的端視圖；圖2是圖1中所示的泵的放大部分的略示圖，其示出了允許繞轉(zhuǎn)子周邊排出密封液體的密封液體排放路徑；圖3是沿與泵軸平行的平面得到的具有圖1所示類型的泵的切開水平截面圖；該圖包括與錐形構(gòu)件連接的泵頭部；圖4是以與圖3截面類似方式得到的穿過液體環(huán)式泵的水平截面圖；該泵頭部和錐形體已根據(jù)本發(fā)明重新配置，以在之前用于密封液體導(dǎo)入的通路中排出氣體；圖5是圖3所示的錐形構(gòu)件的軸側(cè)圖；圖6是向錐形體的鼻部或小端部內(nèi)看的圖5所示錐形構(gòu)件的端視圖；圖7是圖4中示出的錐形體的軸側(cè)圖；圖8是向錐形體的鼻部或小端部內(nèi)看的圖7所示錐形體的端視圖；圖9是具有圖3所示類型的泵頭部的端視圖；圖10是具有圖4所示類型的重新配置的泵頭部的端視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明將依賴于還稱為液體泄露路徑的密封液體排放路徑的泵轉(zhuǎn)換成利用氣體排放路徑的泵。現(xiàn)在代替密封液體排放路徑，使用氣體排放路徑適應(yīng)變化的壓縮比。在泵轉(zhuǎn)換之前，泵可以具有圖1、2和3中所示的全部特征。在轉(zhuǎn)換之前，圖3示出了泵頭部40， 泵頭部40具有密封液體(壓縮劑)排放通道。通過延伸穿過泵頭部40的通路41a和延伸穿過錐形構(gòu)件46的凸緣44的孔41b形成排放路徑或通道。排放路徑使不想要的密封液體 29離開工作腔。在轉(zhuǎn)換之前，泵頭部40還具有密封液體導(dǎo)入通道。該密封液體導(dǎo)入通道通過穿過泵頭部40的通路通道48a和延伸穿過錐形構(gòu)件46的通路48b而形成。為了將圖1和圖3中所示的泵轉(zhuǎn)換成氣體排放的液體環(huán)式泵，提供了如圖4、圖7、 圖8中所示的新的錐形構(gòu)件50。另外，泵頭部40通過可能的機(jī)加工等而重新配置，以便重新分派密封液體導(dǎo)入通路48a以形成氣體排放通道的部分448a。新錐形體50形成氣體排放通道的另一部分44汕。錐形體通道44 具有口 448b ‘，待排放的氣體穿過該口 44 ‘ 進(jìn)入錐形體通道448b。如圖10所示，該氣體排放通道還包括管路55，以允許氣體通過通道 448a在泵排出部56處終止或在排出管路系統(tǒng)58中終止，離開被重新分派的泵頭部440。因此，通過錐形體口 448b'、錐形體氣體通路448b、頭部氣體通道448a和管路55形成氣體排放?？梢钥闯?，圖10中的泵具有主排出部73。在提供通過泵頭部40的一部分的氣體排出通路、泵頭部40的一部分先前用作密封液體導(dǎo)入路徑的一部分的情況下，重要的是確保提供的通道具有用于從工作腔釋放氣體的足夠區(qū)域。通道越小，氣體口 448b'處所需壓力越大并且為了獲得口 448b處壓力的真空泵所需功率越大。功率變大表示增加終端用戶的操作成本。實(shí)驗(yàn)已經(jīng)表明泵容量與具有每平方英寸490至1160CFM的通道區(qū)域的比率產(chǎn)生適當(dāng)?shù)耐ǖ澜孛鎱^(qū)域。優(yōu)選地，該通道的部分不應(yīng)具有所期望比率范圍之外的限制區(qū)域。如圖8較好地看出，對(duì)于設(shè)計(jì)用于在20英寸水銀真空下操作、包括單個(gè)排放開口 448b ‘的錐形體50，錐形體中該開口的前緣(leading edge) 448b"應(yīng)存在于轉(zhuǎn)子葉片25a 與轉(zhuǎn)子主體23的最接近點(diǎn)之前的130與140個(gè)角度之間。由線60模擬轉(zhuǎn)子主體的最接近點(diǎn)。由箭頭61示出旋轉(zhuǎn)方向。排放開口(口)448b'的封閉緣448b"的角度優(yōu)選為在轉(zhuǎn)子與本體的最接近點(diǎn)之前的110-115個(gè)角度。從排放開口關(guān)閉到錐形體的最終排出口 70打開的夾角大致是兩個(gè)相繼轉(zhuǎn)子葉片之間的角距離，容差為7個(gè)角度。進(jìn)入口在71處示出。新錐形體50設(shè)有密封液體通路441b，密封液體通路441b允許密封液體四現(xiàn)在通過先前用作壓縮劑排放通道41a的通道進(jìn)入工作腔。因此，壓縮劑排放通路41a的一部分被重新分派成為密封液體導(dǎo)入路徑441a。泵40也被重新配置，以使得壓縮劑排放通路41a 在41a'處被部分密封。錐形體50通過提供省略排放口 41b的錐形體凸緣444來密封排放通道41a的部分41a'。因此，凸緣444在41a'處將排放部分41a密封?，F(xiàn)重新分派為密封液體導(dǎo)入路徑441a的路徑將如圖9和圖10中所示的被重新鋪設(shè)(r印ipe)。本文使用的術(shù)語“氣體”足夠廣泛以包括空氣。雖然已公開本發(fā)明的實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解可作出各種變化和修改而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。在本說明書(包括任何所附的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的所有特征和/或公開的任何方法或流程中的所有步驟可以以任意組合方式進(jìn)行組合，除非至少一些該特征和/或步驟的組合是相互排斥的。在此說明書(包括任何所附的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的每個(gè)特征可由用于相同、等效或類似目的的替代特征替換，除非另外清楚地指明。因此，除非另外清楚地指明，所公開的每個(gè)特征是僅具有一般性等效或類似特征系列的實(shí)施例。本發(fā)明并不局限于前述實(shí)施方式的細(xì)節(jié)。本發(fā)明延伸至在本說明書(包括任何所附的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的特征的任何一個(gè)新的特征或任何新的組合、或延伸至被如此公開的任何方法或流程中的任何一個(gè)新的步驟或任何新的組合。
