專利名稱：帶有可變沖程的活塞的泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液體泵。
背景技術(shù)：
液體泵包括在圓柱形腔室中來回運(yùn)動的活塞。該活塞在進(jìn)氣沖程期間 通過吸入閥將液體抽入到所迷腔室中，在輸送沖程期間通過輸出閥將液體
壓出該腔室。
發(fā)明概述
泵設(shè)備包括定位在軸上的外殼。該外殼具有腔室、吸入閥和輸出閥。 活塞驅(qū)動器構(gòu)建成軸向來回運(yùn)動。活塞構(gòu)建成在所迷腔室內(nèi)來回運(yùn)動以在 進(jìn)氣沖程期間通過吸入閥將液體抽入到腔室中，和在輸送沖程期間通過輸 出閥將液體排出該腔室。彈簧將該活塞相對于所述驅(qū)動器軸向偏壓到底部 位置，從而使該驅(qū)動器在來回運(yùn)動時驅(qū)動活塞來回運(yùn)動。預(yù)加載結(jié)構(gòu)對該 彈簧預(yù)加載而使所述腔室內(nèi)的液體的壓力在超過閾水平后使該活塞對抗彈 簧的偏壓而移離所述底部位置。
優(yōu)選地，所迷彈簧具有隨該彈簧的壓力的增加而增大的彈性常數(shù)。該 彈簧被構(gòu)建成使在每次輸送沖程過程中輸送的液體體積與該泵的輸出壓反 向相關(guān)。所述預(yù)加載可手工調(diào)節(jié)。該預(yù)加栽結(jié)構(gòu)包括位于驅(qū)動器內(nèi)的所述 活塞上的突起，還包括位于驅(qū)動器中的中止表面，該中止表面阻止該突起
脫離驅(qū)動器，且該突起抵靠在該中止表面上而受該彈簧的偏壓。該彈簧被 構(gòu)建成吸收該驅(qū)動器的整個來回運(yùn)動，在這種情況下當(dāng)活塞繼續(xù)來回運(yùn)動 時，液體被阻止流出所述輸出閥活塞。
附圖的簡要說明


圖1是具有泵的壓力清洗器的示意困2-4是所述泵在其不同操作階段的示意性截面圖5是所迷泵的彈簧的示意圖。
發(fā)明的詳細(xì)描述
圖1所示的設(shè)備l具有如權(quán)利要求書所述的元件的例示性部件。因此該設(shè) 備包括本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠制it^^所要求保護(hù)的發(fā)明的實例。本說明 書的描述是為了滿足實施t生與最佳實施方式的需要，而不對權(quán)利要求書中沒有描 述的情況產(chǎn)生限制。
所述設(shè)備l是壓力清洗器，其包括用于將液體從供給線路12泵到輸 出線路14的泵10。該供給線路12具有帶螺紋末端22的輸入軟管20,該 螺紋末端構(gòu)建成螺旋連接到水龍頭上。該輸出線路14具有與噴嘴26連接 的輸出軟管24。該泵10將水從所述輸入線路12抽入并將其以受壓噴霧的 形式壓出該噴嘴26。
如圖2所示，所述泵IO包括定位在中心軸A上的外殼30。該外殼30 軸向具有前末端32和后末端34，和圓柱形的活塞承受表面36，該承受表 面形成圓柱形腔室38。該腔室38以軸A為中心，從外殼30的后部開口 40向前延伸。液體從供給線路12通過吸入止回閥42進(jìn)入所述腔室38， 通過輸出止回閥44從該腔室38流出到所述輸出線路14。
活塞50包括剛性固定在活敘f 54上的活塞頭52。該桿54的螺紋前 末端56被螺旋進(jìn)該頭52的螺紋孔57中。該活塞50的長度L依賴于桿54 螺旋進(jìn)所述頭52中的深度。該頭52從桿54延伸進(jìn)所述腔室38中。它與 所述活塞承受表面36形成環(huán)形的液體緊密密封，且抵靠著該活塞承受表 面36可以軸向滑動。所述頭52與外殼30—起圍繞形成壓縮腔58，其是 腔室38的密封部分，該腔室38的體積隨著該頭52的來回運(yùn)動而變化。 螺母60螺旋到桿54的后末端62上，且從該桿54徑向向外突起。
