一种长寿命滑片及多用型滑片泵

技术领域

本发明涉及泵领域，具体是一种长寿命滑片及多用型滑片泵。

背景技术

滑片泵，又称叶片泵、刮片泵或刮板泵，是一种旋转型容积泵，因其具有结构简单、自吸性能好、效率高、保养维修方便等特点，广泛运用于油库中倒罐，火车、汽车卸车清罐，货油船舶的装卸扫舱，润滑油输送及真空系统抽底油等场合。滑片泵的转子是具有径向槽的圆柱体，槽内安放滑片，滑片可以在槽内自由滑动。转子偏心地安放在泵体内，当转子旋转时，滑片依靠离心力或弹簧力紧压在泵体的内壁上。在转子前半转，相邻两叶片所包围的空间逐渐增大形成局部真空而吸入液体。而后半转，此空间逐渐减小，挤压液体，将液体压送排出，如此反复，从而实现泵送作用。

传统滑片泵在运行时为了保证叶轮转子和泵体内壁间的可靠密封，需要滑片在任何位置处都需与泵体内壁紧密贴合，因此，在设计时通常将高压液通入滑片根部空间而达到自紧式密封。此时，滑片在径向压力作用下，其根部压力增大，滑片与泵体的接触处产生局部高温，会引起局部退火，致使滑片迅速磨损。同时，由于泵体吸、排液区存在压差，滑片由低压区进入高压区瞬间，滑片两侧受力不均衡，滑片承受的侧向力较大，会导致滑片侧向与叶轮转子内槽面产生较大的摩擦力，致使滑片磨损迅速，寿命较短。

此外，现有滑片泵，无论是对于单作用滑片泵，还是双作用式滑片泵，均为单个转动泵的转子(转动轮盘)，配有一对吸入口和排出口，致使泵只具备单线输送介质的能力，无法满足更为复杂的使用工况，因此亟待解决。

发明内容

为了避免和克服现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种长寿命滑片，大幅提高了滑片的使用寿命；本发明还提供了一种多用型滑片泵。本发明通过一种滑片泵可同时满足不同复杂工况下的使用。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种长寿命滑片，滑片两侧为弧面段，且弧面段与滑片槽之间存在间隙，以使得滑片可通过弧面段在滑片槽内转动，滑片与泵体内壁之间存在至少两段线密封，以使得滑片与泵体内壁可围合形成密封腔。

作为本发明再进一步的方案：滑片与泵体内壁的配合面为平面，该平面的两侧边与泵体内壁接触以形成两段线密封；滑片上开设有贯穿滑片的连通孔，介质依次通过弧面段与滑片槽之间的间隙以及连通孔后进入密封腔内。

作为本发明再进一步的方案：滑片底部开设有用于定位弹簧的弹簧槽，滑片与泵体内壁的配合面上开设有减压槽，连通孔沿滑片轴向依次穿过弹簧槽以及减压槽。

作为本发明再进一步的方案：弧面段的弧面半径SR为：

以任意弧面段的中点为b，滑片的轴线与泵体内壁的交点为c；

其中，L

L

R为定子内圆曲线的最大半径；

r为定子内圆曲线最小半径；

δ为滑片的厚度；

z为滑片泵内的滑片数量；

Q为滑片泵的设计流量；

n为滑片泵的转速；

B为滑片的轴向长度。

一种多用型滑片泵，沿泵轴轴向依次布置的至少两组可独立输送介质的工作段，所述的滑片安装在各工作段的转子的滑片槽内；各工作段上均安装有吸入口以及排出口，各工作段的转子均同轴固定在泵轴上；介质沿吸入口进入吸入腔并由转子输送后，沿排出腔的排出口向外排出；各工作段配合以实现如下三种工作方式：

