CN203685529U - 偏心轮机构以及具有该偏心轮机构的微型隔膜式气泵 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种偏心轮机构以及具有该偏心轮机构的微型隔膜式气泵,包括:偏心轮,该偏心轮能绕其旋转中心轴旋转;从所述偏心轮的第一端面倾斜地突出的连接轴;伞状的支架,该支架具有从顶部延伸出的至少两个摆臂,所述连接轴与所述支架如此连接使得在所述偏心轮绕其旋转中心轴旋转时所述支架的摆臂做上下摆动运动,其特征在于,所述偏心轮的周面限定出具有一细端和一粗端的扇形的截面形状,所述连接轴与所述偏心轮之间的连接点位于所述偏心轮的细端所在的区域,所述偏心轮机构还具有设置在所述偏心轮的粗端所在的区域中的配重块,并且所述旋转中心轴、所述连接点和所述配重块的质心都位于所述扇形的中心对称平面内并且所述旋转中心轴位于所述连接点和所述配重块的质心之间。

Description

偏心轮机构以及具有该偏心轮机构的微型隔膜式气泵
技术领域
本实用新型涉及一种用于微型隔膜式气泵的偏心轮机构,尤其涉及的是具有该偏心轮机构的微型隔膜式气泵。
背景技术
微型气泵是指体积小巧,工作介质为气态,主要用于气体采样、气体循环、真空吸附、真空保压、抽气、打气、增压等多种用途的一种气体输送装置。
微型气泵按照工作原理可分为隔膜式、电磁式、叶轮式、活塞式等。现有的微型隔膜式气泵广泛应用于诸如医疗产品、汽车座椅等产品上,其一般由电机、安装在电机上的底盖、偏心轮机构、安装在偏心轮机构上的支架,以及气囊组件保持架、限定气腔的气囊组件、导气板、隔膜片和上盖构成,底盖固定在电机的带有输出轴的一端的端面上,底盖、气囊组件保持架、气囊组件、导气板、隔膜片和上盖依次相连。
通常,现有的微型隔膜式气泵的偏心轮机构采用圆形偏心轮。例如参见图6和图7所示,偏心轮机构31’具有偏心圆盘310’、从偏心圆盘310’倾斜地突出的连接轴311’、与连接轴311’相对可转动地连接的支架312’和设置在连接轴311’和支架312’之间的轴承3104’。在偏心圆盘的几何中心O’处设置有用于与电机输出轴关联的排气孔3103’。该排气孔3103’与用于电机输出轴的安装孔3102’同轴设置并且相互连通。从图中可以看出,由于圆盘的下方设置有不规则的凸块,因此,该偏心圆盘组件的质心G’偏离于几何中心O’所在的竖直轴线。如图所示,连接轴与偏心圆盘之间的连接点偏离该几何中心O’。因此,在偏心圆盘绕电机输出轴的轴线转动时,由于连接轴311’和支架312’的重力作用、偏心圆盘自身的重力作用以及连接轴311’和支架312’对偏心圆盘的作用力导致该圆形偏心轮运转时振动大,从而导致微型气泵运行时的噪音大并且导致整个气泵的使用寿命缩短。
因此,本实用新型旨在克服上述问题中的一个或多个。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种能够降低震动、运行噪音小、性能优良的偏心轮机构以及具有这种偏心轮机构的微型隔膜式气泵。
根据本实用新型的一方面,提供一种用于微型隔膜式气泵的偏心轮机构,包括:偏心轮,该偏心轮具有相互平行的第一和第二端面以及设置在所述第一和第二端面之间的竖直延伸的周面,该偏心轮能绕其旋转中心轴旋转,该旋转中心轴垂直穿过所述第一和第二端面;从所述偏心轮的第一端面朝向所述旋转中心轴倾斜地伸出的连接轴;伞状的支架,该支架具有从顶部延伸出的至少两个摆臂,所述连接轴与所述支架如此连接使得在所述偏心轮绕其旋转中心轴旋转时所述支架的摆臂做上下摆动运动,从而改变与相应摆臂关联的气囊的容积,其特征在于,所述偏心轮的周面限定出具有一细端和一粗端的扇形的截面形状,所述连接轴与所述偏心轮之间的连接点位于所述偏心轮的细端所在的区域,所述偏心轮机构还具有设置在所述偏心轮的粗端所在的区域中的配重块,并且所述旋转中心轴、所述连接点和所述配重块的质心都位于所述扇形的中心对称平面内并且所述旋转中心轴位于所述连接点和所述配重块的质心之间。根据此构型,增加了偏心轮机构在偏心运动时的平衡性,从而可以达到降低震动的效果并因此减小运行时的噪音,从而提供气泵的整体性能并提高气泵产品的市场竞争力。
