專利名稱：活塞泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及泵，特別是小型的活塞泵。
背景技術(shù)：
諸如用于氧濃縮器之類的醫(yī)療應(yīng)用的泵通常需要體積緊湊且安靜，以可隨意地在家庭或醫(yī)院中適用。因此，重要的是適當(dāng)?shù)匾种票霉ぷ鬟^程中的工作空氣的噪音，以及減小振動。
傳統(tǒng)泵存在的一個(gè)問題是，當(dāng)活塞往復(fù)運(yùn)動，特別是如果它們沒有適當(dāng)?shù)丶右云胶獾脑挘@些泵可能會產(chǎn)生過多的噪音和振動。在對置活塞泵中產(chǎn)生這個(gè)問題的一個(gè)原因是，活塞可能是通過在活塞的連接桿之間的單個(gè)保持件或偏心零件連接至驅(qū)動軸的。正常情況下，一偏心零件安裝至驅(qū)動軸，并且兩尖頭部分或凸部從該偏心零件的各側(cè)軸向延伸，以將活塞安裝至驅(qū)動軸。由于活塞之間的軸向間隙，當(dāng)驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動時(shí)，就會產(chǎn)生一力矩或振動力偶。
傳統(tǒng)泵的另一個(gè)問題是對曲軸箱與氣缸的密封。氣缸對曲軸箱或閥頭的不正確密封可能會導(dǎo)致壓縮空氣滲漏到泵的外部，這將使泵的效率降低并產(chǎn)生噪音。典型的密封結(jié)構(gòu)要么容易發(fā)生滲漏，要么就需要對閥板進(jìn)行昂貴的機(jī)加工操作。同樣，許多曲軸箱設(shè)有敞開的頸部，以使活塞能在裝配的過程中方便地滑到曲軸箱中。通常地，在頸部中的開口在氣缸處終止，它具有彎曲狀的外表面。這使得對曲軸箱的密封變得困難，并通常需要除了密封曲軸箱端部之外的單獨(dú)的密封件，因而增加了裝配的復(fù)雜度，也在頸部密封件與端部密封件之間產(chǎn)生了一可能的滲漏通道。
傳統(tǒng)泵的另一個(gè)問題是，閥擋可能會在工作的過程中產(chǎn)生額外的噪音。通常使用瓣閥來控制閥頭的吸入口和排出口。由于排出口是在被壓縮的空氣的作用下而開啟的，所以使用一閥擋來支承閥并防止其過度伸展以致超出其彈性范圍。通常，閥擋的下側(cè)從閥板向上成坡道，以將閥的末端支承得比閥的頸部離開閥板更遠(yuǎn)。閥通常是金屬的，并且閥擋可以是金屬或者塑料的，但在任一情況下，兩表面之間的快速接觸都可能會產(chǎn)生醫(yī)療應(yīng)用中所無法接受的輕叩聲或滴答聲。這里的另一問題是，薄而平的瓣閥可能會屈從于瓣與閥擋之間的表面吸力，并基本上“粘”在閥擋上，從而保持開啟。
低噪音泵設(shè)計(jì)所面臨的還有一個(gè)問題是，對閥頭的吸入腔和/或排出腔進(jìn)行消聲。這可以通過直接地或者通過合適的軟管來將一消聲器附接至閥頭來實(shí)現(xiàn)。另一技術(shù)方案是使排放出的空氣在活塞頭部的非加壓側(cè)上流入曲軸箱中。在這種情況下，如果曲軸箱封閉，并且諸活塞同相，曲軸箱則通常將通過一消聲器來進(jìn)行排放，以避免在泵中產(chǎn)生脈動。即使采用了后一技術(shù)，閥頭也通常通過引導(dǎo)至曲軸箱的軟管來排出，這通過直接安裝在曲軸箱上或者在一軟管端部處的一消聲器來進(jìn)行排放。
因此，需要一種能解決上述問題的改進(jìn)的泵。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種用于泵的一活塞和一驅(qū)動軸的組件。該組件包括第一和第二活塞，每一活塞有一頭部和一連接桿。兩連接桿具有相應(yīng)的第一和第二開孔。第一和第二軸承配合入相應(yīng)的連接桿的第一和第二開孔中。第一和第二偏心零件配合入相應(yīng)的第一和第二軸承的中心開孔中。偏心零件各具有一軸向通孔，并且軸向延伸至一側(cè)且大致不超過相應(yīng)的活塞連接桿的一表面，以使活塞可在驅(qū)動軸上安裝成連接桿軸向地偏置并且大致彼此相鄰。
在較佳的形式中，偏心零件是盤形的，它們各有一大致不超過連接桿軸向尺寸的軸向尺寸。較佳地，活塞連接桿間隔開不超過1/16英寸地安裝于驅(qū)動軸。偏心零件較佳地是壓配合到軸承內(nèi)座圈的中心中。當(dāng)兩活塞具體不同的質(zhì)量時(shí)，例如當(dāng)一個(gè)活塞具有一較大的活塞頭部時(shí)，兩杯狀保持件可具有不同的質(zhì)量，以有利于使兩活塞作用在驅(qū)動軸上的力矩接近平衡。較重的保持件與較輕的活塞連接桿和盤一起使用，以使各活塞組件的總質(zhì)量相等。實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)的一種方式是用不同的材料制成兩保持件和/或?qū)⑺鼈冎瞥刹煌某叽?。例如，一個(gè)保持件可以用鋅制的，而另一個(gè)是用鎂或鋁制的。
