專利名稱：油氣混輸容積泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于活塞式容積泵技術(shù)領(lǐng)域，是一種既可輸送液體也可輸送氣體的設(shè)備。在本實(shí)用新型作出之前，活塞式容積泵用于液體介質(zhì)時(shí)，轉(zhuǎn)速是受到很大限制的，一般控制在每分鐘60-80轉(zhuǎn)。其原因主要是單向閥的開、關(guān)與活塞不同步；液體通過閥門時(shí)損失太大。因?yàn)槎€(gè)單向閥都設(shè)置在活塞頂部，單向閥孔面積小，能量局部損失大。活塞泵用于液體介質(zhì)，都要配備一個(gè)龐大的減速機(jī)構(gòu)，造價(jià)很高。液體介質(zhì)的輸送一般都用離心泵，活塞泵主要用來需要建立壓力的場合。
高心泵對于氣體介質(zhì)的輸送是困難的，一般轉(zhuǎn)速下，不可能對氣體產(chǎn)生較大離心力，建立較大氣壓。當(dāng)需要對含有液體和氣體的混合介質(zhì)輸送時(shí)，目前，國內(nèi)、國外沒有好辦法。如螺桿泵、螺旋式葉片泵……都不能很好地解決液氣混輸問題。
目前，我國石化行業(yè)，對油氣混合介質(zhì)輸送辦法是先用分離設(shè)備把油、氣分離，然后分別用氣泵和離心油泵，用二條管線(氣管線、油管線)進(jìn)行輸送。這樣，設(shè)備投資大、效率低。國外，曾經(jīng)有資料介紹，用類似誘導(dǎo)輪原理，設(shè)計(jì)螺旋葉片軸向壓送。由于氣體可壓縮性和流動(dòng)性都很大，這種泵對輸送油、氣混合介質(zhì)也不理想。因?yàn)榭啃D(zhuǎn)葉片的螺旋升力很有限，反過來說，只要進(jìn)出流道是溝通的，沒有封閉的壓縮空腔，對氣體要建立較大壓力是困難的。為什么氣泵都采活塞式泵呢？也就是這個(gè)道理。
我國石油天燃?xì)饪偣疽寻延蜌饣燧攩栴}作為重要課題研究，到目前為止，據(jù)說樣機(jī)試驗(yàn)效果不理想。據(jù)說該樣機(jī)采用的是螺旋葉片工作原理，由此說明，上述分析是成立的。
如何對液氣混合介質(zhì)，或一時(shí)是氣體，一時(shí)是液體這種不規(guī)律變化的介質(zhì)進(jìn)行輸送？同時(shí)要使所構(gòu)思的產(chǎn)品制造成本低，實(shí)用性好，這是創(chuàng)造發(fā)明本實(shí)用新型的目的。
本實(shí)用新型主要由齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)部分、離心活塞內(nèi)凸輪機(jī)構(gòu)、帶單向閥的轉(zhuǎn)輪、流道式機(jī)械密封、吸入單向閥與活塞同步開啟機(jī)構(gòu)、安全換氣機(jī)構(gòu)等六部分組成。
本實(shí)用新型的目的用以下方式實(shí)現(xiàn)，新型容積泵包括出水端蓋、吸水端蓋，這二個(gè)端蓋內(nèi)都裝有機(jī)械密封靜環(huán)和彈簧；內(nèi)凸輪、滾動(dòng)體轉(zhuǎn)輪活塞，活塞有二個(gè)，其上一端都裝有滾動(dòng)體，另一端有觸發(fā)楔塊，二個(gè)活塞都在轉(zhuǎn)輪內(nèi)，內(nèi)凸輪固定在泵殼體內(nèi)，輪上裝有大齒輪，左右兩端內(nèi)都裝有機(jī)械密封動(dòng)環(huán)，兩端外裝有軸承，支承轉(zhuǎn)輪，軸承裝在泵殼體內(nèi)，轉(zhuǎn)輪內(nèi)一端裝有吸入單向閥，另一端內(nèi)裝有吐出單向閥，二個(gè)單向閥都由孔用擋圈固定在轉(zhuǎn)輪內(nèi)使之靠近轉(zhuǎn)輪中心活塞運(yùn)行孔；轉(zhuǎn)輪中心處有觸發(fā)楔塊、限位滑動(dòng)墊片、觸發(fā)彈簧、吸入單向閥支架、螺母、吸入單向閥閥桿等組成吸入單向閥與活塞同步開啟機(jī)構(gòu)，觸發(fā)楔塊在活塞中心位置限位滑動(dòng)墊片、觸發(fā)彈簧、螺母都裝在吸入單向閥閥桿上；換氣管、換氣缸、浮動(dòng)閥及安全閥門及彈簧組成安全換氣機(jī)構(gòu)，彈簧、安全閥門、安全閥桿、支架組成浮動(dòng)閥，一起在換氣缸內(nèi)，換氣缸和吸入口的三通接頭相連，三通接頭與吸水端蓋相連，換氣管與換氣缸和泵殼體內(nèi)腔相連；泵吐出口有帶限壓安全閥的管道與泵進(jìn)口相連。