各工作段与不同的介质源连通并彼此独立工作；

各工作段的吸入口通过并联入口管与同一介质源连通，各工作段的排出口通过并联出口管连通从而并联排出介质；

位于首端的工作段的吸入口与介质源连通，沿泵轴轴向，各工作段的排出口与下一工作段的吸入口通过增压管连通以持续加压介质，并经位于尾端的工作端的排出口向外排出。

作为本发明再进一步的方案：沿泵轴轴向，工作段的其中一端开口以便于装配转子，相邻两工作段之间通过衔接段连接以封闭工作段的开口。

作为本发明再进一步的方案：所述衔接段内开设有密封腔，密封腔内设置有两组与泵轴同轴布置的骨架油封，两骨架油封抵接配合且对称布置，以阻止相邻工作段内介质串流，衔接段上开设有与两骨架油封接触面连通的引流孔以引流泄露介质。

作为本发明再进一步的方案：所述衔接段与相邻两工作段的接触面处均安装有密封圈以防止泄露；位于尾端的工作段的开口通过泵盖封闭，泵盖、各工作段以及各衔接段通过螺栓同轴固定。

作为本发明再进一步的方案：所述泵轴的轴端安装有防止泄漏的轴端密封，轴端密封为骨架油封，轴端密封所在的密封腔通过泄压孔与相邻工作段的排出腔连通。

作为本发明再进一步的方案：各工作段通过滑动轴承与泵轴同轴回转配合；增压管、并联入口管以及并联出口管上安装有流量计、温度传感器以及压力传感器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明将滑片的设计为与泵体内壁存在至少两段线密封，增加了密封可靠性的同时，使得滑片具有磨损自补偿功能，即当某一段线密封磨损过度时，仍可确保滑片另一段线密封能够与泵体内壁贴合，间接的延长了滑片使用寿命；同时，滑片两侧的弧面设计，使得滑片在滑片槽内具备旋转功能，在整个运动周期内滑片的倾角可调，解决了传统滑片大伸距情况下易楔住以及在高低压过渡区时侧面易磨损的问题，改善了传统滑片在大倾角状态下与滑片所受冲击载荷匹配性较差的现状，使滑片可长期稳定运行。

2、滑片上通过开设连通孔，使高压介质可通过弧面段与滑片槽之间的间隙以及连通孔后，进入密封腔内以平衡压强，降低滑片与泵体内壁的线接触压力，减小滑片与泵体内壁之间的摩擦力，进一步提高了滑片的使用寿命；减压槽的设置进一步提高了密封腔内介质的接触面的表面积，进一步降低了压力；通过建立弧面半径公式，可计算得到在滑片泵的不同设计流量下，如何得到最佳的弧面段半径，以使得滑片转动后线密封的磨损程度可维持在最低值。

3、本发明通过在泵轴上同轴布置多组工作段，可同时完成多种不同介质的输送，或将各工作段并联布置从而输送大流量的介质，还可将各工作段串联布置从而加压输送介质，仅需泵轴这一组动力源即可使滑片泵满足不同复杂工况下的使用。

4、本发明工作段的开口状布置可便于转子的安装，在转子安装后相邻工作段可通过衔接段连接并密封，衔接段内双骨架油封的布置可保证相邻工作段的转子彼此独立工作，避免介质串流；两工作段微量泄露的介质可通过引流孔直接向外引出。

5、本发明工作段以及衔接段的交替式可拆卸布置，串联成一体，可针对不同的使用工况增加或减少工作段的数量，拆装简单；工作段与泵轴采用滑动轴承回转配合，在提供轴系支撑的基础上，又能够很好避免轴与工作段之间的磨损，延长泵轴使用寿命的同时亦可有效减少泵径向尺寸，使得泵整体结构更为简单、紧凑。

6、本发明的泄压孔将密封腔以及工作段的排出腔连通，由于排出腔是高压腔，高压的介质可经泄压孔引至轴端密封处，再经泵轴与滑动轴承的间隙回流至工作段的泵腔内，防止外界空气进入工作段的同时可润滑滑动轴承。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中第一工况下的结构示意图。