在另一方面中，本發(fā)明提供一氣缸密封件組件。氣缸設(shè)有形成一徑向傾斜的傾斜周向表面的一圓形端部。該傾斜表面設(shè)有一周向凹槽，其尺寸構(gòu)造成可接納密封件、較佳的是一彈性O(shè)形環(huán)。該組件較佳地是附接至具有一圓形凹進(jìn)部的一閥板，該圓形凹進(jìn)部形成一圓形表面，該圓形表面相應(yīng)于密封件支靠其安置的氣缸傾斜表面成一傾斜角度。
在還有一個(gè)方面中，本發(fā)明提供一用于封閉一頸部開口的曲軸箱的組件，它具有一開口端和一頸部開口，該頸部開口從開口端延伸至基本垂直于頸部延伸的一氣缸。該組件包括一彈性的密封件，其由一剛性背襯板支擋。該密封件接觸曲軸箱的開口端，并具有一延伸入頸部開口中的塞子部分，該塞子部分具有一與氣缸相貼靠的成形的密封表面。背襯板封蓋曲軸箱的開口端，并具有一與密封件的塞子部分接觸的塞子支承部。
在較佳的形式中，密封件在其中心處開口，并伸入曲軸箱以密封曲軸箱的開口面。密封件較佳地是彈性的，但密封件的深度使其具有一定的剛度。密封件具有用于曲軸箱頸部中的各開口的一塞子部分。塞子部分的密封表面是凹入的，并且塞子部分各形成有一凸出部分，該凸出部分面對背襯板的塞子支承部所接合的密封表面。在對置的兩氣缸泵中，密封件和蓋子具有間隔開180度兩個(gè)塞子部分和兩個(gè)塞子支承部。該密封件還可包括一個(gè)或多個(gè)槽溝塞部分，它們與形成在曲軸箱中的端部開口的槽溝對齊，并且這樣，背襯板將設(shè)有徑向延伸的凸片，以用來支擋槽溝塞。槽溝塞不僅封閉槽溝，還幫助在曲軸箱的表面上正確地對密封件定中心以及定向。
在再一個(gè)方面中，本發(fā)明提供一種用于保持和支承一瓣閥的閥擋。該閥擋包括用于附接至一閥板或者鑄造為閥頭的一部分的一主體；從主體延伸出且尺寸減小的一臂部；以及位于臂部的端部處的一手部，所述手部的下側(cè)與主體的下側(cè)間隔開，并具有至少兩個(gè)間隔開的圓形凸出部。較佳地，閥擋具有兩個(gè)臂部，每一臂部帶有一個(gè)有三個(gè)圓形凸出部的手部，且該手部的下側(cè)離開它們相應(yīng)的臂部傾斜。諸圓形凸部較佳地是等角度地間隔開。主體還形成在臂部之間延伸的一對齊凸片。
本發(fā)明的還有一個(gè)方面提供了一種泵，它帶有一根或多根傳送管，以供空氣從一個(gè)或多個(gè)閥頭流到曲軸箱或另一閥頭。實(shí)際上，該泵是一活塞180度對置的泵，其兩活塞位于電動機(jī)的一側(cè)。泵具有形成一腔體的一曲軸箱、一氣缸以及一傳送開口。在氣缸上安裝有一閥板。閥板具有與氣缸內(nèi)部的工作空氣連通的吸入口和排出口。由安裝于閥板的閥來開啟和封閉該吸入口和排出口。一閥頭安裝至閥板，以將吸入口與排出口隔開，并形成相應(yīng)的吸入腔和排出腔。閥板還具有位于兩腔體之一中的一傳送口。傳送管在閥板傳送口至曲軸箱傳送開口之間連接。
多氣缸泵可具有連接至各氣缸的閥板中的一個(gè)或多個(gè)傳送口的多根傳送管。例如，傳送管可將吸入腔或排出腔連接至曲軸箱內(nèi)部，或者它們可將多個(gè)排出腔連接在一起和/或?qū)⒍鄠€(gè)吸入腔連接在一起，或者將一閥頭的排出腔連接至另一閥頭的吸入腔。
曲軸箱可形成從傳送管所連接處的一個(gè)或多個(gè)傳送開口引導(dǎo)出的一整體的通道。該通道可同相地通向曲軸箱腔體，或者在傳送開口之間延伸，以將一閥頭的一個(gè)或多個(gè)腔體與另一閥頭的一個(gè)或多個(gè)腔體相連接。
在較佳的形式中，通道和傳送管具有若干相對的平直側(cè)壁。傳送管可與閥板和曲軸箱分離，或者形成為曲軸箱或者閥板、或者兩者的一整體的部分。在傳送管的端部與曲軸箱中的傳送開口、和/或閥板的吸入和排出傳送口之間可如所需地設(shè)置彈性密封件。傳送管可用彈性材料制成，并具有臺階狀的端部，其尺寸構(gòu)造成可配合入傳送口。較佳地，傳送管被夾緊在閥板與曲軸箱之間。
這樣，本發(fā)明就提供了一種噪音明顯減小且效率提高的小型泵。本發(fā)明的這些和其它的優(yōu)點(diǎn)將從詳細(xì)的描述和附圖中變得清楚起來。下文是對本發(fā)明的較佳實(shí)施例的描述。為了獲得本發(fā)明的完整的保護(hù)范圍，應(yīng)注意諸權(quán)利要求，因?yàn)檩^佳實(shí)施例不應(yīng)被認(rèn)為是本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)的僅有的實(shí)施例。
附圖簡述

