CN102171458A - 用于可压缩流体的集成泵 - Google Patents

Abstract

一种用于可压缩流体的摆动泵使用在可盘旋摆动板与固定锥形板之间形成的密封接触，以对中和定位内部摆动球，该内部摆动球仅抵靠两个弹性安装的环形密封进行滑动，使泵摩擦最小。由集成变速电机的转子支撑和旋转的共用驱动轴的倾斜端部引起球的盘旋。全部轴承，特别是在球内的轴向可滑动滚子轴承，可以为了最小摩擦损失而相对于共用轴安置到位。这种泵也用于泵送易爆气体。

Description

用于可压缩流体的集成泵

技术领域

本发明总体涉及一种摆动泵；并且更具体地说，涉及一种适于用来泵送气体或气体与液体的混合物的更高效的摆动泵。

背景技术

“摆动泵”是一种形式的泵，在该泵中，在圆形泵送腔室内摆动板抵靠相对的锥形板的盘旋运动使流体绕泵送腔室从进口端口向出口端口运动。

“盘旋”是指在摆动泵内由摆动板进行的特定轨道运动。它与硬币在倾斜地降落到硬的平表面上之后的摇摆运动相似。真实有效的泵送由盘旋生成，其中，摆动板在两条运动的“密封线”处与两块锥形板进行同时接触；一条密封线与另一条密封线离开180度，该另一条密封线在板的相对侧上。在实际中，接触可以在一侧上在任何特定瞬时实现，而另一侧几乎可以进行接触。每条可转动密封线在盘旋期间绕摆动泵的轴线转动，朝大体固定的横向分流板前进并且经过该横向分流板，迫使流体抵靠分流板并穿过出口端口。

一般摆动泵的部件包括：

“内部摆动球”是可见球，该可见球支撑牢固附接的并且是刚性的摆动板，并随摆动板在固定壳体内运动。运动集中在盘旋的中心上。摆动板位于这些锥形板之间，并且在使用期间在可动密封线处与它们接触。内部摆动球在缩短的外部摆动球内是同心的、包括在泵体内并布置在锥形板之间的间隙上方。可滑动密封提供在摆动板的外边缘与外部摆动球的内部表面之间。内部摆动球和摆动板在使用期间以盘旋运动而运动。

“锥形板”是指一对锥状板的每一块，这对锥状板具有固定的、径向对称的倾斜内表面，该倾斜内表面面对摆动板，借助于该摆动板，它包括可动的线形密封。板可以包括泵壳体的一部分或者可以是插入物。

摆动板借助于泵构造应该始终保持与锥形板或每个锥形板的可转动线状密封接触。在本发明中，驱动轴仅以直角(“倾斜角度”)倾斜，因为它穿过内部摆动球，并且用轴颈支撑在其中。

每个泵送腔室均由锥形板和摆动板的一侧、由外部摆动球、以及由内部摆动球限定，并且运动密封线使材料运动穿过泵。泵送腔室的两侧都可以用于较小脉动输出并行地、或独立地通过适当进排气口布置而使用。

“耳轴”是指滑动轴承，该滑动轴承创建在盘旋摆动板与固定分流板之间的有效密封，该固定分流板与锥形板和摆动板相交。

在这里所使用的“工程塑料材料”是指高级无机化合物、合金、以及能够形成精密公差的混合物。它们坚韧、坚固并适于滑动密封，具有很低的摩擦和很低的磨损。这些塑料通常是包括基础塑料(55-70％比值)的合金，并且是可注射模制的，该基础塑料从由聚醚醚酮(PEEK)、对于耳轴优选的聚苯硫醚(PPS)、或与聚四氟乙烯(PTFE)、碳、碳纤维、以及有时与硅而合金化的聚邻苯二甲酰胺(PPA)(当前用在其它的滑动表面上)示例的范围中选择。商业可得到例子包括～Fortron 7140A4(Polyplastics，日本)、“UCL-4036HS”(Sabic，沙特阿拉伯)或对于本领域的技术人员熟知的等效物。

具有盘旋盘的摆动泵、发动机或流量计已经知道多于50年了。而只有一种商业化的摆动泵(“Genta”^(TM)Fristam；汉堡，德国；基于Heng和Thomas的专利)是已知的。全部的现有技术具体地在内部摆动球与壳体的相对部分(球形段)之间导致大量滑动摩擦，这导致高的摩擦损失，特别是当泵送气体时。气体比液体在任何密封的接触表面或暴露流体的轴承表面处提供较少润滑。当泵送本身有损于冷却功能的气体时，摩擦产生热量添加到局部绝热加热上。摆动泵的以前设计依赖于精确制造，以便为了改进的密封而将部件紧密地或滑动接近地保持，但对于由热膨胀导致的部件扭曲和然后可能的泵卡住而易受损坏。无润滑磨损也引起很短的部件寿命。

具体地说，具有刚性内部球(牢固而可滑动地保持在部分球形空腔之间)的刚性摆动板组件的使用防止摆动板响应制造公差和热膨胀而相对于相对锥形表面发生准确的自对中，即使可能有朝着接触的弹性中间偏压。现有技术设计导致高的内部球形接触摩擦和相对于锥形密封的不良摆动。

本发明将对于在燃料分配器内的蒸气抽取用途进行描述，以便说明当用来泵送流体时是有效的一种泵。蒸气回收功能在日益多的国家中是强加的法规要求。在车辆油箱正被填充时，易爆气体混合物要求从泵喷嘴附近除去。通过这个泵的气体体积排量按法律或法规必须与液体燃料的体积输送成比例。比较小的管子沿软管或在软管内延伸到喷嘴，并且连接到泵上，该比较小的管子在外部金属管或围绕和密封车辆油箱开口的橡胶套内以喷嘴头结束，该泵通常将蒸气返回到在燃料存储箱上方的蒸气空间，在该处冷凝可能发生，并且任何过多的空气或蒸气穿过远离加燃料场合的碳过滤器通气口排出。由于正被泵送的燃料/空气混合物是易燃和易爆的，所以泵不论如何都必须不包括危险或必须不有损于安全性。希望的是，泵既不引起任何火焰或爆炸，也不将任何火焰或爆炸从外部或喷嘴环境传递到存储箱中，或反之亦然。

目前，蒸气回收泵使用旋转叶片(Healy，美国)、叶轮、滚子叶片(Pignone，意大利)或柱塞泵(Durrtechnik，德国)。这些泵比较低效，一些是有噪声的，并且不能有效地处理液体的液滴。液体的“液滴”是将不时地到达泵的液体，例如，如果油箱被过填充或填充管路变满。摆动泵将应对这种情况。

对于摆动泵，Griswold的US 3,019,964和Cornelius的US2,887,059教导了一种集成电动机，该集成电动机驱动非转动的倾斜轴，该非转动的倾斜轴通过外部轴承组件固定到盘旋板上。Cornelius和Heng的US 5,454,699使用柔性波纹管元件作为密封，并且用于防止摆动板转动。Hartley的US 5,242,281使用非转动的倾斜短轴；或绕直轴的倾斜套筒。Yun(WO2008/140138)具有加载弹簧，像Heng的US 5,435,705的加载弹簧，作为将弹性施加到摆动锥形接触上的可选择方式。Hartley的专利将弹性部件放置在倾斜轴内在直驱动轴与摆动板的球形基座的内部之间，并且可驱动泵，从而摆动角可使锥角被超过，除非差值吸收在弹性构件中。

涂敷的摆动板从Ford的US 3,323,466(“玻璃纤维”涂层)、Hartley(一个例子)和Yun(一个例子)作为弹力或弹性缓冲构件是已知的，但没有描述成减小摩擦的构件。尽管减小摩擦对于摆动泵是重要的，但几乎没有公开用于减小摩擦的革新方案(如果有的话也很少)。材料和表面光洁度的选择是相当显然的。Yun教导了由非常硬的钢制成的可替换的耐磨部件的使用，但接受了摩擦作为磨损的原因，而不是寻求直接地减小摩擦的方案。

没有公知其中将内部摆动球保持成与部分球形滑动轴承分开的现有技术，这些部分球形滑动轴承是泵壳体的一部分，或者牢固地附接到泵壳体上。在全部已知技术中，内部摆动球借助于滑动表面抵靠泵壳体刚性地安装。没有公知其中摆动泵适于用在燃料蒸气回收用途中的现有技术。没有公知其中摆动泵将锥形板表面用作用来定位内部摆动球的主要决定因素的现有技术。