图3为本发明中第二工况下的结构示意图。

图4为本发明中第三工况下的结构示意图。

图5为本发明中滑片的结构示意图。

图6为本发明中定子内圆曲线的示意图。

图7为本发明中滑片的运动状态示意图。

图8为传统滑片的静力强度分析图。

图9为本发明滑片的静力强度分析图。

图中：

1、工作段； 11、吸入口； 12、吸入腔；

13、转子； 131、滑片；

1311、弧面段； 1312、弹簧槽； 1313、减压槽；

1314、连通孔； 1315、密封腔；

14、排出腔； 15、排出口； 16、输送间隙；

2、衔接段； 21、骨架油封； 22、引流孔；

3、泵轴； 31、轴端密封； 32、泄压孔；

41、增压管；42、并联入口管；43、并联出口管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～图4，本发明实施例中，一种长寿命滑片及多用型滑片泵，泵轴3通过联轴器与驱动电机的电机轴同轴固定，泵轴3上安装有多组滑动轴承，并通过滑动轴承与多组工作段1回转配合。以本发明为例，工作段1布置有两组，两组工作段1通过泵轴3这一驱动源驱动，可独立或协同工作。

工作段1单侧开口以供转子13置入，工作段1内布置有定位台阶以定位转子13的置入深度。相邻两组工作段1之间布置有衔接段2，以封闭工作段1的开口，使工作段1的工作腔处于密封状态。

工作段1优选底部开口，转子13与工作段1的定位台阶之间可安装配流盘以分配介质，转子13安装完成后，可被衔接段2压紧在工作段1内。转子13的转动轮盘通过键与泵轴3相连接，在泵轴3的带动下旋转。

转子13的转动轮盘外圈沿径向均匀开设滑片槽以供滑片131安装，滑片131在槽内可沿径向自由滑动。滑片131底部开设有弹簧槽1312，弹簧槽1312内安装有弹簧，弹簧端部与转子13的滑片槽槽底面抵接，在弹簧弹性力的作用下使滑片131与工作段1的泵体内壁紧密贴合。

滑片131两侧为弧面段1311，且弧面段1311与滑片槽之间存在间隙，以使得滑片131可通过弧面段1311在滑片槽内转动。

滑片131与泵体内壁的配合面为平面，该平面的两侧边与泵体内壁接触以形成两段线密封；滑片131通过两段线密封与泵体内壁围合形成密封腔1315。实际使用时，还可选择在在滑片131表面加工形成凸台，以构成线密封。滑片131上开设有贯穿滑片131的连通孔1314，介质依次通过弧面段1311与滑片槽之间的间隙以及连通孔1314后进入密封腔1315内。滑片131底部开设有用于定位弹簧的弹簧槽1312，滑片131与泵体内壁的配合面上开设有减压槽1313，连通孔1314沿滑片131轴向依次穿过弹簧槽1312以及减压槽1313。

弧面段1311的弧面半径SR为：

以任意弧面段1311的中点为b，滑片131的轴线与泵体内壁的交点为c；

其中，L

L

R为定子内圆曲线的最大半径；

r为定子内圆曲线最小半径；

δ为滑片131的厚度；

z为滑片泵内的滑片131数量；

Q为滑片泵的设计流量；

n为滑片泵的转速；

B为滑片131的轴向长度。

滑片倾角α处于5°～15°之间。

如图7所示：

1、滑片在吸入段的运动状态，以B位置处的滑片为例，滑片在该位置处分别受到弹簧的弹力F

2、滑片在吸入段至排出段过渡段下的运动状态，以C位置处的滑片为例，此时滑片1点位置处在低压区，2点位置处在高压区，且高压区的滑片端2点位置所受介质压力F

3、滑片在排出段的运动状态，以D位置处的滑片为例，此时滑片的受力状态与在吸入段基本相同，唯有介质压力F

4、滑片在排出段至吸入段过渡段下的运动状态，以A位置处的滑片为例，此时滑片1点处在高压区，滑片2点处在低压区，且高压区的滑片1点所受介质压力F

可以看出，新型滑片在滑片槽内作往复运动的同时也会绕自身中心作旋转运动，其倾角随着滑片在不同位置处的受力状态变化而变化，从而保证了滑片在任何位置处都不会卡顿、楔住；其次，由于滑片的独特设计使得滑片在泵体吸入段和排出段位置具备双重密封功能，增强了密封可靠性；最后解决了滑片在高压-低压区和低压-高压区，压力突变状态下的传统滑片侧面摩擦大的现状，极大程度延长了滑片和叶轮转子的使用寿命。