圖1是本發(fā)明的一個(gè)對置活塞泵的立體圖；圖2是示出其活塞組件的所述泵的分解立體圖；圖3是示出其氣缸和閥頭組件的所示泵的另一分解立體4是示出一閥組件的隔離的分解立體圖；圖5是沿著圖9的弧線5-5截取的放大的局部剖視圖，它示出了在氣缸的一傾斜端部中的在一周向凹槽中的一氣缸密封件；圖6是沿著圖9的線6-6截取的放大的局部剖視圖，它示出了用來密封敞開的泵殼體頸部的一組件；圖7是沿著圖1的線7-7截取的剖視圖，它示出了泵(未帶有吸入閥和排出閥)在其兩活塞180°地異相、一個(gè)活塞位于上死點(diǎn)且另一活塞位于下死點(diǎn)以及閥頭連接上時(shí)的情況；圖8是與圖7相似的剖視圖，只是該兩活塞處于一與圖7的活塞位置成180°的位置上；圖9是與圖7相似的剖視圖，它示出了泵在其兩活塞同相地處于下死點(diǎn)并且一閥頭排到曲軸箱而另一閥頭排到負(fù)載；圖10是與圖9相似的剖視圖，只是兩活塞處于上死點(diǎn)；圖11是沿著圖9的線11-11截取的剖視圖；圖12是沿著圖9的線12-12截取的剖視圖；圖13是示出一閥組件的放大的局部剖視圖；圖14是沿著圖9的線14-14截取的剖視圖；圖15是一排出側(cè)瓣閥關(guān)閉時(shí)的、沿著圖14的線15-15截取的剖視圖；圖16是與圖15相似的圖，只是所示的閥是開啟的；圖17是沿著圖12的線17-17截取的剖視圖；圖18是沿著圖17的弧線18-18截取的放大的局部剖視圖；圖19-21是沿著圖17的線19-19截取的放大的局部剖視圖，它示出了傳送管的各種可選擇的構(gòu)造；圖22是根據(jù)本發(fā)明的泵的另一實(shí)施例的立體圖，該實(shí)施例具有不同尺寸的氣缸和活塞；圖23是沿著圖22的線23-23截取的剖視圖，它示出了用作一壓力真空泵(未帶有吸入閥和排出閥)，其兩活塞同相地處于下死點(diǎn)并且較大的閥頭排出到曲軸箱；圖24是與圖23相似的剖視圖，只是示出了兩活塞處于上死點(diǎn)；以及圖25是沿著圖22的線25-25截取的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1-4示出了根據(jù)本發(fā)明的一泵30。一般來說，該泵30具有以倒置的方式安裝在一殼體或曲軸箱36的一頂部開口34中的一電動機(jī)32，所述殼體或曲軸箱包含兩個(gè)活塞組件38和39。兩個(gè)氣缸40和41在各側(cè)開口42和43中安裝至曲軸箱36。閥板44和45以及閥頭46和47安裝在相應(yīng)的氣缸40和41的外端上。一蓋子/密封組件48安裝于曲軸箱36的開口頸部50且在一底部端開口52之上，以在泵組裝好時(shí)完全地密封曲軸箱的內(nèi)部。
更具體地請參見圖1、3及5，為了改善氣缸40和41以及閥板44和45之間的密封，各氣缸的外緣徑向朝內(nèi)地傾斜，以形成一傾斜表面54(在圖5中示出了一個(gè)這樣的表面)，該表面中帶有一周向凹槽56，該周向凹槽的尺寸構(gòu)造成可容納一保持密封件58、較佳的是一彈性O(shè)形環(huán)。每一閥板44和45有帶一圓形傾斜表面60的一下側(cè)，當(dāng)組裝好該泵時(shí)，可靠著該傾斜表面60安置密封件58。氣缸40和41通過緊固件63而夾緊在曲軸箱36上，所述緊固件將閥頭46和47連接至曲軸箱36，曲軸箱36則壓縮凹槽與相應(yīng)的閥板的座部之間的密封件。這樣的組裝方式提供良好的密封，并且改善了適用性，這是因?yàn)橹T傾斜表面減少了發(fā)生O形環(huán)隨著時(shí)間的過去而粘著在閥板上并將閥板鎖定在氣缸上的可能性。還有，向內(nèi)的傾斜座部可在閥板的鑄造過程中形成，而無需額外的機(jī)械加工。
請參見圖2和6，蓋子/密封組件48改善了在底部開口52和曲軸箱36的開口頸部50處的密封。該獨(dú)特的蓋子/密封組件48包括一彈性密封件64和一剛性背襯板66。特別是，密封件64是一大體環(huán)形的結(jié)構(gòu)，它形成一中心開口68，且其尺寸構(gòu)造成配合的曲軸箱36的開口端52上。密封件64在環(huán)上的相對位置處、例如在12和6點(diǎn)鐘的位置處形成兩個(gè)軸向延伸的頸部塞70和71。頸部塞70和71的尺寸和形狀構(gòu)造成可配合到曲軸箱36的頸部50中的開口72和73中。頸部塞70和71形成凹入的密封表面74和75，所述的凹入的密封表面的形狀與氣缸40和41外側(cè)的凸出外形相配合。密封表面74和75具有貼合地配合在頸部50與氣缸40和41的相交表面上的尖頂?shù)亩瞬?參見圖6)。密封件64也形成在3和9點(diǎn)鐘的位置從環(huán)徑向向外延伸的兩個(gè)槽溝塞76和77。這些槽溝塞76和77配合入形成在曲軸箱36中的槽溝78和79的端部(如下文所述)。背襯板66保持住密封件，所述背襯板66大體呈帶有四個(gè)開孔80的圓形板，穿過所述的四個(gè)開孔設(shè)置四個(gè)緊固件82，以將蓋子/密封件48緊固在曲軸箱36上。背襯板66具有軸向延伸的塞子支承部84和85，塞子支承部與頸部塞70和71對齊，且彎曲狀的邊緣86和87接觸頸部塞70和71的所形成的凸出部分88和89。背襯板66還有兩個(gè)凸片57和59，所述凸片定位和尺寸構(gòu)造成支承密封件68的相應(yīng)的槽溝塞76和77。