權(quán)利要求
1.將利用密封液體排放的液體環(huán)式泵轉(zhuǎn)換成利用氣體排放的液體環(huán)式泵的方法，包括從所述液體環(huán)式泵的泵頭部移除錐形口構(gòu)件；在所述泵中選擇通道以及將所選擇的通道重新分派為氣體排放通道，其中所述通道選自(1)密封液體導(dǎo)入通道和( 密封液體排放通道。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述重新分派的步驟包括在所述泵頭部上安裝錐形構(gòu)件，以使所述錐形構(gòu)件中的口形成所述氣體排放通道的一部分。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中為重新分派而選擇的所述通道是形成所述密封液體導(dǎo)入通道的所述通道。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述重新分派的步驟包括在所述泵頭部中加工通路的步驟，所述通路形成所述選擇的通道的一部分。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述重新分派的步驟包括鋪設(shè)所述氣體排放通道。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括將形成所述密封液體排放通道的一部分的通路重新分派成形成新的密封液體導(dǎo)入通路的一部分的通路。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中重新分派形成所述液體排放通道的一部分的通路的步驟包括以所述錐形構(gòu)件的凸緣密封形成所述排放通道的所述通路的一部分。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述重新分派步驟包括，加工形成所述密封液體排放通道的一部分的所述通路。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中重新分派形成所述密封液體排放通道的一部分的所述通路的步驟包括，在所述錐形構(gòu)件中對(duì)齊密封液體通路以形成所述密封導(dǎo)入通道的一部分。
10.液體環(huán)式泵的泵頭部與錐形口構(gòu)件的組合件，其包括位于所述泵頭部中的通道，所述位于所述泵頭部中的通道在泵的一部分中提供氣體排放通道，所述位于所述泵頭部中的通道根據(jù)選自(1)密封液體排出通道和( 密封液體導(dǎo)入通道的通道而進(jìn)行重新分配；以及位于所述錐形構(gòu)件中的口，提供所述氣體排放通道的一部分。
11.如權(quán)利要求10的組合件，還包括所述錐形構(gòu)件的凸緣，密封與所述泵頭部中的密封液體導(dǎo)入通路相鄰的通路，所述泵頭部中的所述密封液體導(dǎo)入通路與所述錐形口構(gòu)件中的密封液體通路是流體連通的。
12.如權(quán)利要求10所述的組合件，還包括具有兩個(gè)相繼轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)子；以及其中所述錐形構(gòu)件中的所述口具有封閉邊緣，并且從所述封閉邊緣到所述錐形構(gòu)件中最終排出口的開口的角度距離是所述泵的所述兩個(gè)相繼轉(zhuǎn)子葉片之間的角度距離，容差為 7個(gè)角度。
13.如權(quán)利要求10所述的組合件，還包括轉(zhuǎn)子和殼體；以及其中所述錐形構(gòu)件具有封閉邊緣，所述封閉邊緣優(yōu)選位于在所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子葉片最接近所述泵的所述殼體之前的110-115個(gè)角度處。
14.如權(quán)利要求10所述的組合件，還包括轉(zhuǎn)子和殼體；以及其中所述錐形構(gòu)件中的所述口具有前緣，所述前緣優(yōu)選位于在所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子葉片與所述殼體主體的最接近點(diǎn)之前的130-146個(gè)角度處。
全文摘要
通過對(duì)液體環(huán)式泵的選定通道進(jìn)行重新分派，將從泵的工作腔排放密封液體(壓縮劑)的液體環(huán)式泵轉(zhuǎn)換成具有氣體排放系統(tǒng)的液體環(huán)式泵。該通道選自(1)密封液體導(dǎo)入通道和(2)密封液體排放通道。
文檔編號(hào)F04C19/00GK102459907SQ201080028873
公開日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月26日
發(fā)明者查爾斯·霍華德·比爾斯, 道格拉斯·埃里克·比塞爾 申請(qǐng)人:佶締納士機(jī)械有限公司