所述桿54的后末端62保持在活塞驅(qū)動器72的孔70中。環(huán)繞該桿54 的螺紋環(huán)74被螺旋進(jìn)所述孔54的螺紋前末端76中。該環(huán)74的向后的中 止表面78阻止螺母60旋出該孔70。
偏壓彈簧80纏繞在所迷桿54的周圍，并壓縮在所述頭52的彈簧承 受表面82和所述驅(qū)動器72的彈簧承受表面84之間。該彈簧80將該桿54 相對于驅(qū)動器72偏壓到底部位置，如圖2所示，其中所述螺母60與所述 中止表面78鄰接。于是，該螺母60和中止表面78—起對該彈簧80預(yù)加 載。該中止表面78軸向位于該螺母60和偏壓彈簧80之間。
復(fù)位彈簧卯纏繞在所述活塞頭54的周圍，并壓縮在所述外殼30的 彈簧承受表面92和所述頭52的彈簧承受表面94之間。該復(fù)位彈簧90使 所述驅(qū)動器72與搖擺板98的前搖擺表面96保持接觸。該搖擺板98連接 在發(fā)動機(jī)102的軸向延伸的輸出軸100上。該搖擺表面96相對于軸A傾 斜，從而使其隨著所述板98的旋轉(zhuǎn)反復(fù)地向前推動驅(qū)動器72對抗復(fù)位彈 簧90的偏壓。所述活塞50由該驅(qū)動器72驅(qū)動而來回運(yùn)動，具有與驅(qū)動 器72的向前和向后沖程相一致的一系列的進(jìn)氣沖程和輸送沖程。
所述輸送沖程起始于如圖2所示的完全縮回的所述活塞50，此時所述 腔58中的壓力Pcav等于供給線路壓力Pin加上吸入閥42的縫壓(crack pressure)Pcrack。因此，在輸送沖程期間，該活塞50前進(jìn)導(dǎo)致腔58中的壓
力增加。在一些點，如圖3所示，當(dāng)腔壓P咖開始超過P。at+Pcrack時，所述
輸出閥44開始打開，而讓液體流進(jìn)所述輸出線路14。從那時開始，活塞 50進(jìn)一步前進(jìn)使液體輸送到該輸出線路14中，而Pcav維持P。ut+Pcrack不 變。這一直持續(xù)直到該活塞50完全到達(dá)如圖4所示的前部位置，此時輸
出閥44關(guān)閉，且腔壓Pcav保持在P。ut+P咖k。
所述進(jìn)氣沖程起始于如圖4所示的完全伸出的所述活塞50。隨著所述
復(fù)位彈簧90將活塞50向后推動，腔壓Pcav逐漸降低。當(dāng)Pcav降低到Pin-
Pmcic以下時，所述吸入閥42打開而讓液體從供給線路12流入所述腔58 中。該活塞50的進(jìn)一步縮回將液體通過吸入閥42抽進(jìn)該腔58中，而P咖
保持Pin-Pcrack不變。該進(jìn)氣沖程如圖2所示終止，此時活塞50完全縮回。
在輸送沖程和進(jìn)氣沖程期間，所述偏壓彈簧80如下發(fā)揮作用在輸
送沖程的開始，如圖2所述，所述腔壓Peav太弱以至于不能克服該彈簧80
的預(yù)加載，該彈簧80迫使所述螺母60抵靠在所迷中止表面78上。在輸
送沖程的一些點，當(dāng)腔壓Peav增加到足以克服所述預(yù)加載時，該螺母60將
開始與該中止表面78分開。為了比較的目的，圖4用虛線顯示了在輸送 沖程起始時所述驅(qū)動器72和活塞50的位置，用實線顯示了在該輸送沖程 結(jié)束時它們的位置。到該輸送沖程結(jié)束，該活塞50的位移距離Dp比驅(qū)動 器72的位移距離Dd短，螺母60與中止表面78之間的分開距離為AD。
如果輸出壓P。ut保持在足以克服所述彈簧的預(yù)加載的閾水平以下，那
么AD將為零。如果在閾水平以上，超過了所述泵IO所設(shè)計的輸出壓P。ut
的范圍，則AD是輸出壓Pout的平滑正函數(shù)(smooth positive ftmction)。該函 數(shù)是"正的"，因為AD在所迷整個壓力范圍內(nèi)隨著P。ut的增大而增大，且 該函數(shù)是"平滑的"，因為AD比P叫t的二次倒數(shù)在整個操作范圍內(nèi)是有限 的。由于填充所述腔58的液體的密度和不可壓縮性，AD基本上不受所 述活塞頭52的慣性的影響。