塞子支承部84和85幫助保持頸部塞70和71的密封。但是，頸部塞70和71的尖頂?shù)慕遣靠缮栽S彎曲離開曲軸箱和氣缸，以允許一滲漏通道能緩解瞬間的高壓狀況。密封件主要設(shè)計(jì)用于低壓的應(yīng)用場合，以密封空氣的滲漏，從而減輕噪音。當(dāng)內(nèi)部壓力應(yīng)釋放達(dá)到約15磅/平方英寸時(shí)，頸部塞的角部會稍稍地離開座部。當(dāng)然，通過使用一更加剛性的彈性體或者改動背襯板來防止密封件離開座部，該組件就可用于更高壓力的應(yīng)用場合。
參見圖2，活塞組件38和39包括活塞90和91，并帶有頭部92和93，所述頭部形成盤狀的部分，設(shè)有由保持件96和97(以虛線表示)安裝的活塞密封件94和95。并分別連接形成圓形開孔100和101的連接桿98和99。軸承102和103(具有相對外座圈106和107可轉(zhuǎn)動的內(nèi)座圈104和105)壓配合到相應(yīng)的開孔100和101中，以將外座圈固定至連接桿98和99。然后將圓形的偏心零件108和109壓配合到軸承的相應(yīng)開孔110和111中，以將它們固定至相應(yīng)的內(nèi)座圈104和105。偏心零件108和109設(shè)有從它們的中心徑向地偏置開的通孔112和113。
請參見圖7、8、11及12，將活塞組件38和39每次一個(gè)地壓配合到電動機(jī)32的一驅(qū)動軸114上、且分別配合在偏心零件108和109的通孔112和113中。驅(qū)動軸114通過軸承116軸頸連接至曲軸箱36。曲軸箱開口42和43以及氣缸40和41稍許偏置，以考慮各活塞組件38和39的不同軸向位置，以使活塞90沿著氣缸40的中心線往復(fù)運(yùn)動，活塞9 1沿著氣缸41的中心軸線往復(fù)運(yùn)動，使各組件的活塞密封件94和95能與氣缸的內(nèi)表面產(chǎn)生一滑動密封。
重要的是，活塞90和91的連接桿98和99安裝在驅(qū)動軸114上，以使連接桿98和99大致彼此相鄰，也就是說在1/8英寸(較佳的是小于1/16英寸)之內(nèi)，或者盡可能地緊靠。較佳地，兩活塞盡可能緊靠地安裝在傳動軸上，且在兩連接桿之間僅有一空氣間隙。這是用來減少由于活塞組件38和39的軸線移位而引起的繞驅(qū)動軸114的力矩或振動力偶。盡管還殘余一些力矩，但是這樣的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)相比有明顯的改進(jìn)，這是因?yàn)樵谳S上在兩活塞之間無需其它的零件(偏心輪或其它的零件)來使它們的軸線移位最小。
如圖7和8所示，泵30可作為其中兩活塞180度異相地往復(fù)運(yùn)動的并聯(lián)的壓力泵或并聯(lián)的真空泵30來工作。圖5示出了活塞90處于上死點(diǎn)而活塞91處于下死點(diǎn)的情況。圖6示出了活塞在驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動180以致當(dāng)活塞91處于上死點(diǎn)時(shí)活塞90處于下死點(diǎn)的情況。這種泵的結(jié)構(gòu)是由于偏心零件108和109在驅(qū)動軸114安裝成使得通孔112和113處于與它們的活塞相對180度的位置而產(chǎn)生的。例如，通孔112和113處于12點(diǎn)鐘的位置(朝向活塞頭部)，而通孔113處于6點(diǎn)鐘的位置。
圖9和10示出了一可選擇的結(jié)構(gòu)，其中泵作為一個(gè)兩活塞同相地往復(fù)運(yùn)動(亦即，一致地移動入或出氣缸)的壓力-真空泵地工作。在這種情況下，在兩偏心零件相對它們的活塞處于相同的定向、例如兩通孔都處于12點(diǎn)鐘時(shí)，將兩偏心零件安裝至驅(qū)動軸。這種類型的泵也可以采用其它的形式，如與圖1-4所示的相同。
通過在閥板44和45上裝設(shè)閥門來控制穿過氣缸的氣流。請參見圖3和4、以及13-16，閥板44包括成對的吸入口120和排出口122。成對的吸入口120和排出口122由閥頭46的一分隔部124隔開，形成兩個(gè)吸入腔126和排出腔128。一特殊形狀的頭部密封件130位于閥板44與閥頭46之間，以密封并隔離兩腔體126和128。
