TWI795125B - 適用高壓液體之粉末冶金擺線轉子泵 - Google Patents

Abstract

一種適用高壓液體之粉末冶金擺線轉子泵，包含有：一座體，具有一安裝面、一第一通道以及一第二通道；一蓋體；一約束環，係不具有可讓液體流過之毛細孔，該約束環藉由油封環抵於該蓋體以及該座體，且該約束環的厚度係大於油封環的厚度；一軸桿；一擺線轉子，係由粉末治金技術製成，該擺線轉子固設於該軸桿而位於容置空間內，受該軸桿之驅動而旋轉，且以擺線轉子油封環抵於該蓋體以及該座體；以及一外轉子，係由粉末治金技術製成，該外轉子置於該容置空間內，且該外轉子的外緣抵於該約束環並與之結合而不會相對於該約束環轉動。

Description

適用高壓液體之粉末冶金擺線轉子泵

本發明係與旋轉齒輪泵有關，特別是指一種適用高壓液體之粉末冶金擺線轉子泵。

目前已知的旋轉齒輪泵，又稱擺線轉子泵或餘擺線齒輪泵，主要是利用一個內齒環(又稱為外轉子)以及齒數少一齒的旋轉齒輪嚙接於該內齒環內，藉由該旋轉齒輪在旋轉時相對於該內齒環的擺線位移，來產生使該內齒環與該旋轉齒輪之間的間隙移動，進而迫使在這個間隙內的液體因為壓力改變而流動，形成一種驅動液體的裝置。此種裝置泛用於轎車、卡車或船舶之油泵，而可適用於高壓的需求。

然而，由於旋轉齒輪泵其本質上就是設計來使用於高壓液體壓的環境，因此，目前已知的旋轉齒輪泵中的齒輪以及內齒環都必須使用鍛造技術再進行精密加工來製造，而為整塊金屬的材質，這樣的構造才足以承受高壓液體的作用，而不會被撐裂或爆開。

另外，粉末冶金技術是利用金屬粉末經由模具、壓縮以及燒結之後再予以精加工來得到所需尺寸的零件，其生產速度快，適合大量生產而且成本較低。但由於粉末冶金技術的製品內部會有微空隙即毛細孔，因此一般僅能使於低壓環境，由粉末冶金技術所製成的內齒環以及齒輪是無法適用於前述旋轉齒輪泵的，因為若真的使用，則會有內齒環被撐裂變形或爆開或是高壓液體從毛細孔向外滲出的問題。

日本特開2020-159283號專利，揭露了一種油泵，此案在圖3中揭露了其內轉子與外轉子均為粉末治金所製成，而外部以一殼體(第一殼體部材)包住外轉子的邊緣，使外轉子在轉動時能相對於該殼體轉動，且殼體的底部設有入液口及出液口。此案的技術雖然是使用了粉末治金的內轉子及外轉子，並在外部以一殼體來限制住外轉子，看起來似乎不會有高壓狀況下可能會爆開的問題。然而，此案的外轉子是可以相對於殼體轉動的，因此其外轉子與殼體之間必須存在有間隙才能相對旋轉，這樣一來，若使用於高壓環境，例如重型柴油車的動力方向盤之動力模組，則外轉子仍有可能因為這個間隙產生微量的爆裂開的裂痕，進而造成整體損壞而無法使用的問題。因此，此案技術事實上是不能使用在高壓環境的。

中國大陸CN107061972號專利，揭露了一種可變排量轉子泵，其於圖式中揭露了內外轉子都是由粉末治金製成，而且也具備一內殼體來容置該內外轉子。此案技術與前述日本特開2020-159283號專利類似，都是外轉子可以相對內殼體轉動的設計，因此此案同樣是不能使用在高壓環境的。

在先前技術中所遭遇的問題是，粉末治金所製成的內轉子及外轉子，均是以一殼體將之約束，但粉末治金所製成的外轉子卻會相對殼體轉動，這樣一來必然存在有間隙，而這個間隙在高壓環境下可能會造成外轉子裂開的裂痕，因此，前述的先前技術是無法使用在高壓環境的。