所述輸送沖程體積，即在每次輸送沖程過程中輸送的液體體積，與所 述活塞50的位移Dp成比例，該位移Dp等于所迷驅(qū)動器72的位移DD減
去AD。因此，當(dāng)P。ut為閾壓力以上時，該輸送沖程體積是平滑的且與P。ut 反向相關(guān)。當(dāng)P福為閾壓力以下時，該輸送沖程體積不受變化的P。ut的影響。
通過增加偏壓彈簧80上的預(yù)加載，可以手工提高所迷閾。這可以通 過將所述桿54更深地旋轉(zhuǎn)到所述頭52中或者將所述環(huán)74更深的旋轉(zhuǎn)到 所述驅(qū)動器72中。這些步驟中的任一種都會減少該頭52在所述腔室38 中的長度。所引起的腔58初始體積的增加不會影響可獲得的輸出壓P。ut， 因為液體是不可壓縮的。
泵10的發(fā)動機(jī)102的功率輸入一般與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、輸送沖程體積和 輸出壓P則成比例。由于該泵10的輸送沖程體積隨著P她的增加而減小， 因此所需的功率傾向于隨P。ut相對于沖程位移AD沒有減小的情況變小。
優(yōu)選地，選擇所述偏壓彈簧80以使產(chǎn)生的輸送沖程體積與P她大約成 反比，即與1/P。ut成比例。這使輸入功率基本上不隨P。ut而變化，從而使針 對一個功率水平在一個輸出壓處優(yōu)化的發(fā)動機(jī)102還可以針對其它壓力優(yōu) 化。這可以通過具有彈性常數(shù)的偏壓彈簧80來實現(xiàn)，該彈性常數(shù)隨著彈 簧壓力的增加而增加。逐步增加的彈性常數(shù)可以通過包含螺旋彈簧111和
112的偏壓彈簧80來實現(xiàn)，所述螺旋彈簧能使彈性常數(shù)發(fā)生變化。在圖5 所示的例子中，該彈簧111和112平行設(shè)置，更特定地同中心設(shè)置，且具 有連續(xù)縮短的彈簧，該連續(xù)縮短的彈簧具有連續(xù)升高的彈性常數(shù)?？蛇x擇 地，平滑增加的彈性常數(shù)可以通過具有單個螺旋彈簧的偏壓彈簧80來實
現(xiàn)，該螺旋彈簧的線團(tuán)厚度平滑改變。
所述偏壓彈簧80的彈性常數(shù)和預(yù)加栽優(yōu)選高于復(fù)位彈簧90的彈性常 數(shù)和預(yù)加栽。這確保大部分所述驅(qū)動器的來回運(yùn)動會傳遞到所述活塞50, 并被復(fù)位彈簧卯吸收而不被偏壓彈簧80吸收。在另一方面，該偏壓彈簧 80的彈性常數(shù)和預(yù)加載優(yōu)選足夠低，且其初始長度足夠高，以使該偏壓彈 簧吸收所述驅(qū)動器72的整個往返沖程，在這種情況下該活塞50塞在其完 全縮回的位置。如果所述輸出線路14中的障礙物完全阻止了液體流出所 迷輸出閥44，則就會產(chǎn)生這種情況。
本說明書使用實施例公開了本發(fā)明，包括最佳實施方式，并使本領(lǐng)域的絲 技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明。本發(fā)明的可專利范圍由權(quán)利要求書來限定，可 以包括本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以想到的其它實施例。如果其具有的部件在文字 表達(dá)上與本權(quán)利要求書并無不同，或其包含與本權(quán)利要求書的文字表達(dá)無實質(zhì)性 區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)部件，那么這些其它實施例也包含在擬又利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.