以下結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。



圖1為本實(shí)用新型的主視圖圖2為
圖1的A-A剖視圖圖中1、出水端蓋 12、吸水端蓋 23、小齒輪軸2、流道式機(jī)械密封13、換氣管 24、小齒輪3、軸承 14、換氣缸 25、擋圈4、大齒輪15、浮動(dòng)閥 26、吐出單向閥5、轉(zhuǎn)輪 16、三通接頭 27、小軸座6、泵殼體17、安全閥門 28、吸入單向閥關(guān)閉7、小軸 18、機(jī)械密封壓蓋 回位彈簧8、內(nèi)凸輪19、機(jī)械密封 29、吸入單向閥支架9、滾動(dòng)體(軸承) 20、軸承 30、吸入單向閥開啟10、活塞 21、軸承壓蓋 觸發(fā)楔塊11、吸入單向閥 22、軸承 31、限位滑動(dòng)墊片32、吸入單向閥開啟觸發(fā)彈簧容積泵的小齒輪軸[23]由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，通過大小齒輪[4]和[24]傳動(dòng)，使轉(zhuǎn)輪[5]旋轉(zhuǎn)。參看圖2，轉(zhuǎn)輪[5]內(nèi)裝有二個(gè)相同活塞[10]。在離心力作用下，活塞分別向外運(yùn)動(dòng)，中間通過滾動(dòng)體[9]與內(nèi)凸輪輪廓接觸。內(nèi)凸輪[8]控制活塞的行程?；钊L動(dòng)體、內(nèi)凸輪組成離心活塞內(nèi)凸輪機(jī)構(gòu)，主要由這部分產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)換。
活塞一方面隨轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面受內(nèi)凸輪輪廓控制作相對于轉(zhuǎn)輪移動(dòng)。二個(gè)活塞在離心力作用下，始終是通過滾動(dòng)體與內(nèi)凸輪輪廓接觸，活塞無沖擊，運(yùn)行平穩(wěn)。內(nèi)凸輪輪廓半徑增大，二個(gè)活塞在轉(zhuǎn)輪內(nèi)向外移動(dòng)，轉(zhuǎn)輪內(nèi)容積增大；內(nèi)凸輪輪廓半徑減小時(shí)，二個(gè)活塞在轉(zhuǎn)輪內(nèi)向中心移動(dòng)，轉(zhuǎn)輪內(nèi)容積減小。如此循環(huán)往復(fù)，轉(zhuǎn)輪內(nèi)容積受內(nèi)凸輪輪廓控制，大小周期發(fā)生變化。這就具備了容積泵抽送介質(zhì)的能力，也就是說，離心活塞內(nèi)凸輪機(jī)構(gòu)是可以實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，把轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為對介質(zhì)的壓力能。
轉(zhuǎn)輪是旋轉(zhuǎn)的，其內(nèi)容積變化怎么才能與外部靜止管道發(fā)生交換呢？活塞在轉(zhuǎn)輪內(nèi)移動(dòng)受內(nèi)凸輪控制，其中間接觸的滾動(dòng)體能適應(yīng)嗎？當(dāng)輸送介質(zhì)含氣多、轉(zhuǎn)輪內(nèi)容積變化的壓縮比能適應(yīng)嗎？因?yàn)闅怏w可以壓縮，當(dāng)泵的出口有壓力時(shí)，轉(zhuǎn)輪內(nèi)介質(zhì)壓力有可能不大于泵出口壓力，這樣就難于達(dá)到抽送目的。泵殼體內(nèi)容積因活塞運(yùn)動(dòng)也發(fā)生大小變化，這個(gè)變化陽礙活塞運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生熱量，怎樣克服呢？吸入單向閥在高轉(zhuǎn)速下能靈敏地同活塞同步開啟嗎？