專利名稱：混成式章動泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及泵，特別涉及章動泵(nutating pump)。
背景技術(shù)：
具有以圓形搖擺或擺動的運動方式使活塞往復(fù)運動從而引致泵送作用的章動部件的章動泵是公知的。例如，第5,007,385號美國專利公開了這樣一種裝置，它在擺動部件和罩殼之間采用了球形軸承或可選地使用十字形(cross-type)萬向接頭。擺動部件由驅(qū)動軸偏心地驅(qū)動并具有臂，該臂借助球窩接頭(ball joint)或其它樞軸接頭接合到做線性往復(fù)運動的活塞。
這類裝置通常具有許多滑動面并從而具有許多軸承，因此使得整個結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜、難以組裝并且很昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種章動泵，在這種章動泵中，十字形萬向接頭將章動部件連接至罩殼、球窩接頭將章動部件連接至活塞桿、并且活塞桿固定于活塞頭，從而活塞頭可在泵缸中擺動。此舉去除了活塞桿和活塞頭之間的軸承連接，同時能夠獲得使用萬向接頭將章動部件連接至罩殼以消除活塞頭的邊載荷(side load)的有益效果。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面所述，活塞桿被制造得相對較長，從而使活塞頭在泵缸中的擺動運動最小化?；钊麠U被制造得越長，則活塞頭在泵缸中的擺動程度就越小。換句話說，例如對于12°傾角的萬向接頭而言，在活塞桿足夠長的情況下，活塞頭將僅傾斜1°?；钊^的這種相對于其在泵缸中的軸向?qū)χ钡妮^小傾斜致使可以使用在擺動泵中普遍使用的活塞皮碗(piston cup)，或者可以使用開口環(huán)密封件(split-ring seal)(開口環(huán)是通常在內(nèi)燃往復(fù)式發(fā)動機(jī)以及某些往復(fù)式泵中使用的類型)。開口環(huán)密封件通常被認(rèn)為是可以提供非常長的磨損期限和低的漏氣泄漏，而擺動活塞皮碗則可在擺動活塞頭具有相對較大傾角的情況下提供足夠的密封。
使用萬向接頭來將擺動部件連接到罩殼是理想的，這是因為萬向接頭能夠傳遞由擺動部件所承受的扭轉(zhuǎn)負(fù)荷，從而降低活塞上的邊載荷。活塞上的邊載荷會導(dǎo)致磨損增加、壽命縮短以及在泵的使用期限內(nèi)的更大的漏氣泄漏。
此外，利用U形接頭以及通過使用套節(jié)接頭來將擺動部件連接到活塞桿而獲得的較長的行程可以較小的空間中提供明顯高于其它類型的章動泵設(shè)計的較高流量。允許使用開口環(huán)密封件來代替活塞皮碗同樣可以幫助降低摩擦負(fù)荷，并提供較高的效率。
本發(fā)明的上述和其它目的以及有益效果將在隨后的詳細(xì)描述得到闡述。在隨后的描述中，將參照示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的附圖進(jìn)行描述。
附圖的簡要說明

圖1是在90°剖面線上得到的剖視示意圖，它示出了采用本發(fā)明的泵。