泵設(shè)備，其包括外殼，其定位在軸上，且具有腔室、吸入閥和輸出閥；活塞驅(qū)動器，其被構(gòu)建成軸向來回運(yùn)動；活塞，其被構(gòu)建成在所述腔室內(nèi)來回運(yùn)動以在進(jìn)氣沖程期間通過吸入閥將液體抽入到該腔室中，和在輸送沖程期間通過輸出閥將液體排出該腔室；彈簧，其將所述活塞相對于所述驅(qū)動器軸向偏壓到底部位置，從而使該驅(qū)動器在來回運(yùn)動時驅(qū)動該活塞軸向來回運(yùn)動；和預(yù)加載結(jié)構(gòu)，其對該彈簧預(yù)加載而使所述腔室內(nèi)的液體的壓力在超過閾水平后使該活塞對抗所述彈簧的偏壓而移離所述底部位置。
2. 如權(quán)利要求l所迷的設(shè)備，其特征在于所述彈簧具有隨該彈簧的 壓力的增加而增大的彈性常數(shù)。
3. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其特征在于所述彈簧被構(gòu)建成使在每 次輸送沖程過程中輸送的液體體積與該泵的輸出壓反向相關(guān)。
4. 如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于所述彈簧被構(gòu)建成使在每 次輸送沖程期間輸送的液體體積與該泵的輸出壓成反比。
5. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其特征在于所述預(yù)加栽是可手工調(diào)節(jié)的。
6. 如權(quán)利要求5所迷的設(shè)備，其特征在于所迷預(yù)加載的手工調(diào)節(jié)調(diào) 節(jié)所述活塞在所述腔室中的深度。
7. 如權(quán)利要求l所迷的設(shè)備，其特征在于所迷彈簧是偏壓彈簧，且 該設(shè)備還包含復(fù)位彈簧，該復(fù)位彈簧具有比該偏壓彈簧低的彈性常數(shù)，將 所述活塞壓迫出所述腔室。
8. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其特征在于所述預(yù)加載結(jié)構(gòu)包括位于 所述驅(qū)動器內(nèi)的活塞上的突起，其被所述彈簧軸向壓迫而抵靠在該驅(qū)動器 的中止表面上。
9. 如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于所述中止表面位于所述桿 的突起和所迷彈簧之間。
10. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其特征在于所述彈簧被構(gòu)建成吸收所 述驅(qū)動器的整個來回沖程，在這種情況下當(dāng)該驅(qū)動器繼續(xù)來回運(yùn)動時，所 述液體被阻止流出輸出閥活塞。
11. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其還包括與水源連接的輸入軟管。
12. 泵設(shè)備，其包括外殼，其定位在軸上，且具有腔室、吸入閥和輸出閥； 活塞驅(qū)動器，其被構(gòu)建成軸向來回運(yùn)動；活塞，其被構(gòu)建成在所迷腔室內(nèi)來回運(yùn)動以在進(jìn)氣沖程期間通過吸入 閥將液體抽入到該腔室中，和在輸送沖程期間通過輸出閥將液體排出該腔室；彈簧，其將所迷活塞相對于所述驅(qū)動器軸向偏壓到底部位置，從而使 該驅(qū)動器在來回運(yùn)動時驅(qū)動該活塞軸向來回運(yùn)動，同時使腔室內(nèi)的液體的壓力使所述活塞對抗所述彈簧偏壓而移離所述底部位置，該彈簧具有隨該 彈簧的壓力的增大而增大的彈性常數(shù)。
13. 如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于所述彈簧包括具有不同 彈性常數(shù)的螺旋彈簧。