在一有利实施例中,该配重块的质量与所述连接轴和所述支架的质量总和相当。通过此构型,可以实现偏心轮机构在运转时的动态平衡。
进一步地,由所述连接轴和所述支架组成的组件的重心落在所述旋转中心轴上。如此,减小支架对偏心轮运转时的干扰,从而减少导致振动产生的不平衡因素。
有利地,所述连接轴一体地形成在所述偏心轮上。这样有利于提高连接轴和偏心轮之间的连接强度。
或者,所述连接轴插装在设置于所述偏心轮上的安装孔中。从制造加工方面来讲,这样更有利于控制连接轴相对于偏心轮的倾斜角度。
有利地,所述连接轴被压装在所述支架的中心轴孔中。由此,可以减少装配零部件,降低制造成本。
有利地,该扇形具有90°~180°的圆心角。对于偏心轮的加工制造、以及配重的设置区域的设计等而言,此角度范围是有利的或优选的。
有利地,在所述偏心轮的第二端面上设置有以所述旋转中心轴为中心轴的用于电机输出轴的安装孔。
有利地,在所述偏心轮的第一端面上设置有以所述旋转中心轴为中心轴的用于电机输出轴的安装的排气孔,所述排气孔与所述安装孔连通。由此,有利于实现电机输出轴的中心轴与偏心轮的旋转中心轴的重合。
根据本实用新型的另一方面,提供一种微型隔膜式气泵,其具有上述的偏心轮机构。
根据本实用新型的微型气泵振动小、运行噪音小、产品性能提高、制造成本低,因而具有很高的市场竞争力。
附图说明
图1示出根据本实用新型的一实施例的微型气泵的总体示意图;
图2示出根据本实用新型的微型气泵的分解示意图;
图3示出根据本实用新型的微型气泵的局部的剖视图,其示出偏心轮机构与气囊和电机输出轴之间的连接关系;
图4示出根据本实用新型的偏心轮机构的偏心轮的平面视图;
图5示出根据本实用新型的偏心轮机构在工作状态时的剖视图;
图6示出传统的用于微型气泵的偏心轮机构的立体视图;以及
图7示出传统的用于微型气泵的偏心轮机构的剖面视图。
具体实施方式
下面将具体参照本实用新型的各实施例,所述实施例的例子在附图中示出。只要可能,在所有附图中都使用相同的附图标记来表示相同的或相似的部件。
结合图1和图2,可以看出,根据本实用新型的一微型隔膜式气泵1的总体包括:电机10;位于电机上的底盖20,该底盖上设置有进气孔201a;安装在电机输出轴101端部并由电机的输出轴带动的偏心轮机构31,其中电机输出轴101穿过底盖的中心孔并在端部与偏心轮机构31连接;扣合在底盖20上端的气囊组件保持架40,偏心轮机构31被夹持在底盖20和气囊组件保持架40之间;具有至少一个气囊501的气囊组件50,气囊501可容纳在气囊组件保持架40的相应位置中,气囊501构造成由偏心轮机构31致动而在吸气位置(负压状态)和排气位置(正压状态)之间变化;设置在气囊组件50的气囊口上方用于引导气流进入气囊或从气囊排出的导气板60;与导气板60相配合以实现气囊进排气控制的隔膜片70;以及通过螺丝等紧固件100与气囊组件保持架40和底盖20紧固连接在一起的上盖80,该上盖80上具有出气孔801以用于将气体从泵内输出。
在所示的实施例中,气囊组件50具有4个钟形的气囊501(也称为橡皮碗)。其中,该4个钟形气囊501坐靠到气囊组件保持架上的相应的4个凹槽中。当然,对于气囊的个数,本领域技术人员可以根据实际需要来改变,而不必局限于所示出的数目。
有利地,在电机10的于电机输出轴101所在一端的端面与底盖20的底端面之间设置有弹性密封垫片110,如图2所示。优选地,该弹性密封垫片110由橡胶材料例如热塑性聚氨酯弹性体橡胶制成。这样可以抑制电机本身的震动传递到泵体上,由此,可以进一步减小偏心轮机构的振动并从而减小偏心轮机构在运动时的振动。