否則轉(zhuǎn)輪內(nèi)容積變化只產(chǎn)生真空度變化，也達(dá)不到抽送介質(zhì)的目的。針對這些問題，現(xiàn)分別說明如下一、滾動(dòng)體滾動(dòng)體采用軸承代替，軸承裝在小軸[7]上，小軸固定在小軸座[27]上，小軸座[27]安裝在活塞頂部，這樣，轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，軸承外圈就沿內(nèi)凸輪輪廓滾動(dòng)，通過小軸，小軸座給活塞傳力。殼體[6]內(nèi)盛有適當(dāng)機(jī)油，使軸承滾動(dòng)體得到潤滑。由軸承性能可知，這樣的滾動(dòng)體是能夠適應(yīng)的。
二、旋轉(zhuǎn)單向閥為了增大壓縮比，如
圖1示，單向閥[26]、[11]設(shè)置在轉(zhuǎn)輪內(nèi)，并靠近活塞，隨轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)。單向閥軸向用擋圈[25]定位。這樣單向閥就可靠近容積變化腔，使容積壓縮比很大，有利于輸送含氣多的介質(zhì)。
三、流道式機(jī)械密封如
圖1流道式機(jī)械密封[2]有二處，機(jī)械密封動(dòng)環(huán)裝在轉(zhuǎn)輪二端，靜環(huán)、彈簧裝在出水端蓋[1]吸水端蓋[12]內(nèi)。有了這個(gè)獨(dú)特的設(shè)計(jì)，機(jī)械密封內(nèi)徑成為過流管道，密封端面連接了旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪和靜止的輸出管道。
四、安全換氣機(jī)構(gòu)如
圖1示，換氣管[13]連接泵殼體[6]的內(nèi)腔和換氣缸[14]，換氣缸內(nèi)裝有浮動(dòng)閥[15]，浮動(dòng)閥[15]由彈簧、安全閥門[17]、安全閥桿、支架一起組成。正常情況下，彈簧壓緊安全閥門[17]，使之處在關(guān)閉狀態(tài)。泵殼體內(nèi)氣壓增高，使浮動(dòng)閥[15]下移，增加吸入口介質(zhì)壓力，有利于介質(zhì)吸入，泵殼體內(nèi)氣壓減小，換氣閥[15]上移，使殼體內(nèi)氣壓保持穩(wěn)定。當(dāng)因故障，泵殼體內(nèi)壓力超高，浮動(dòng)閥[15]內(nèi)的安全閥門克服彈簧壓力打開，溝通泵殼體內(nèi)腔與吸入口進(jìn)行卸壓，保障安全，避免事故。
五、吸入單向閥與活塞同步開啟機(jī)構(gòu)當(dāng)活塞[10]在轉(zhuǎn)輪[5]內(nèi)向外移動(dòng)，容積增大時(shí)，吸入單向閥[11]只要能同步開啟，則當(dāng)活塞在轉(zhuǎn)輪內(nèi)向中心移動(dòng)，容積減小，壓力增大，吸入單向閥在回位彈簧[28]引導(dǎo)下，是能夠及時(shí)關(guān)閉的；壓力繼續(xù)增大到一定值，吐出單向閥[26]也一定能開啟；當(dāng)活塞向外移，容積增大、壓力減小，吐出單向閥在其彈簧的引導(dǎo)和吐出口介質(zhì)壓力作用下，也一定能同步關(guān)閉。由此分析，單向閥的靈敏同步度主要是吸入單向閥的同步開啟性能。為此，設(shè)計(jì)的吸入單向閥與活塞同步開啟機(jī)構(gòu)，主要由觸發(fā)彈簧[32]，觸發(fā)楔塊[30]及限位滑動(dòng)墊片[31]，吸入單向閥支架[29]及螺母組成。觸發(fā)楔塊在活塞的中心位置，可由活塞形成。螺母、觸發(fā)彈簧[32]、限位滑動(dòng)墊片[31]如
