CN101165344A - 带有可变冲程的活塞的泵 - Google Patents
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Abstract
泵设备包括定位在轴上的外壳。该外壳具有腔室、吸入阀和输出阀。活塞驱动器构建成轴向来回运动。活塞构建成在所述腔室内来回运动以在进气冲程期间通过吸入阀将液体抽入到腔室中,和在输送冲程期间通过输出阀将液体排出该腔室。弹簧将该活塞相对于所述驱动器轴向偏压到底部位置,从而使该驱动器在来回运动时驱动活塞来回运动。预加载结构对该弹簧进行预加载而使所述腔室内的液体的压力在超过阈水平后使该活塞对抗弹簧的偏压而移离所述底部位置。
Description
技术领域
本发明涉及液体泵。
背景技术
液体泵包括在圆柱形腔室中来回运动的活塞。该活塞在进气冲程期间通过吸入阀将液体抽入到所述腔室中,在输送冲程期间通过输出阀将液体压出该腔室。
发明概述
泵设备包括定位在轴上的外壳。该外壳具有腔室、吸入阀和输出阀。活塞驱动器构建成轴向来回运动。活塞构建成在所述腔室内来回运动以在进气冲程期间通过吸入阀将液体抽入到腔室中,和在输送冲程期间通过输出阀将液体排出该腔室。弹簧将该活塞相对于所述驱动器轴向偏压到底部位置,从而使该驱动器在来回运动时驱动活塞来回运动。预加载结构对该弹簧预加载而使所述腔室内的液体的压力在超过阈水平后使该活塞对抗弹簧的偏压而移离所述底部位置。
优选地,所述弹簧具有随该弹簧的压力的增加而增大的弹性常数。该弹簧被构建成使在每次输送冲程过程中输送的液体体积与该泵的输出压反向相关。所述预加载可手工调节。该预加载结构包括位于驱动器内的所述活塞上的突起,还包括位于驱动器中的中止表面,该中止表面阻止该突起脱离驱动器,且该突起抵靠在该中止表面上而受该弹簧的偏压。该弹簧被构建成吸收该驱动器的整个来回运动,在这种情况下当活塞继续来回运动时,液体被阻止流出所述输出阀活塞。
附图的简要说明
图1是具有泵的压力清洗器的示意图;
图2-4是所述泵在其不同操作阶段的示意性截面图;
图5是所述泵的弹簧的示意图。
发明的详细描述
图1所示的设备1具有如权利要求书所述的元件的例示性部件。因此该设备包括本领域的普通技术人员能够制造和使用所要求保护的发明的实例。本说明书的描述是为了满足实施性与最佳实施方式的需要,而不对权利要求书中没有描述的情况产生限制。
所述设备1是压力清洗器,其包括用于将液体从供给线路12泵到输出线路14的泵10。该供给线路12具有带螺纹末端22的输入软管20,该螺纹末端构建成螺旋连接到水龙头上。该输出线路14具有与喷嘴26连接的输出软管24。该泵10将水从所述输入线路12抽入并将其以受压喷雾的形式压出该喷嘴26。
如图2所示,所述泵10包括定位在中心轴A上的外壳30。该外壳30轴向具有前末端32和后末端34,和圆柱形的活塞承受表面36,该承受表面形成圆柱形腔室38。该腔室38以轴A为中心,从外壳30的后部开口40向前延伸。液体从供给线路12通过吸入止回阀42进入所述腔室38,通过输出止回阀44从该腔室38流出到所述输出线路14。
活塞50包括刚性固定在活塞杆54上的活塞头52。该杆54的螺纹前末端56被螺旋进该头52的螺纹孔57中。该活塞50的长度L依赖于杆54螺旋进所述头52中的深度。该头52从杆54延伸进所述腔室38中。它与所述活塞承受表面36形成环形的液体紧密密封,且抵靠着该活塞承受表面36可以轴向滑动。所述头52与外壳30一起围绕形成压缩腔58,其是腔室38的密封部分,该腔室38的体积随着该头52的来回运动而变化。螺母60螺旋到杆54的后末端62上,且从该杆54径向向外突起。