吸入口120和排出口122由相應(yīng)的瓣閥130和132來控制。瓣閥130和132是相同的形狀的薄片金屬閥。閥130和132各具有一形成一開孔136的中間部分134和一對齊凸片139，以及兩個(gè)相同的槳葉140，所述槳葉從中間部分130沿著相反的方向與垂線大體成30度地伸出。槳葉140具有狹窄的頸部142和相對較大的平頭部144。該頭部的尺寸構(gòu)造成比吸入口和排出口的稍大，并且頸部狹窄，以使閥能在加壓空氣的力的作用下更易于彎曲，從而減少電能的消耗。通過將一緊固件146插入穿過在閥的中間部分134中的開孔136并螺紋旋緊入閥板中的孔中，來將各瓣閥130和132安裝到閥板44上。吸入閥130安裝在氣缸40的內(nèi)側(cè)處，而排出閥132安裝在排出腔128中。
請參見圖4以及13-16，因?yàn)榕懦鲩y132在氣缸中壓縮空氣的力的作用下而開啟，所以它由一閥擋138支擋，該閥擋較佳地是用硬質(zhì)塑料制成。在膨脹沖程中開啟的吸入閥不使用閥擋(除活塞外)。實(shí)際上，閥擋138具有一中間主體148，并帶有一對齊凸片149和穿通它、用于緊固件146的一開孔。兩個(gè)臂部150以與閥槳葉140相同的角度從主體148延伸出。兩個(gè)手部152具有指部或圓形凸出部154，較佳的是有三個(gè)，向外延伸并間隔開相等的角度。臂部150和手部152的下側(cè)離開閥板地傾斜，較佳地是帶有一稍稍外凸的彎曲，以使圓形凸出部154能與閥板44足夠地間隔開，以使閥的槳葉140能充分移動以開啟閥口。如圖16所示，當(dāng)開啟時(shí)，槳葉跟隨著臂部和圓形凸出部的下側(cè)外形移動，并沿著它們的整個(gè)長度(除了末端處)被支承。臂部150大致為閥的槳葉頸部142的寬度，并且圓形凸出部154的尺寸構(gòu)造成支承整個(gè)槳葉頭部144，以防止它們在狹窄的頸部處過度伸展?？偟貋碚f，圓形凸出部154的下側(cè)的表面面積比槳葉頭部144和頭部邊界內(nèi)側(cè)的端部的表面面積小。這樣的設(shè)計(jì)限制了槳葉之間的表面接觸，從而減少或消除了閥的震顫。這種閥擋設(shè)計(jì)有兩個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn)一是，它減少了這些可能致使閥粘在閥擋上并保持開啟的零件之間的表面吸合力或“靜摩擦”；二是，它減少了在閥中當(dāng)閥的末端接觸閥擋時(shí)原本會出現(xiàn)的噪音/振動。還應(yīng)予注意的是，閥安裝到閥板上要使它們的中間部分設(shè)置在形狀類似中間部分、只是大一些的凹進(jìn)部156上。這使閥能通過具有延伸到閥下側(cè)并進(jìn)入凹進(jìn)部156的銷子的一固定裝置來進(jìn)行裝配和對齊。對齊凸片139和149保證閥和閥擋處于正確取向。
泵30的另一個(gè)特征是使用傳送管158，且?guī)в行纬稍谇S箱36的主體中(內(nèi)腔體的外部)的空氣通道，以將一吸入腔或排出腔連接至曲軸箱的內(nèi)部，或者無需軟管地將閥頭連接在一起(在排出腔之間和/或吸入腔之間并聯(lián)，或者一閥頭的排出腔串聯(lián)連接至另一閥頭的吸入腔)?，F(xiàn)在請參見圖11、12以及17-21，泵30包括小的管狀件158，它較佳地是具有兩個(gè)相對的平直邊，從吸入傳送口160和排出傳送口162穿過閥板延伸到氣缸外側(cè)。在一較佳的形式中，這些傳送管158形成為閥板的一個(gè)整體的部分(請參見圖17和19)。傳送管158的自由端連接至曲軸箱36中的兩組傳送開口164和165，且較佳地是，其間帶有一專用彈性密封件166，并且該密封件166設(shè)有一凸緣168，該凸緣配合在曲軸箱36中的傳送開口164和165的內(nèi)側(cè)。應(yīng)予注意的是，傳送管無需與閥板成一體，而是可如圖20和21中所示的那樣，在這兩幅圖中，它們是完全獨(dú)立的零件。在圖20中，各個(gè)傳送管158A是一獨(dú)立的剛性件，且?guī)в?或不帶有)臺階狀的端部，以安裝彈性密封件166A。或者，如圖21中所示，各傳送管158B可用一彈性材料整個(gè)地制成，從而無需獨(dú)立的密封件。較佳地，它有配合在曲軸箱和閥板中的相應(yīng)開孔內(nèi)側(cè)的臺階狀端部。
如所述，曲軸箱36在其壁中具有兩組內(nèi)部通道170和171，且在傳送開口164和165處開口。根據(jù)所要的泵操作，可以只設(shè)有這些通道170和171中的一個(gè)，或者在曲軸箱的一側(cè)中的這些通道中的一組。這些通道中的一個(gè)或兩者都可通向槽溝78和79，所述槽溝又通向曲軸箱的內(nèi)部。這可以通過穿透部分174鉆孔或者通過將曲軸箱鑄造成如所需地阻斷或連接通道來實(shí)現(xiàn)。在如圖11、17和18所示的并聯(lián)壓力泵的實(shí)施例中，較佳地是，通道170和171連接各個(gè)閥頭的排出腔和各閥頭的吸入腔。以這種方式，就可將負(fù)載連接在兩吸入腔中任一個(gè)(以抽真空)的、或兩排出腔中的任一個(gè)(以提供壓力)的、或者兩者的一軟管接頭(barb)或插座處，而無需同時(shí)連接至吸入腔和/或排出腔。如果沒有連接負(fù)載的話，一合適的消聲器(未示出)可連接至吸入腔或排出腔中的任一個(gè)。
