專利名稱：章動(dòng)式離心泵的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及利用搖擺板(wobble plate)的泵。
已經(jīng)研制出利用具有章動(dòng)(nutation)的搖擺板的泵。其中利用具有這種章動(dòng)板的膜片獲得蠕動(dòng)泵特性。參考美國(guó)專利第5,466,133號(hào)和美國(guó)專利第5,529,468號(hào)，其公開(kāi)的內(nèi)容通過(guò)參考結(jié)合于此。其中沒(méi)有膜片，搖擺板用來(lái)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，入口和出口在該板室周?chē)?。參考美?guó)專利第2,693,746號(hào)。這些泵用作正排量(positive displacement)泵，具有至少一個(gè)橫過(guò)增壓室(pumping chamber)的隔板(partition)。入口在隔板的一側(cè)，而出口在隔板另一側(cè)。搖擺板逐漸擺過(guò)入口和出口之間的諧振腔(cavity)。
在前述專利中，板的章動(dòng)或擺動(dòng)是由該板的安裝件繞章動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)完成的。這個(gè)軸與該板的垂直中心軸偏離一角度，優(yōu)選這兩個(gè)軸在該板附近相交。這里所用的“章動(dòng)”一詞是用來(lái)描述板的這種運(yùn)動(dòng)。在(上述)專利中的板相對(duì)于該安裝件繞該板的垂直中心軸以可轉(zhuǎn)動(dòng)方式安裝，使得該板能夠被約束成不轉(zhuǎn)動(dòng)并提供非旋轉(zhuǎn)章動(dòng)。由于該板的非旋轉(zhuǎn)章動(dòng)，可以觀察到該板上任何給定的點(diǎn)在包括該章動(dòng)軸的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。在該板上角度地(angularly)鄰近的點(diǎn)相互不同步地逐漸運(yùn)動(dòng)，以形成章動(dòng)或擺動(dòng)。因此該板在諧振腔中的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生遞增的擠壓并且在該板的兩側(cè)和鄰近的諧振腔壁之間產(chǎn)生繞章動(dòng)軸的膨脹。在諧振腔內(nèi)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致流體繞該章動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)流動(dòng)。這種響應(yīng)(response)被理解為可用作抽吸力。
泰拉斯泵是另一種利用一個(gè)或多個(gè)板的泵。泰拉斯泵通常具有兩個(gè)平行的間隔很小的并且繞其相重合的垂直中心軸旋轉(zhuǎn)的板。該板包括該兩板之間的軸向入口與周邊出口。抽吸力是旋轉(zhuǎn)的板與流體之間的摩擦力，該摩擦力又引起環(huán)流運(yùn)動(dòng)和離心力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種泵，包括一個(gè)安裝成在諧振腔內(nèi)章動(dòng)的板。借助諧振腔的入口和出口，該章動(dòng)實(shí)現(xiàn)經(jīng)過(guò)該腔內(nèi)的流體的抽吸。該章動(dòng)可以是非旋轉(zhuǎn)的。
在本發(fā)明的第一個(gè)單獨(dú)的方面，泵室包括一個(gè)軸向入口和一個(gè)周邊出口。在這個(gè)實(shí)施例中離心力通過(guò)該板的章動(dòng)有利地施加。
在本發(fā)明的第二個(gè)單獨(dú)的方面，泵室包括一個(gè)軸向入口。為章動(dòng)安裝的板包括鄰近該入口、延伸穿過(guò)該板的孔。該孔允許該板與抽運(yùn)諧振腔(pumping cavity)一起對(duì)其無(wú)論哪側(cè)能夠起雙倍的作用。
在本發(fā)明的第三個(gè)單獨(dú)的方面，包含一個(gè)安裝成章動(dòng)的板的泵室包括具有環(huán)行周邊的相對(duì)的兩表面。該兩表面形成在該章動(dòng)的板的最末端軸向運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)軌跡(loci of points)處。
