專利名稱：液體泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及液體泵。
背景技術(shù)：
液體泵包括在圓柱形腔中來回運(yùn)動(dòng)的活塞。該活塞在進(jìn)氣沖程期間通過吸入閥將液體抽入到所述腔中，在輸送沖程期間通過輸出閥將液體壓出該腔。
發(fā)明概述泵設(shè)備的外殼包括不分割的腔、吸入閥和輸出閥，通過該吸入閥液體能夠進(jìn)入到該腔中，通過該輸出閥液體能夠流出該腔。主活塞被構(gòu)建成在所述腔中來回運(yùn)動(dòng)，以在該活塞的進(jìn)氣沖程期間通過吸入閥將液體抽入到所述腔中，在輸送沖程期間通過輸出閥將液體排出該腔。貯液器結(jié)構(gòu)被構(gòu)建成相對(duì)于該腔的整個(gè)體積增加額外的體積，該額外的體積是該腔中的液體壓力的平滑正函數(shù)。
優(yōu)選地，所述貯液器結(jié)構(gòu)包括次級(jí)活塞，該次級(jí)活塞被構(gòu)建成通過一定的位移距離而縮回，該位移距離是所述液體壓力的平滑正函數(shù)。所述額外的體積等于位移的距離乘以該活塞的橫截面積。該次級(jí)活塞沿著與所述主活塞來回運(yùn)動(dòng)的方向垂直的軸縮回。


圖1是具有泵的壓力清洗器的示意圖；圖2-4是所述泵在其操作過程中的不同時(shí)間點(diǎn)的部分示意性截面圖；圖5是所述泵的部分的展開截面圖，顯示了附加部分；和圖6是具有與圖2所示部件相似的部件的另一泵的部分示意性橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1所示的設(shè)備1具有如權(quán)利要求書所述的元件的例示性部件。因此該設(shè)備包括本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠制造和使用所要求保護(hù)的發(fā)明的實(shí)例。本說明書的描述是為了滿足實(shí)施性與最佳實(shí)施方式的需要，而不對(duì)權(quán)利要求書中沒有描述的情況產(chǎn)生限制。
所述設(shè)備1是壓力清洗器，其包括用于將液體從供給線路12泵到輸出線路14的泵10。該供給線路12具有可與水龍頭連接的輸入軟管20。該輸出線路14具有與噴嘴24連接的輸出軟管22。該泵10將水從所述輸入線路12抽入并將其以受壓噴霧的形式壓出該噴嘴24。
如圖2所示，所述泵10包括外殼30，該外殼30形成以主軸A1為中心的圓柱形主腔室32。液體從供給線路12通過吸入止回閥34進(jìn)入所述腔室32，通過輸出止回閥36從該腔室32流出到所述輸出線路14。
所述外殼30具有圓柱形的活塞承受表面40，該活塞承受表面40形成開口42。圓柱形主活塞50通過開口42延伸進(jìn)所述腔室32中。該承受表面40可滑動(dòng)地支撐該活塞50，且與該活塞50一起在該活塞50的周圍形成液體緊密密封。螺旋彈簧52纏繞在該活塞50的周圍，其被壓縮在該活塞50的彈簧支撐凸緣54和外殼30之間以軸向向外偏壓該活塞。
發(fā)動(dòng)機(jī)62的輸出軸60與所述主軸A1平行延伸。該軸60與具有滑動(dòng)表面66的搖擺板64連接，該滑動(dòng)表面66推動(dòng)所述活塞50軸向向內(nèi)對(duì)抗所述彈簧的偏壓。該滑動(dòng)表面66相對(duì)于軸60傾斜，以使所述活塞50隨該搖擺板64與該軸60的轉(zhuǎn)動(dòng)軸向來回運(yùn)動(dòng)。
所述外殼30還具有圓柱形的次級(jí)表面70，該次級(jí)表面70形成與所述主腔室32鄰接的次級(jí)腔室72。該次級(jí)腔室72以與所述主軸A1垂直的次級(jí)軸A2為中心。
次級(jí)活塞80由圓柱形次級(jí)表面70可滑動(dòng)地支撐，且在該活塞80軸向移動(dòng)通過所述次級(jí)腔室72時(shí)與該次級(jí)表面70一起形成環(huán)繞該活塞80的連續(xù)密封。次級(jí)彈簧84被所述次級(jí)活塞80和所述外殼30壓縮在它們之間，該彈簧84朝所述主軸A1的方向偏壓該次級(jí)活塞80到與該外殼30的肩部86鄰接的完全延伸位置。
第一和第二腔室32和72的液體填充部分是不分割的腔90的部分，該腔90由所述外殼30、主活塞50和次級(jí)活塞80限定形成。該腔90具有隨著該活塞50和80的移動(dòng)逐漸變化的總體積，是活塞的位移D1和D2的平滑函數(shù)。該函數(shù)是“平滑的”，其中體積隨D1和D2的變化沒有突然的增加或降低。