如图8～图9，为了对比本发明滑片和传统滑片的密封端面的受力情况，对二者进行了静力强度分析，其载荷边界条件施加一致，可以看出，本发明通过合理设置弧面段半径，使滑片在最佳范围内小幅度转动，使滑片两处密封端面应力值远小于传统滑片，从而降低了端面磨损程度，提高了滑片运行寿命。

转动轮盘、前后两组滑片以及工作段1的内壁围合形成输送间隙16，可供介质通过。工作段1上布置有吸入口11以及排出口15，工作段1内的吸入腔12与吸入口11连通，工作段1内的排出腔14与排出口15连通，介质经吸入口11进入吸入腔12后，进入转子13的输送间隙16，在转子13的旋转输送下，经排出腔14从排出口15向外排出。

以上仅为滑片泵转子的常用结构，实际使用过程中转子13的结构可适应性调整为其他现有转子结构。

衔接段2内布置有两组骨架油封21，两组骨架油封21同轴固定在泵轴3上，两组骨架油封21对称布置且抵接配合，用于防止工作段1内的介质经工作段1与泵轴3之间的间隙流出，防止两工作段1之间的介质串流。工作段1与衔接段2的接触面处布置有O型的密封圈以阻止介质向外泄露。

衔接段2同样可布置为单侧开口，以供两组骨架油封21置入，优选底部开口，置入骨架油封21后，两骨架油封21被工作段1压紧固定。衔接段2上沿径向开设有引流孔22，引流孔22与两组骨架油封21的接触面连通，从而可引流泄露的介质。

位于最底部的工作段1的开口通过泵盖盖合密封，泵盖与各工作段1以及各衔接段2通过螺栓紧固固定。

位于最上端的工作段1内开设有密封腔，密封腔内安装有轴端密封31以防止介质泄露，轴端密封31优选为骨架油封。工作段1内开设有泄压孔32，泄压孔32将密封腔以及工作段1的排出腔14连通，由于排出腔14是高压腔，高压的介质可经泄压孔32引至轴端密封31处，再经泵轴3与滑动轴承的间隙回流至工作段1的泵腔内，防止外界空气进入工作段1的同时可润滑滑动轴承。

以工作段1布置两组为例，滑片泵安装完成后，针对不同的使用工况，可进入如下三种工作状态：

如图2所示，在第一工作状态下，工作段1择一使用或与不同的介质源连通并彼此独立工作，N组工作段1对应连接N组介质源。可同时完成多种不同介质的输送，从不同的位置抽送不同的介质去往不同位置，实现介质比例输送。或者从不同的位置抽送不同的介质，去往相同位置，实现介质按比例的混合；或者从相同的位置抽送相同的介质，去往不同位置，实现介质的比例配给。流量的比例可通过泵壳的偏心距和转子叶轮的轴向长度不同配置来实现。

如图3所示，在第二工作状态下，各工作段1通过并联入口管42与同一介质源连通，各工作段1的排出口15通过并联出口管43并联从而共同排出介质。此时泵送流量为各工作段1单独泵送流量之和，泵送介质压力与各工作段1单独泵送介质压力较大的那一组相同；该种工作状态主要适用于大流量、中压场合。

如图4所示，在第三工作状态下，位于首端的工作段1将吸入口11与介质源连通，工作段1的排出口15与下一工作段1的吸入口11通过增压管41连通，从而在输送时对介质持续加压，最后经尾端的工作段1的排出口15向外排出。整个输送过程中泵送流量不变，压力持续增高；该种工作状态主要适用于高压、小流量场合。

使用过程中，增压管41、并联入口管42以及并联出口管43上可安装流量计、温度传感器以及压力传感器，从而实时观测不同状态下介质的输送状态，从而实时调整滑片泵的工作参数。

以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。