为了提供作为功能单元的有用的摆动泵；保留摆动泵的固有优点，如稳定的输出流和低噪声，同时克服滑动摩擦损失的至少一些，所述滑动摩擦损失被认为是这种类型泵的特征。

发明内容

本发明的目的可以叙述成提供一种改进的摆动泵，叙述成一种用于可压缩流体的容积泵，或者至少向公众提供一种有用的选择。

在第一广泛的方面，本发明提供一种适于泵送可压缩流体的摆动泵，该泵具有可盘旋内部摆动球，该可盘旋内部摆动球具有中心轴线，并且接合到圆周摆动板上；内部摆动球具有能够接收驱动装置的轴向孔眼；摆动板可密封地限制在双重、圆周泵送腔室内，该泵送腔室向外由包括外部摆动球的固定的部分球形表面限定，在每一侧处由固定的、锥状或锥形板限定；向内由内部摆动球限定，以及在开始和结束处由固定的分流板限定，该固定的分流板可密封地横切在进口端口或每个进口端口与出口端口或每个出口端口之间的摆动板；流体从进口端口进入，然后当使用时，通过内部摆动球的盘旋使得绕泵送腔室的一侧向分流板由两条运动线之一运送，每根运动线提供在盘旋摆动板侧与锥形板的相邻、大体平行的接触线之间的泵送腔室的大体完全封闭，直到流体到达相邻的出口端口，在这里每条线命名为“密封线”；一条密封线与另一条密封线始终离开180度，并且在摆动板的另一侧上；其中

(a)摆动板被偏压成盘旋，以便由抵靠内部摆动球保持的力保持所述至少一条密封线，所述力从内部摆动球的轴向孔眼内由共用驱动轴的倾斜段施加，该倾斜段相对于共用驱动轴的直线段以一角度形成；所述倾斜段可转动地但不是轴向地支撑在所述轴向孔眼内；所述直线段以相对于摆动泵的壳体的固定关系被可转动地支撑；

(b)当使用时，内部摆动球通过在抵靠对应的锥形板的每条密封线处有效地产生的力的合力而大体定位于沿共用驱动轴的倾斜段的空间中；用来抵靠泵壳体而支撑内部摆动球的轴承装置不存在，从而使在使用期间的摩擦最小；以及

(c)泵送腔室或每个泵送腔室借助于抵靠内部摆动球形成的密封接触，由从泵壳体弹性支撑的相对的一对圆形密封装置中的一个而相对于内部摆动球被密封，从而在使用期间使摩擦最小。

在第一相关方面，通过在摆动板的每一侧与相邻锥形板之间放置的非弹性层或涂层而形成在密封线或每条密封线处的接触；所述层具有低摩擦特性，从而在使用期间，使在密封线或每条密封线处由作用在摆动板上的摩擦产生的损失最小。

在第二相关方面，使摆动板形成相应的密封线的偏压通过弹性装置施加，该弹性装置至少部分地围绕共用驱动轴的倾斜部分，并且在轴向孔眼内；所述弹性装置允许比在没有所述弹性装置的情况下更大而且更一致的封闭力施加在密封线的每一条处。

优选更大的力由倾斜轴相对于锥形表面密封线的角度和位置的准确角度设置；并且取决于对于集成摆动泵的具体用途。

在主要辅助方面，摆动泵包括与电动机紧密接合在一起的集成泵的部分；电机和泵共享共用驱动轴的直线段；其中，共用段与电动机的转子同轴，并且大体穿过电机；直线段由固定到泵壳体上的第一轴承装置和由固定到电机上的第二轴承装置可转动地支撑，由此也相对于电动机的定子而支撑转子。

优选地为共用驱动轴的倾斜段和直线段提供的轴承装置允许在使用期间轴穿过轴承装置的任一个的轴向运动，从而内部摆动球的位置的任何变化能够引起共用驱动轴的倾斜部分的运动，并且又引起共用驱动轴的直线部分的轴向运动；所述轴向运动具有减小在使用期间由施加到任何轴承装置上的轴向力产生的摩擦的效果，以及允许所述一条或两条密封线大体确定内部摆动球的位置和共用驱动轴的直线部分的轴向位置的效果。

优选地，滚子轴承装置将内部摆动球支撑在轴向孔径内的倾斜轴上；所述滚子轴承装置在使用期间能够沿轴滑动，从而由内部摆动球的位置变化产生的轴的倾斜段的运动和因此间接地直线段的运动不受阻碍，并且避免在使用期间由误对准的轴承或由相对于泵送空腔锥形表面误对中的内部摆动球和摆动板产生的摩擦。

在相关方面，弹性层围绕在内部摆动球的轴向孔眼内的共用驱动轴的倾斜部分，并且包括一系列环形弹性件，每个弹性件放置在滚子轴承外座圈内的对应的圆周凹槽中，并且保持在轴向孔眼内。

在可选择方面，弹性装置位于驱动轴的倾斜部分外，并且在滚子轴承内座圈内，该滚子轴承内座圈位于内部摆动球的轴向孔眼内。

在辅助方面，在内部摆动球中的轴向孔眼内的共用驱动轴的倾斜部分包括定向弹性装置，所述定向装置包括(a)滚子轴承内座圈，该滚子轴承内座圈具有在共用驱动轴的倾斜部分上滑动配合的轴向开槽孔眼，该倾斜部分带有径向相对的、扁平的滑动表面；所述开槽孔眼包括与扁平表面相垂直的两个空间，每个空间能够将弹性装置保持成抵靠倾斜轴压缩；保持的弹性装置由此使得能够在与径向相对的、扁平的表面的平面相平行的轴向平面中施加定向弹力；所述定向弹力叠加在由倾斜驱动轴施加到摆动板上的偏压上。

优选定向弹力通过在与由共用驱动轴的直线部分的轴线和共用驱动轴的倾斜部分的轴线共享的平面相平行的平面中形成径向相对的、扁平的表面而定向，从而当在使用中时，定向弹力与在摆动板和两块锥形板之间形成的密封线对准，并且随这些密封线转动。

在另外的相关方面，分流板包括固定周缘段和可动中心段，该固定周缘段和可动中心段借助于伸缩接合部接合在一起，该伸缩接合部由弹性装置偏压开；中心段从周缘段向内延伸，并且压靠与耳轴的位置相邻的内部摆动球的表面；中心段设有凹进承载表面，该凹进承载表面具有大体与内部摆动球的半径相同的半径，从而中心段在泵送腔室的每一侧的进口和出口端部之间形成有效密封，而使由在球与分流板的凹进表面之间的接触产生的摩擦最小。

在辅助方面，分流板的固定周缘段包括第一刚性材料，该第一刚性材料具有相对于耳轴的槽隙的低滑动摩擦系数，而可动中心段包括第二刚性材料，该第二刚性材料具有相对于内部摆动球的表面的低滑动摩擦系数。

在第二广泛的方面，本发明提供一种集成的电机和摆动泵，其中，集成组件适于泵送固有易爆的气体；其中，摆动泵和电机分离地限制在牢固的壳体内，每个牢固的壳体装有用来限制发生在其内的任何火焰或爆炸的装置；所述装置包括：

(a)设有沿在壳体的构件之间的接合部的细长火焰捕获装置(即封闭间隙和密封件)，和

(b)设有泵壳体内泵的端口或每个端口内的火焰捕获匹配装置(flame-arresting mesh device)，和

(c)限制在第一消焰器和第二消焰器内的驱动轴，该第一消焰器由包括泵壳体的一部分的细长的金属包裹层形成，该第二消焰器由包括电机壳体的一部分的细长的金属包裹层形成，

(d)通过能够防止火焰或爆炸转移的密封套形成的用于集成的电动机的电连接，以及

(e)驱动轴的第一段的末端借助于导电滑动接触而电连接到摆动板的球形基座上，由此保证驱动轴处于与摆动板相同的电位。

优选地，摆动板的外周缘也设有外部环形密封，从而在腔室的外面(球)与因此两个泵送腔室之间的有效密封借助于最小机械摩擦保持。优选地，这借助于预先张紧的周缘密封环进行。

