CN102852768A - 改进的泵 - Google Patents

Abstract

一种具有无螺栓盖的泵，所述盖仅通过其与外壳之间的压缩环就能够被保持在泵的外壳的端部。泵具有无凸缘的阀板，即，阀板不具有凸缘（将所述头部固定到泵的螺栓通过其延伸。所述泵具有偏心器和活塞，偏心器和活塞都具有孔，从而使得泵相对端的活塞可以相位相差180度地组装到电机的轴。包括两个泵的头部件和连接所述两个头部件的管的整体头部在两个头部件之间还具有一体形成的端口。泵由弹性管状部件从其端口支撑。泵具有推入安装装置，该装置可以被推入到例如头部件、外壳或基座上的孔中，从而使得在被推入后，环绕所述装置的环在所述本体的边缘之后向外扩展，从而将该装置设置在开口中。

Description

改进的泵

技术领域

本发明涉及压缩泵和真空泵，尤其涉及对泵的组装和制造的改进。

背景技术

在本文中描述的普通类型的泵是公知的。这种公知的泵可具有一个或多个泵腔，并通常具有通过电机驱动而在泵腔中来回运动的活塞（例如，摇摆活塞（wobble piston）、铰接头活塞（articulated head piston）或隔膜活塞（diaphragm piston））。如果具有轴线平行的两个泵腔，则电机通常位于用于限定泵的曲轴箱并将电机结合到泵腔的两个外壳之间，并且电机的轴心线垂直于泵腔的轴线。在一种有用的形式中，整体头部跨接于两个泵腔，如美国专利No.6,056,521所述，该美国专利并入本文作为参考。

外壳与电机相对的端部通常至少部分地由用于使气体通过的风扇罩、或一些需要额外的固定件来将其固定的盖子进行封闭，这就需要进行额外的组装和需要额外的部件。此外，阀板（如果阀板与头部是分开的，则通常设置在头部的正下方）通常具有将头部固定在外壳上的凸缘，连杆通过所述凸缘延伸，气缸和其他可能的部件位于头部和外壳之间。这些凸缘带来的问题是，在组装时需要将阀板定位以和头部的螺栓孔对准，并且在某些情况下（例如，头部的凸缘与阀板的凸缘相互妨碍时）可能导致泄露。在其他的结构中，需要利用与固定头部的固定件分开的单独固定件来固定阀板。

此外，各个活塞被组装至驱动轴，以前这通常是通过电机轴上的平坦部分来完成。一个端部的平坦部分的相位与另一个端部的平坦部分的相位相差180度，从而使得活塞也是异相的。抵靠平坦部分的固定螺栓在组装时会引入误差，这是因为它们不一定能够使得活塞的相位相差180度。对于单个端部的活塞而言，不会产生相位的问题，但是对于双端泵（double-ended pump）而言，则需要可靠的方法来确保相位相差180，同时不会使得组装困难。

此外，这些泵可以具有许多不同的应用。因此，对于这些泵结构来说具有不同的端口结构是有益的。

这种类型的泵还能够设置有不同的可拆卸的、或分离的端口结构。因此，如果具有一种能够容易地将端口或塞子（plug）加到泵上的方法将是有益的。

此外，众所周知，这种类型的泵会产生大量的噪声和振动。在大部分的应用中，隔绝（isolation）是一个主要的设计目标。在本领域中还需要一种能在低成本下获得高性能，并且易于安装的技术方案。

发明内容

在一方面，本发明提供了一种具有无螺栓（boltless）的盖的泵，所述盖仅通过其与外壳之间的压缩环就能够被保持在泵的外壳的端部。外壳中的孔具有斜面，在将盖插入到所述孔内时，所述斜面对环进行压缩，并且所述环抵靠位于所述孔中从而将所述盖固定到外壳上。所述盖具有凸缘，用于阻止盖过度地插入到外壳内。所述盖可设置有端口，并能够承受由曲轴箱产生的真空力，尤其是在泵通过曲轴箱进行吸入时。