结合图3-图5所示,根据本实用新型的偏心轮机构31包括:偏心轮310,该偏心轮具有相互平行的第一端面310a和第二端面310b以及设置在所述第一和第二端面之间的沿上下方向延伸的周面310c,该偏心轮310能绕其旋转中心轴X1旋转,该旋转中心轴X1垂直穿过第一端面310a和第二端面310b;从偏心轮310的第一端面310a朝向旋转中心轴X1倾斜地突出的连接轴311;伞状的支架312,该支架具有从顶部P延伸出的至少两个摆臂3120,连接轴311与支架312如此连接使得在偏心轮310绕其旋转中心轴X1旋转时支架312的摆臂3120做上下摆动运动,从而改变与相应摆臂关联的气囊501的容积,其中,偏心轮的周面310c限定出具有一细端A和一粗端B的大体呈扇形的截面形状(如图4所示),连接轴311与偏心轮310之间的连接点O1位于偏心轮310的细端A所在的区域,偏心轮机构31还具有设置在偏心轮310的粗端B所在的区域中的配重块3101,其中旋转中心轴X1、连接点O1和配重块3101的质心O2位于所述扇形的中心对称平面内之间并且旋转中心轴X1位于连接点O1和配重块3101的质心O2之间。
如图4所示,连接点O1为连接轴的中心轴X2与偏心轮310的第一端面310a的交点。如图5所示,在偏心轮310的第一端面310a上设置有以旋转中心轴X1为中心轴的用于电机输出轴的安装的排气孔3103。该排气孔的中心点O落在旋转中心轴X1上。在偏心轮310的第二端面310b上设置有以旋转中心轴X1为中心轴的用于电机输出轴的安装孔3102。安装孔3102为带有键槽的孔,其具有与电机输出轴的截面形状互补的形状,通过此结构,可以实现偏心轮和电机输出轴之间无相对转动地连接并进而实现电机输出轴的转动动量至偏心轮的传递。安装孔3102与排气孔3103相连通。如图5所示,连接轴311的中心轴X2与偏心轮的旋转中心轴X1形成有一夹角α。该夹角α为锐角。
根据本实用新型,采用扇形的偏心轮结构,可以使得连接点O1尽可能地靠近旋转中心轴X1,因而可以降低在电机带动支架压缩气囊时传递给支架以及偏心轮的振动。此外,通过配重块的合理设置,可以由此抵消支架和连接轴的重力所产生的不平衡,进而达到减震的效果。而同时结合采用扇形的偏心轮结构和配重块的设置构型,使得可以尽可能地实现偏心轮机构的动态平衡,从而将偏心运动时的震动降至最低。
为了实现所述动态平衡,有利地,由连接轴311和支架312组成的组件的重心G落在旋转中心轴X1上,如图5所示。
为了实现所述动态平衡,优选地,配重块3101的质量与连接轴311和支架312的质量总和相当。
在图4中,细端A和粗端B之间具有圆滑的过渡连接段。因此,从整体上看,偏心轮的截面形状大体呈扇形。该扇形形状优选具有90°~180°的圆心角,如图4中的角度β所示。此角度范围就偏心轮的加工制造、配重块的设置、气流运动等方面而言是有利的。
需要说明的是,在本文中,“上”(上部)和“下”(下部或底部)均是指图3中所示的上下方向。
此外,在本文中,“扇形”指的是由一段长度较大的弧或线段、另一长度较小的弧或线段和分别连接这两条弧或线段的两条弧或线段所组成的几何形状,例如三角形、梯形、半圆等。这里所述的弧或线段并不一定是光滑的或呈笔直的,也可以呈弯曲的或曲折的,因此,也可以将大体为扇形的不规则多边形近似看成具有扇形形状。优选地,这些扇形几何形状具有且仅有一条中心对称线或一个中心对称面。
另外,在图5所示的一实施例中,配重块3101由比重不同于偏心轮的制造材料的比重的材料制成并镶嵌在偏心轮的相应区域。优选地,配重块的上下端面与偏心轮的上下端面齐平,以确保偏心轮运动时的受力均匀一致,并且避免对气流的流动造成干扰。本领域技术人员可以想到,配重块可以在制造偏心轮时通过注塑成型工艺等嵌置在偏心轮上,也可以单独成型并通过热压等常规方法插装在偏心轮中预设的孔内。
虽然图5中示出,连接轴311插装在设置于偏心轮310上的安装孔3110中。由此使得加工制造更为方便。但是,本领域技术人员容易想到,连接轴311也可以一体地形成在偏心轮310上,例如通过焊接、注塑等常规技术手段来实现。
在一有利的实施例中,连接轴311直接压装在支架312的中心轴孔中,如图5所示。这样可以减少零部件并因而降低制造成本。本领域技术人员容易想到,连接轴311也可以通过轴承等部件安装到支架312的中心轴孔中,只要不妨碍连接轴在支架的中心轴孔内的圆锥摆动即可。
