一种偏心滚子内啮合容积式流体输送泵的制作方法

本发明涉及流体输送泵，具体涉及一种偏心滚子内啮合容积式流体输送泵。

背景技术：

1、容积式流体输送泵是家电、食品加工、日化化工、水处理、润滑供油等众多领域的核心基础部件。随着下游应用场景的拓展，行业对流体输送设备提出了更综合的性能要求：既需要具备可短时干转、低振动低噪音、适配无润滑性介质的能力，又要兼顾高压输出、结构简单、制造成本低、能量利用率高、使用寿命长的优势，以替代现有各类泵型的场景短板。

2、目前市面主流的流体输送泵各有固有局限，难以同时满足上述综合需求：

3、隔膜泵与蠕动泵虽具备较好的自吸能力与介质兼容性，但二者依靠往复形变或挤压实现输送，运行过程存在明显的往复冲击，振动噪音大，流量脉动剧烈；且蠕动泵耐压上限低，无法实现高压输送；隔膜泵的隔膜片、单向阀为高频易损件，维护更换成本高，难以适配长周期连续运行场景，同时两类泵的能量传输路径长，能量利用率偏低。

4、离心泵结构简单、流量大，但输出压力上限极低，自吸性能差，仅适用于大流量低压工况，无法满足介质增压、精准计量等需求，场景适配性窄。

5、传统齿轮泵属于典型的容积式泵体，可实现高压输送，但齿廓曲线复杂，加工成型难度大、制造成本高；且齿面以滑动摩擦为主，必须依赖输送介质润滑，严禁干转运行，对介质洁净度与润滑性要求严苛，无法适配食品、日化等无润滑性介质的输送场景。

6、差齿内啮合摆线转子泵是另一类容积式泵体，依靠齿数差为1的内外转子偏心啮合实现容腔胀缩，具有单周排量大、结构紧凑、传动平稳的特点。为改善啮合摩擦，行业内衍生出针轮式摆线泵，多将内转子的实体齿替换为圆柱滚子（针齿），仅改善了内啮合处的滑动磨损状态。但该类结构中，与滚子配合的外齿环仍为实体齿槽结构，外齿环外周与泵壳内壁、转子端面与壳体之间仍以滑动摩擦为主，整体摩擦副对润滑的依赖并未得到根本改善，依然无法实现短时干转运行，难以适配食品、日化等无润滑性介质的输送场景，因此始终无法替代隔膜泵、蠕动泵等设备进入更广泛的民用与轻工场景。

7、在机械传动领域，摆线针轮减速机采用了相近的滚子啮合传动原理，但其属于纯传动装置，无流体工作容腔与配流结构，不具备流体输送功能；且其摆线轮需同时做偏心平动与自转运动，存在固有不平衡力矩，运行振动噪音大，若直接将其结构移植为泵体，偏心运动带来的动平衡差、端面密封困难等问题，会严重制约泵体的运行稳定性与可靠性，结构特性也与家电、食品等领域对平稳性、低噪音的需求相悖。

8、综上，现有流体输送设备无法同时兼顾可干转、低润滑依赖、高压平稳、结构易加工、能量利用率高的综合性能，难以在家电、食品、化工等多领域实现对现有泵型的替代；而现有滚子啮合类泵体与传动结构均存在各自的技术瓶颈，无法满足广域场景的使用需求。针对上述缺陷，本发明提出一种新型流体输送泵。

技术实现思路

1、（一）发明目的

2、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种偏心滚子内啮合容积式流体输送泵，解决现有滚子式容积泵滑动摩擦占比高、润滑依赖度强、无法短时干转、工况适配性单一的问题，同时兼顾结构简单易加工、运行平稳低噪、能量利用率高的综合优势，可在家电、食品、化工等多领域替代传统泵型。

3、（二）技术方案

4、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

5、一种偏心滚子内啮合容积式流体输送泵，包括外壳(1)、回转滚子组件(2)、啮合齿轮(3)和外部旋转动力输入件(4)。

6、所述回转滚子组件(2)包括若干圆柱滚子(202)和滚子限位组件(203)；所述圆柱滚子(202)沿周向均匀排布，所述滚子限位组件(203)与各圆柱滚子(202)配合，用于限制所述圆柱滚子(202)的周向间距与轴向位移；所述圆柱滚子(202)的数量为n，n≥3。所述回转滚子组件(2)整体可转动地安装于所述外壳(1)内，可绕自身中心轴线回转。

7、所述啮合齿轮(3)设有n-1个啮合齿(302)，可绕自身中心轴线回转；所述啮合齿轮(3)的回转轴线与回转滚子组件(2)的中心轴线相互平行，且二者之间保持固定偏心间距。所述啮合齿轮(3)的回转中心处开设有中心孔洞(301)，所述外部旋转动力输入件(4)的输出旋转轴(401)插入所述中心孔洞(301)内，并与啮合齿轮(3)周向固定连接。