在另一方面，泵具有无凸缘的阀板，即，阀板不具有凸缘（将所述头部固定到泵的螺栓通过其延伸）。去掉凸缘有助于解决在阀板和头部之间由凸缘引起的泄漏问题。在去掉凸缘后，可以将其他的装置设置在所述阀板和头部上，从而有角度地将所述阀板相对于所述头部定位。在一些应用中，有角度的定位是优选的，用来防止在所述阀板上与阀板或阀的相互作用。

在另一个方面，所述泵具有偏心器和活塞，偏心器和活塞都具有孔，从而使得泵相对端的活塞可以相位相差180度地组装到电机的轴。

在另一方面，包括两个泵的头部件和连接所述两个头部件的管的整体头部在两个头部件之间还具有一体形成的端口，该端口用来提供到管的通道。在优选的形式中，所述端口位于所述两个头部件的中间。

在另一方面，泵由弹性管状部件从其端口支撑。弹性管状部件可以在基座和泵的端口之间延伸，所述端口可以是进入端口、出口端口或两者都是。在这个方面，这种弹性安装在泵工作时是硬的，从而使得在泵非工作时，所述泵座落在坚硬的支架（mount）上，这在装运时是有用的。

另一方面，泵具有推入安装装置，该装置可以被推入到例如头部件、外壳或基座上的孔中，从而使得在被推入后，环绕所述装置的环在所述本体的边缘之后向外扩展，从而将该装置设置在开口中。还可以在所述装置的周围设置密封环，用来在所述装置和本体之间进行密封。

本发明的这些和其他目的和有益效果根据详细的说明书和附图是显而易见的。

通过以下详细描述，本发明的上述和其他目的以及有益效果将是显而易见的。在说明书中，参照相应的附图对本发明的优选实施方案进行描述。

附图说明

图1是根据本发明的泵的立体图；

图2是图1中的泵的俯视分解立体图；

图3是图1中的泵的仰视分解立体图

图4是图1中的泵的剖视立体图；

图5是图4中的部分放大图；

图6A是沿着泵的纵向轴线获取的剖视平面图；

图6B是图6A的部分放大图；

图7是图6B的部分放大图；

图8A是俯视得到的泵的顶部部分的放大立体图；

图8B是仰视得到的泵的顶部部分的放大立体图；

图8C是图6B的部分放大图；

图9是泵的活塞、偏心器以及相关部件的放大分解立体图；

图10是在将活塞组装到电机轴时用于将活塞和偏心器对准的工具的前平面视图；

图11是图10中的工具的侧平面图；

图12是示出了本发明的使用两个安装点的支架的示意立体图；

图13与图13相似，但示出了可选地使用三个安装点的视图；

图14是支架中一个的细节图；

图15是从大致为桶形推入端口装置的纵向轴线获得的剖视图；以及

图16-21是图1中的泵的前、后、右端、上、左端和底面的平面图。

具体的实施方式

参照图1-4，本发明的泵10包括两个相同的外壳12和14、位于两个外壳之间的电机16、位于所述外壳与电机16相对的端部的相同的盖18和20、相同的气缸22和24、相同的阀板26和28、包括通过管36结合为一体的两个头部件32和34的整体头部30，以及将所有部件固定并密封起来的固定件和密封件。整体头部30的每个端部通过螺栓40栓接到各个外壳12和14上，从而将阀板26和28以及气缸22和24分别夹固到外壳12和14。

具体参照图4-7，泵10通过各个外壳12和14底部的端口42和44抽吸进入空气。泵腔的进入挡板阀46a、48a设置于活塞头46或48（图2），通过这些挡板阀，气体进入到由各个气缸22或24、活塞25或27、以及阀板26或28限定出的泵腔200或201中。气体可通过阀28a、26a，经过管36和出口88排出。整体头部30当然能够被制造成一体地包括阀板26和28，在这种情况下，头部的盖能够形成为单独件，盖能够在整体头部30中一体形成，如图所示。