圖22-25示出了另一個(gè)較佳的壓力-真空泵30C的實(shí)施例，它可被應(yīng)用于醫(yī)用場合，如一氧濃縮設(shè)備。除了以下的不同之處外，本發(fā)明的該實(shí)施例與上文所述的相同。這里，氣缸40C、閥板44C、閥頭46C以及活塞組件38C的頭部的尺寸(直徑)分別比氣缸41C、閥板45C、閥頭47C以及活塞組件39C的頭部的尺寸小。較佳地是，較小的一側(cè)是加壓側(cè)，并且氣缸40C的直徑為1.5英寸；較大的一側(cè)是真空側(cè)，并且氣缸41C的直徑為2英寸。較佳地是，在本實(shí)施例中，活塞組件38C和39C是同相的，如圖23和24中所示(盡管它們也可以是異相的)，并且加壓側(cè)提供大致為5至10磅/平方英寸的壓力，真空側(cè)抽吸出約-10至-5磅/平方英寸的真空，這對氧濃縮裝置來說是較佳的。
由于兩活塞的尺寸是不同的，所以它們的質(zhì)量也不同。質(zhì)量的不同會使兩活塞不平衡，因而在驅(qū)動軸上產(chǎn)生不相等的力矩，這可能會導(dǎo)致振動、噪音以及較低的泵效率。較佳地是，保持件96C和97C選擇成具有不同的質(zhì)量，大致等于活塞的其它零件(諸如連接桿和頭部/盤狀部)的質(zhì)量之差。這可以通過用不同的材料制成保持件96C和97C或者將它們制成不同的厚度來實(shí)現(xiàn)。例如，保持件96C可以用一合適的鋅合成物制成，以使其具有比可用鋁制成的保持件97C大的質(zhì)量(盡管其直徑較小)。因而，較重的保持件97C可平衡較小的活塞90C的質(zhì)量差。結(jié)果是，當(dāng)應(yīng)用需要?dú)飧字杏胁煌牧髁繒r(shí)，相等地平衡了兩活塞組件，并改善了泵的工作。
該泵與上述的不同之處還在于，它僅有一根傳送管158C，該傳送管將閥頭47C的排出側(cè)連接至曲軸箱36C的通道171C(通過一傳送開口)。通道171C與槽溝78C相交(如圖25所示)。曲軸箱36C不像前面所述的實(shí)施例那樣設(shè)有其它的內(nèi)部通道。
這樣地構(gòu)造出本實(shí)施例的泵，以使空氣能從負(fù)載(通過一軟管(未示出)連接至接頭200)被抽吸入閥頭47C的吸入腔。周圍的空氣也可以通過接頭202(其上較佳地是安裝一消聲器(未示出))被帶入。來自較高加壓側(cè)閥頭46C的排出腔的空氣將通過接頭204被排出到負(fù)載(在如所需地通過軟管和閥之后)。真空側(cè)閥頭47C的排出腔通過傳送管158C和曲軸箱通道171C排出到曲軸箱36C內(nèi)部的非加壓側(cè)，后者又通過接頭206和另一消聲器(未示出)排放出去。使排出的氣體在消聲器之前穿過曲軸箱，在低噪音的應(yīng)用場合中，如當(dāng)用于醫(yī)療裝置時(shí)，提供了進(jìn)一步(兩階段)的衰減聲音的好處。
應(yīng)予理解的是，上文已描述了本發(fā)明的較佳實(shí)施例。但對那些熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們來說，對這些較佳實(shí)施例進(jìn)行的許多修改和變化將是顯然的，它們均在本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍之內(nèi)。例如，盡管僅示出了兩個(gè)氣缸的例子，但是本發(fā)明的原理也可以應(yīng)用到單氣缸的泵或者應(yīng)用到三個(gè)或四個(gè)氣缸的泵，這樣的泵具有一雙軸電動機(jī)(double shafted motor)和額外的曲軸箱、氣缸、活塞以及閥頭。對于多氣缸的泵，可以通過與上面所述的類似的傳送管和一體的曲軸箱通道來串聯(lián)或者并聯(lián)地連接所有氣缸的閥頭。這樣的泵也可以采用多個(gè)氣缸的共用閥頭。本發(fā)明的泵也可以包括直接連接至閥頭/板以連接空氣腔、而不連接至曲軸箱的通道的傳送管。
因此，本發(fā)明不應(yīng)局限于所描述的實(shí)施例。為了確定本發(fā)明的完整的保護(hù)范圍，應(yīng)參照下面的權(quán)利要求書。
權(quán)利要求