優(yōu)選實施方案的詳細(xì)描述本發(fā)明的泵10具有可由任意數(shù)目的部分構(gòu)成的罩殼12、一對彼此相對的壓縮活塞14(圖中僅示出了其中一個，而另一個與其相隔180°，圖1是90°的剖視圖)、一對真空活塞16(圖中只示出了其中一個，另一個真空活塞16與其相對并相對于驅(qū)動軸18的軸線與其相隔180°)。每個活塞14、16分別具有頭部14A或16A以及桿部14B或16B。頭部14A和16A在各自的泵缸20和22中輕微搖擺地往復(fù)運動。頭部14A和16A具有各自的開口環(huán)密封件14C、16C(它們優(yōu)選地由聚四氟乙烯復(fù)合材料制成)，開口環(huán)密封件14C、16C與泵缸20、22的壁形成了滑動密封，并且它們的外表面優(yōu)選地具有與泵缸的半徑相等的半徑以便活塞在泵缸中擺動時能保持良好密封。進(jìn)氣閥24和排氣閥26被分別設(shè)置用于為泵缸20中的泵送室進(jìn)氣和排氣，而進(jìn)氣閥28和排氣閥30被分別設(shè)置用于為泵缸22中的泵送室進(jìn)氣和排氣。本發(fā)明也可應(yīng)用于只通過壓力或只通過真空運行的泵。在這種情況下，提供奇數(shù)個活塞(例如三個或五個)對于最小化氣體脈動作用是比較理想的。
泵缸20的進(jìn)氣通過孔36進(jìn)入進(jìn)氣室34，而壓縮空氣離開泵缸20、經(jīng)過閥26進(jìn)入排氣室36，然后通過與排氣室36連通的連接管38(它由虛線40表示)離開排氣室36。真空缸22的進(jìn)入空氣通過孔42進(jìn)入消聲罩殼44，然后通過孔46進(jìn)入罩殼12的內(nèi)部，在罩殼12的內(nèi)部進(jìn)入空氣可穿過活塞頭16A、通過閥28然后進(jìn)入泵缸22的泵送室。真空泵缸22的壓縮的排出空氣穿過閥30進(jìn)入排氣室48，然后通過孔50或可選地通過與排氣室48連通的連接管52(它由虛線54表示)從排氣室48排出。連接管38和52穿過消聲室44，使得泵的所有連接(包括進(jìn)入真空室的入口42和壓力與真空泵的出口)都可設(shè)置在泵的端部。如果需要，也可以設(shè)置類似于管38和52的連接管以用于壓力泵缸20的進(jìn)氣。
十字形萬向接頭56的兩個相對的臂與連接器58軸頸連接(iournalled)，其另外兩個相對的臂(它們與前面提到的第一組的兩個相對的臂成90°)則與擺動部件60軸頸連接。這里使用的術(shù)語“相對的(opposed)”表示兩個臂相隔180°。擺動部件60將軸承62的外座圈安裝在擺動部件60的與萬向接頭56相對的端部，并且該軸承的內(nèi)座圈被壓在偏心固定并與驅(qū)動軸18呈一定角度的偏心短軸(stubshaft)64上。驅(qū)動軸18由具有固定于罩殼12的定子的電機(jī)68來驅(qū)動，并通過軸承70軸頸連接至罩殼12。萬向接頭56的中心位于軸18的軸線上。在軸18轉(zhuǎn)動時，萬向接頭56使得偏心件64能夠?qū)[動運動傳遞給擺動部件60，從而使得兩個壓縮活塞14(它們相對于軸18的軸線彼此相隔180°)相互之間具有180°的相位差，并且使得相對于軸18的軸線與壓縮活塞14成90°的兩個真空活塞16(并且它們相對于軸18的軸線彼此相隔180°)相互之間具有180°的相位差。
擺動部件60具有臂74，臂74從擺動部件60延伸到四個活塞桿14B和16B。臂74延伸進(jìn)入各個活塞桿并且各個臂的端部具有球形頭部76?；钊麠U14B和16B是中空的，并都在其內(nèi)部容納固定的半套節(jié)(socket half)78和偏置的半套節(jié)80。壓縮活塞桿14B的每個固定的半套節(jié)78通過容納在桿部14B內(nèi)的間隔管82與活塞頭14A保持恒定的間距，而真空活塞桿16B的固定的半套節(jié)78則通過其末端處被壓接(crimped)的桿部16B與真空活塞頭16A保持固定的間隔。每個壓縮活塞桿14B的偏置的半套節(jié)80受到彈簧86(它通過壓接在端部84處而被保持在桿部14B中)施加的朝向球形頭部76和朝向活塞頭14A的偏壓。真空活塞16的半套節(jié)80受到彈簧86施加的抵靠球形頭部76且遠(yuǎn)離活塞頭16A的偏壓，彈簧86的另一端抵靠每個活塞桿16B內(nèi)的間隔管88而施加作用。