在本發(fā)明的第四個(gè)單獨(dú)的方面，泵室基本是環(huán)形的，連續(xù)地延伸360°。在這種情況下，在入口和出口之間沒(méi)有隔板。
在本發(fā)明的第五個(gè)單獨(dú)的方面，一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡系統(tǒng)繞章動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。這種平衡系統(tǒng)可以包括在其上具有可運(yùn)動(dòng)重塊的平衡環(huán)。可以設(shè)置軸向離開(kāi)第一平衡環(huán)的第二平衡環(huán)以對(duì)應(yīng)于力矩力。此外，對(duì)于繞該軸的一階平衡(first order balancing)可以采用平衡塊(counterweight)。
在本發(fā)明的第六個(gè)單獨(dú)的方面，主動(dòng)聯(lián)軸節(jié)(drive coupling)固定在安裝成章動(dòng)的該板上。具有球形座的安裝件和與該安裝件相配合的球軸承在其之間包括銷子和導(dǎo)向槽以允許其章動(dòng)并用最小的軸承運(yùn)動(dòng)防止其轉(zhuǎn)動(dòng)。
在本發(fā)明的第七個(gè)單獨(dú)的方面，不必采用具有章動(dòng)的板作為推動(dòng)器的泵包括一泵室殼體，在泵室殼體中的推動(dòng)部件，一個(gè)軸殼體和一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在泵室殼體內(nèi)的主動(dòng)軸。一個(gè)與該主動(dòng)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)平衡環(huán)可以包括多個(gè)可以在該環(huán)內(nèi)移動(dòng)的重塊。還可以采用與第一動(dòng)態(tài)平衡環(huán)軸向分開(kāi)在主動(dòng)軸上的第二動(dòng)態(tài)平衡環(huán)。此外，對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)組合件的強(qiáng)制級(jí)的(forced order)平衡也可以采用平衡塊。
在本發(fā)明的第八個(gè)單獨(dú)的方面，為了有利的結(jié)果，前述的任何一個(gè)單獨(dú)的方面可以被組合。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的抽吸系統(tǒng)。其他的和進(jìn)一步的目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)從下面明白。


圖1是泵的透視圖。
圖2是圖1中的泵在拆卸泵殼后的透視圖。
圖3是圖1中的泵的縱向剖視圖。
圖4是沿圖3的4-4線的剖面圖。
圖5是搖擺板的透視圖。
圖6是如同圖3的縱向剖視圖，視出了第二個(gè)實(shí)施例。
圖7是圖6的實(shí)施例中使用的球軸承的透視圖。
圖8是圖7的球軸承的第二個(gè)透視圖。
圖9是圖7的球軸承的剖視圖。
圖10是如同圖3的縱向剖視圖，示出了第三個(gè)實(shí)施例。
圖11是圖10的實(shí)施例的球軸承的組合件的透視圖。
具體實(shí)施例方式
詳細(xì)參考附圖，圖1示出一個(gè)泵，用附圖標(biāo)記10表示，其具有支撐件12和14。該泵包括具有入口18和出口20的泵室殼體16。一個(gè)軸殼體22剛性地固定于泵室殼體16。在這個(gè)實(shí)施例中所示的軸殼體22包括延伸穿過(guò)軸承以可旋轉(zhuǎn)方式安裝在該軸承中的軸。軸殼體22可以被具有軸的馬達(dá)所替代(馬達(dá)轉(zhuǎn)子穿過(guò)該軸)。圖2示出了基本如同圖1的細(xì)節(jié)，其中那個(gè)泵室殼體部分16被移去，露出了包含在其中的搖擺板。
參考圖3的剖視圖，其中詳細(xì)示出了第一實(shí)施例。在原型設(shè)計(jì)中示出了壁的厚度。預(yù)計(jì)生產(chǎn)部件較薄。被示出的泵室殼體16為兩部分，一個(gè)外殼體24和一個(gè)內(nèi)殼體26。該外殼體24和內(nèi)殼體26以裝配的形式示出以形成泵室28，該泵室28構(gòu)成接納將被泵送的流體的裝置。泵室28包括第一表面30，相對(duì)的第二表面32和環(huán)形周邊34。因此，泵室28基本上是環(huán)形的。它繞中心軸線連續(xù)地延伸360°，所示的中心軸線是章動(dòng)軸。沒(méi)有隔板防止泵室28中的流體繞該軸線充分地環(huán)流。