1.一種用于泵的活塞和驅(qū)動軸組件，它包括第一和第二活塞，每一活塞有一頭部和一連接桿，連接桿具有相應(yīng)的第一和第二開孔；設(shè)置在相應(yīng)的第一和第二開孔中的第一和第二軸承，且它們具有中心開孔；以及設(shè)置在相應(yīng)的第一和第二軸承的中心中的第一和第二偏心零件，所述第一和第二偏心零件各具有一軸向通孔，并且軸向延伸至一側(cè)且大致不超過相應(yīng)的活塞連接桿的一表面；藉此，第一和第二活塞可安裝在驅(qū)動軸上，并使連接桿軸向地偏置并且大致彼此相鄰。
2.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，偏心零件是盤形的。
3.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，第一和第二軸承各具有可相對形成該中心開孔的一內(nèi)座圈轉(zhuǎn)動的一外座圈，并且其中，外座圈壓配合在連接桿的第一和第二開孔中，并且偏心零件壓配合入內(nèi)座圈所形成的開孔中。
4.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，第一活塞頭部具有大于第二活塞頭部的質(zhì)量，并且其中，附接至該第一活塞頭部的一第一保持件具有小于附接至第二活塞頭部的一第二保持件的質(zhì)量，其差值基本等于兩活塞頭部的質(zhì)量之差。
5.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，第一保持件用與第二保持件不同的材料制成。
6.如權(quán)利要求5所述的組件，其特征在于，第一保持件用鋅制成，第二保持件用鎂制成。
7.如權(quán)利要求5所述的組件，其特征在于，第一保持件用鋅制成，第二保持件用鋁制成。
8.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，第一和第二活塞的連接桿間隔開不超過1/16英寸地安裝于驅(qū)動軸。
9.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，第一偏心零件的軸向尺寸大致不超過第一活塞連接桿的軸向尺寸，第二偏心零件的軸向尺寸大致不超過第二活塞連接桿的軸向尺寸。
10.一種泵，它包括具有一驅(qū)動軸的一電動機(jī)；容納驅(qū)動軸并具有一對氣缸的一曲軸箱；一活塞組件，它包括兩活塞，它們各有設(shè)置在兩氣缸中一個(gè)內(nèi)的一頭部和從該頭部延伸至驅(qū)動軸的一連接桿；兩軸承，它們設(shè)置在沿著驅(qū)動軸軸向偏置開的兩連接桿中的開孔中；兩偏心零件，它們設(shè)置在所述軸承中，且具有接納驅(qū)動軸的軸向通孔；其中，活塞安裝在驅(qū)動軸上，并使在兩連接桿之間僅有空氣間隙。
11.如權(quán)利要求10所述的泵，其特征在于，活塞頭部具有不同的質(zhì)量，并且其中，附接至活塞頭部的保持件具有不同的質(zhì)量，且其差值基本等于活塞頭部的質(zhì)量差，以致各活塞的重心基本處于相同的位置處。
12.一種用于泵的組件，它包括一氣缸和一密封件，氣缸具有一圓形端部，該圓形端部形成一徑向傾斜的傾斜周向表面，該傾斜表面形成一周向凹槽，該凹槽的尺寸構(gòu)造成可接納所述密封件。
13.如權(quán)利要求12所述的組件，其特征在于，密封件是一O形環(huán)。
14.如權(quán)利要求12所述的組件，其特征在于，還包括具有一圓形凹進(jìn)部的一閥板，該圓形凹進(jìn)部形成一圓形表面，該圓形表面相應(yīng)于密封件支靠其安置的氣缸傾斜表面成一傾斜角度。
15.一種用于封閉一頸部開口的曲軸箱的組件，該曲軸箱具有一開口端和一頸部開口，該頸部開口從開口端延伸至基本垂直于開口端延伸的一氣缸，該組件包括一彈性的密封件，它接觸開口端，并具有一延伸入頸部開口中的塞子部分，該塞子部分具有一與氣缸相貼靠的成形的密封表面；以及一支擋密封件的背襯板，其尺寸構(gòu)造成封蓋曲軸箱的開口端，該板具有與密封件的塞子部分接觸的一塞子支承部。
16.如權(quán)利要求15所述的組件，其特征在于，密封件在其中心處開口。
17.如權(quán)利要求15所述的組件，其特征在于，塞子部分的密封表面是凹狀的。
18.如權(quán)利要求15所述的組件，其特征在于，塞子部分形成一凸出部分，該凸出部分面對背襯板的塞子支承部所接合的密封表面。
19.如權(quán)利要求15所述的組件，其特征在于，曲軸箱具有兩個(gè)氣缸和兩個(gè)頸部開口，并且其中，密封件包括配合入兩頸部開口的兩個(gè)塞子部分，背襯板包括與密封件的兩個(gè)塞子部分接觸的兩個(gè)塞子支承部。
20.如權(quán)利要求19所述的組件，其特征在于，密封件的兩塞子部分間隔開180度，并且背襯板的兩塞子支承部間隔開180度。
21.如權(quán)利要求15所述的組件，其特征在于，密封件包括用于密封曲軸箱的一槽溝的一槽溝塞，并且其中，背襯板形成用于支擋槽溝塞的一徑向延伸的凸片。
