專利名稱：流體泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體泵(比如水泵)，它用于強(qiáng)制循環(huán)內(nèi)燃機(jī)中所必需的發(fā)動機(jī)冷卻液(比如水)或防凍液(比如LLC--長效冷卻劑)。本發(fā)明尤其涉及一種有利于用在內(nèi)燃機(jī)中作為冷卻水泵使發(fā)動機(jī)冷卻水通過發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)加以循環(huán)的流體泵，但本發(fā)明不僅僅局限于這種用途的水泵。
通常，用于發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)的水泵包括一根動力驅(qū)動的葉輪軸，該軸帶有與例如內(nèi)燃機(jī)的輸出構(gòu)件等動力源相連的一端和帶有一個葉輪的另一端，所述葉輪用于從例如水箱等的水源抽吸水并將水流推向泵的出口。
為了防止液體從上述泵的兩端泄漏，泵采用具有高機(jī)械密封性能的機(jī)械密封件進(jìn)行密封。但是，存在這樣一種情況，即液體中的異物會對密封產(chǎn)生不利影響，這樣，在持續(xù)一段時間后，可能無法穩(wěn)定地保持密封性能。
因此，如日本實(shí)開(KOKAI)平3-8696號(1991)和日本特開(KOKAI)昭63-189690號(1988)說明書中所揭示的那樣，對機(jī)構(gòu)已進(jìn)行了改進(jìn)，即通過將所使用磁力僅和被傳遞來的旋轉(zhuǎn)力藕聯(lián)，使液體與大氣隔離。
但是，根據(jù)這種已有技術(shù)的流體泵，已經(jīng)認(rèn)識到使用磁力意味著泵的轉(zhuǎn)動力矩不能突然改變。另外，應(yīng)注意到因?yàn)樾枰褂靡欢〝?shù)量的磁鐵，使得費(fèi)用增高并且泵的尺寸較大。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種流體泵，其內(nèi)部不依賴磁鐵而在液體和大氣之間實(shí)現(xiàn)良好的密封。
根據(jù)本發(fā)明，上述目的由提供一種包括一個外殼、一個驅(qū)動裝置、一根軸、一個葉輪和一個彈性構(gòu)件的流體泵達(dá)到，所述驅(qū)動裝置與外部動力源相連以能夠旋轉(zhuǎn)，所述軸帶有第一端和第二端，并相對于驅(qū)動裝置的軸向傾斜安裝，軸的第一端可轉(zhuǎn)動地支撐在驅(qū)動裝置內(nèi)，所述葉輪可轉(zhuǎn)動地支撐在外殼上以與驅(qū)動裝置同軸轉(zhuǎn)動，該葉輪用于可轉(zhuǎn)動地支撐軸的第二端并且通過旋轉(zhuǎn)推動液體，所述彈性構(gòu)件位于軸和外殼之間，用于在軸和葉輪一側(cè)的外殼間形成液密的密封。
旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置引起軸進(jìn)動并轉(zhuǎn)動葉輪，由此推動液體通過泵。因?yàn)檩S進(jìn)動并不繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)，所以只有軸的兩端作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，結(jié)果是在彈性構(gòu)件和軸之間保持了穩(wěn)固的密封并且在葉輪一側(cè)可以得到良好的、液密的密封。
流體泵還包括固定在外殼上的萬向節(jié)，用于支撐軸的中部，并使軸相對外殼作進(jìn)動運(yùn)動。
軸繞作為進(jìn)動運(yùn)動中心的萬向節(jié)平順地旋轉(zhuǎn)，這樣彈性構(gòu)件不承受負(fù)載。
在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，驅(qū)動裝置可旋轉(zhuǎn)地支撐在外殼上，潤滑劑被密封在由外殼、驅(qū)動裝置和彈性構(gòu)件構(gòu)成的空間內(nèi)。
在潤滑劑的作用下，驅(qū)動裝置和軸之間的滑動或萬向節(jié)的滑動平穩(wěn)順暢，結(jié)果是泵被平穩(wěn)地驅(qū)動。
