CN107654349A - 一种内置排气通道的往复式活塞泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内置排气通道的往复式活塞泵，其特点是活塞组件由单向阀芯（10）、活塞（13）、活塞环（14）构成，活塞（13）开有轴向通气孔，连杆（15）的端部开有轴向转为径向的通气孔，连杆的端部通过螺钉与活塞固定连接，并使得单向阀芯和活塞环固定于活塞与连杆端部之间，单向阀芯（10）的边缘具有弹性，能根据经过活塞通气孔两侧气流压力差即时地开启或关闭活塞通气孔，进而使气缸排出的脉动气流经活塞和连杆端部的通气孔进入到由机壳（3）与顶盖（20）所围成的缓冲腔内。本发明能降低脉动气流噪声6‑8分贝，还能保证真空泵的工作效率，并能进一步缩小微型泵体积、减轻其重量，为微型泵降噪、减振开辟了新的技术途径。

Description

一种内置排气通道的往复式活塞泵

技术领域

本发明涉及一个活塞泵技术，尤其为一种低噪声的往复式活塞泵（以下简称泵）。

背景技术

往复式活塞泵是用途极广的设备。缩小泵体体积减小震动与噪音是对泵的基本要求。对用于氧浓缩或富氧装置之类医疗保健应用的泵则更需要体积紧凑且安静，以可随意地在家庭、野外或医院中适用。在泵中，由于活塞做往复运动，必然造成吸气、排气的间歇性和周期性，其脉动气流会产生脉动噪音，特别是排出气道的脉动噪音更为明显。如何降低泵的排气脉动噪声，现有的解决方案着眼于泵排气室与排气管道结构上的改进，如设置形状结构特别的排气管，以使流经的气体流动均匀，参见CN105201790A。国外也有人提出采用隔膜覆盖在排气室的限定腔室处，来降低排气脉动噪声的技术方案，参见CN1734092A。上述降低排气脉动噪声的技术方案所具有共同技术效果都将增加气体排出阻力，降低排出流量，降噪效果也欠佳，同时还会占用一定空间，增加了泵的体积。

发明内容

本发明的目的是提供一种能有效降低泵排气脉动噪声的往复式活塞泵。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种内置排气通道的往复式活塞泵，其构成包括有电机、连杆组件、活塞组件、气缸、壳体及顶盖，所述电机转动轴通过连杆组件与活塞组件连接，所述连杆组件由连杆、圆环滚动轴承、偏心轮和平衡轮构成，电机转动轴与偏心轮和平衡轮固定，偏心轮外围设置有圆环滚动轴承，连杆一端套装于圆环滚动轴承外围，连杆另一端连接活塞组件，其特征在于：所述活塞组件由单向阀芯（10）、活塞（13）、活塞环（14）构成，活塞（13）开有轴向通气孔，连杆（15）的端部开有轴向转为径向的通气孔（25、26），连杆（15）的端部通过螺钉与活塞（13）固定连接，并使得单向阀芯（10）和活塞环（14）固定于活塞（13）与连杆（15）的端部之间，所述单向阀芯（10）的边缘具有弹性，能根据经过活塞（13）通气孔两侧气流的压力差即时地开启或关闭活塞（13）的轴向通气孔，进而使气缸（5）排出的脉动气流经活塞（13）和连杆（15）端部的通气孔进入到由机壳（3）与顶盖（20）所围成空腔内。此技术方案将机壳与顶盖所围的内部空腔作为泵排出脉动气流的缓冲腔，压缩脉动气体经此缓冲腔后再排出，衰减压缩气体的脉动，实现降噪之目的。同时还具有一定的减小振动的作用。

在上述技术方案中，所述顶盖设置有排气通道（27），该顶盖（20）内壁开有螺旋圆环形槽沟（29）。此技术方案螺旋圆环形槽沟的设置，能使得脉动气流经此槽沟引导至排气出口，从而使脉动噪音的峰值有所降低。

在上述技术方案中，所述阀座（6）的进气通道（24）与进气腔（31）的接口为边置相切圆滑过渡，进气腔为圆环槽形。此技术方案圆环槽形进气腔的作用是能降低活塞泵吸气时的气流脉动。