所述杆54的后末端62保持在活塞驱动器72的孔70中。环绕该杆54的螺纹环74被螺旋进所述孔54的螺纹前末端76中。该环74的向后的中止表面78阻止螺母60旋出该孔70。
偏压弹簧80缠绕在所述杆54的周围,并压缩在所述头52的弹簧承受表面82和所述驱动器72的弹簧承受表面84之间。该弹簧80将该杆54相对于驱动器72偏压到底部位置,如图2所示,其中所述螺母60与所述中止表面78邻接。于是,该螺母60和中止表面78一起对该弹簧80预加载。该中止表面78轴向位于该螺母60和偏压弹簧80之间。
复位弹簧90缠绕在所述活塞头54的周围,并压缩在所述外壳30的弹簧承受表面92和所述头52的弹簧承受表面94之间。该复位弹簧90使所述驱动器72与摇摆板98的前摇摆表面96保持接触。该摇摆板98连接在发动机102的轴向延伸的输出轴100上。该摇摆表面96相对于轴A倾斜,从而使其随着所述板98的旋转反复地向前推动驱动器72对抗复位弹簧90的偏压。所述活塞50由该驱动器72驱动而来回运动,具有与驱动器72的向前和向后冲程相一致的一系列的进气冲程和输送冲程。
所述输送冲程起始于如图2所示的完全缩回的所述活塞50,此时所述腔58中的压力Pcav等于供给线路压力Pin加上吸入阀42的缝压(crackpressure)Pcrack。因此,在输送冲程期间,该活塞50前进导致腔58中的压力增加。在一些点,如图3所示,当腔压Pcav开始超过Pout+Pcrack时,所述输出阀44开始打开,而让液体流进所述输出线路14。从那时开始,活塞50进一步前进使液体输送到该输出线路14中,而Pcav维持Pout+Pcrack不变。这一直持续直到该活塞50完全到达如图4所示的前部位置,此时输出阀44关闭,且腔压Pcav保持在Pour+Pcrack。
所述进气冲程起始于如图4所示的完全伸出的所述活塞50。随着所述复位弹簧90将活塞50向后推动,腔压Pcav逐渐降低。当Pcav降低到Pin-Pcrack以下时,所述吸入阀42打开而让液体从供给线路12流入所述腔58中。该活塞50的进一步缩回将液体通过吸入阀42抽进该腔58中,而Pcav保持Pin-Pcrack不变。该进气冲程如图2所示终止,此时活塞50完全缩回。
在输送冲程和进气冲程期间,所述偏压弹簧80如下发挥作用:在输送冲程的开始,如图2所述,所述腔压Pcav太弱以至于不能克服该弹簧80的预加载,该弹簧80迫使所述螺母60抵靠在所述中止表面78上。在输送冲程的一些点,当腔压Pcav增加到足以克服所述预加载时,该螺母60将开始与该中止表面78分开。为了比较的目的,图4用虚线显示了在输送冲程起始时所述驱动器72和活塞50的位置,用实线显示了在该输送冲程结束时它们的位置。到该输送冲程结束,该活塞50的位移距离Dp比驱动器72的位移距离DD短,螺母60与中止表面78之间的分开距离为ΔD。
如果输出压Pout保持在足以克服所述弹簧的预加载的阈水平以下,那么ΔD将为零。如果在阈水平以上,超过了所述泵10所设计的输出压Pout的范围,则ΔD是输出压Pout的平滑正函数(smooth positive function)。该函数是“正的”,因为ΔD在所述整个压力范围内随着Pout的增大而增大,且该函数是“平滑的”,因为ΔD比Pout的二次倒数在整个操作范围内是有限的。由于填充所述腔58的液体的密度和不可压缩性,ΔD基本上不受所述活塞头52的惯性的影响。