在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，軸在其進(jìn)動中心處帶有一個球形部分，彈性構(gòu)件與該球形部分緊密接觸而形成唇形密封。
因?yàn)檩S繞球形部分作進(jìn)動運(yùn)動，所以在唇形密封和球形部分之間的密封件的密封性能可保持在穩(wěn)定狀態(tài)并且唇形密封不受到任何磨損。
在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，彈性構(gòu)件是一個O形圈，它與軸在軸的進(jìn)動運(yùn)動的中心部分接觸。
因?yàn)檩S繞O形圈作進(jìn)動運(yùn)動，在O形圈和軸之間的O形圈的密封性能可保持在穩(wěn)定狀態(tài)并且O形圈不受到任何磨損。
在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，軸是套筒形的，并且葉輪帶有一個大致呈V形的泵軸，該泵軸帶有可轉(zhuǎn)動地支撐在外殼上并沿葉輪旋轉(zhuǎn)軸心線延伸的第一軸部分和從第一軸部分上延伸并伸入套筒形軸內(nèi)的第二軸部分。
當(dāng)驅(qū)動裝置旋轉(zhuǎn)時，軸進(jìn)動。軸的這種運(yùn)動傳遞給第二軸部分并且泵軸繞第一軸部分旋轉(zhuǎn)以推動液體穿過泵。軸并不繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)。因此，在彈性構(gòu)件和軸之間保持了穩(wěn)固的密封并且在葉輪一側(cè)可以得到良好的、液密的密封。
在一個實(shí)施例中，驅(qū)動裝置和葉輪沿泵的軸向分隔一個固定距離，軸的第一和第二端均帶有一個用于容納球形部分的球形凹座。
旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置引起軸進(jìn)動并轉(zhuǎn)動葉輪，由此推動液體穿過泵。軸一端的球形部分在驅(qū)動裝置的球形凹座中順暢地滑動，軸的另一端的球形部分在葉輪的球形凹座中順暢地滑動。
在上述實(shí)施例中的一種變型例中，驅(qū)動裝置和葉輪沿泵的軸向分隔一個固定距離，軸的第一和第二端均帶有球形部分，葉輪帶有支撐在外殼上的驅(qū)動皮帶輪，從而使葉輪繞驅(qū)動裝置的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動裝置和驅(qū)動皮帶輪分別帶有一個用于容納球形部分的球形凹座。
旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置引起軸的進(jìn)動，轉(zhuǎn)動驅(qū)動皮帶輪并且旋轉(zhuǎn)葉輪，由此推動液體通過泵，軸一端的球形部分在驅(qū)動裝置的球形凹座中順暢地滑動，軸的另一端的球形部分在驅(qū)動皮帶輪的球形凹座中順暢地滑動。
在一個實(shí)施例中，葉輪帶有一根支撐在外殼上的泵軸，以使葉輪可繞驅(qū)動裝置的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。泵軸的一端帶有一個斜面，用于與軸的外表面接觸。
旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置引起軸進(jìn)動。此時，泵軸的斜面受到依照軸的表面運(yùn)動產(chǎn)生的力的作用，結(jié)果是泵軸旋轉(zhuǎn)。因此，葉輪旋轉(zhuǎn)并推動液體通過泵。
在一種變形中，葉輪帶有一根支撐在外殼上的泵軸，以使葉輪可以繞驅(qū)動裝置的旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動，泵軸的一端帶有一個第一錐形齒輪，軸的一端固裝有用于與第一錐形齒輪嚙合的第二錐形齒輪。
旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置引起軸的進(jìn)動。此時，第一錐形齒輪公轉(zhuǎn)而不旋轉(zhuǎn)，第二錐形齒輪旋轉(zhuǎn)。因此，葉輪旋轉(zhuǎn)并且推動液體穿過泵。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將通過以下結(jié)合附圖的描述顯現(xiàn)出來，在全部的附圖中，相同的序號表示的是同一個或相類似的部件。