工业实用性
下面对本实用新型的微型隔膜式气泵1的运行原理进行说明。
结合图2-图5所示,当电机10运行时,电机输出转轴101转动并由此带动偏心轮机构31的偏心轮310绕其旋转中心轴X1转动,连接在偏心轮310上的连接轴311随着一起转动,从而连接轴311在支架312的中心轴孔内大体做圆锥摆动,从而使得支架的摆臂做上下摇摆运动,进而使得气囊501沿上下方向做往复运动,从而使气囊内腔内的气体形成正负压循环变化。在气囊向下运动时,气囊内腔处于负压状态,在气囊进气口处与外界大气压产生压力差,在压力差的作用下,隔膜片70上的吸气止回阀打开,使得气体自上盖80内的空腔被吸入到气囊501内。进入到气囊内腔的气体来自于从底盖底端面上的进气口经进气通道经气囊组件保持架40和气囊组件50上的通气孔以及导气板60和隔膜片70上的通气孔进入到泵上盖80上的内腔的气体。在气囊向上运动时,气体压力增加,当气囊内压力增大到一定值时将隔膜片70上的排气止回阀打开并从气囊内腔排到上盖80的排气孔801输出。随着支架312的摆动,所示出的4个钟形气囊501可根据支架的摆动角度而处于不同的压力状态,因而4个钟形气囊501可在同一时刻处于上述气体循环的不同阶段。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例,并不用于限制本实用新型,对本领域的技术人员而言,可以在不偏离本实用新型的范围的情况下对本实用新型的装置做出多种改良和变型。本领域的技术人员通过考虑本说明书中公开的内容也可得到其它实施例。本说明书和示例仅应被视为示例性的,本实用新型的真实范围由所附权利要求以及等同方案限定。

Claims (10)

1.一种用于微型隔膜式气泵的偏心轮机构,包括:偏心轮,该偏心轮具有相互平行的第一和第二端面以及设置在所述第一和第二端面之间的竖直延伸的周面,该偏心轮能绕其旋转中心轴旋转,该旋转中心轴垂直穿过所述第一和第二端面;从所述偏心轮的第一端面朝向所述旋转中心轴倾斜地伸出的连接轴;伞状的支架,该支架具有从顶部延伸出的至少两个摆臂,所述连接轴与所述支架如此连接使得在所述偏心轮绕其旋转中心轴旋转时所述支架的摆臂做上下摆动运动,从而改变与相应摆臂关联的气囊的容积,其特征在于,所述偏心轮的周面限定出具有一细端和一粗端的扇形的截面形状,所述连接轴与所述偏心轮之间的连接点位于所述偏心轮的细端所在的区域,所述偏心轮机构还具有设置在所述偏心轮的粗端所在的区域中的配重块,并且所述旋转中心轴、所述连接点和所述配重块的质心都位于所述扇形的中心对称平面内并且所述旋转中心轴位于所述连接点和所述配重块的质心之间。
2.根据权利要求1所述的偏心轮机构,其特征在于,该配重块的质量与所述连接轴和所述支架的质量总和相当。
3.根据权利要求1或2所述的偏心轮机构,其特征在于,由所述连接轴和所述支架组成的组件的重心落在所述旋转中心轴上。
4.根据权利要求1所述的偏心轮机构,其特征在于,所述连接轴一体地形成在所述偏心轮上。
5.根据权利要求1所述的偏心轮机构,其特征在于,所述连接轴插装在设置于所述偏心轮上的安装孔中。
6.根据权利要求1或2所述的偏心轮机构,其特征在于,所述连接轴被压装在所述支架的中心轴孔中。
7.根据权利要求1或2所述的偏心轮机构,其特征在于,该扇形具有90°~180°的圆心角。
8.根据权利要求1或2所述的偏心轮机构,其特征在于,在所述偏心轮的第二端面上设置有以所述旋转中心轴为中心轴的用于电机输出轴的安装孔。
9.根据权利要求8所述的偏心轮机构,其特征在于,在所述偏心轮的第一端面上设置有以所述旋转中心轴为中心轴的用于电机输出轴的安装的排气孔,所述排气孔与所述安装孔连通。
10.一种微型隔膜式气泵,具有上述权利要求1-9中的任一项所述的偏心轮机构。
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