主活塞50的來回運(yùn)動(dòng)定義為進(jìn)氣沖程和輸送沖程，此時(shí)所述腔90用液體連續(xù)填充。由于該腔90中的液體的密度和不可壓縮性，所述次級(jí)活塞80的移動(dòng)依賴于該腔90中的液壓Pcav，且基本上不受該次級(jí)活塞自身慣性的影響。
所述輸送沖程起始于如圖2所示的完全縮回的所述主活塞50，此時(shí)所述腔力Pcav等于供給線路壓力Pin加上吸入閥的縫壓(crack pressure)Pcrack。所述次級(jí)活塞80完全伸出，因?yàn)槠仁蛊淇s回的該腔壓Pcav太弱以至于不能克服壓迫在該次級(jí)活塞80上的彈簧偏壓，此時(shí)該次級(jí)活塞80抵靠在所述肩部86上。
此后在輸送沖程過程中，所述主活塞50軸向向內(nèi)(箭頭95)移動(dòng)，如圖3所示。當(dāng)所述腔壓Pcav超過輸出線路的壓力Pout加上縫壓Pcrack時(shí)，所述輸出閥36開啟以讓液體流進(jìn)所述輸出線路14。
所述主活塞50進(jìn)一步延伸將液體輸送到輸出線路14，而Pcav保持Pout+Pcrack不變。同時(shí)，所述次級(jí)活塞80移離其完全伸出的位置，位移距離為D2，其是腔壓Pcav的平滑正函數(shù)，因而也是主活塞的位移距離D1的平滑函數(shù)。該主活塞50的延伸使總腔體積Vcav減少了與D1成比例的位移體積V1，這部分地被該次級(jí)活塞80的縮回所彌補(bǔ)。該次級(jí)活塞80的縮回使總體積增加了位移體積V2，該位移體積V2有利地與D2平滑相關(guān)，且等于D2乘以腔室72和活塞80的橫截面積。該輸送沖程終止于如圖4所示的完全伸出的主活塞50，此時(shí)腔壓Pcav等于Pout+Pcrack。
所述進(jìn)氣沖程起始于如圖4所示的完全伸出的所述主活塞50。隨著該主活塞50的縮回，彈簧偏壓逐漸使所述次級(jí)活塞80回復(fù)到其完全伸出的位置，因?yàn)榍粔篜cav逐漸降低。當(dāng)Pcav達(dá)到Pin+Pcrack時(shí)，吸入閥34開啟而讓液體從供給線路12流進(jìn)所述腔90中。該主活塞50進(jìn)一步縮回將液體通過吸入閥34抽到該腔90中，而Pcav保持Pin+Pcrack不變且所述次級(jí)活塞80完全伸出。該進(jìn)氣沖程如圖2所示結(jié)束，此時(shí)主活塞50完全縮回而次級(jí)活塞80完全伸出。
因此，所述次級(jí)活塞80作為貯液器發(fā)揮作用。在所述輸送沖程過程中，該次級(jí)活塞80積累液體的位移體積V2，該位移體積V2以不同方式輸送到所述輸出線路14中，且在進(jìn)氣沖程過程中將該體積V2完全返回給所述腔90。因而，該泵的總輸送速率(立方尺每分鐘)的減少量與V2成比例，該V2是所述次級(jí)位移距離D2的平滑正函數(shù)，且優(yōu)選與其成比例，該D2自身是輸出壓Pout的平滑正函數(shù)。因此，該總輸送速率是Pout的平滑正函數(shù)。
所述發(fā)動(dòng)機(jī)62輸入的驅(qū)動(dòng)所述泵10的功率一般地與輸送速率和輸出壓的乘積成比例。由于這種泵10的輸送速率被設(shè)置成隨著輸出壓的升高而降低，因此所需的功率傾向于隨Pout變得比在所述第二活塞80不存在和該輸送速率不受Pout影響的情況下更低。
優(yōu)選地，選擇所述次級(jí)彈簧84以使產(chǎn)生的輸送速率與Pout大約成反比，即與1/Pout成比例。這使輸入功率基本上不隨Pout而變化，從而使針對(duì)一個(gè)功率水平在一個(gè)輸出壓處優(yōu)化的發(fā)動(dòng)機(jī)還可以針對(duì)其它壓力優(yōu)化。這可以通過用具有隨活塞位移D2的增大而增大的彈性常數(shù)的彈簧結(jié)構(gòu)100替換該次級(jí)彈簧84來實(shí)現(xiàn)。逐步增加的彈簧偏壓可以通過使用兩個(gè)或多個(gè)不同長(zhǎng)度的同心彈簧101、102和103來實(shí)現(xiàn)，如圖5所示。
所述活塞的軸A1與A2垂直有利于使所述次級(jí)活塞72獨(dú)立于主活塞50的運(yùn)動(dòng)，主活塞50在來回運(yùn)動(dòng)過程中延伸越過該次級(jí)活塞80和其軸A2也有利于此。為了避免該主活塞50堵住所述次級(jí)腔室72，該主活塞50與所述腔的壁110具有間隔。這種間隔產(chǎn)生的額外腔體積并不會(huì)降低可獲得的輸出壓，因?yàn)橐后w是不可壓縮的。