圖1是依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例所述的流體泵的截面圖；圖2是萬向節(jié)的立體圖；圖3是依據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例所述的流體泵的截面圖；圖4是依據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例所述的流體泵的截面圖；圖5是依據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例所述的流體泵的截面圖；圖6是依據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例所述的流體泵的截面圖；圖7是依據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例所述的流體泵的截面圖；圖8是依據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例所述的流體泵的截面圖；圖9是依據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例所述的流體泵的截面圖；圖10是依據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例所述的流體泵的截面圖；圖11是依據(jù)本發(fā)明第十實(shí)施例所述的流體泵的截面圖；圖12是依據(jù)本發(fā)明第十一實(shí)施例所述的流體泵的截面圖；圖13是表示本發(fā)明第十二實(shí)施例的截面圖；現(xiàn)在對本發(fā)明第一實(shí)施例加以描述。
依據(jù)此實(shí)施例所述的流體泵10有一個通過螺栓裝在缸體16上的圓柱形外殼17。外殼17帶有臺階孔，該臺階孔具有小直徑部分17a、中間直徑部分17b和大直徑部分17c。小直徑部分17a上制有一對通向葉輪一側(cè)并相對于臺階孔的軸線對稱的槽17a1。萬向節(jié)20的一對軸部件20a分別通過由例如酚醛樹脂制成的浸入式滑動軸承41、42而支承在槽17a1中。
如圖2所示，萬向節(jié)20帶有一對軸部件20a和一個軸部件20b，所述一對軸部件20a從相對于臺階孔的軸線對稱的環(huán)20c的外圓面部分向外伸出，所述一個軸部件20b裝在環(huán)20c上形成的一對孔中，沿相對于軸部件20a的垂直方向延伸。在環(huán)20c內(nèi)，軸11松馳地裝于其中，并且軸部件20b貫穿軸11。浸入式滑動軸承41、42壓裝入槽17a1內(nèi)，軸部件20a分別可轉(zhuǎn)動地裝進(jìn)浸入式滑動軸承41、42的孔中。
一個圓筒形構(gòu)件15被壓裝進(jìn)中間直徑部分17b中。該圓筒形構(gòu)件15的一端帶有法蘭15a，通過該法蘭15a可以防止浸入式滑動軸承41、42向中間直徑部分17b移動。葉輪12位于大直徑部分17c內(nèi)，所述大直徑部分17c與缸體16一起組成一個泵室P。在葉輪12的背面帶有臺階部分12a，葉輪12通過一個位于臺階部分12a中的由例如酚醛樹脂制成的浸入式滑動軸承14可轉(zhuǎn)動地支承在圓筒形構(gòu)件15內(nèi)。臺階部分12a位于與葉輪12的軸線同軸的圓上。葉輪12帶有位于偏離軸心(＝旋轉(zhuǎn)中心)的位置上并相對于它的軸線傾斜的孔12b。軸11的一端通過由酚醛樹脂制成的浸入滑動軸承13可轉(zhuǎn)動地支承在孔12b中。在軸11的一端的外圓部分上裝有一個卡環(huán)，通過卡環(huán)和浸入式滑動軸承13的接觸防止葉輪12向右移動，并且通過圓筒形構(gòu)件15和浸入式滑動軸承14的接觸防止葉輪12向左移動。