优选地使与转动共用轴相接触的轴封的数量最小；有一个在内部摆动球内安装的轴的第一段上延伸以保持轴承润滑剂，并且有一个在引导到电机的共用轴的第二段的开始处，从而减小在转动轴与密封之间的总摩擦。

相应地可以减小所述轴封的直径。

这里要提供的本发明的描述纯粹作为例子给出，并且不要以任何方式用于限制本发明的范围或广度。字词“包括(comprising)”和“包括(including)”不应该用于限制任何描述的范围或领域。

附图说明

图1示出了本发明的原理。

图2是穿过集成的A05式泵和电机的纵向截面。

图3是共用的倾斜驱动轴的立体图。

图4是穿过共用的倾斜驱动轴的截面。

图5(a)示出了刚性塑性的内部摆动球密封环和它们的背衬波形弹簧；图5(b)是穿过凹进密封轮廓的弯曲部分的放大横截面。

图6是穿过分流板的纵向截面，该分流板具有安装在板下面的弹性分流器密封。

图7是穿过分流板组件的横截面(与在图2和6中示出的方向正交)，该分流板组件包括弹簧和分流器密封。

图8是耳轴轴承和密封的立体图。

图9示出了在纵向截面中的火焰和爆炸防护部分。

图10是条状图，与当前A05α生产泵相比较的在较早A04样机中的摩擦阻力。

图11是组装的泵的截面，以便示出到位的分流器/耳轴。为了清楚起见未包括摆动板。(图11a示出了从其得到截面的平面)。

图12示出了在球211内的非定向弹性安装的滚子轴承组。

图13示出了用于非定向弹性安装的摆动板的样机滚子轴承壳体的等轴横截面。

图14是共用轴和定向弹性联轴器的分解视图。

图15是穿过定向弹性联轴器的横截面。

图15a是穿过另一个定向弹性联轴器的横截面。

图16是部分打开的定向弹性联轴器。

图17是穿过包覆模制摆动板的中心的剖视图。

图18是穿过包覆模制摆动板的中心与图17相垂直的横截面。

优选供有集成的电动机的这个摆动泵为泵送可压缩流体、气体以及泡沫而优化，尽管它将泵送液体，如在燃料分配器中的蒸气除去泵的示例用途中时常预期的那样。

具体实施方式

图1示出了本发明的结构原理。该截面图为了说明的目的呈现20度的倾斜角。壳体或基座101/102是用于在使用期间相对于彼此固定部件的框架。泵送腔室213包围摆动板212，该摆动板212附接到内部摆动球211的周缘上，该内部摆动球211具有围绕可转动的驱动轴208的轴向孔眼208A。摆动板的外边缘优选由抵靠在腔室213内的部分外部摆动球50的密封环220密封。由于直线段207抵靠壳体或基座由轴承209、210可转动地保持，由在共用驱动轴207/208所包含的倾斜角施加的压力从倾斜部分通过轴承214和215传递到摆动板212，使板压靠每个锥形板55、56的内侧，由此形成在这个截面中在52、53处示出的两条可动的密封线。这两条密封线近似于(如对于这个种类的全部摆动泵那样)滚动接触，该滚动接触将承受包括流体泵送力的推动负载，具有很小的然而有一些的摩擦。锥形板和外部摆动球通常是壳体的加工表面。共用驱动轴的直线部分207优选仅由两个支撑轴承209、210可转动地安装，这两个支撑轴承209、210安装在框架上。轴的倾斜部分208穿过在球211内的轴承214和215。当例如像滑轮54之类的驱动装置使轴207转动时，迫使携带摆动板212的球211盘旋，使密封线绕泵送腔室转动，并因此使流体运动穿过泵。注意，进口端口和出口端口、以及分流板组件这里未示出。

本发明的原理包括：

1)内部摆动球211不直接抵靠壳体101/102支撑，而是在弹性安装的密封件223和224之间自由地往复运动。球211在泵内的瞬时位置由在这些摆动板侧与锥形板之间的可动密封线接触而设置，这些锥形板固定到壳体上。

2)在本发明中，内部摆动球不是由于抵靠来自壳体的凹进部分支撑的直接滑动接触而定位。

3)由于例如选择适当滚子或DU型轴承，球211能够沿倾斜轴208轴向运动，该球由该倾斜轴208驱动。

4)由于在共用驱动轴中形成的角度以及在锥形板之间的空间，球211必须经受来自摆动板与两个锥形板之间的密封接触线的推力的合成向量。密封力取决于摆动泵的构造。假定为直侧的摆动板的情况，倾斜轴的角度大体与两块中的任一块锥形板的斜度相同；从而每条密封线包括平行面对的表面；一个平的；一个锥形的。密封力通过插入的弹性装置(见下文和图12-16)的选择性包括可以使得更顺应。抵靠锥形板的密封线承载泵送推力负载的大部分。

5)如果缺少来自泵送的流体的反作用，并且在两侧同时形成接触，则这样的接触力关于球211的球心可以是对称的。球211可以沿倾斜轴208滑动，由此响应这些力的向量之和来对摆动板进行定位。

6)与球211相邻的两个环形密封件223和224由抵靠壳体101/102支撑的背衬弹簧233、234轻轻地推成抵靠球211，并且用来将泵送腔室与周围环境相隔离。这些密封件布置在这样的位置附近，即在全部现有技术摆动泵中已经提到的内部摆动球支撑件放置在该位置处，但被弹性地和轻轻地支撑，它们不固定球211的位置。我们已经注意到，工程塑料的环形密封在延长使用之后表现出非常小的磨损。

7)优选地，共用驱动轴的直线部分207也在轴承209、210内自由地轴向滑动，从而球211和倾斜轴208主要响应于作用在摆动板上以及又作用在摆动球上的力而自由地占据在泵内的优化位置。由在摆动板上的两个密封线接触产生的瞬时力进行组合，以确定内部摆动球的位置。内部摆动球的球心的轨迹将在合理公差内与轴的倾斜部分208的轴线和驱动轴的直线部分207的轴线的交点相重合。当使用时，允许倾斜部分在轴承214和215内相对于内部摆动球轴向运动，以到达也使在这些轴承上的负载最小的位置。

注意，抵靠两块锥形板的运动的密封线也用作用于整个共用轴的轴向基准位置，因为倾斜部分使共用轴的剩余部分随它一起运动，除非轴承209或210之一防止轴向运动，如为了某些目的而选择的那样。在使用期间，轴将安放在其中使所有的力之和最小的位置中。这种运动自由度连续地补偿组件的任何尺寸变化(包括热膨胀)，并且构成本发明的显著减小摩擦的方面。由本发明人想到的是，这种自对准功能在制造盘旋板式泵时特别有用，该盘旋板式泵不仅具有低摩擦，而且也具有良好的泵空腔密封特性。避免了共用轴轴承的不必要推力载荷。该设计避免来自内部摆动球的推力载荷施加到壳体的内部球形轴承上，这种施加是现有技术的一般特性。避免了轴承误对准，因为在同一轴上不多于两个轴承牢固地保持对准。与用于液体的泵相比，用来泵送气体的摆动泵易受由气体的绝热压缩、由泵送流体进行的冷却的相对缺少、以及不可避免的机械摩擦而引起构件的热致膨胀。在本发明中对于接触表面(如摆动球与锥形板的密封接触)的适当材料组合的使用避免了高的构件磨损速率。

我们已经对于在图2中的截面中示出的10度倾斜摆动泵进行了摩擦阻力试验，如在图10中描述的那样，该10度倾斜摆动泵是与图1的图相一致的设计。在每分钟1500转的一致的试验条件下，在相对于200毫巴压差而泵送每分钟90公称升(normal litre)的同时，相对于较早样机(A04)来比较当前泵(A05)，该较早样机几乎没有在这里所述的减小摩擦的方面，如果有的话也很少。A04泵的总摩擦阻力是0.7Nm，而A05泵的总摩擦阻力是0.28Nm。A05泵在使用期间的温度升高小于20摄氏度，尽管没有冷却翅片等类似物。