圖1示，裝在吸入單向閥的閥桿上。吸入單向閥閥桿上有給限位滑動(dòng)墊片限位的臺(tái)階。當(dāng)活塞接近轉(zhuǎn)輪中心線時(shí)，觸發(fā)楔塊[30]首先插入限位滑動(dòng)墊片[31]和支架[29]之間，這時(shí)觸發(fā)彈簧[32]受到更大的壓縮，限位滑動(dòng)墊片[31]向左移動(dòng)。由于轉(zhuǎn)輪內(nèi)腔此時(shí)壓力高，吸入單向閥[11]受較大壓力嚴(yán)密關(guān)閉，吸入單向閥門不能在觸發(fā)彈簧力作用下移動(dòng)。當(dāng)活塞在轉(zhuǎn)輪內(nèi)開始向外移動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)輪內(nèi)壓力減小，吐出單向閥關(guān)閉，吸入單向閥在觸發(fā)彈簧的作用下馬上打開(觸發(fā)彈簧[32]的彈力比關(guān)閉回位彈簧[28]的彈力大)活塞繼續(xù)外移一段距離后，觸發(fā)楔塊兩開支架與限位滑動(dòng)墊片，觸發(fā)彈簧使限位滑動(dòng)墊片回位到吸入單向閥閥桿上的臺(tái)階處，吸入單向閥保持開啟狀態(tài)。直到活塞向外移動(dòng)結(jié)束，轉(zhuǎn)為向內(nèi)移動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)輪內(nèi)壓力增大，吸入單向閥在彈簧[28]的引導(dǎo)下及時(shí)關(guān)閉。注意，這時(shí)滑動(dòng)墊片與支架之間有間隙，且這個(gè)間隙大于觸發(fā)楔塊[30]的頭部厚度，觸發(fā)彈簧對吸入單向閥不產(chǎn)生作用力?；钊^續(xù)向內(nèi)移動(dòng)，觸發(fā)楔塊重新插入限位滑動(dòng)墊片與支架之間。如此循環(huán)往復(fù)，周而復(fù)始，吸入單向閥達(dá)到同步開啟，且靈敏度高。
上述是對主要部分進(jìn)行的闡明。再整個(gè)概述如下轉(zhuǎn)輪[5]在齒輪帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，當(dāng)軸承[9]接觸到的內(nèi)凸輪半徑逐漸增大，活塞[10]向外移動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)輪[5]內(nèi)容積增大，出現(xiàn)負(fù)壓。通過同步開啟機(jī)構(gòu)的作用，以及這個(gè)負(fù)壓作用下，把吸入單向閥[11]打開，吸入口的介質(zhì)就進(jìn)入轉(zhuǎn)輪活塞腔；當(dāng)軸承[9]接觸到的內(nèi)凸輪半徑逐漸縮小，活塞向轉(zhuǎn)輪中心移動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)輪內(nèi)容積減小，壓力增大，吸入單向閥馬上關(guān)閉，當(dāng)壓力大于吐出口的介質(zhì)壓力時(shí)就打開吐出單向閥[26]，介質(zhì)就被壓出吐出口。這樣轉(zhuǎn)輪不停地轉(zhuǎn)動(dòng)，活塞受內(nèi)凸輪輪廓控制，不停地在轉(zhuǎn)輪內(nèi)往復(fù)移動(dòng)，達(dá)到了輸送介質(zhì)的目的。
另外，按容積泵設(shè)計(jì)慣例，在吐出口與吸入口之間設(shè)置帶有限壓安全閥的管道連接，保障泵在非正常情況下吐出口的超高壓馬上向吸入口卸壓，達(dá)到安全運(yùn)行。
由上述說明可知，與現(xiàn)有活塞泵相比，這種泵具有單向閥同步開啟機(jī)構(gòu)，活塞與內(nèi)凸輪之間接觸用軸承代替，因而活塞運(yùn)行平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速高，不需配減速箱，解決了長期以來人們認(rèn)為活塞泵只能在低速狀態(tài)下運(yùn)行的問題；密封性能好，有三處密封能可靠地保證介質(zhì)不外泄漏；二個(gè)活塞只用二個(gè)單向閥，壓縮比大，既可輸送液體，又可輸送氣體；單向閥設(shè)置在活塞運(yùn)行孔二側(cè)，閥孔面積大，介質(zhì)過流能力強(qiáng)，壓力損失小，效率高；重量輕，體積小，便于使用維修。我國石化行業(yè)中，油氣混輸是長期以來人們沒有解決而又急需解決的問題。這種泵作為油氣混輸泵是很合適的，因此，這種泵給它取名為油氣混輸泵。