盖18和20是塑料模制部件，不需要任何穿过它们的开口，当然其可以具有穿过它们的开口，例如端口，并且可以在盖的内侧设置过滤器（例如，HEPA过滤器或毡过滤器）以对进入或排出的气体进行过滤。如图所示，盖本来是不需要任何穿过它们的孔的，这是因为进入是通过外壳的底部来实现的。如果在电机轴上设置风机叶片，则盖也可以是使空气通过它们的风扇罩。

由于盖18和20是相同的，所以仅对盖20进行详细描述。通过将盖20制成为圆形的形状，并将它安装到外壳14端部中加工出的圆形孔50而固定到外壳14，外壳14可以是铸造的铝合金材料或其他坚硬结实的材料。参照图7，圆形孔50具有筒形部分52和截头圆锥体部分54，截头圆锥体部分54朝向外部张开，并在向内的方向锥缩。外壳14具有端面56，端面56抵靠盖20的凸缘58，以阻止盖20进一步进入到孔50。孔50在其内端还可以具有用来阻止盖20进入的侧翼66。斜面54引导盖20进入到筒形部分52，这是由于盖20的延伸部分60的直径虽然比筒形部分52的直径稍微小，但大致是相同的。延伸部分60还包括驻留密封环64的O型槽62，密封环64为可压缩的弹性O型环。可以将标准的O型环安装在盖20和外壳14之间。环64在盖20和外壳14之间被压缩，并用来在泵工作和非工作时，提供保持盖20并将盖20固定到外壳14的合适的力。

在工作过程中，当活塞通过外壳14的底部将气体吸入到泵腔内时，盖20承受由于在气缸中活塞往复运动而产生的循环真空力。该真空还有助于将盖20保持在孔50中。环64提供合适的恒力将盖20保持在固定于外壳14的孔60中。因此，盖20可被称为“无固定件（fastenerless）”，这就使得能够容易地将盖20推入组装至外壳14。在凸缘58的边缘可以设置螺丝刀槽或凹陷57，以形成在拆卸时可将盖20从孔50撬开的空间。

O型环还用于密封，以防止空气、灰尘、液体和其他碎片通过盖20和外壳14之间的界面进入到外壳14。密封环64可以是弹性O型环（如图所示），或者是任意其他类型的密封环，例如，四边形密封环、截面为方形或其他形状的O型环、或标准的O型环。O型环的材料可以例如是硅树脂，硅树脂是用于O型环的标准材料。如果盖20和外壳14之间的界面不需要密封，例如，如果盖20为风扇罩，则环64可以是例如塑料或金属的开口环，并能够和孔50产生摩擦力用以保持盖20。此外，在孔50内可以形成槽或侧翼，用于设置环64，从而提供形状安装（formfit）和摩擦安装（friction fit），以增加保持力。

还应该注意到，使上述盖承受由密封的环64实现的真空能够对盖施加压力，这会将盖拉紧，并减少了本来会从盖传出的噪音。

参照图8A-8C，仅通过穿过孔（34a、34b、32a、32b）并沿着阀板28、26侧面的螺栓40提供的夹紧力，就能够将阀板26和28固定在泵组件中。如在附图中显而易见的，没有固定件延伸穿过阀板26和28。以前，在典型用于这类泵的现有技术中，阀板26和28具有将它们保持在组件中的单独固定件，或具有与头部30的螺栓凸缘相似的凸缘，螺栓40将穿过所述凸缘延伸。已经发现去除这些凸缘减少了在阀板和头部30之间出现的泄露问题。去除单独的固定件还便于组装。

使用现有技术的阀中的凸缘或单独的固定件能够实现阀板的定位，这是期望的，从而使得将挡板固定在阀板上的固定件不会与头部的下侧的形成物（例如，推钉承台（ejector pin land））相互作用。在去除了阀板的凸缘和单独的固定件后，阀板可以以任意的方位来组装，除非用一些其他的手段来限制方位。为此，各个阀板26、28的上侧设置有肾形的凹陷72（图8A）。此外，头部36的下侧在每一端设置有两个销74（图8B）以固定在凹陷72中，从而使阀板26、28中的挡板阀固定件76的位置远离推钉承台78。