条状图的竖直刻度指示由摩擦引起的对于旋转的阻力或摩擦阻力(作为以牛顿/米为单位的转矩)。为了试验目的，特定的构件被依次临时消除。项目1比较通过牢固定位的内部球211(A04)、或不牢固定位(A05)引起的摩擦力。项目2报告A05样式的、抵靠仅具有轻微弹性的摆动内部球安装的第一密封件(223)，而项目3报告第二互补密封件。在球内使用的滚子轴承作为项目4进行比较。项目5比较绕共用轴放置的轴封216，而项目6比较绕倾斜轴放置的轴封217。绕摆动板的周缘的密封件230是项目7，摆动板相对于锥形板的咬接或滚动摩擦表示为项目8，以及由支撑共用轴的轴承(209、210)形成的影响作为项目9被比较。对于项目9，似乎可能的是，A04泵具有不良定位的轴承。我们将会预期，用于所有气体的现有技术摆动泵关于摩擦阻力与A04样机相似。

缺少用于球211的刚性滑动支撑件是造成在图10中示出的摩擦减少很大的原因。如对于图2、6及7描述的那样，在分流板下的密封221也仅与内部摆动球进行轻轻接触。在摆动板的周缘处的密封件230(在图10中的项目7)也进行轻轻接触，但对于这个密封件的“扫过区域”固有地很大。长期试验运行已经表现出在密封件220、221、223及224的密封表面上的非常小的磨损。

图2示出了包括电机(在右侧、在壳体101内)的集成组件100，该集成组件具有直线轴段或同轴驱动轴段207，该轴段207牢固地固定到集成摆动泵的驱动轴的倾斜段208上，该集成摆动泵表示在左侧、在壳体102内，并且端口104在左上部。该共用驱动轴单独地表示在图3中。直线段207由两个滚子型轴承支撑。这些轴承中的一个209(优选地是滚珠轴承)布置在电机内、牢固地配合在同心放置在静止电机壳体110A内的空腔中、并且靠近共用驱动轴的端部。另一个轴承210包括在泵壳体102A中。103是底板或安装板。

几个约束条件固定内部摆动球211在泵内的瞬时位置。它们包括在摆动板与锥形板表面之间的密封线、在固定分流板(它防止摆动板的转动)处的密封件220、以及及共用驱动轴的倾斜部分，该倾斜部分保持密封线接触(一个或多个)，并且在运动时使密封线接触运动。轴的直线段207优选地穿过轴承209、210自由地轴向滑动，以便由球211沿轴208形成的运动产生沿轴的最小化轴向力，并且如对于图1描述的那样，轴的优选运行位置的主要决定因素是在一条或两条密封线处由摆动板抵靠锥形板的180度分离部分形成的接触。

圆形旋转轴封216围绕靠近共用轴的倾斜部分208的起点的直线部分或中心部分。倾斜部分大体穿过内部摆动球211的中心轴线延伸，并因而通过圆柱滚子型轴承214和215支撑内部摆动球211。这些轴承与在泵内的空间形成密封隔离，但由密封件223和224、由绕倾斜轴的滑动(旋转)油封217以及由在远端处的封闭帽盖218而与泵送腔室213隔开。长寿命的密封件是优选的。如果泵暴露于可能攻击正常润滑脂的烃，则可以使用诸如PTFE基或聚乙二醇基润滑剂之类的耐久润滑。可以安装选择性的导电刷，以保证横过轴承的电气接地和防止电火花腐蚀，这里表示在倾斜轴的端部处。如果需要，则导电的润滑脂可以用在轴承214和215中。

圆周摆动板212优选地与内部摆动球211一起制造成单个部件。泵送腔室213在组装之后包围摆动板212。摆动板在固定分流板处被横切一次，相对于该固定分流板，它在位于耳轴802内并在固定分流板220下方的密封件221下面往复滑动；细节参见图6和7。包括泵送腔室的侧壁的每个锥形板表面提供同心的、锥形倾斜表面52、53(图1)，这些倾斜表面52、53被制成为当由倾斜轴保持在密封线处的密封接触中时与摆动板表面相平行。摆动板212包括由可滑动的工程塑料材料制成的周缘弹性安装的环形密封件230，压靠部分球形外部摆动球50的内侧(见图1)；其具有一种优选地加工或形成为泵壳体的两个配对的半部分102、102A的形状。分流板提供用来将由盘旋摆动板和运动密封带来的泵送流体引向出口端口104的聚集点或隔板。尽管端口104通常是出口端口，但泵是固有地是可反向的，因为没有单向阀(至少在优选选项中)，并且优选电机也是可反向的。因此端口105可以取而代之为出口端口。

用于在运动密封线处在摩擦接触中的摆动板/锥形板表面的几个选项接受试验。摆动板的盘旋固有地包括与锥形板的某种滑动接触，这依据摆动板在泵送循环中的位置而变化。如果使用某些表面材料组合，则这样的接触可能相对于时间引起磨损。抵靠金属摩擦的工程塑料(如“Fortron”、PPS或其合金、或者PPA或其合金)通常是优选的。作为一种选项，在图2和12中表示的同心塑料插入件219加工成具有与每块锥形板的表面相平行的但非常轻微地凸出于所述表面的锥状表面，从而插入件传递接触负载，并且与金属摆动板进行密封线接触。可选择地，涂有工程塑料的包覆模制摆动板(见图17和图18)用来与金属锥形板表面相接触，以减小在密封接触线处的摩擦。图17是与摆动板的表面相平行的中间横截面。表示成点阴影的涂敷塑料材料层1700也穿过一组孔眼1701从摆动板的一侧到另一侧。231是由圆周密封环占据的空间。图18示出了穿过在图17中的线A-A的垂直横截面，示出了在摆动板芯部212A上的包覆模制层1700和穿过该摆动板芯部212A制成的穿透通孔。该图包括耳轴孔802A和中心孔眼208A。包覆模制是一种具有良好精度的便宜的工艺。生成的摆动板比钢形式的轻，并且在(212A)内的金属骨架保持需要的刚度。

理想地，180度分开的摆动板的两侧将始终在密封线处同时进行运动密封接触。在使用中，已经注意到，就我们可确定的而论，两条密封线的任一条(而不是两条)在盘旋期间在任何瞬时可能进行接触，特别是在泵送负载存在的情况下。另一条密封线几乎保持在接触中。相信的是，防止同时接触的因素包括(a)为应对制造公差所需要的在空腔中辅助的锥对锥间隙(分离距离)；和(b)由泵送腔室的内容物的压力引起的差动力。摆动板与锥形板的接触往往离出口端口最近(即，导致泵送腔室接触)地发生，这归因于在倾斜轴208上摆动的浮动性质和在摆动板两侧的非常相似的泵送压力。这可能是因为尾部泵送腔室(180度后面)具有更大的暴露于非常相似的泵送压力的摆动板区域，因此它产生较大力，并且往往将摆动板推到前部腔室的锥形板上。如果不包括弹性元件(如相对于图12-16描述的那些之一)，则为了施加额外压力，通过使共用驱动轴的倾斜端部具有稍大的内装角可能导致过分摩擦和磨损。

如参照图1描述的那样，内部摆动球211设有两个部分球形环形密封件223和224，两个所述部分球形环形密封件223和224由弹簧力波形垫圈233、234弹性地推成压靠球211的抛光的金属表面。垫圈和环形密封件在图5(a)中分离地示出，或者在图1和12中就位地示出。每个环形密封件将泵送腔室与泵的内部空腔分开。环形密封件由低摩擦工程塑料材料制成。球211具有光滑的抛光金属(通常为铸铁)球面。如在横截面图5(b)中示出的那样，每个球形密封件优选制造有一个或多个稍微突出的圆形肋(在靠近泵空腔的密封周缘处的223A以及附近的223B)，这些圆形肋从主凹进球形表面223C向外延伸。肋表面具有与内部摆动球211的半径相同的半径。在延长的试验运行之后，在球形密封环上看到非常小的磨损。(a)较小内部摆动球(它应该优选地小于摆动板周缘的直径的50％)、(b)仅在弹性安装环形密封件处的轻微的滑动接触以及(c)较小轴唇边密封216、217的组合全部有助于本发明的摆动泵的低摩擦特性。每当球响应摆动板的运动而运动时，随着摆动板触及任一个或两个固定的锥形板表面，两个环形密封件都统一地运动，一起保持抵靠盘旋球211的轻微的密封线接触。