所述输送冲程体积,即在每次输送冲程过程中输送的液体体积,与所述活塞50的位移Dp成比例,该位移Dp等于所述驱动器72的位移DD减去ΔD。因此,当Pout为阈压力以上时,该输送冲程体积是平滑的且与Pout反向相关。当Pout为阈压力以下时,该输送冲程体积不受变化的Pout的影响。
通过增加偏压弹簧80上的预加载,可以手工提高所述阈。这可以通过将所述杆54更深地旋转到所述头52中或者将所述环74更深的旋转到所述驱动器72中。这些步骤中的任一种都会减少该头52在所述腔室38中的长度。所引起的腔58初始体积的增加不会影响可获得的输出压Pout,因为液体是不可压缩的。
泵10的发动机102的功率输入一般与发动机转速、输送冲程体积和输出压Pout成比例。由于该泵10的输送冲程体积随着Pout的增加而减小,因此所需的功率倾向于随Pout相对于冲程位移ΔD没有减小的情况变小。
优选地,选择所述偏压弹簧80以使产生的输送冲程体积与Pout大约成反比,即与1/Pout成比例。这使输入功率基本上不随Pout而变化,从而使针对一个功率水平在一个输出压处优化的发动机102还可以针对其它压力优化。这可以通过具有弹性常数的偏压弹簧80来实现,该弹性常数随着弹簧压力的增加而增加。逐步增加的弹性常数可以通过包含螺旋弹簧111和112的偏压弹簧80来实现,所述螺旋弹簧能使弹性常数发生变化。在图5所示的例子中,该弹簧111和112平行设置,更特定地同中心设置,且具有连续缩短的弹簧,该连续缩短的弹簧具有连续升高的弹性常数。可选择地,平滑增加的弹性常数可以通过具有单个螺旋弹簧的偏压弹簧80来实现,该螺旋弹簧的线圈厚度平滑改变。
所述偏压弹簧80的弹性常数和预加载优选高于复位弹簧90的弹性常数和预加载。这确保大部分所述驱动器的来回运动会传递到所述活塞50,并被复位弹簧90吸收而不被偏压弹簧80吸收。在另一方面,该偏压弹簧80的弹性常数和预加载优选足够低,且其初始长度足够高,以使该偏压弹簧吸收所述驱动器72的整个往返冲程,在这种情况下该活塞50塞在其完全缩回的位置。如果所述输出线路14中的障碍物完全阻止了液体流出所述输出阀44,则就会产生这种情况。
本说明书使用实施例公开了本发明,包括最佳实施方式,并使本领域的普通技术人员能够制造和使用本发明。本发明的可专利范围由权利要求书来限定,可以包括本领域的普通技术人员可以想到的其它实施例。如果其具有的部件在文字表达上与本权利要求书并无不同,或其包含与本权利要求书的文字表达无实质性区别的等同结构部件,那么这些其它实施例也包含在本权利要求书的范围内。
Claims (18)
1.泵设备,其包括:
外壳,其定位在轴上,且具有腔室、吸入阀和输出阀;
活塞驱动器,其被构建成轴向来回运动;
活塞,其被构建成在所述腔室内来回运动以在进气冲程期间通过吸入阀将液体抽入到该腔室中,和在输送冲程期间通过输出阀将液体排出该腔室;
弹簧,其将所述活塞相对于所述驱动器轴向偏压到底部位置,从而使该驱动器在来回运动时驱动该活塞轴向来回运动;和
预加载结构,其对该弹簧预加载而使所述腔室内的液体的压力在超过阈水平后使该活塞对抗所述弹簧的偏压而移离所述底部位置。
2.如权利要求1所述的设备,其特征在于所述弹簧具有随该弹簧的压力的增加而增大的弹性常数。
3.如权利要求1所述的设备,其特征在于所述弹簧被构建成使在每次输送冲程过程中输送的液体体积与该泵的输出压反向相关。
4.如权利要求3所述的设备,其特征在于所述弹簧被构建成使在每次输送冲程期间输送的液体体积与该泵的输出压成反比。
5.如权利要求1所述的设备,其特征在于所述预加载是可手工调节的。