圖6顯示了另一泵10’。它具有的部件與圖2的部件相對(duì)應(yīng)，且與圖2所示的部件以相同的方式發(fā)揮作用，其上標(biāo)出的指示參考號(hào)與圖2中的相應(yīng)部件的參考號(hào)相一致。圖6的泵10與圖2的泵10不同在于其次級(jí)腔室72’、次級(jí)活塞80’和其產(chǎn)生的位移體積都位于主活塞50’內(nèi)，且主活塞50’和次級(jí)活塞80’沿著同一軸A1’來回運(yùn)動(dòng)。
本說明書使用實(shí)施例公開了本發(fā)明，包括最佳實(shí)施方式，并使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明。本發(fā)明的可專利范圍由權(quán)利要求書來限定，可以包括本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以想到的其它實(shí)施例。如果其實(shí)施例具有的部件在文字表達(dá)上本權(quán)利要求書并無(wú)不同，或其包含與本權(quán)利要求書的文字表達(dá)無(wú)實(shí)質(zhì)性區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)部件，那么這些其它實(shí)施例也包含在本權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.泵設(shè)備，其包括外殼，其具有腔、吸入閥和輸出閥，通過該吸入閥液體能夠進(jìn)入到該腔中，通過該輸出閥液體能夠流出該腔；主活塞，其被構(gòu)建成在所述腔中來回運(yùn)動(dòng)，以在該活塞的進(jìn)氣沖程期間通過吸入閥將液體抽入到所述腔中和在該活塞的輸送沖程期間通過輸出閥將液體排出該腔；貯液器結(jié)構(gòu)，其被構(gòu)建成相對(duì)于該腔的整個(gè)體積增加額外的體積，該額外的體積是該腔中的液體壓力的平滑正函數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述貯液器結(jié)構(gòu)包括次級(jí)活塞，該次級(jí)活塞被構(gòu)建成通過一定的位移距離而縮回，該位移距離是所述液體壓力的平滑正函數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于所述額外的體積等于位移的距離乘以該活塞的橫截面積。
4.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于所述次級(jí)活塞沿著與所述主活塞來回運(yùn)動(dòng)的方向垂直的軸縮回。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于所述軸在來回運(yùn)動(dòng)過程中的一些點(diǎn)延伸通過所述主活塞。
6.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于所述主活塞在來回運(yùn)動(dòng)過程中的一些點(diǎn)延伸越過且超過所述次級(jí)活塞。
7.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其還包括彈簧結(jié)構(gòu)，液體壓力對(duì)抗該彈簧結(jié)構(gòu)發(fā)揮作用而使所述次級(jí)活塞縮回，該彈簧結(jié)構(gòu)具有隨該次級(jí)活塞縮回的增加而增加的彈性常數(shù)。
8.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述貯液器結(jié)構(gòu)被構(gòu)建成用于將在所述輸送沖程期間在所述額外體積中積累的所有液體在接下來的進(jìn)氣沖程期間返回到所述腔中。
9.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于所述額外體積位于所述主活塞中。