电机和摆动泵共享单根共用轴300，如具体地在图3和4中表示的那样，该单根共用轴300具有直线部分207和倾斜部分208。优选地单件集成轴在轴的直线段或电机(207)段的初始旋转之后，在保持在适当夹具中时，通过旋转倾斜端部由钢加工。倾斜部相对于这个第二轴段的轴线以10度的当前优选角度(401)提供，假定10度也是每个锥形板表面的角度。如果包括弹性元件，优选地在倾斜轴与密封线之间，则轴角度可以稍大；例如10.2度。然后轴被硬化，并且全部表面最后都磨削到所需的公差。选择性地，轴可由以选定的角度401紧固在一起的分离构件制成，如果这更实用的话。该轴207的共用部分的驱动转动经由倾斜的轴端部208使附接的摆动板212盘旋，该倾斜的轴端部208由滚子轴承装置214、215可滑动地嵌在进入内部摆动球211的轴向孔眼208A中。

图3和4示出了各种部件在裸轴300上方按如下的方式定位：端部孔眼303保持选择性的弹簧加载碳刷组件，以保证轴相对于内部摆动球电气地接地。(214)和(215)是在倾斜短轴208上的两个可滑动滚子轴承组件的位置；(217)是倾斜轴旋转油封的位置，该倾斜轴旋转油封用来将润滑剂保持在滚子轴承内，以及(216)是用来保护滚珠轴承组件(具体地210)的轴旋转油封的地方。1101是由金属泵壳体紧密覆盖(而没有接触)的区域，以实现第一火焰捕获间隙(也参见图9)；(1102)是由电机基座紧密覆盖(而没有接触)的区域，以创建第二火焰捕获间隙，(209)和(210)是两个优选轴向可滑动(见下面)深槽球或等效滚子轴承组件的位置，这些轴承组件也用作用于电机的外部转子225的主轴向轴承，以及306是将转矩从电机转子传递到共用驱动轴的键槽。想到的是，在内部摆动球内的轴承对优选使用联接到一个或多个外部轴承上的非转动倾斜轴，如在现有技术中大都使用的那样。除简化构造、降低部件数量、保证轴承对准以及显著地减小摩擦损失之外，这种集成设计有助于使组件更紧凑。在示例性实施例(A05)中，共用驱动轴近似161mm长。完整的集成的电机和泵占据比在燃料蒸气回收工业中使用的任何可比较的电机和泵组合更小的空间。

本发明人优选的是，在本发明中共用轴可在极限内沿轴向穿过全部轴承滑动，同时保持径向负载的完全支撑，以便摆动板通过与锥形板进行接触而初始地确定盘旋和转动部件的位置。因此，轴承没有压配合在共用驱动轴上，尽管轴在这些轴承位置处的直径紧密地与轴承内部孔径相匹配，所以每个轴承仍然适当地径向支撑驱动轴。在这个选项中，驱动轴的直线段207允许在深槽滚珠轴承210和209的内座圈内在轴向方向上都浮动。消除在轴承之间建立的任何意外推力，并且通常将摩擦力进一步减小3-5％。在一个选项中，滚珠轴承内座圈已经相对于彼此轻轻地弹簧加载，以防止在轴承内的内部球滑移，如果需要，这则会延长轴承寿命，并且如果泵相对于轴方向要竖直地安装而不是优选的水平定向，则也有助于泵的性能。导电轴承润滑脂也可能是优选的，以延长轴承寿命。

本领域的技术人员将认识到，如果泵不是在轴水平对准的情况下操作，则转动部件的重量将偏压以上负载布置，这可能对于由球211和轴207/208占据的位置具有偏压作用。这种作用的重要性(如果有的话)还未建立。如果电机没有按磁性对准组装，则在当激励时电机定子与转子之间的磁性吸引力的轴向分量也可能偏压共用轴的位置。在这样的情况下，共用轴轴承(209或210)之一可以在制造期间固定到轴上，损失大约百分之5的总摩擦负载。可选择地，磁性吸引作用可以用来至少部分地克服在共用轴上的重力作用。

这种集成的电机和泵包括为摆动泵的转动部件提供轴承的优化手段。优选成对的滚针轴承214和215在共用轴的倾斜部分208上自由地纵向滑动。仅两个滚珠滚子轴承(209和210)用来支撑共用轴的直线部分207。一个(209)可以作为电机的一部分供给，并且一个(210)可以包括在泵壳体中。

与完全僵硬和刚性联接相比，在共用驱动轴的倾斜段208与摆动板组件之间具有顺应性的弹性元件的使用允许更大力的一致地施加到密封线上，并因此允许两条密封线52和53的较一致闭合(见图1)。弹性元件的使用也允许以比任一块锥形板的角度大的角度(以例如大0.1至0.5度)构造倾斜轴的角度，从而在锥形板与摆动板之间的接触线由受控的和相对恒定的力朝闭合偏压。弹性联接有助于提供以下方面，即在摆动板的相对侧上的锥形板将在密封线处与摆动板同时地接触，从而固有地改进泵空腔的密封。需要较低制造精度，较好地容许膨胀和磨损，以及较好地容许在泵送流体中的任何悬浮颗粒。在制造批量中的各个单元将呈现更一致的性能。浮动的共用轴组件的使用进一步保证在弹性安装组件内的力将以对称方式平衡，延长全部构件的寿命。

如在图12和13中所示，具有非定向弹性的本发明的一种变型围绕具有弹性构件组件的倾斜轴。图12示出了穿过弹性材料的圆柱形套筒的截面，该圆柱形套筒作为在共用驱动轴的倾斜段208上的轴承214和215的外座圈1300之间的质量块1302。套筒组件压到轴向孔218B中，该轴向孔218B钻削到内部摆动球中或穿过该内部摆动球。倾向于闭合密封线的力通过弹性材料从倾斜段208传递，该倾斜段208又由绕共用驱动轴的直线段的轴承209、210保持到位。图13以等轴横截面示出了修改的外座圈1300，该修改的外座圈1300带有用来保持各个橡胶环1302的多个圆周外部凹槽1301。这些环通常是选定的尺寸和材料(橡胶或类似弹性物质，选择性地耐烃材料)的标准或修改的“O”形圈。在组装之后，外座圈承载的橡胶环被迫使进入在内部摆动球211内的孔208B中(见图12)，从而橡胶环处于压缩状态。弹性的量通过橡胶环的类型和尺寸的选择而确定，这些橡胶环可以在现场替换或升级。不像在某些现有技术摆动泵中使用的弹性部件，可严格地限制借助于这种联接提供的弹性行程的量。弹性材料如果过载，则可以由金属与金属接触而桥接。以这种样式，弹性材料随驱动轴的每一转通过压缩和返回而循环，这可导致相对于时间的特性变化。

对于优选的、定向弹性驱动机构，修改倾斜轴和轴承内座圈。图14描绘修改的轴300A，在该轴300A中，沿倾斜轴部分208A的长度形成具有光滑光洁度的平行、径向相对的平面1404。为了用作轴承内座圈，中空圆柱1402构造有内部孔眼，该内部孔眼包括平行、径向相对的平面1403，这些平面1403具有刚好足够的间隙以及适当的光洁度，以在倾斜轴208A上的平面1404上滑动。内部孔眼也包括与平面相垂直的空间1504(见图15a)，给出轴208A在套筒1402内滑动的同时扭转的某种自由度。套筒1402也包括来自轴承214A的内座圈，并且可以被硬化。所述空间允许放置在其内的选定的弹性装置挠曲，并由此将弹性分量赋予施加到密封线上的力。优选弹性装置包括在倾斜轴中的孔1406、1406A内的螺旋弹簧(见图14；孔和弹簧在图15a中在1501处被横剖)、板簧(1503)、或弹性块1401A和1401B(图15和16)-可能在多面轴208A上已经模制到位。选定的弹性装置被压缩成与倾斜轴的对应的平面或局部圆柱形内部部分1403相接触。由于通常优选的是，轴向运动在针式滚子214A附近而不是在平面1404处发生，沿轴208A建立该轴向运动，以便将摆动板和内部摆动球211安置在由两条密封线产生的力的最小失衡的位置中，所以倾斜轴208A和套筒1402可以由已知装置保持在松弛轴向对准中，如借助于弹性挡圈。另一方面，两个滚珠轴承座圈可以用在内部摆动球内，而不是针式滚子208B。那么在平滑动表面处，如在平面1403和1404之间，可以代之以允许绝不会很大的轴向运动。