14. 泵設(shè)備，其包括外殼，其定位在軸上，且具有腔室、吸入閥和輸出閥； 活塞驅(qū)動器，其被構(gòu)建成軸向來回運(yùn)動；活塞，其被構(gòu)建成在所述腔室內(nèi)來回運(yùn)動以在進(jìn)氣沖程期間通過吸入 閥將液體抽入到該腔室中，和在輸送沖程期間通過輸出閥將液體排出該腔室；彈簧，其將所述活塞相對于所述驅(qū)動器軸向偏壓到底部位置，從而使 該驅(qū)動器在來回運(yùn)動時驅(qū)動該活塞軸向來回運(yùn)動，同時使腔室內(nèi)的液體的 壓力使所述活塞對抗所述彈簧偏壓而移離所述底部位置；和輸入軟管，其與吸入閥連接并被構(gòu)建成與水源連接。
15. 如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于所述輸入軟管具有螺紋 末端，該螺紋末端被構(gòu)建成螺旋連接到水龍頭上。
16. 泵設(shè)備，其包括外殼，其定位在軸上，且具有腔室、吸入閥和輸出閥； 活塞驅(qū)動器，其被構(gòu)建成軸向來回運(yùn)動；活塞，其被構(gòu)建成在所述腔室內(nèi)來回運(yùn)動以在進(jìn)氣沖程期間通過吸入 閥將液體抽入到該腔室中，和在輸送沖程期間通過輸出閥將液體排出該腔 室；彈簧，其將所迷活塞相對于所述驅(qū)動器軸向偏壓到底部位置，從而使 該驅(qū)動器在來回運(yùn)動時驅(qū)動該活塞軸向來回運(yùn)動，同時使腔室內(nèi)的液體的 壓力使所述活塞對抗所述彈簧偏壓而移離所迷底部位置，該彈簧被構(gòu)建成 使在每次輸送沖程過程中輸送的液體體積與該泵的輸出壓反向相關(guān)。
17. 如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于所述輸送沖程體積大約 與該泵的輸出壓成反比。
18. 泵設(shè)備，其包括外殼，其定位在軸上，且具有腔室、吸入閥和輸出閥； 活塞驅(qū)動器，其被構(gòu)建成軸向來回運(yùn)動；活塞，其被構(gòu)建成在所述腔室內(nèi)來回運(yùn)動以在進(jìn)氣沖程期間通過吸入 閥將液體抽入到該腔室中，和在輸送沖程期間通過輸出閥將液體排出該腔 室；彈簧，其將所述活塞相對于所述驅(qū)動器軸向偏壓到底部位置，從而使 該驅(qū)動器在來回運(yùn)動時驅(qū)動該活塞軸向來回運(yùn)動，同時使腔室內(nèi)的液體的 壓力使所述活塞對抗所述彈簧偏壓而移離所述底部位置，該彈簧被構(gòu)建成吸收所迷驅(qū)動器的整個來回沖程，在這種情況下當(dāng)該驅(qū)動器繼續(xù)來回運(yùn)動 時，所迷液體被阻止流出所述輸出閥。
全文摘要
泵設(shè)備包括定位在軸上的外殼。該外殼具有腔室、吸入閥和輸出閥?；钊?qū)動器構(gòu)建成軸向來回運(yùn)動?；钊麡?gòu)建成在所述腔室內(nèi)來回運(yùn)動以在進(jìn)氣沖程期間通過吸入閥將液體抽入到腔室中，和在輸送沖程期間通過輸出閥將液體排出該腔室。彈簧將該活塞相對于所述驅(qū)動器軸向偏壓到底部位置，從而使該驅(qū)動器在來回運(yùn)動時驅(qū)動活塞來回運(yùn)動。預(yù)加載結(jié)構(gòu)對該彈簧進(jìn)行預(yù)加載而使所述腔室內(nèi)的液體的壓力在超過閾水平后使該活塞對抗彈簧的偏壓而移離所述底部位置。
文檔編號F04B17/05GK101165344SQ20061014095
公開日2008年4月23日 申請日期2006年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月27日
發(fā)明者布賴恩·D·霍爾特 申請人:坎貝爾.豪斯費(fèi)爾德/斯科特.費(fèi)策爾公司