為了克服前述先前技術的問題，本案發明人經過研究，得到本發明的技術，而本發明之主要目的即在於提出一種適用高壓液體之粉末冶金擺線轉子泵，其可使用粉末冶金技術所製成的外轉子以及擺線轉子，而不會有零件變形或被撐破或爆裂的問題，確定可使用於高壓環境。

本發明之再一目的即在於提出一種適用高壓液體之粉末冶金擺線轉子泵，其可使用粉末冶金技術所製成的外轉子以及擺線轉子，而具有製造及加工容易，且成本更低的優點。

為了達成上述目的，本發明提出一種適用高壓液體之粉末冶金擺線轉子泵，包含有：一座體，具有一安裝面，於該座體內部形成彼此不相通的一第一通道以及一第二通道，該第一通道之一端開口連通於該座體之外部而定義為一外第一開口，該第一通道之另一端開口貫穿該安裝面而定義為一內第一開口，該第二通道之一端開口連通於該座體之外部而定義為一外第二開口，該第二通道之另一端開口貫穿該安裝面而定義為一內第二開口；一蓋體；一約束環，係由金屬一體成形製成而不具有可讓液體流過之毛細孔，該約束環以一油封環抵於該約束環之環形頂面與該蓋體，並以另一油封環抵於該約束環之環形底面與該座體，且該約束環的厚度係大於各該油封環的厚度，該約束環、該座體與該蓋體聯合圍合而於該約束環內形成一容置空間；一軸桿，可相對於該座體沿自身軸向旋轉，並且穿過該安裝面而以一預定長度伸入於該容置空間內；一擺線轉子，係由粉末治金技術所製成而具有可讓液體流過之複數毛細孔，該擺線轉子固設於該軸桿而位於容置空間內，受該軸桿之驅動而旋轉，且以一擺線轉子油封環抵於該擺線轉子頂面與該蓋體，並以另一擺線轉子油封環抵於該擺線轉子底面與該座體；以及一外轉子，係由粉末治金技術製成而具有可讓液體流過之複數毛細孔，該外轉子置於該容置空間內，且該外轉子的外緣抵於該約束環並與之結合而不會相對於該約束環轉動，該外轉子係受到該約束環之約束而不會向外變形，該外轉子之內環面具有複數齒，且其齒的數量較該擺線轉子之齒數多一齒，該外轉子與該擺線轉子嚙接，該內第一開口以及該內第二開口係位於抵在該座體的該油封環以及該擺線轉子油封環之間，且該內第一開口以及該內第二開口該對準於該擺線轉子與該外轉子之間的間隙，用以使液體能由該內第一開口、該擺線轉子與該外轉子之間的間隙流至該內第二開口，或反向流動。

藉此，本發明藉由前述的約束環來對該外轉子以及該擺線轉子提供了約束效果，藉此本發明可使用粉末冶金技術所製成的外轉子以及擺線轉子，而不會有零件變形或被撐破或爆裂的問題，也不會有高壓液體向外滲漏的問題。進而也使得本發明的外轉子及擺線轉子具有製造及加工容易，且成本更低的優點。

為了詳細說明本發明之技術特點所在，茲舉以下之較佳實施例並配合圖式說明如後，其中：

如圖1至圖5所示，本發明一較佳實施例提出一種適用高壓液體之粉末冶金擺線轉子泵10，主要由一座體11、一蓋體21、一約束環31、一軸桿41、一擺線轉子51以及一外轉子61所組成，其中：

該座體11，具有一安裝面12，於該座體11內部形成彼此不相通的一第一通道14以及一第二通道16，該第一通道14之一端開口連通於該座體11之外部而定義為一外第一開口141，該第一通道14之另一端開口貫穿該安裝面12而定義為一內第一開口142，該第二通道16之一端開口連通於該座體11之外部而定義為一外第二開口161，該第二通道16之另一端開口貫穿該安裝面12而定義為一內第二開口162。