阀板26和28的形状被形成为具有向下延伸到各自的气缸22或24的顶部内的延伸部分82。延伸部分82具有密封环槽80，密封环84位于密封环槽80内，以抵靠各个气缸22或24的内表面进行密封。密封环还可以是标准的O型环、截面为方形的O型环、四边形环、或其他任意的密封环。各个气缸22或24的内部提供了用于抵靠密封的优选表面，其圆度优于气缸外表面的圆度，并且该表面被电镀处理以提供用于抵靠密封的非常光滑的表面。此外，密封环在气缸内滑动优于在气缸外表面滑动。

阀板28的接近其顶部并在延伸部分82上方延伸的部分在本文中被称为部分86。部分86可以与一个或多个凹陷87一起形成，以允许用平叶片螺丝刀将阀板从气缸撬开。

参照图1-3，头部30的管36具有端口88，端口88与管36形成为整体，端口88的内侧直接与管36的内侧连通，管36当然也与头部件32和34连通。在头部件32和34之间设置与管36一体形成的端口以用于连接应用，该连接应用的范围大于仅在头部件32和34中设置端口。此外，在该位置设置端口能够实现如下参照图14所述的三点安装。将头部30的所有部件铸造成一个整体，即，将头部件32和34、管36、以及端口88铸造成一个整体，以使得头部30具有非常好的结构刚度，从而使头部30能够用作手柄，并且用来支撑泵的重量，或至少支撑泵的部分重量，如在图14所示的侧安装应用那样。

参照图9，由于泵10是摇摆活塞型的泵，所以各个活塞组件25和27包括活塞92，活塞92具有与连接杆一体形成的活塞头46、48。其他类型的活塞包括隔膜活塞或铰接头活塞。在本文中所用的术语“活塞”意为包括多种类型的活塞。众所周知，活塞92的活塞头具有保持器，保持器保持形成了分别与气缸22和24滑动密封的杯形密封。

参照图9，各个活塞组件25、27还包括例如由钢铁形成的偏心器94，偏心器94具有配重部分96和粗短的部分（stub portion）98（图6B）。活塞组件25、27通过各自的偏心器94固定到电机轴100的相对端。为此，各个偏心器94具有大小能够接纳轴100的端部和带螺纹的固定器（未图示）的孔，固定器例如可以是固定螺栓并能够抵靠所述轴拧紧，以将偏心器和活塞组件固定在轴上。轴心线104与短轴（stub axis）106隔开并平行，从而使得在轴100转动时，活塞92往复运动。粗短的部分98通过轴承108结合（journal）到活塞92，轴承108可以是例如滚珠轴承或其他类型的轴承。

泵10的相对两端的两个活塞92被组装为彼此相差180度相位，从而使得在一个活塞位于上死点时，另外一个活塞位于下死点。为此，各个活塞设置有两个孔110和112。孔110和112相对于轴线106相隔180度，并且所述孔的中心位于贯穿其中心并且与stub 98的轴线106相交的线上。各个偏心器94还设置有孔114，孔114相对于轴线104与轴线106相差180度，并且位于延伸通过轴线106、轴线104和孔114的中心的线上。孔110、112和114的所有纵向轴都平行于轴线104和106。因此，如图6所示，在孔114和孔110排成一条线时，活塞位于下死点位置，在孔114和孔112排成一条线时，活塞位于上死点位置。

图10和11所示的磁销固定件115可以用来对准上述孔，磁销固定件115为磁盘117，其大小约为活塞92的圆形下部的大小，并且具有两个由其伸出并轴向地隔开以进入孔110和112的销119，这些销的长度足以穿过孔114。磁盘抵靠粗短的部分98或轴承108保持固定件，同时固定螺丝抵靠轴100被拧紧。在泵的一端，在活塞位于下死点位置时执行这一操作，同时将固定件留在该位置，以保持下死点位置。使用相似的固定件115将位于上死点位置的活塞92组装到泵的另一端。在两组固定螺栓拧紧时，将活塞的位置固定在轴100上，此时磁固定件可以被去除。注意，通过入口孔42、44可对固定螺栓进行操作。