源自進(jìn)入口18的軸向入口36與泵室28相連。該軸向入口提供了將流體引導(dǎo)到該泵室的中心的裝置。周邊出口38從泵室28的周邊的周?chē)由斓搅鞒隹?0。該周邊出口38提供了從泵室引導(dǎo)流體的裝置。
搖擺板40位于泵室28內(nèi)以提供通過(guò)該板的運(yùn)動(dòng)推動(dòng)流體的裝置。示出的這個(gè)推動(dòng)部件，或搖擺板40稍稍地凹陷(dished)，以增加對(duì)擅振(flutter)的抵抗。板40包括該板中心地安裝在其垂直中心軸上的的連接籿套(hub)42。在圖5中可以看到，多個(gè)孔44提供了用來(lái)通過(guò)從軸向入口36經(jīng)該板40進(jìn)來(lái)的流體的裝置。該孔徑向鄰近連接襯套(hub)42。如圖3中所見(jiàn)，這些孔44徑向延伸到與在泵室處的軸向入口36大體同樣的程度。板40基本是環(huán)形的，以便緊密地接近泵室28的周邊34。搖擺板40安裝成繞泵室28內(nèi)的章動(dòng)中心軸章動(dòng)。例如，泵室表面30和相對(duì)的泵室表面32以及環(huán)形周邊34接近章動(dòng)形式的板40的最末端軸向運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)軌跡。為了安裝板40，進(jìn)入孔46延伸通過(guò)內(nèi)殼體28。
在泵室28內(nèi)的板40的章動(dòng)作用被理解為通過(guò)由板40推動(dòng)的流體的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力。這個(gè)抽吸作用經(jīng)過(guò)軸向入口36吸入流體。由于板40的運(yùn)動(dòng)以及它與表面30和32的相互作用推動(dòng)流體，孔44(將流體)從軸向入口36供給到板40的背面。因此由板40的兩側(cè)獲得雙倍的作用效果，通過(guò)由板的章動(dòng)引起的流體的實(shí)際位移將流體推動(dòng)到周邊出口38。
軸殼體22也公開(kāi)在圖3的截面圖中。該軸殼體22包括安裝軸承48和50，它們以可轉(zhuǎn)動(dòng)方式安裝主動(dòng)軸52。用于減少驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的振動(dòng)的動(dòng)態(tài)平衡系統(tǒng)安裝成與主動(dòng)軸52一起轉(zhuǎn)動(dòng)。該動(dòng)態(tài)平衡裝置采用在軸52一端的第一動(dòng)態(tài)平衡環(huán)54并且被限制成與其一起轉(zhuǎn)動(dòng)。這個(gè)動(dòng)態(tài)平衡環(huán)54包括離心導(dǎo)向槽56，離心導(dǎo)向槽56包括多個(gè)在其內(nèi)可移動(dòng)的重塊58。用于動(dòng)態(tài)平衡的這個(gè)裝置在旋轉(zhuǎn)時(shí)使重塊58能夠自然呈平衡取向。動(dòng)態(tài)平衡的第二個(gè)裝置包括第二動(dòng)態(tài)平衡環(huán)60，具有重塊的第二動(dòng)態(tài)平衡環(huán)60位于離開(kāi)第一動(dòng)態(tài)平衡環(huán)54的位置。在這個(gè)位置，兩個(gè)平衡環(huán)54和60能夠提供相對(duì)于某種動(dòng)態(tài)振動(dòng)的動(dòng)量。所示的第一動(dòng)態(tài)平衡環(huán)54安裝在轉(zhuǎn)子62上，該轉(zhuǎn)子62連接在主動(dòng)軸52的一端，以便與該軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子62支承平衡塊64，平衡塊64從章動(dòng)軸和主動(dòng)軸52的旋轉(zhuǎn)重合的軸徑向地位移。平衡塊64與主動(dòng)聯(lián)軸節(jié)的不平衡重量相反地設(shè)置。
驅(qū)動(dòng)板66用螺栓連接于轉(zhuǎn)子62。所示的該驅(qū)動(dòng)板66是不對(duì)稱的，以便為軸承68提供一傾斜的并且徑向的偏置安裝。驅(qū)動(dòng)板66與轉(zhuǎn)子62一起繞與主動(dòng)軸52的旋轉(zhuǎn)軸線相重合的章動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。雖然如此，軸承68形成搖擺板40的垂直中心軸線。該板的垂直中心軸線優(yōu)選從章動(dòng)軸角位移4°-6°，在章動(dòng)中心靠近搖擺板處與兩軸相交。因?yàn)橐拗茡u擺板40和相關(guān)聯(lián)的主動(dòng)聯(lián)軸節(jié)的旋轉(zhuǎn)，所以采用軸承68。