8、工作时，所述回转滚子组件(2)的圆柱滚子(202)与所述啮合齿轮(3)的啮合齿(302)相啮合，二者同向回转过程中，啮合齿(302)的齿面与圆柱滚子(202)的圆柱面相贴合；所述外壳(1)、回转滚子组件(2)与啮合齿轮(3)三者围合形成工作空腔(5)，随二者同向转动，所述工作空腔(5)的容积周期性扩张与收缩，回转滚子组件(2)每旋转一周，工作空腔(5)完成一次完整胀缩循环。

9、所述外壳(1)开设有至少两个连通外壳内外的流体通孔(103)，所述流体通孔(103)包含至少一个介质进口(103a)和一个介质出口(103b)；所述外壳(1)的内侧端面与回转滚子组件(2)的端面围合形成至少两个相互独立的介质收集腔体(6)，各介质收集腔体(6)分别与对应的流体通孔(103)相连通。所述工作空腔(5)可与所述介质收集腔体(6)相连通，在单次胀缩循环内依次导通不同的介质收集腔体(6)，单个完整循环内至少先后连通两个介质收集腔体(6)，实现介质的连续吸入与排出。

10、进一步地，所述滚子限位组件(203)可采用销轴式结构或保持架式结构：

11、销轴式结构的滚子限位组件(203)包括若干定位销轴(2031)和支承座(2034)，每根所述定位销轴(2031)对应穿设于一个圆柱滚子(202)的中心内孔中，定位销轴(2031)的至少一端固定安装于所述支承座(2034)上，所述圆柱滚子(202)可绕定位销轴(2031)自转。

12、保持架式结构的滚子限位组件(203)为保持架(2032)，所述保持架(2032)上沿周向设有与圆柱滚子(202)数量对应的兜孔(2033)，每个所述圆柱滚子(202)对应嵌装于一个兜孔(2033)内；所述保持架(2032)为一体式结构或分体式结构，一体式结构的保持架自身作为回转支承基体，分体式结构的保持架通过各圆柱滚子(202)的轴向限位实现固定。

13、进一步地，所述外壳(1)由上壳(101)与下壳(102)拼接构成；所述下壳(102)、上壳(101)的内侧端面均分别贴合回转滚子组件(2)的端面与啮合齿轮(3)的端面，工作时回转滚子组件(2)、啮合齿轮(3)分别相对壳体内侧端面产生滑动摩擦和/或滚动摩擦。

14、进一步地，所述介质收集腔体(6)为开设于所述上壳(101)和/或下壳(102)内侧端面的凹槽结构，由所述凹槽与回转滚子组件(2)的端面围合形成；所述流体通孔(103)开设于上壳(101)上，且与对应的介质收集腔体(6)连通设置；所述外部旋转动力输入件(4)固定安装于下壳(102)的外侧，其输出旋转轴(401)伸入下壳(102)内部并与啮合齿轮(3)周向固定连接。

15、进一步地，所述回转滚子组件(2)的圆柱滚子(202)表面与所述啮合齿轮(3)的啮合齿(302)齿面中，至少一者采用自润滑高分子材料制成；所述下壳(102)、上壳(101)与回转滚子组件(2)、啮合齿轮(3)的滑动接触面中，至少一处采用自润滑高分子材料制成。所述自润滑高分子材料为纯自润滑树脂基体，或为在高分子基体中添加自润滑改性组分的复合高分子材料。

16、（三）有益效果

17、摩擦损耗低，润滑需求小，可短时干转。本发明将传统泵体的实体外齿环替换为周向排布的圆柱滚子结构，工作时圆柱滚子同时与啮合齿轮齿面、外壳内壁形成滚动摩擦，大幅降低了整体摩擦副的滑动摩擦占比；配合自润滑高分子材料的应用，显著降低了对输送介质润滑性的依赖，可实现短时干转运行，适配食品、日化等无润滑性介质的输送场景。

18、模块化适配性强，覆盖多工况需求。本发明提供销轴式、保持架式两种可替换的滚子限位方案，销轴式结构承载能力强，适配高压重载工况；保持架式结构转动阻力小，适配高速轻载工况。同一泵体架构可快速切换适配不同应用场景，提升了产品通用化程度，降低生产与换型成本。

19、结构简单易加工，制造成本低。本发明采用圆柱滚子与标准齿形齿轮啮合的结构，无需加工复杂的摆线齿廓，成型难度低，批量生产良率高，相比传统摆线泵、齿轮泵显著降低了加工制造成本。

20、运行平稳低噪，能量利用率高。本发明采用纯回转的啮合传动结构，无偏心平动运动，不存在固有不平衡力矩，运行过程振动小、噪音低，适配家电、民用等对平稳性要求高的场景；同时能量传输路径短，无往复冲击损耗，整体能量利用率显著高于隔膜泵、蠕动泵等泵型。