在上述技术方案中，所述电机转动轴连接两个连杆组件，两个连杆组件分别带动两个活塞组件在两个气缸内做往复运动，且两个气缸呈对置排布，当一个活塞组件处于吸气阶段，另一个活塞组件侧处于排气阶段。这样，进入泵壳体空腔内脉动气流形成互补，即一活塞（后端面）在压缩排气时，另一活塞（后端面）则在进气，使泵腔体内进气是连续的，从而降低了脉动气流的脉动幅度而达到降低噪声的技术效果。

在上述技术方案中，所述电机转动轴上固定有风扇。所述风扇的扇叶（28）断面为吊钟型，该扇叶喇叭口朝上，该扇叶底部开有消声通气孔（30）。随电机转动轴转动的风扇，一方面起到了搅动泵壳体空腔内部气流的作用，能进一步降低脉动气流的脉动幅度，从而降低噪声，同时，叶轮还能增加泵壳体空腔内气体排出壳体的动能，从而以保证泵的效率。

在上述技术方案中，所述连杆（41）端部与活塞（48）通过紧定螺钉（43）固定，单向阀芯（52）和活塞环（42）被固定在活塞（48）与连杆（41）端部之间，活塞（48）开有轴向通气孔（44），连杆（41）端部轴向也开有通气孔（53），连杆（41）的支架结构形成了镂空气道（54）。

本发明的优点：1.选择泵壳体内部空腔作为脉动气流的缓冲腔体，一方面能有效地降低脉动气流噪声6-8分贝。2.在缓冲腔体内设置风扇，除能进一步加强降噪效果，还能增加缓冲腔内气流向外排出时的动能，从而保证真空泵的工作效率。3.将原来外置的排气管道内置，可以进一步缩小微型真空泵的体积。4.内置排气通道的思路，为微型泵的降噪、减振开辟了新的技术领域。

附图说明

图1是本发明实施例一，一个电机驱动单气缸泵的结构示意图（剖视）。

图2是本发明实施例二，一个电机驱动单气缸泵且带风扇的结构示意图（剖视）。

图3是图2的A-A剖面，是阀座内侧进气腔结构示意图。

图4是图2的B-B剖面，是顶盖内壁螺旋圆环形槽沟及排气通道孔示意图。

图5是本发明实施例三，一个电机驱动两个对置气缸泵的结构示意图。

图6是本发明另一种活塞组件的结构示意图。

以上附图中，1是电机，2是衬套，3是机壳，4是密封圈，5是气缸，6是阀座，7是密封环，8 是O密，9是螺钉，10是单向阀芯，11是单向阀芯，12是阀板，13是活塞，14是活塞环，15是连杆，16是圆环滚动轴承，17是偏心轮，18是螺钉，19是密封垫，20是顶盖，21是定位轴承，22是隔振垫，23是平衡轮，24是进气通道，25是位于连杆的上排气通道，26是位于连杆的下排气通道，27是排气通道，28是风扇，29是圆环形槽沟，30是风扇端面消声孔，31是进气腔，32是进气通道，33是偏心轮，41是连杆，42是活塞环，43是紧定螺钉，44是活塞通气孔，45是单向阀芯，46是阀板进气孔，47是O密，48是活塞，49是进气通道，50是密封环，51是气缸，52是单向阀芯，53是连杆端部轴向通气孔，54是连杆端部镂空通气孔。

具体实施方式

实施例一，本实施例给出了一种单气缸往复活塞泵，其结构如附图1所示。

本实施例中，连杆组件由连杆15、圆环滚动轴承16、偏心轮17和平衡轮23构成，偏心轮17通过压配或键槽结构与电机1转动轴作套装固定，偏心轮17外围设置有圆环滚动轴承16，连杆15一端套装于圆环滚动轴承16的外围，电机1转动轴未端部套装定位轴承21并定位于泵壳体顶盖20，连杆15的另端连接活塞组件，活塞组件在气缸5中作往复运动。

本实施例中，活塞组件由单向阀芯10、活塞13、活塞环14构成，活塞13与连杆15的端部均开有通气孔，连杆15的一端通过螺钉与活塞组件固定连接，并使得单向阀芯10和活塞环14固定于活塞13与连杆15的端部之间。单向阀芯10的边缘具有弹性，能根据经过活塞13两侧气流的压力差即时地开启或关闭活塞13的通气孔。该单向阀芯10只允许泵工作时排出的脉动压力气体从气缸5进入到机壳3与顶盖20所围成的泵壳体缓冲腔内部。