以可旋轉(zhuǎn)方式安裝在驅(qū)動(dòng)板66的軸承68中的主動(dòng)聯(lián)軸節(jié)延伸到并固定于搖擺板40。該主動(dòng)聯(lián)軸節(jié)提供了用于該板章動(dòng)的裝置。該主動(dòng)聯(lián)軸節(jié)由兩個(gè)套筒式地安裝在一起的軸部件70和72構(gòu)成。軸部件70安裝在軸承68中，而軸部件72固定在板40上。軸部件70和72沿板40的垂直中心軸延伸。如上所述，垂直中心軸偏離章動(dòng)軸一角度，并在兩者的相交點(diǎn)形成章動(dòng)中心。軸部件70和72在其之間可以包括一彈簧74。彈簧74保持壓縮狀態(tài)，以在支撐軸承中產(chǎn)生一個(gè)適當(dāng)?shù)闹鲃?dòng)聯(lián)軸節(jié)的底座(seating)。
利用一球形安裝件安裝該主動(dòng)聯(lián)軸節(jié)并依次安裝該板40。圖3實(shí)施例中的球形安裝件包括具有球形座78的安裝塊76，該球性座具有位于章動(dòng)中心的彎曲部分。球軸承80安裝在球形座78中。在圖3的實(shí)施例示出的安裝塊76被安裝在軸部件72上，而球軸承80安裝在內(nèi)殼體26上。
為了約束板40的運(yùn)動(dòng)，利用一止轉(zhuǎn)部件。在這個(gè)實(shí)施例中，止轉(zhuǎn)部件包括銷子82和導(dǎo)向槽84。所示的導(dǎo)向槽84是錐形的，以便提供與銷子82接合的系統(tǒng)的章動(dòng)。銷子82可以是由低摩擦的或自潤(rùn)滑的材料制成。
波紋管(bellows)軸密封件86位于章動(dòng)中心的周?chē)＿@個(gè)密封件86從軸部件72延伸到進(jìn)入孔46周?chē)膬?nèi)殼體26。密封件86由螺栓固定在內(nèi)殼體26上的環(huán)形板88固定在內(nèi)殼體26上，以便將波紋管軸密封件86的邊緣90放置成處于壓縮狀態(tài)(in compression)。在軸部件72，波紋管軸密封件86壓在緊靠著軸部件72的凸肩安放的墊圈(washer)92和襯套42之間。襯套42由螺母94以壓靠在波紋管軸密封件86上的方式固定在軸部件72上。通過(guò)繞章動(dòng)中心定位波紋管軸密封件86，軸密封件具有最小的偏轉(zhuǎn)量。由于板40沒(méi)有旋轉(zhuǎn)，波紋管軸密封件86沒(méi)有滑動(dòng)密封，使整個(gè)泵室靜態(tài)密封，這具有重要優(yōu)點(diǎn)。
其他的實(shí)施例也在預(yù)期之中。這些實(shí)施例重點(diǎn)在于具有保持該泵的一般的泵原理的球形安裝件的變化。在這些實(shí)施例中，同樣的附圖標(biāo)記如果沒(méi)有相同的部件則表示相應(yīng)的部件。在圖6、圖7和圖8所示的第二個(gè)實(shí)施例中，所示的球形安裝件位于緊鄰主動(dòng)聯(lián)軸節(jié)的周?chē)Ｔ谶@個(gè)實(shí)例中，安裝塊76固定在內(nèi)殼體26上。安裝塊76包括在章動(dòng)中心具有彎曲部分中心的球形座78。球軸承80與安裝塊76的球形座78相配合，以形成在這種動(dòng)態(tài)情況下的密封。“O”形密封環(huán)96提供球軸承80和軸部件72之間的密封。止轉(zhuǎn)部件包括銷子82和導(dǎo)向槽84，每個(gè)都位于包括章動(dòng)軸的平面內(nèi)，銷子82和導(dǎo)向槽84相互接合以保持板40不轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖9詳細(xì)地示出了變化。球軸承80以可滑動(dòng)的方式安裝在單件軸部件72上并且被板簧(plate spring)98推動(dòng)向前。板簧98對(duì)球軸承的座提供彈性并且當(dāng)定位在軸承中時(shí)同樣地偏置搖擺板40。板簧98比螺旋壓縮彈簧74提供較少的位移并提供較高的彈簧常數(shù)。