彈簧86在球形頭部76上提供預(yù)負(fù)荷，并且不會在各個活塞的工作行程期間受力(除了它所施加的力之外)。這是因為，在壓縮活塞的動力行程(即朝向上死點行進(jìn))期間，通過間隔管82和半套節(jié)78提供了球形頭部76和壓縮活塞頭14A之間的剛性連接，而在真空活塞的動力行程(即朝向下死點行進(jìn))期間，通過半套節(jié)78和壓接于其上的活塞桿16B提供了球形頭部76和真空活塞頭16A之間的剛性連接。作為一種選擇，球和套節(jié)接頭可交換，在活塞桿14B、16B上設(shè)置球，而在擺動部件60上設(shè)置套節(jié)。
上面已經(jīng)對本發(fā)明的優(yōu)選實施方案進(jìn)行了相當(dāng)詳細(xì)的描述。對所描述的優(yōu)選實施方案進(jìn)行多種修改和變化對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是顯而易見的。例如，如果活塞桿被制造得足夠長或活塞的擺動減弱而使得開口環(huán)密封件可以實用，那么可采用開口環(huán)密封件來代替杯形密封件。因此，本發(fā)明不應(yīng)該受到所描述的實施方案的限制。
權(quán)利要求
1.一種章動泵，包括泵罩殼；原動機(jī)，其具有帶有軸線的驅(qū)動軸，所述驅(qū)動軸由所述原動機(jī)驅(qū)動，以相對于所述泵罩殼而圍繞所述軸線；多個泵缸，其具有徑向地圍繞所述軸線布置并基本與所述軸線平行的軸線，所述泵缸相對于所述泵罩殼而固定；多個擺動活塞，每個所述擺動活塞用于每個所述泵缸，每個所述擺動活塞具有活塞頭和固定連接至所述活塞頭的活塞桿，每個所述活塞頭容納在相關(guān)的泵缸中，以允許在所述活塞往復(fù)運動時所述活塞頭相對于所述泵缸的擺動運動；擺動部件，其連接到所述活塞桿；以及萬向接頭，其將所述擺動部件連接至所述泵罩殼。
2.如權(quán)利要求1所述的章動泵，其中，所述章動部件通過球及套節(jié)接頭連接到所述活塞桿。
3.如權(quán)利要求2所述的章動泵，其中，每個所述球及套節(jié)接頭包括固定部件和偏置部件。
4.如權(quán)利要求3所述的章動泵，其中，在所述擺動活塞的動力行程期間，所述固定部件在所述擺動部件和所述擺動活塞之間傳遞泵送力。
5.如權(quán)利要求3所述的章動泵，其中，所述擺動部件軸向地定位在所述固定部件和所述泵的所述真空活塞的所述擺動活塞的頭部之間。
6.如權(quán)利要求1所述的章動泵，其中，所述擺動活塞的活塞桿是中空的。
7.如權(quán)利要求6所述的章動泵，其中，所述活塞桿容納所述球及套節(jié)接頭。
8.如權(quán)利要求7所述的章動泵，其中，所述活塞桿容納有彈簧，所述彈簧將所述球及套節(jié)接頭的部件偏壓在一起。
9.如權(quán)利要求1所述的章動泵，其中，每個所述活塞桿的長度大于所述驅(qū)動軸的軸線和與所述活塞桿相關(guān)的泵缸的軸線之間的距離。
10.如權(quán)利要求1所述的章動泵，其中，每個所述活塞頭具有杯形密封件，所述杯形密封件與相關(guān)的泵缸形成滑動密封。
全文摘要
一種章動泵，具有將章動部件連接到泵罩殼的十字形萬向接頭、將章動部件連接到活塞桿的球窩接頭、以及固定于活塞頭的活塞桿，從而活塞頭可在泵缸中擺動。
文檔編號F04B27/10GK1806092SQ200480016129
公開日2006年7月19日 申請日期2004年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月18日
發(fā)明者威廉·哈瑞·林恩, 理查德·C·佛克薩 申請人:托馬斯工業(yè)股份有限公司