在图15中，中空圆柱1402的外表面包括用于轴承214A和215A的内座圈。注意，在图15中的滚子214A的阵列包括在轴向孔眼208B内，这些滚子214A抵靠硬化外壳1502滚动。滚针轴承是优选的。1502表示硬化的插入件，该硬化的插入件用作用于滚子的外座圈。这种机构提供自含设备，该自含设备用来为偏压力提供转动、定向弹性分量，该偏压力闭合密封线，以便施加到球211上。弹力的方向转动，追随密封线，与轴的转动同相。随着轴在盘旋内部摆动球内旋转，传递电机的驱动转矩，以便抵消在摆动板上的泵送负载。这种类型的定向弹力具有如下优点：弹性装置不是随共用驱动轴的每一转循环，而是看到相对恒定的压缩力，从而弹性体可能具有延长的寿命。在使用中，在具体条件下的优化方向可能超前或滞后密封线的方向。

摆动板驱动装置的定向取向的弹性性质优选地取向成：在转动期间在密封线的方向上对准和保持最大弹力，在密封位置上提供最大顺应性，以及在离开摆动密封线的位置的约90度相位差处提供最小顺应性。由理论和由测量已经建立的是，对于摆动泵，代表在板上的集成压力的两个推力向量总是离开两条密封线的位置90度(四分之一转)(不管当密封线横过端口的瞬时)，尽管向量的方向交变。与泵送负载推力向量的位置共线的最小弹力是优选的。因此，本发明优选地提供有在轴208A上以与由共用轴的两个轴线共享的平面相平行的角度形成的平面，从而最小弹力的方向相对于连接密封线的线是在90度处。选择性地，本发明可以提供有在轴208A上以除与由共用轴的两个轴线共享的平面相平行之外的优化角度形成的平面。弹力以非定向或优选定向方式的使用允许闭合摆动板与锥形板接触的更大的顺应力施加在两条密封线处。在没有弹力的情况下，需要较高制造精度和在使用期间的更高的尺寸稳定性，以实现等效密封。

图6(穿过分流板的轴向截面)、7(分流器/密封组件的径向横截面)、以及8(在立体图中的耳轴)描述了分流板组件，该分流板组件相对于可盘旋摆动板的转动提供停止，并且保持在与端口104(见图11)相邻的泵送腔室213的高压区(区域228)与在进口端口105旁边的区域229中的低压区之间的有效隔离。三部分分流板构造必须保证在泵中从高压区到低压区的有效密封，尽管跨过泵送腔室的摆动板的盘旋运动。耳轴802是具有基座603(图6和8)的杆形物体，该基座603可转动地和可密封地配合到部分圆形径向孔中，该部分圆形径向孔在摆动板中切制。耳轴具有纵向槽隙801(见图8)，该纵向槽隙801围绕固定的分流板组件。本发明的低摩擦分流板包括外部固定的平面部分220和内部滑动部分221(叫做分流密封)，该外部固定的平面部分220和内部滑动部分221由例如可滑动接合部(从固定的分流部分220延伸到在分流密封部分221内的凹槽中的舌状物606)分开，该可滑动接合部也包含将接合部推动成敞开的弹性部分(金属丝弹簧222)，并且由于外部部分220被固定，所以弹性装置保持在221上的受控的密封力，并因此抵靠内部摆动球密封。

接合的具体类型应该是牢固配合，一次组装在泵中，因为否则它可能允许泵送流体的泄漏。耳轴槽隙801也导引内部分流密封部分的运动。分流板被没有泄漏地固定地保持在泵壳体中的槽隙中，这些槽隙压靠壳体侧面。分流板组件的密封部分221包括内部密封表面，该内部密封表面具有凹进的、部分球形表面607，该部分球形表面607具有与内部摆动球的外表面相匹配的半径。优选材料包括硬化和抛光的金属板，如用于固定分流板的不锈钢和用于内部分流密封部分和用于耳轴802的工程塑料材料(如较早描述的那样)；因此比如在用于摆动板的金属、用于耳轴的塑料、以及用于分流板的金属之间交错。这个三部分分流板组件已经发现给出一致的具有非常小的摩擦力的泵性能。

优选无刷直流电机(在壳体101内，参见图2)没有换向器，并且将容许转动磁铁阵列(转子)225相对于固定的绕组的某种纵向移动，该固定的绕组缠绕在叠片电枢226上，该叠片电枢226固定到该电机的基座上。适当的控制器提供变速操作，该变速操作减低操作成本，并且可以提供反向。对于样机，通过将标准供给的电机基座压离定子并且用防爆式电机基座替换它(101A-图2)而修改电机(Wellington Drives型DF102三相无刷电机的变型；Albany，新西兰)，从而电机基座可以抵靠摆动泵壳体紧密地重新组装。定子绕组和相关联的定子位置传感器被保持。标准电机轴被除去，并且用共用集成轴替换(见图3和相关文本)。轴由花键或由键接连接器306附接到电机转子上。

因为用于该集成组件的一种目标用途是易爆蒸气(如在燃料/空气混合物中)的泵送，并且因为这样一种混合物可在输送喷嘴处、在管路内、或在泵内被点燃，所以这种泵应该能够满足相关的防火和防爆安全要求。由于一个蒸气回收泵可能服务于在单个分配器中的两个分离的填充站，所以爆炸一定不能从一个填充站通过泵传播到另一个填充站。当然防爆作为例子提供在这里，并且可能不是在全部用途中都需要。

参见图9，图9是穿过整个集成的电机和泵的纵向截面。易爆蒸气在使用期间将肯定地被发现在泵送腔室213中。泵送腔室通过诸如104和105之类的端口与外部连通。摆动泵的进口端口105和出口端口104都包括火焰捕获过滤装置901；优选地是合格的商品(例如Flammer：Cleebronn，德国)。集成的组件建造在两个分离的壳体中，其中，摆动泵本身被限制在第一坚固、牢固的两部分壳体(102、102A)内，所述壳体被螺旋地拧在一起，并且用O形圈密封件102B(图16、图11)和细长的并且限制的火焰捕获路径102C进行密封，该火焰捕获路径102C用来限制发生在内部的任何火焰或爆炸。电机可能产生引发爆炸的电火花。同样，电机内部包含在第二牢固的两部分壳体101、101A内，所述壳体101、101A用O形圈进行密封，螺旋地拧在一起，并适于限制在内部发生的任何火焰或爆炸。在布线进口1100处的电缆密封套也是防爆样式的。在任何情况下，分离容纳的控制器和无刷直流电机的组合消除了火花的大部分危险。

在电机内的驱动轴的直线部分207如图9所示由第一火焰捕获特征限制，该第一火焰捕获特征包括15mm细长的金属包裹层1101，紧密地围绕轴(仅具有0.15mm的径向间隙)，该包裹层包括泵壳体的加工部分。第二25mm细长的加工金属包裹层1102绕轴207布置，因为轴207穿过电机基座进入电机空腔。(在图9中表示的特定尺寸是指本申请人的A05样机系列)。

变型

本领域的技术人员将认识到，在摆动泵中实施的多种设计可以实行，而不具有图1所示的集成电机。优选地驱动装置将允许驱动轴中的约一毫米的轴向运动，以便允许摆动板和轴响应轴向力而安置，如以前在本节中描述的那样。

在内部摆动球内，一对滚针轴承是优选的，因为这些轴承允许轴向滑动。该位置使通过轴承施加的转矩最小，因此允许较小轴承。携带到在球外部的轴承中并且与共用驱动轴偏心地并且以倾斜安装的固定的短轴轴线的使用，是一种似乎不平衡并且较难用旋转密封保护的选项。

用于目标用途的示例性的泵克服小压差(通常约为200mbar)工作，并且不需要阀。阀在这种比较低的压差下是不合理的，并且是对于不可压缩流体(在本例子中；汽油)的通过的障碍。这种用途也需要处理不可压缩流体(液体)。其它用途可以处理像悬浮沉积物之类的颗粒，并且可能涉及更高的压差。两个泵送空腔(在摆动板的每一侧一个)可以有效地组合成一个，并且使用在进口和排出口处跨过摆动板切成的共用(条状)端口。对于可压流体可以改进绝热效率，特别是在较高压缩比下。可能需要在泵的排出口处的单向阀，如簧片阀。具有适当独立端口的这样的阀可停止跨过摆动板的流量摆动，并且消除进入泵空腔中的倒流或回流。同时，端口布置应该支撑用于摆动板的每一侧的独立端口。然后摆动板的每一侧包括独立的泵送空腔。