22.一種用于保持和支承一瓣閥的閥擋，該閥擋包括一主體；從主體延伸出且尺寸減小的一臂部；以及位于臂部的端部處的一手部，所述手部的下側(cè)與主體的下側(cè)間隔開，并具有至少兩個(gè)間隔開的圓形凸出部。
23.如權(quán)利要求22所述的閥擋，其特征在于，手部的下側(cè)傾斜地離開臂部。
24.如權(quán)利要求23所述的閥擋，其特征在于，手部具有三個(gè)等角度地間隔開的圓形凸出部。
25.如權(quán)利要求24所述的閥擋，其特征在于，從主體延伸出兩個(gè)臂部，每一臂部終止于具有三個(gè)間隔開的圓形凸出部的一手部。
26.如權(quán)利要求25所述的閥擋，其特征在于，主體還形成一在兩臂部之間向外延伸的對齊凸片。
27.一種泵，它包括形成一氣缸和一傳送開口的一曲軸箱；安裝在氣缸上的一閥板，它具有與氣缸內(nèi)部的工作空氣連通的吸入口和排出口，吸入口和排出口由安裝于閥板的閥來開啟和封閉，該閥板還具有一傳送口；一閥頭，它安裝至閥板，將吸入口與排出口隔開，以形成相應(yīng)的吸入腔和排出腔，其中，閥板的傳送口位于氣缸外側(cè)的吸入腔和排出腔之一中；一傳送管，它在一端處連接至閥板傳送口，在另一端處連接至曲軸箱傳送開口。
28.如權(quán)利要求27所述的泵，其特征在于，傳送管具有相對的平直側(cè)壁。
29.如權(quán)利要求27所述的泵，其特征在于，傳送管與閥板和曲軸箱是分離的。
30.如權(quán)利要求27所述的泵，其特征在于，傳送管形成為閥板的一整體的部分。
31.如權(quán)利要求27所述的泵，其特征在于，曲軸箱形成通至傳送開口的一整體的通道。
32.如權(quán)利要求31所述的泵，其特征在于，該通道通至曲軸箱的腔體。
33.如權(quán)利要求31所述的泵，其特征在于，該通道通至曲軸箱中的一第二傳送開口。
34.如權(quán)利要求33所述的泵，其特征在于，還包括將該通道連接至一第二閥頭的一第二傳送管。
35.如權(quán)利要求31所述的泵，其特征在于，該通道具有兩個(gè)平直的側(cè)壁。
36.如權(quán)利要求33所述的泵，其特征在于，傳送管形成為閥板的一整體的部分。
37.如權(quán)利要求36所述的泵，其特征在于，還包括設(shè)置在傳送開口與傳送管之間的一彈性的密封件。
38.如權(quán)利要求37所述的泵，其特征在于，傳送管是與閥板和曲軸箱分離的。
39.如權(quán)利要求38所述的泵，其特征在于，傳送管是一彈性材料，并具有臺階狀的下端部，其尺寸構(gòu)造成可配合入排出傳送管和曲軸箱中的一通道。
40.如權(quán)利要求38所述的泵，其特征在于，還包括在傳送管各端部處的彈性密封件。
41.如權(quán)利要求38所述的泵，其特征在于，傳送管被夾緊在閥板與曲軸箱之間。
42.一種泵，它包括形成兩個(gè)氣缸的一曲軸箱，它具有形成兩條通道的若干壁，每一通道在曲軸箱相對側(cè)上的兩個(gè)傳送開口處開口；安裝在兩氣缸上的兩個(gè)閥板，每一閥板具有與相應(yīng)氣缸內(nèi)部的工作空氣連通的一對閥口，諸閥口由安裝于閥板的閥來開啟和封閉，各閥板還具有一對傳送口；兩個(gè)閥頭，它們安裝至閥板，將各閥板的閥口隔開，以在各閥頭中形成兩個(gè)分離的空氣腔，其中，諸傳送口之一位于氣缸外側(cè)的各空氣腔中；多根傳送管，它們在諸閥板傳送口與諸曲軸箱傳送開口之間連接，以將各空氣腔連接至諸通道。
全文摘要
一種小型的、180度對置的活塞泵/壓縮器，它使驅(qū)動軸上的其活塞之間的軸向間隙最小，從而減小往復(fù)運(yùn)動所引起的振動力矩和噪音。每一活塞具有自己的偏心零件，所述偏心零件壓配合到連接桿中，以不占據(jù)活塞之間的空間。對于不同質(zhì)量的活塞，通過將杯形保持件的質(zhì)量選擇成可補(bǔ)償總的活塞質(zhì)量的差值，來進(jìn)一步減小振動力矩。該泵還具有一改進(jìn)的氣缸密封結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)在氣缸端部處的一傾斜表面中具有一周向凹槽。該泵還具有用來封閉泵的曲軸箱的頸部開口的一專用的蓋子和密封件，和一改進(jìn)的、有多個(gè)圓形凸出部的閥擋。泵還使用管狀的傳送件來將吸入和/或排出的空氣傳送入曲軸箱和/或在閥頭之間傳送該空氣。
文檔編號F04B39/00GK1517546SQ20041000168
公開日2004年8月4日 申請日期2004年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月8日
發(fā)明者S·A·洛伊, R·J·庫爾特根, S A 洛伊, 庫爾特根 申請人:托馬斯工業(yè)股份有限公司