如上所述的泵10通常使用一些安装托架安装在外壳上，安装托架可包括防振器，例如弹性组件。通常在入口和出口之间具有管形部件（tubing）以形成与泵的连接，通常，管形部件是松弛的，这样泵的振动不会通过管形部件传递到机器的其他部分。

图12示出了本发明的支架，其中，管形部件132将泵10安装到基座136。管形部件132优选由尽可能柔软但还能支撑泵10的弹性材料制成。管形部件132还提供了使空气进入泵的入口138的通道，并在泵的底部拧紧固定在孔42、44内。基座136是用于泵10的进口集管或其他的集管，这些集管包含在管形部件132连接于入口时将流体引入泵10、而在基座136连接于出口时从泵10引出流体的通道。

图13示出了泵10在其侧面安装的可选实施方案。入口140设置于各个外壳的侧面，而不是在底部。与图12的支架132类似的管形支架被设置于各个入口140，并且与出口88一同为泵10提供三点支架。连接到端口140的管形支架会使空气进入到泵10，来自端口88的管形支架提供气体从泵10排出的通道。可将所有的三个端口连接到相同的基座，从而为进入和排出的气体提供集管。

图14示出了可用于替代支架132的管形支架152的更加详细的结构。端口138通过管形支架152连接到基座136的端口150，管形支架152具有在其各个端部模制的凸缘。还可以在管形支架的中心位置和凸缘之间设置角板（gusset）。安装挡块154可以被模制为管形支架的一部分，或者可以单独设置在端口138和150的端部之间，或者在管形支架足够坚硬以支撑泵时可以将其省略。在管形支架152的凸缘之间设置有压缩弹簧156，用来对泵10进行额外的支撑。管形支架152优选地由弹性材料模制而成，其中所用的弹性材料尽可能软，从而尽可能地吸收尽可能低的频率的振动，并还能够支撑或辅助支撑泵10，并同时使流体能够进出泵。

图15示出了例如端口138、140、150或塞子160（图2）等装置是如何设置在例如基座136、外壳12或14、头部30等本体中，以在本体之间建立连接的。在图16中，本体被标示为参考标号164。如图16所示，装置166是端口。本体164包括具有斜面部分170和位于斜面170内部的桶形部分172的圆形开口168，斜面部分170在朝着本体164的内部的方向上锥缩。装置166包括具有开口端185的前向部分174，前向部分174在其外表面上限定有密封槽176，并且在其开口端的附近限定有保持环槽178。密封环180可以是标准的O型环、四边形环、正方截面O型环、或者是其他类型的密封环，并且在密封槽176中环绕前向部分174。保持环182被接纳在保持槽178中，并可以是标准的O型环、四边形环、正方截面O型环、或者是其他类型的可压缩和扩展的环的弹性环，它可以是人造橡胶的、塑料的或金属的、或者可以具有或不具有开缝。密封环180抵靠表面172以传统的方式进行密封。然而，在将装置166插入到孔168内后，保持环182最初被斜面170压缩，并滑动通过开口172，直到保持环182越过开口172的内边缘184，这样，保持环182扩展以与开口的内边缘184相互作用，以将装置166保持在开口168中。这样可以很容易地将装置166推入组装到本体164，并且将装置166牢固地连接到本体164。

尽管已经描述了端口，但是装置166可以是塞子、减压阀、过滤器的一部分、消声器、衰减器、测量仪器、其他的需要耦合到孔的设备或泵组件。

已经对本发明的优选实施方案进行了详细的描述。对于这些优选实施方式的修改和变换对于本领域的技术人员应该是显而易见的。因此，本发明不应该受到所描述的实施方案的限制，而由权利要求书来限定。

Claims (14)

1.一种泵组件，具有：

第一和第二活塞组件（25，27），耦合到电机（16）的轴（100）的相对端，并且其每一个都包括活塞（92）；

偏心器（94），具有配重部分（96）和粗短的部分（98），所述粗短的部分具有第一轴线（106），所述偏心器包括具有第二轴线（104）的孔，所述第二轴线平行于所述第一轴线，并与其隔开，所述电机的轴的端部接纳在所述孔中；以及