加工的金属部件可以由模制部件、或由模制或加工塑料制成的部件替换，这部分地取决于由目标用途施加的要求。所需的降低精度允许模制部件的较多使用。

常规感应电机或的确任何转动动力源可以用来驱动摆动泵。

工业适用范围和优点

根据本发明的泵具有显著减小摩擦损失的效果，并且使摆动泵作为在各种用途中的一种商业解决方案更加可行。更具体地说：

1)该设计是固有地更高效的，因为在摆动板与锥形板之间的密封线也是用于内部摆动球的位置-设置地点，在该处低摩擦发生并且为了密封目的在任何情况下都施加压力。

2)该设计是固有地更高效的，因为在驱动轴上的摩擦阻力与其它摆动泵相比显著地减小。

3)在部件上的磨损以及润滑要求降低，所以延长寿命。

4)制造公差以多种方式降低，如以前描述的那样。

5)没有部件在刚性包裹层中滑动，从而关于热膨胀的摩擦可引起热飞车和卡住。

6)在内部摆动球内和绕驱动轴的倾斜段的弹性装置的并入增强以上优点。

7)部件数量被优化，特别是关于轴承和关于密封件。

8)常规电动机的减小尺寸(约1/3)的体积、能量浪费(约1/3)以及重量(约30％)是由优选无刷直流电机给予的优点。

9)更小的集成的电机和泵组件允许改装到更宽范围的各种现有分配器以及其它用途中。

10)在蒸气回收用途中摆动泵设计的使用允许(a)稳定的流体移动；(b)更慢的机械密封接触速度；(c)更低的噪声水平(与处于80dB的现有技术相比处于约70dB)；(d)没有故障地泵送偶然接收的液体团的能力；以及(e)在这个例子中的两个泵送腔室可以作为两条独立泵送管线并行地操作，而不用输送稳定流量的阀，这用叶片泵或柱塞泵不容易实现。

11)不需要单向阀(至少在目标用途中)，因为密封线本身几乎在全部盘旋角度处在进口与出口之间提供连续存在的密封。

最后，将理解，作为例子描述和/或这里说明的本发明的范围不限于具体实施例。在以上描述中，已经提到对于本发明的具体构件或整体具有已知的等效物，那么这样的等效物被包括，就像个别叙述那样。本领域的技术人员将认识到，各种修改、添加、已知等效物、以及替代是可能的，而不脱离在如下权利要求书中所叙述的本发明的范围和精神。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种用于泵送可压缩流体的摆动泵，所述摆动泵具有可盘旋的内部摆动球，该可盘旋的内部摆动球具有中心轴线并且接合到圆周摆动板上；所述内部摆动球具有能够接收驱动装置的轴向孔眼；摆动板能够密封地限制在圆周泵送腔室内，该泵送腔室向外由包括外部摆动球的固定部分球形表面限定，在每一侧处由固定的、锥状或锥形板限定；向内由内部摆动球限定，以及在开始和结束处由固定分流板限定，该固定分流板能够密封地横切在进口端口或每个进口端口与出口端口或每个出口端口之间的摆动板；流体从进口端口进入，然后在使用时，通过内部摆动球的盘旋使得流体绕泵送腔室的一侧由两条运动线之一向分流板运送，每根运动线提供在盘旋摆动板侧与锥形板上的相邻的、大体平行的接触线之间的泵送腔室的大体完全封闭，直到流体到达相邻出口端口，在这里每条接触线命名为“密封线”；一条密封线与另一条密封线始终离开180度，并且位于摆动板的相对侧上；其特征在于，摆动板被偏压成盘旋，以便由抵靠内部摆动球保持的力保持所述至少一条密封线，所述力从内部摆动球的轴向孔眼内由共用驱动轴的倾斜段施加，该倾斜段相对于共用驱动轴的直线段形成一角度；所述倾斜段能够转动地支撑在所述轴向孔眼内，并且能够相对于所述轴向孔眼轴向运动；所述直线段能够相对于摆动泵的壳体以固定的关系被转动地支撑；内部摆动球通过在每条密封线处在至少一个固定的锥形板与盘旋的摆动板之间的力的合力而沿共用驱动轴的倾斜段定位；用来相对于泵壳体支撑内部摆动球的轴承装置不存在；以及泵送腔室或每个泵送腔室由抵靠泵壳体弹性支撑的一对相对的圆形密封装置的相应的一个、借助于抵靠所述内部摆动球形成的密封接触而相对于内部摆动球被密封。

2.根据权利要求1所述的摆动泵，其特征在于：通过在摆动板的每一侧与相邻的锥形板之间放置的非弹性层或涂层而形成在密封线或每条密封线处的接触；所述非弹性层或涂层具有低摩擦特性，从而在使用期间，使在密封线或每条密封线处由作用在摆动板上的摩擦产生的损失最小。

3.根据权利要求1所述的摆动泵，其特征在于：使摆动板形成相应的密封线的偏压通过弹性装置施加，该弹性装置至少部分地围绕共用驱动轴的倾斜部分，并且位于内部摆动球的轴向孔眼内；所述弹性装置允许用于施加在密封线的每一条处的更大而且更一致的封闭力。

4.根据权利要求1所述的摆动泵，其特征在于：摆动泵包括与电动机紧密地接合在一起的集成泵的一部分；电动机和泵共享共用驱动轴的直线段；其中，共用段与电动机的转子同轴，并且大体穿过电动机；直线段由固定到泵壳体上的第一轴承装置以及由固定到电动机上的第二轴承装置能够转动地支撑，由此也相对于电动机的定子支撑转子，因此使用共用驱动轴的直线段的轴承作为电动机的轴承。

5.根据权利要求4所述的集成泵单元，其特征在于：设置用于倾斜段和用于共用驱动轴的直线段的轴承装置允许在使用期间轴的轴向运动，从而内部摆动球的位置的任何变化都能引起共用驱动轴的倾斜部分的运动，并且又引起共用驱动轴的直线部分的轴向运动；所述轴向运动具有减小在使用期间由施加到任何轴承装置上的力产生的摩擦的效果，以及具有允许所述一条或两条密封线大体确定内部摆动球的位置和轴的轴向位置的效果。

6.根据权利要求3所述的摆动泵，其特征在于：弹性层围绕在内部摆动球的轴向孔眼内的共用驱动轴的倾斜部分，并且包括一系列环形弹性构件，每个弹性构件放置在滚子轴承外座圈外壳内的对应的圆周凹槽中，并且保持在轴向孔眼内。

7.根据权利要求3所述的摆动泵，其特征在于：所述定向装置包括(a)滚子轴承内座圈，该滚子轴承内座圈具有在共用驱动轴的倾斜部分上滑动配合的轴向开槽的孔眼，该倾斜部分带有径向相对的、扁平的滑动表面；所述开槽的孔眼包括与扁平的表面相垂直的两个空间，每个空间能够将弹性装置保持为抵靠倾斜轴压缩；由此保持的弹性装置使得能够在与径向相对的、扁平的表面的平面相平行的轴向平面中施加定向弹力；所述定向弹力叠加在由倾斜驱动轴施加到摆动板上的偏压上。

8.根据权利要求7所述的摆动泵，其特征在于：定向弹力通过在与由共用驱动轴的直线部分的轴线和共用驱动轴的倾斜部分的轴线共享的平面基本平行的平面中形成径向相对的、扁平的表面而定向，从而当使用时，定向弹力与在摆动板与两块锥形板之间形成的密封线对准，并且随这些密封线转动。

9.根据权利要求1所述的摆动泵，其特征在于：分流板包括固定周缘段和可动中心段，该固定周缘段和可动中心段借助于伸缩接合部接合在一起，该伸缩接合部由弹性装置偏压开；中心段从周缘段向内延伸，并且压靠与耳轴的位置相邻的内部摆动球的表面；中心段设有凹进承载表面，该凹进承载表面具有大体与内部摆动球的半径相同的半径，从而中心段在泵送腔室的每一侧的进口和出口端部之间形成有效密封，然而使由在球与分流板的凹进表面之间的接触产生的摩擦最小。