權(quán)利要求1.一種油氣混輸容積泵——包括出水端蓋[1]，吸水端蓋[12]、轉(zhuǎn)輪[5]、活塞[10]、滾動(dòng)體[9]、內(nèi)凸輪[8]、吸入單向閥[11]、吐出單向閥[26]，泵殼體[6]、軸承[3]和[22]、大齒輪[4]、小齒輪[24]、小齒輪軸[23]、軸承壓蓋[21]、軸承[20]、機(jī)械密封[19]、機(jī)械密封壓蓋[18]，其特征在于新型容積泵的出水端蓋[1]與吸水端蓋[12]內(nèi)都裝有機(jī)械密封靜環(huán)和彈簧，這二個(gè)端蓋都固定在泵殼體[6]上；相同活塞[10]有二個(gè)，活塞的一端有小軸座[27]，穿過小軸座的小軸[7]上裝有滾動(dòng)體[9]，活塞的另一端有觸發(fā)楔塊，二個(gè)活塞都裝在轉(zhuǎn)輪[5]內(nèi)；轉(zhuǎn)輪上裝有大齒輪[4]一個(gè)或二個(gè)其左右二端內(nèi)都裝有機(jī)械密封動(dòng)環(huán)，二端外裝有軸承[3]，軸承[3]裝在泵殼體[6]內(nèi)或吸水端蓋、出水端蓋內(nèi)，轉(zhuǎn)輪內(nèi)一端裝有吸入單向閥[11]，另一端裝有吐出單向閥[26]，二個(gè)單向閥都用孔用擋圈[25]或銷子固定在轉(zhuǎn)輪內(nèi)，使之靠近轉(zhuǎn)輪中心活塞運(yùn)行孔；內(nèi)凸輪[8]固定在泵殼體[6]內(nèi)，
2.一種按照權(quán)利要求1所述的新型容積泵，其特征在于離心活塞與內(nèi)凸輪之間有滾動(dòng)體[9]，滾動(dòng)體[9]采用軸承。
3.一種按照權(quán)利要求1或2所述的新型容積泵，其特征在于吸入單向閥具有與活塞同步開啟機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)由觸發(fā)楔塊[30]、觸發(fā)彈簧[32]、限位滑動(dòng)墊片[31]、吸入單向閥支架[29]、吸入單向閥閥桿、螺母等組成，觸發(fā)楔塊在活塞中心位置，可由活塞本身形成，調(diào)節(jié)觸發(fā)彈簧彈力的螺母、觸發(fā)彈簧、限位滑動(dòng)墊片三者一起裝在吸入單向閥的閥桿上，閥桿上有限制滑動(dòng)墊片[31]的臺(tái)階，滑動(dòng)墊片[31]與支架[29]有大于觸發(fā)楔塊頭部厚度的間隙。
4.一種按照權(quán)利要求3所述的新型容積泵，其特征在于轉(zhuǎn)輪二端與出水端蓋、吸水端蓋之間有流道式機(jī)械密封[2]，流道式機(jī)械密封的內(nèi)徑作為過流管道，機(jī)械密封的動(dòng)環(huán)裝在轉(zhuǎn)輪二端，靜環(huán)和彈簧分別裝在出水端蓋與吸水端蓋內(nèi)。
5.一種按照權(quán)利要求4所述的新型容積泵，其特征在于泵殼體[6]內(nèi)腔與吸入口處的三通接頭[16]或四通接頭之間有換氣機(jī)構(gòu)，換氣機(jī)構(gòu)由換氣管[13]、換氣缸[14]、浮動(dòng)閥[15]等組成。換氣管[13]連接泵殼體與換氣缸、類似活塞可隨換氣管內(nèi)壓力變化而移動(dòng)的浮動(dòng)閥[15]在換氣缸[14]內(nèi)。
6.一種按照權(quán)利要求5所述的新型容積泵，其特征在于浮動(dòng)閥內(nèi)有被彈簧壓緊的安全閥門[17]。
專利摘要本實(shí)用新型是一種油氣混輸容積泵——屬于活塞式容積泵技術(shù)領(lǐng)域。它主要由齒輪傳動(dòng)部分、離心活塞內(nèi)凸輪機(jī)構(gòu)、帶單向閥的轉(zhuǎn)輪、吸入單向閥與活塞同步開啟機(jī)構(gòu)、流道式機(jī)械密封,安全換氣機(jī)構(gòu)等組成。本實(shí)用新型的活塞運(yùn)行平穩(wěn)、轉(zhuǎn)速高、機(jī)組效率高、重量輕、體積小,便于使用維修;密封性能好,容積壓縮比大,既可輸送氣體,也可輸送液體,很適合作油氣混輸泵。
文檔編號(hào)F04C2/00GK2338513SQ9723902
公開日1999年9月15日 申請日期1997年10月20日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月20日
發(fā)明者張弄璋 申請人:張弄璋