固定件，用于将所述偏心器固定到所述电机的轴；

其中，所述粗短的部分（98）结合到所述活塞（92），用于相对于所述活塞绕所述第二轴线旋转，

其特征在于，所述第一活塞组件（27）的活塞（92）具有至少第一对准孔（110或112），所述第一对准孔（110或112）具有平行于所述第一和第二轴线的轴线，所述第一活塞组件（27）的偏心器（94）具有对准孔（114），所述对准孔（114）能够与所述第一对准孔（110或112）对准，其中，在所述偏心器对准孔与所述第一对准孔对准时，所述活塞位于上死点位置或下死点位置。

2.如权利要求1所述的泵组件，其特征在于，在所述第一活塞组件（27）的活塞上具有第二对准孔（110），其中，在所述偏心器对准孔（114）与所述第一对准孔（112）对准时，所述活塞位于上死点位置，在所述偏心器对准孔（114）与所述第二对准孔（110）对准时，所述活塞位于下死点位置。

3.如权利要求1所述的泵组件，其特征在于，所述第二活塞组件（25）的活塞（92）具有第一对准孔（110或112），在所述第二活塞组件的偏心器上具有对准孔，其中，所述第二活塞组件（25）的活塞（92）的第一对准孔（110或112）与所述第二活塞组件（25）的偏心器对准孔（114）对准时，以及所述第一活塞组件（27）的所述活塞（92）的第一对准孔（110或112）与所述第一活塞组件（27）的偏心器对准孔（114）对准时，所述活塞（92）的相位相差180度。

4.如权利要求2所述的泵组件，其特征还在于，包括具有两个销（119）的磁固定件（115），所述两个销（119）可同时延伸通过所述第一、第二和偏心器对准孔。

5.一种具有端口（138）的泵，其特征在于，所述泵被安装于基座（136），所述基座（136）具有一个或多个弹性管状部件（132或152），所述多个弹性管状部件（132或152）限定出至少一个用于使气态的液体流通到所述端口的通道，所述弹性部件的一端连接到所述端口，其另一端连接到所述基座。

6.如权利要求5所述的泵，其特征在于，在所述泵不工作时，所述一个或多个弹性体是松弛的，从而使得所述泵座落在支架上，在所述泵工作时，所述弹性体承受将所述泵从所述支架抬起以使所述泵与振动隔离的压力或真空。

7.如权利要求5所述的泵，其特征在于，所述管状体使所述泵与振动隔绝。

8.一种具有端口（168）的泵，其特征在于，泵组件（138，140，150，160，166）具有至少形成插入件（174）的部分，所述插入件可插入到所述端口（168）内，所述插入件（174）具有至少部分地环绕其的可变形环（182），在所述插入件（174）插入到所述端口时，所述可变形环（182）可以在所述插入件（174）和所述端口之间压缩，其中，在所述环（182）)跳过足够深的插入深度时，所述环向外扩张以禁止将所述插入件去掉。

9.如权利要求8所述的泵，其特征在于，在所述插入件和所述泵之间具有第二环，所述第二环为密封环。

10.如权利要求8所述的泵，其特征在于，所述泵组件是端口。

11.如权利要求8所述的泵，其特征在于，所述泵组件是塞子。

12.如权利要求8所述的泵，其特征在于，所述泵组件是减压阀。

13.如权利要求12所述的泵，其特征在于，所述弹性可变形部分是弹性环、金属开口环或塑料开口环。

14.一种泵组件（166），具有可插入到泵端口（168）的端部（174），所述可插入的端部（174）包括：

弹性可变形部分（182）；

比所述可变形部分（178）坚硬的部分，其由所述弹性可变形部分（182）至少部分地围绕；

初始插入形态，其中，所述变形部分可在内端口表面和所述更坚硬的材料之间发生形变，以及

最终插入位置，其中，所述可变形部分具有与处于所述初始插入形态时不同的形态，所述端口中阻挡所述可变形部分（182）的拱座（184）用于禁止将所述可插入的端部被去除。

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