10.根据权利要求9所述的摆动泵，其特征在于：分流板的固定周缘段包括第一刚性材料，该第一刚性材料具有相对于耳轴的槽隙的低滑动摩擦系数，而可动中心段包括第二刚性材料，该第二刚性材料具有相对于内部摆动球的表面的低滑动摩擦系数。

11.一种集成的泵单元，该集成的泵单元包括与电动机接合在一起的摆动泵型的可压缩流体泵，其特征在于：集成组件用于泵送固有地易爆气体；其中，摆动泵和电动机分离地限制在牢固壳体内，每个牢固壳体装配有用于限制发生在其内的任何火焰或爆炸的装置；所述装置包括：

(a)设有沿在壳体的构件之间的接合部的细长的火焰捕获装置，即封闭间隙和密封件，

(b)设有在泵壳体内的泵的端口或每个端口内的火焰捕获匹配装置，

(c)限制在第一消焰器和第二消焰器内的驱动轴，该第一消焰器由包括泵壳体的一部分的细长金属包裹层形成，该第二消焰器由包括电动机壳体的一部分的细长金属包裹层形成，

(d)通过能够防止火焰或爆炸转移的密封套形成的用于集成的电动机的电连接，以及

(e)驱动轴的倾斜段的末端借助于导电滑动接触而电连接到摆动板的球形基座上，由此保证驱动轴处于与摆动板相同的电位。

Claims (11)

1.一种用于泵送可压缩流体的摆动泵，所述摆动泵具有可盘旋的内部摆动球，该可盘旋的内部摆动球具有中心轴线并且接合到圆周摆动板上；所述内部摆动球具有能够接收驱动装置的轴向孔眼；摆动板能够密封地限制在圆周泵送腔室内，该泵送腔室向外由包括外部摆动球的固定部分球形表面限定，在每一侧处由固定的、锥状或锥形板限定；向内由内部摆动球限定，以及在开始和结束处由固定分流板限定，该固定分流板能够密封地横切在进口端口或每个进口端口与出口端口或每个出口端口之间的摆动板；流体从进口端口进入，然后在使用时，通过内部摆动球的盘旋使得流体绕泵送腔室的一侧由两条运动线之一向分流板运送，每根运动线提供在盘旋摆动板侧与锥形板上的相邻的、大体平行的接触线之间的泵送腔室的大体完全封闭，直到流体到达相邻出口端口，在这里每条接触线命名为“密封线”；一条密封线与另一条密封线始终离开180度，并且位于摆动板的相对侧上；其特征在于

(a)摆动板被偏压成盘旋，以便由抵靠内部摆动球保持的力保持所述至少一条密封线，所述力从内部摆动球的轴向孔眼内由共用驱动轴的倾斜段施加，该倾斜段相对于共用驱动轴的直线段形成一角度；所述倾斜段能够转动地支撑在所述轴向孔眼内，而相对于所述轴向孔眼能够轴向运动；所述直线段能够相对于摆动泵的壳体以固定的关系被转动地支撑；

(b)当使用时，内部摆动球通过在每条密封线处在固定的锥形板与盘旋的摆动板之间的力的合力而大体沿共用驱动轴的倾斜段定位；用来抵靠泵壳体支撑内部摆动球自身的轴承装置不存在；以及

(c)泵送腔室或每个泵送腔室由抵靠泵壳体弹性支撑的一对相对的圆形密封装置的相应的一个、借助于抵靠所述球形成的密封接触而相对于内部摆动球被密封，因而所有这些在使用期间都使摩擦最小。

2.根据权利要求1所述的摆动泵，其特征在于：通过在摆动板的每一侧与相邻的锥形板之间放置的非弹性层或涂层而形成在密封线或每条密封线处的接触；所述非弹性层或涂层具有低摩擦特性，从而在使用期间，使在密封线或每条密封线处由作用在摆动板上的摩擦产生的损失最小。

3.根据权利要求1所述的摆动泵，其特征在于：使摆动板形成相应的密封线的偏压通过弹性装置施加，该弹性装置至少部分地围绕共用驱动轴的倾斜部分，并且位于内部摆动球的轴向孔眼内；所述弹性装置允许用于施加在密封线的每一条处的更大而且更一致的封闭力。

4.根据权利要求1所述的摆动泵，其特征在于：摆动泵包括与电动机紧密地接合在一起的集成泵的一部分；电动机和泵共享共用驱动轴的直线段；其中，共用段与电动机的转子同轴，并且大体穿过电动机；直线段由固定到泵壳体上的第一轴承装置以及由固定到电动机上的第二轴承装置能够转动地支撑，由此也相对于电动机的定子支撑转子。

5.根据权利要求4所述的集成泵单元，其特征在于：设置用于倾斜段和用于共用驱动轴的直线段的轴承装置允许在使用期间轴的轴向运动，从而内部摆动球的位置的任何变化都能引起共用驱动轴的倾斜部分的运动，并且又引起共用驱动轴的直线部分的轴向运动；所述轴向运动具有减小在使用期间由施加到任何轴承装置上的力产生的摩擦的效果，以及具有允许所述一条或两条密封线大体确定内部摆动球的位置和轴的轴向位置的效果。

6.根据权利要求3所述的摆动泵，其特征在于：弹性层围绕在内部摆动球的轴向孔眼内的共用驱动轴的倾斜部分，并且包括一系列环形弹性构件，每个弹性构件放置在滚子轴承外座圈外壳内的对应的圆周凹槽中，并且保持在轴向孔眼内。

7.根据权利要求3所述的摆动泵，其特征在于：所述定向装置包括(a)滚子轴承内座圈，该滚子轴承内座圈具有在共用驱动轴的倾斜部分上滑动配合的轴向开槽的孔眼，该倾斜部分带有径向相对的、扁平的滑动表面；所述开槽的孔眼包括与扁平的表面相垂直的两个空间，每个空间能够将弹性装置保持为抵靠倾斜轴压缩；由此保持的弹性装置使得能够在与径向相对的、扁平的表面的平面相平行的轴向平面中施加定向弹力；所述定向弹力叠加在由倾斜驱动轴施加到摆动板上的偏压上。

8.根据权利要求7所述的摆动泵，其特征在于：定向弹力通过在与由共用驱动轴的直线部分的轴线和共用驱动轴的倾斜部分的轴线共享的平面基本平行的平面中形成径向相对的、扁平的表面而定向，从而当使用时，定向弹力与在摆动板与两块锥形板之间形成的密封线对准，并且随这些密封线转动。

9.根据权利要求1所述的摆动泵，其特征在于：分流板包括固定周缘段和可动中心段，该固定周缘段和可动中心段借助于伸缩接合部接合在一起，该伸缩接合部由弹性装置偏压开；中心段从周缘段向内延伸，并且压靠与耳轴的位置相邻的内部摆动球的表面；中心段设有凹进承载表面，该凹进承载表面具有大体与内部摆动球的半径相同的半径，从而中心段在泵送腔室的每一侧的进口和出口端部之间形成有效密封，然而使由在球与分流板的凹进表面之间的接触产生的摩擦最小。

10.根据权利要求9所述的摆动泵，其特征在于：分流板的固定周缘段包括第一刚性材料，该第一刚性材料具有相对于耳轴的槽隙的低滑动摩擦系数，而可动中心段包括第二刚性材料，该第二刚性材料具有相对于内部摆动球的表面的低滑动摩擦系数。

11.一种集成的泵单元，该集成的泵单元包括与电动机接合在一起的摆动泵型的可压缩流体泵，其特征在于：集成组件用于泵送固有地易爆气体；其中，摆动泵和电动机分离地限制在牢固壳体内，每个牢固壳体装配有用于限制发生在其内的任何火焰或爆炸的装置；所述装置包括：

(a)设有沿在壳体的构件之间的接合部的细长的火焰捕获装置，即封闭间隙和密封件，

(b)设有在泵壳体内的泵的端口或每个端口内的火焰捕获匹配装置，

(c)限制在第一消焰器和第二消焰器内的驱动轴，该第一消焰器由包括泵壳体的一部分的细长金属包裹层形成，该第二消焰器由包括电动机壳体的一部分的细长金属包裹层形成，

(d)用于集成的电动机的通过能够防止火焰或爆炸转移的密封套形成的用于集成的电动机的电连接，以及

(e)驱动轴的倾斜段的末端借助于导电滑动接触而电连接到摆动板的球形基座上，由此保证驱动轴处于与摆动板相同的电位。

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