6.如权利要求5所述的设备,其特征在于所述预加载的手工调节调节所述活塞在所述腔室中的深度。
7.如权利要求1所述的设备,其特征在于所述弹簧是偏压弹簧,且该设备还包含复位弹簧,该复位弹簧具有比该偏压弹簧低的弹性常数,将所述活塞压迫出所述腔室。
8.如权利要求1所述的设备,其特征在于所述预加载结构包括位于所述驱动器内的活塞上的突起,其被所述弹簧轴向压迫而抵靠在该驱动器的中止表面上。
9.如权利要求8所述的设备,其特征在于所述中止表面位于所述杆的突起和所述弹簧之间。
10.如权利要求1所述的设备,其特征在于所述弹簧被构建成吸收所述驱动器的整个来回冲程,在这种情况下当该驱动器继续来回运动时,所述液体被阻止流出输出阀活塞。
11.如权利要求1所述的设备,其还包括与水源连接的输入软管。
12.泵设备,其包括:
外壳,其定位在轴上,且具有腔室、吸入阀和输出阀;
活塞驱动器,其被构建成轴向来回运动;
活塞,其被构建成在所述腔室内来回运动以在进气冲程期间通过吸入阀将液体抽入到该腔室中,和在输送冲程期间通过输出阀将液体排出该腔室;
弹簧,其将所述活塞相对于所述驱动器轴向偏压到底部位置,从而使该驱动器在来回运动时驱动该活塞轴向来回运动,同时使腔室内的液体的压力使所述活塞对抗所述弹簧偏压而移离所述底部位置,该弹簧具有随该弹簧的压力的增大而增大的弹性常数。
13.如权利要求12所述的设备,其特征在于所述弹簧包括具有不同弹性常数的螺旋弹簧。
14.泵设备,其包括:
外壳,其定位在轴上,且具有腔室、吸入阀和输出阀;
活塞驱动器,其被构建成轴向来回运动;
活塞,其被构建成在所述腔室内来回运动以在进气冲程期间通过吸入阀将液体抽入到该腔室中,和在输送冲程期间通过输出阀将液体排出该腔室;
弹簧,其将所述活塞相对于所述驱动器轴向偏压到底部位置,从而使该驱动器在来回运动时驱动该活塞轴向来回运动,同时使腔室内的液体的压力使所述活塞对抗所述弹簧偏压而移离所述底部位置;和
输入软管,其与吸入阀连接并被构建成与水源连接。
15.如权利要求14所述的设备,其特征在于所述输入软管具有螺纹末端,该螺纹末端被构建成螺旋连接到水龙头上。
16.泵设备,其包括:
外壳,其定位在轴上,且具有腔室、吸入阀和输出阀;
活塞驱动器,其被构建成轴向来回运动;
活塞,其被构建成在所述腔室内来回运动以在进气冲程期间通过吸入阀将液体抽入到该腔室中,和在输送冲程期间通过输出阀将液体排出该腔室;
弹簧,其将所述活塞相对于所述驱动器轴向偏压到底部位置,从而使该驱动器在来回运动时驱动该活塞轴向来回运动,同时使腔室内的液体的压力使所述活塞对抗所述弹簧偏压而移离所述底部位置,该弹簧被构建成使在每次输送冲程过程中输送的液体体积与该泵的输出压反向相关。
17.如权利要求16所述的设备,其特征在于所述输送冲程体积大约与该泵的输出压成反比。
18.泵设备,其包括:
外壳,其定位在轴上,且具有腔室、吸入阀和输出阀;
活塞驱动器,其被构建成轴向来回运动;
活塞,其被构建成在所述腔室内来回运动以在进气冲程期间通过吸入阀将液体抽入到该腔室中,和在输送冲程期间通过输出阀将液体排出该腔室;
弹簧,其将所述活塞相对于所述驱动器轴向偏压到底部位置,从而使该驱动器在来回运动时驱动该活塞轴向来回运动,同时使腔室内的液体的压力使所述活塞对抗所述弹簧偏压而移离所述底部位置,该弹簧被构建成吸收所述驱动器的整个来回冲程,在这种情况下当该驱动器继续来回运动时,所述液体被阻止流出所述输出阀。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20080423 |