10.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述貯液器結(jié)構(gòu)被構(gòu)建成在輸送沖程期間排出的液體量將會(huì)比沒有所述額外體積的情況下減少。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于所述貯液器結(jié)構(gòu)被構(gòu)建成使產(chǎn)生的液體輸送速率與所述泵的輸出壓反向相關(guān)。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于所述輸出速率與所述輸出壓大約成反比。
13.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其還包括與所述吸入閥連接的液體源，和與所述輸出閥連接的液體噴嘴。
14.泵設(shè)備，其包括外殼，其具有腔、吸入閥和輸出閥，通過該吸入閥液體能夠進(jìn)入到該腔中，通過該輸出閥液體能夠流出該腔；主活塞，其被構(gòu)建成在所述腔中來回運(yùn)動(dòng)，以通過吸入閥將液體抽入到所述腔中和通過輸出閥將液體排出該腔；和圓柱形腔室，其由所述外殼限定形成且與所述腔連通；次級(jí)活塞，其被構(gòu)建成由于所述腔內(nèi)的液體壓力增加而縮回到所述腔室內(nèi)而增加額外的體積，在該次級(jí)活塞縮回的整個(gè)范圍內(nèi)，該額外增加的體積限于該次級(jí)活塞因其縮回而騰出的空間。
15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其被構(gòu)建成在接下來的進(jìn)氣沖程過程中將在所述輸送沖程過程中在所述額外體積中積累的液體全部返回到所述腔中。
16.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于所述次級(jí)活塞沿著與所述主活塞來回運(yùn)動(dòng)的方向垂直的軸縮回。
17.泵設(shè)備，其包括外殼，其具有主腔室、吸入閥和輸出閥，通過該吸入閥液體能夠進(jìn)入到該主腔室中，通過該輸出閥液體能夠流出該主腔室；主活塞，其被構(gòu)建成在所述主腔室中來回運(yùn)動(dòng)，以在該活塞的進(jìn)氣沖程期間通過吸入閥將液體抽入到該主腔室中，在該活塞的輸送沖程期間通過輸出閥將液體排出該主腔室；和貯液器體積，其包括單個(gè)體積可變的間隔，該間隔對(duì)所述主腔室持續(xù)開放且被構(gòu)建成隨該主腔室中的液體壓力的增加而增加。
18.如權(quán)利要求17所述的泵，其還包括次級(jí)活塞，該次級(jí)活塞被構(gòu)建成通過隨所述液體壓力的增加而縮回來改變所述間隔的體積。
19.泵設(shè)備，其包括外殼，其具有腔、吸入閥和輸出閥，通過該吸入閥液體能夠進(jìn)入到該腔中，通過該輸出閥液體能夠流出該腔；主活塞，其被構(gòu)建成在所述腔中來回運(yùn)動(dòng)，以在該活塞的進(jìn)氣沖程期間通過吸入閥將液體抽入到該腔中，在該活塞的輸送沖程期間通過輸出閥將液體排出該腔；和貯液器結(jié)構(gòu)，其被構(gòu)建成在輸送沖程過程中接收來自所述腔中的一部分液體并在接下來的進(jìn)氣沖程過程中將該整個(gè)接收到的部分返回到該腔中。
20.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于該貯液器結(jié)構(gòu)被構(gòu)建成使產(chǎn)生的液體輸送速率與該泵的輸出壓反向相關(guān)。
全文摘要
泵設(shè)備的外殼包括不分割的腔、吸入閥和輸出閥，通過該吸入閥液體能夠進(jìn)入到該腔中，通過該輸出閥液體能夠流出該腔。主活塞被構(gòu)建成在所述腔中來回運(yùn)動(dòng)，以在該活塞的進(jìn)氣沖程期間通過吸入閥將液體抽入到所述腔中，在輸送沖程期間通過輸出閥將液體排出該腔。貯液器結(jié)構(gòu)被構(gòu)建成相對(duì)于該腔的整個(gè)體積增加額外的體積，該額外的體積是該腔中的液體壓力的平滑正函數(shù)。
文檔編號(hào)F04B1/12GK101021208SQ20061014992
公開日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2006年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月16日
發(fā)明者布賴恩·D·霍爾特 申請(qǐng)人:坎貝爾·豪斯費(fèi)爾德/斯科特.費(fèi)策爾公司