該蓋體21，於本實施例中係具有由下往上凹設而成的一圓槽22。

該約束環31，係由金屬一體成形製成而不具有可讓液體流過之毛細孔，該約束環31以一油封環311抵於該約束環31之環形頂面與該蓋體21，並以另一油封環311抵於該約束環31之環形底面與該座體11，且該約束環31的厚度係大於各該油封環311的厚度。該二油封環311的設置方式可以是在該約束環31的頂面及底面分別沿其身部環設一凹槽315，各該油封環311係有部分容置於各該凹槽315中，因此該約束環31之厚度必須大於各該油封環311的厚度才足以設置分別位於頂底面的該二凹槽315。藉此該二油封環311即可分別被限制在該二凹槽315內，又能分別抵於該蓋體21以及該座體11。該約束環31、該座體11與該蓋體21聯合圍合而於該約束環31內形成一容置空間32。於本實施例中，該約束環31係固設於該圓槽22內，在實際實施時，固設的方式可以選用緊配的方式來設置，藉由該約束環31的外壁緊抵於該圓槽22的內壁來形成緊配關係。該約束環31上方及下方的各該油封環311，主要的作用是使該約束環31內部的液體不會由該約束環31與該座體11或該蓋體21之間的空隙向外滲出。

該軸桿41，由下往上穿過該座體11，且可相對於該座體11沿自身軸向旋轉，並且穿過該安裝面12而以一預定長度伸入於該容置空間32內。

該擺線轉子51，係由粉末冶金技術所製成之齒輪而具有可讓液體流過之複數毛細孔(圖中未示)，這裡的複數毛細孔乃是粉末冶金技術之人員均知的粉末冶金製品必然存在的孔隙，由於其難以由圖式表示，因此容不於本案的圖式中表示出來。該擺線轉子51固設於該軸桿41而位於該容置空間32內，受該軸桿41之驅動而旋轉，且以一擺線轉子油封環511抵於該擺線轉子51頂面與該蓋體21，並以另一擺線轉子油封環511抵於該擺線轉子51底面與該座體11。該擺線轉子51上方及下方的各該擺線轉子油封環511，主要的作用是使該約束環31內的液體不會經由該擺線轉子51上下或下方的空隙滲漏至該軸桿41表面。另外，還可以視需求在該軸桿41與該座體11之間設置一軸桿油封環411，藉以使液體不會由該軸桿41與該座體11之間向外滲出。

該外轉子61，係由粉末冶金技術製成而具有可讓液體流過之複數毛細孔(圖中未示)，該外轉子61置於該容置空間32內，且該外轉子61的外緣抵於該約束環31並與之緊配結合而不會相對於該約束環31轉動，該外轉子61係受到該約束環31之約束而不會向外變形，該外轉子61呈環形而於內環面具有複數齒，且其齒的數量較該擺線轉子51之齒數多一齒，該外轉子61與該擺線轉子51嚙接，該內第一開口142以及該內第二開口162係位於抵在該座體11的該油封環311以及該擺線轉子油封環511之間，且該內第一開口142以及該內第二開口162該對準於該擺線轉子51與該外轉子61之間的間隙，用以使液體能由該內第一開口142、該擺線轉子51與該外轉子61之間的間隙流至該內第二開口162，或反向流動。於本實施例中，該外轉子61係可受該擺線轉子51的驅轉而帶動該約束環31一起轉動。其中，由於該外轉子61與該約束環31是緊配結合，例如以熱縮配方式緊配結合，因此該外轉子61與該約束環31之間是不需考慮間隙供其相對轉動的，也因此，該外轉子61與該約束環31之間即可以實質上不具有間隙。