另一個(gè)實(shí)施例示于圖10和圖11。安裝塊76固定在主動(dòng)聯(lián)軸節(jié)的軸70。安裝塊76包括在章動(dòng)中心具有彎曲中心的球形座78。固定于泵室殼體16的內(nèi)殼體26上的球軸承80與安裝塊76的球形座78接合。止轉(zhuǎn)部件包括銷子82和導(dǎo)向槽84，每個(gè)都位于包括章動(dòng)軸的平面內(nèi)。銷子82和導(dǎo)向槽84相互接合以使板40不轉(zhuǎn)動(dòng)。銷子82由可轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承限定。設(shè)置一波紋管軸密封件86以形成靜態(tài)密封。
這樣公開(kāi)了一種用章動(dòng)板以推動(dòng)離心的流體流動(dòng)的改進(jìn)的抽吸機(jī)構(gòu)。在本發(fā)明的實(shí)施例和應(yīng)用已經(jīng)被示出和描述的同時(shí)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員也應(yīng)當(dāng)明白，許多改進(jìn)不脫離本發(fā)明的基本概念，因此本發(fā)明除了權(quán)利要求精神的限制之外，本發(fā)明沒(méi)有限制。
權(quán)利要求
1.一種泵，包括一個(gè)安裝成繞章動(dòng)軸非旋轉(zhuǎn)章動(dòng)的大體上環(huán)形的板(40)；一個(gè)包括大體上環(huán)形泵室(28)的泵室殼體(24、26)，該環(huán)形泵室(28)繞章動(dòng)軸連續(xù)延伸360°，一個(gè)到泵室(28)的大體上軸向的入口(36)和一個(gè)從泵室(28)開(kāi)始的周邊出口(38)，該板(40)位于該泵室(28)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵，該板(40)包括同心地設(shè)置在該板(40)中的連接襯套(42)和徑向鄰近于該襯套(42)并延伸通過(guò)該板(40)的孔(44)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵，還包括一個(gè)固定在該板(40)的主動(dòng)聯(lián)軸節(jié)(70、72)；一個(gè)包括一個(gè)安裝塊(76)和一個(gè)球軸承(80)的球形安裝件，該安裝塊(76)具有一個(gè)形成章動(dòng)中心的球形座(78)，該球軸承(80)在球形座(78)中與安裝塊(76)相配合，安裝塊(76)和球軸承(80)中的一個(gè)相對(duì)于泵室殼體(24、26)固定，而安裝塊(76)和球軸承(80)中的另一個(gè)相對(duì)于主動(dòng)聯(lián)軸節(jié)(70、72)固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的泵，該球軸承(80)可滑動(dòng)地安裝在主動(dòng)聯(lián)軸節(jié)(70、72)上，該安裝件在主動(dòng)聯(lián)軸節(jié)(70、72)和球軸承(80)之間還具有一個(gè)彈簧(98)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的泵，還包括一個(gè)繞主動(dòng)聯(lián)軸節(jié)(70、72)的波紋管軸密封件(86)，其延伸到泵室殼體(24、26)并且位于章動(dòng)中心周?chē)?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的泵，還包括一個(gè)彈簧(74)，該主動(dòng)聯(lián)軸節(jié)包括用該彈簧(74)套筒式地安裝在一起的兩個(gè)軸部件(70、72)，該板(40)與安裝塊(76)和球軸承(80)中的一個(gè)固定于兩個(gè)軸部件(70、72)的第一個(gè)。
全文摘要
一種采用在泵室(28)內(nèi)的章動(dòng)板(40)的泵(10)推動(dòng)流體從軸向入口(36)流動(dòng)到周邊出口(38)。該泵室延伸360°并且該板(40)在其軸的周?chē)哂锌?44)，使得該板的兩側(cè)能夠運(yùn)行以推動(dòng)其上具有多個(gè)重塊的動(dòng)態(tài)平衡環(huán)(54、60)，作為克服偏心和振動(dòng)的方法。
文檔編號(hào)F04D11/00GK1505737SQ02808824
公開(kāi)日2004年6月16日 申請(qǐng)日期2002年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月18日
發(fā)明者A·D·小塔克, A D 小塔克 申請(qǐng)人:A·D·小塔克, A D 小塔克