本实施例中，电机1的转动轴驱动连杆组件，进而带动活塞组件在气缸5内做往复运动。当活塞组件向右运动时，位于活塞13与连杆15端部之间的单向阀芯10关闭活塞13的通气孔，而固定于阀板12的单向阀芯11则开启，气流经进气通道24进入气缸5中；当活塞组件向左运动时，固定于阀板12的单向阀芯11则关闭，而位于活塞13与连杆15端部之间的单向阀芯10则打开活塞13的通气孔，使气缸5内的压缩气流通过活塞13的通气孔和连杆15端部的通气孔和位于连杆端部的上、下排气通道26、27，进入到由机壳3与顶盖20所围成内部空腔中。当活塞组件在气缸5内作往复运动时，单向阀芯10和单向阀芯11交替地开启和关闭，实现了经进气通道24不断地抽气和经活塞13的通气孔和连杆15端部的排气通道不断地排气，这就构成了泵所排出脉动气流的内置气道。

本实施例将由机壳3与顶盖20所围成泵壳体的内部空腔作为泵所排出脉动气流的缓冲腔。当脉动压缩气流进入到空间相对较大的缓冲腔中，其脉动幅度会有所衰减，再经排气通道27排出时，脉动噪声也有所降低。

为了进一步降低活塞泵进气端的脉动噪声，本实施例中，如附图3所示，还在阀座6的内侧设置有圆环槽形的进气腔31，使进气通道24与进气腔31的接口为边置相切圆滑过渡。这样的结构，使得活塞往复运动产生的脉动进气气流能沿着进气通道24顺槽进入到进气腔31中时，从而使进气气流的脉动幅度有所降低，其噪声有所下降。

为了进一步降低活塞泵排气端的脉动噪声，本实施例中，如附图4所示，还在顶盖20的内壁开有螺旋圆环形槽沟29，以使得缓冲腔中的脉动气流经此槽沟29被顺利地引导至排气出口，从而使脉动噪音的峰值进一步有所降低。

经初步测量，本实施例与外置排气通道的同类同规格活塞泵产品相比较，本实施例的噪声下降了6-8分贝。

实施例二，本实施例与实施例一的结构基本相同，区别仅在于增加了风扇28，如附图2所示。

本实施例将风扇28固定于电机1的转动轴。风扇28的扇叶断面为钟罩形，该钟罩形扇叶的喇叭口朝上。高速转动的风扇28能不间断地搅动由机壳3与顶盖20所围缓冲腔内的气流，受风扇28搅动的气流一方面会对气缸5不断排出的脉动压缩气流起到紊乱、降低脉动幅度的作用，同时，受风扇28搅动的气流还会将缓冲腔内气流吹向顶盖20内壁的螺旋圆环形槽沟29中，进而加大缓冲腔内气流经排气通道27向外排出的动能，从而使得泵的工作效率不会降低。

本实施例中，还在该风扇28钟罩形扇叶底部开有通气孔30，为进入到钟罩形扇叶内部的气流提供一个外泄通道，以消除风扇28高速旋转时，进入到钟罩形扇叶内部的气流所产生的噪声。

在本实施例中，如附图3所示，也在阀座6的内侧设置有圆环槽形的进气腔31，使进气通道24与进气腔31的接口为边置相切圆滑过渡。这样的结构，使得活塞往复运动产生的脉动进气气流能沿着进气通道24顺利地进入到进气腔31中时，从而使进气气流的脉动幅度有所降低，其噪声有所下降。

在本实施例中，如附图4所示，还在顶盖20的内壁开有螺旋圆环形槽沟29，以使得缓冲腔中的脉动气流经此槽沟29被顺利地引导至排气出口，从而使脉动噪音的峰值进一步有所降低。

实施例三，本实施例为一个电机驱动两个对置气缸的结构，如附图5所示。

本实施例左右两个气缸呈180度对置。单独一侧的结构与实施例一相同。

在本实施例中，调整连杆组件中两个偏心轮与电机转动轴的安装位置，使得电机转动轴旋转一周的周期内，一侧活塞在抽气时，另一侧活塞为排气，这样使得在泵壳体缓冲腔内一侧停止进气时，另一侧则进气。如附图5所示左右两侧活塞组件的位置，右侧活塞组件处于吸气阶段，左侧活塞组件处于排气阶段。在电机转动的两个半周期均有气流分别进入缓冲腔，从而泵壳本缓冲腔内气流得以不间断进入。从左右两侧进入缓冲腔内的周期断续气流会互相补充，使得缓冲腔内的混合气流更为连续，缓冲腔内的混合气流再经排气出口排出，排出气流脉动的幅度也会衰减，从而起到了降低脉动噪声的技术效果。