以上說明了本第一實施例的結構，接下來說明本第一實施例的操作狀態。

在使用前，係先將液體(以油為例)注入而充滿該第一通道14、該擺線轉子51與該外轉子61之間的間隙以及該第二通道16。

如圖3至圖5所示，在操作時，以該軸桿41做為驅動桿為例，當使該軸桿41依圖4中的順時針方向旋轉時，即帶動該擺線轉子51旋轉，該外轉子61即藉由嚙接的關係而旋轉，並且帶動該約束環31一起旋轉。由於該約束環31與該蓋體21及該座體11之間都分別以一該油封環311相抵，因此在驅轉力量足夠的情況下，即會迫使該外轉子61帶動該約束環31一起旋轉，這個旋轉即是相對於該蓋體21及該座體11旋轉的狀態，同時仍保持著該二油封環311抵住該蓋體21及該座體11而保持不會漏液的效果。此時，由於該擺線轉子51與該外轉子61實際上是呈相對的擺線運動，而該擺線轉子51的軸心又與該外轉子61的軸心呈偏心狀，因此，會恰好形成該擺線轉子51沿其軸心旋轉且該外轉子61也沿自己的軸心旋轉並帶動該約束環31一起旋轉的狀態。藉此，這個動作會形成將該液體擠向該內第二開口162的效果，進而形成液體由該第一通道14進入，再由該內第一開口142流入該擺線轉子51與該外轉子61之間的間隙，再被擠向該內第二開口162而流入至該第二通道16的流動狀態，亦即，藉由該擺線轉子51與該外轉子61之相對關係而構成了高壓的液體泵。反之，若驅轉該軸桿41以圖4中的逆時針方向旋轉，則液體就會隨之被反向驅動，而形成液體由該第二通道16進入，再由該內第二開口162流入該擺線轉子51與該外轉子61之間的間隙，再被擠向該內第一開口142而流入至該第一通道14的流動狀態。至於該外第一開口141及該外第二開口161，則使用者可以視需要來與相同或不同的液體來源連接。

在上述的操作狀況下，在該擺線轉子51與該外轉子61之間的間隙的液體是處於高壓的狀況，有可能會高達200 kg/cm ²的壓力以上，因此，這麼高壓的液體就有可能經由該外轉子61的複數毛細孔向外滲漏，不過，即使向外滲漏至該外轉子61的外面，也會因為該約束環31本身沒有可讓液體滲出的毛細孔，再加上該約束環31上方及下方的各該油封環311的作用而不會由上下的縫隙向外滲漏，因此液體即會再經由該外轉子61與該座體11及該蓋體21之間的空隙回流至該擺線轉子51與該外轉子61之間的間隙中，整體而言液體不會向外滲漏。此外，在前述的高壓液體作用下，該外轉子61即使被迫向外擴張，也又會因為受該約束環31的約束及限制而無法再繼續向外擴張，因此也就不會有被撐破或爆裂的問題。

由上可知，本發明之技術可使用粉末冶金技術所製成的外轉子61以及擺線轉子51，藉由該約束環31的約束，以及藉由該外轉子61與該約束環31相緊配結合而兩者之間不需具備間隙，因此不會有該外轉子61變形或被撐破或爆裂的問題，也不會有高壓液體向外滲漏的問題。在本案中，該約束環31的厚度必須大於各該油封環311的厚度，這可以使得本案的約束環31必然具備相當的厚度，而具備有極大的強度來確保能承受高壓，確定可使用於高壓環境。再者，因為本發明之技術可以使用粉末冶金技術所製成的外轉子61以及擺線轉子51，因此具有製造及加工容易，適用大量生產且成本更低的優點。

如圖6所示，本發明第二較佳實施例再提出一種適用高壓液體之粉末冶金擺線轉子泵10’，主要概同於前揭第一實施例，不同之處在於：

該蓋體21’不具有該圓槽，而係呈平板狀。

該約束環31’、該外轉子61’以及該擺線轉子51’係被夾在該蓋體21’與該座體11’之間。

該外轉子61’係藉由複數螺栓62’固定於該蓋體21’以及該座體11’，因此該外轉子61’即不能相對於該座體11’旋轉。該軸桿41’與該擺線轉子51’在轉動時，即會因為該外轉子61’不能旋轉而產生相對於該座體11’、該蓋體21’以及該外轉子61’的偏心轉動狀態，而呈現出該擺線轉子51’依該外轉子61’之圓心為中心來進行偏心旋轉的軌道運動。

本第二實施例之操作方式概同於前揭第一實施例，容不贅述。此外，本第二實施例之其餘結構及所能達成之功效均概同於前揭第一實施例，容不再予贅述。

10:適用高壓液體之粉末冶金擺線轉子泵 11:座體 12:安裝面 14:第一通道 141:外第一開口 142:內第一開口 16:第二通道 161:外第二開口 162:內第二開口 21:蓋體 22:圓槽 31:約束環 311:油封環 315:凹槽 32:容置空間 41:軸桿 411:軸桿油封環 51:擺線轉子 511:擺線轉子油封環 61:外轉子 10’:適用高壓液體之粉末冶金擺線轉子泵 11’:座體 21’:蓋體 31’:約束環 41’:軸桿 51’:擺線轉子 61’:外轉子 62’:螺栓

圖1係本發明第一較佳實施例之立體圖。 圖2係本發明第一較佳實施例之另一立體圖，顯示底部視角。 圖3係本發明第一較佳實施例之爆炸圖。 圖4係本發明第一較佳實施例之局部構件俯視圖，顯示移除蓋體之後的狀態。 圖5係沿圖1中5-5剖線之剖視。 圖6係本發明第二較佳實施例之部分爆炸圖，顯示底部視角。

10:適用高壓液體之粉末冶金擺線轉子泵 11:座體 12:安裝面 14:第一通道 141:外第一開口 142:內第一開口 16:第二通道 161:外第二開口 162:內第二開口 21:蓋體 22:圓槽 31:約束環 311:油封環 315:凹槽 32:容置空間 41:軸桿 51:擺線轉子 511:擺線轉子油封環 61:外轉子

Claims (5)

1. 一種適用高壓液體之粉末冶金擺線轉子泵，包含有： 一座體，具有一安裝面，於該座體內部形成彼此不相通的一第一通道以及一第二通道，該第一通道之一端開口連通於該座體之外部而定義為一外第一開口，該第一通道之另一端開口貫穿該安裝面而定義為一內第一開口，該第二通道之一端開口連通於該座體之外部而定義為一外第二開口，該第二通道之另一端開口貫穿該安裝面而定義為一內第二開口； 一蓋體； 一約束環，係由金屬一體成形製成而不具有可讓液體流過之毛細孔，該約束環以一油封環抵於該約束環之環形頂面與該蓋體，並以另一油封環抵於該約束環之環形底面與該座體，該約束環、該座體與該蓋體聯合圍合而於該約束環內形成一容置空間，且該約束環的厚度係大於各該油封環的厚度； 一軸桿，可相對於該座體沿自身軸向旋轉，並且穿過該安裝面而以一預定長度伸入於該容置空間內； 一擺線轉子，係由粉末治金技術所製成而具有可讓液體流過之複數毛細孔，該擺線轉子固設於該軸桿而位於容置空間內，受該軸桿之驅動而旋轉，且以一擺線轉子油封環抵於該擺線轉子頂面與該蓋體，並以另一擺線轉子油封環抵於該擺線轉子底面與該座體；以及 一外轉子，係由粉末治金技術製成而具有可讓液體流過之複數毛細孔，該外轉子置於該容置空間內，且該外轉子的外緣抵於該約束環並與之結合而不會相對於該約束環轉動，該外轉子係受到該約束環之約束而不會向外變形，該外轉子之內環面具有複數齒，且其齒的數量較該擺線轉子之齒數多一齒，該外轉子與該擺線轉子嚙接，該內第一開口以及該內第二開口係位於抵在該座體的該油封環以及該擺線轉子油封環之間，且該內第一開口以及該內第二開口該對準於該擺線轉子與該外轉子之間的間隙，用以使液體能由該內第一開口、該擺線轉子與該外轉子之間的間隙流至該內第二開口，或反向流動。
2. 依據請求項1所述之適用高壓液體之粉末冶金擺線轉子泵，其中：該蓋體具有由下往上凹設而成的一圓槽，該約束環係固設於該圓槽內。
3. 依據請求項1所述之適用高壓液體之粉末冶金擺線轉子泵，其中：該外轉子係藉由複數螺栓固定於該蓋體，該軸桿在驅轉該擺線轉子時，係連同該擺線轉子相對於該外轉子偏心轉動。
4. 依據請求項1所述之適用高壓液體之粉末冶金擺線轉子泵，其中：該約束環的頂面及底面分別沿其身部環設一凹槽，各該油封環係有部分容置於各該凹槽中。
5. 依據請求項1所述之適用高壓液體之粉末冶金擺線轉子泵，其中：該約束環與該外轉子係為緊配結合。

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