实施例四，本实施例与实施例三的结构基本相同，区别仅在于，在电机转动轴上设置风扇。

高速转动的风扇能不间断地搅动泵壳体缓冲腔内的气流，受风扇搅动的气流一方面会对左右两侧气缸不断排出的脉动压缩气流起到紊乱、降低脉动幅度的作用，同时，受风扇搅动的气流还会加大泵壳体内气流经排气通道向泵壳体外部排出的动能，从而使得泵的工作效率不会降低。

实施例五，本实施例给出了另一种活塞组件与连杆的结构形式，如附图6所示。

本实施例中，连杆41与活塞48通过紧定螺钉43固定，单向阀芯52和活塞环42被固定在活塞48与连杆41的端部之间。连杆41端部轴向开有通气孔53，连杆41的支架结构形成了镂空的气道54。此结构使得经活塞通气孔44和连杆41端部轴向通气孔53排出的脉动压缩气流通畅地进入到泵壳体所围成的缓冲腔内，从而减少排气阻力。

本实施例所给出的活塞组件与连杆结构形式，可以应用到本发明实施例一至实施例四中。

Claims (7)

1.一种内置排气通道的往复式活塞泵，其构成包括有电机、连杆组件、活塞组件、气缸、机壳及顶盖，所述电机转动轴通过连杆组件与活塞组件连接，所述连杆组件由连杆、圆环滚动轴承、偏心轮和平衡轮构成，电机转动轴与偏心轮和平衡轮固定，偏心轮外围设置有圆环滚动轴承，连杆一端套装于圆环滚动轴承外围，连杆另一端连接活塞组件，其特征在于：所述活塞组件由单向阀芯（10）、活塞（13）、活塞环（14）构成，活塞（13）开有轴向通气孔，连杆（15）的端部开有轴向转为径向的通气孔（25、26），连杆（15）的端部通过螺钉与活塞（13）固定连接，并使得单向阀芯（10）和活塞环（14）固定于活塞（13）与连杆（15）的端部之间，所述单向阀芯（10）的边缘具有弹性，能根据经过活塞（13）通气孔两侧气流的压力差即时地开启或关闭活塞（13）的轴向通气孔，进而使气缸（5）排出的脉动气流经活塞（13）和连杆（15）端部的通气孔进入到由机壳（3）与顶盖（20）所围成空腔内。

2.根据权利要求1所述的 一种内置排气通道的往复式活塞泵，其特征在于：所述顶盖设置有排气通道（27），该顶盖（20）内壁开有螺旋圆环形槽沟（29）。

3.根据权利要求1所述的 一种内置排气通道的往复式活塞泵，其特征在于：所述阀座（6）的进气通道（24）与进气腔（31）的接口为边置相切圆滑过渡，进气腔为圆环槽形。

4.根据权利要求1所述的 一种内置排气通道的往复式活塞泵，其特征在于：所述电机转动轴连接两个连杆组件，两个连杆组件分别带动两个活塞组件在两个气缸内做往复运动，且两个气缸呈对置排布，当一个活塞组件处于吸气阶段，另一个活塞组件侧处于排气阶段。

5.根据权利要求1或2所述的一种内置排气通道的往复式活塞泵，其特征在于：所述电机转动轴上固定有风扇。

6.根据权利要求5所述的一种内置排气通道的往复式活塞泵，其特征在于：所述风扇的扇叶（28）断面为吊钟型，该扇叶喇叭口朝上，该扇叶底部开有消声通气孔（30）。

7.根据权利要求1或4所述的 一种内置排气通道的往复式活塞泵，其特征在于：所述连杆（41）端部与活塞（48）通过紧定螺钉（43）固定，单向阀芯（52）和活塞环（42）被固定在活塞（48）与连杆（41）端部之间，活塞（48）开有轴向通气孔（44），连杆（41）端部轴向也开有通气孔（53），连杆（41）的支架结构形成了镂空气道（54）。