驅(qū)動裝置19通過滾動軸承21支承在外殼17的左側(cè)(從圖1所示的視點(diǎn)看)，這樣它能繞葉輪12的軸心旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動裝置19的旋轉(zhuǎn)中心、葉輪12的旋轉(zhuǎn)中心和其中帶有萬向節(jié)20的軸部件20b的軸11上的部分相互同軸。驅(qū)動裝置19帶有位于偏離其軸心(＝旋轉(zhuǎn)中心)的位置上并相對于其軸心傾斜的孔19a。軸11的另一端通過一個滾動軸承22可轉(zhuǎn)動地支承在孔19a中。一個皮帶輪(未表示)固裝在驅(qū)動裝置19上，發(fā)動機(jī)動力通過動力傳動機(jī)構(gòu)(如皮帶)在皮帶輪的皮帶接收部分傳遞給皮帶輪。皮帶輪的皮帶接收部分(未表示)有一個皮帶中心，它在軸向上與滾動軸承21的滾動面對準(zhǔn)，這樣不平衡負(fù)載將不會作用在滾動軸承21上。
在本發(fā)明的上下文中，一個形成彈性構(gòu)件的環(huán)形膜件(隔膜)18帶有一個通過環(huán)構(gòu)件29液密地緊固在軸11的外表面上的內(nèi)端，上述軸11的外表面位于軸11的上述另一端和萬向節(jié)20的軸部件20b貫穿的部分之間。隔膜20的外端通過一個環(huán)構(gòu)件9液密地夾持在外殼17的臺階部分17d。由驅(qū)動裝置19的內(nèi)側(cè)和隔膜18形成的空間26充滿了從孔27進(jìn)入的空氣。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，驅(qū)動裝置19相對于外殼17的旋轉(zhuǎn)引起軸11的左端(在圖1中)公轉(zhuǎn)。軸11以萬向節(jié)20為中心作進(jìn)動運(yùn)動，從而軸11的右端(在圖1中)也在與驅(qū)動裝置19的旋轉(zhuǎn)軸線(也即葉輪12的旋轉(zhuǎn)軸線)垂直相交的面內(nèi)公轉(zhuǎn)。依據(jù)軸11右端的公轉(zhuǎn)，葉輪12受到旋轉(zhuǎn)力作用而轉(zhuǎn)動，把液體從進(jìn)口23排到排放口24。此時，萬向節(jié)20的環(huán)20c以小擺幅繞軸部件20a作重復(fù)擺動運(yùn)動。因?yàn)橐后w通過浸入式滑動軸承14和圓筒形構(gòu)件15間的滑動面流進(jìn)隔膜18的葉輪一側(cè)空間25內(nèi)，并從浸入式滑動軸承13和軸11間的滑動面流出到葉輪12低壓側(cè)的中心部分，剩余高壓不作用在隔膜18上，隔膜18完成密封作用，即阻止液體向驅(qū)動裝置19一側(cè)泄漏。另一方面，如上所述，因?yàn)橐后w通過空間25循環(huán)，利用隔膜18使浸入式滑動軸承13、14、41、42得以適當(dāng)潤滑和冷卻。
現(xiàn)參照圖3對本發(fā)明第二實(shí)施例進(jìn)行描述。
根據(jù)第二實(shí)施例所述的流體泵30帶有一個用螺栓裝在缸體35上的圓柱狀外殼36。一個萬向節(jié)40通過由例如酚醛樹脂制成的浸入式滑動軸承39裝在外殼36的內(nèi)側(cè)，該萬向節(jié)40以能使軸31作進(jìn)動運(yùn)動的方式支撐著軸31。固裝在外殼36內(nèi)側(cè)的一個圓筒形構(gòu)件46通過由例如酚醛樹脂制成的浸入式滑動軸承34可轉(zhuǎn)動地支承葉輪32。
葉輪32帶有位于偏離其旋轉(zhuǎn)中心的位置上且相對于它的旋轉(zhuǎn)軸線傾斜的孔。該孔通過一個由例如酚醛樹脂制成的浸入式滑動軸承33容納軸31的右端(從圖3所示的視點(diǎn)看)。一個組成驅(qū)動裝置的皮帶輪38通過滾動軸承43可轉(zhuǎn)動地支承在外殼36的內(nèi)部左側(cè)(從圖3所示的視點(diǎn)看)并與葉輪32同軸。皮帶輪38帶有相對于其旋轉(zhuǎn)軸線傾斜的孔，該孔通過一個滾動軸承44容納軸31的左端(從圖3所示的視點(diǎn)看)。一個形成彈性構(gòu)件的環(huán)形隔膜37帶有液密地緊固在軸31的外圓周部分的內(nèi)圓周部分。隔膜37的外圓周部分液密地固裝在外殼36和圓筒形構(gòu)件46之間。由皮帶輪38的內(nèi)側(cè)和隔膜37形成的空間45充滿作為潤滑劑的脂。葉輪32帶有沿軸向穿過葉輪32的通孔32a。圓筒形構(gòu)件46帶有與浸入式滑動軸承34相通的通孔46a。
依據(jù)這種結(jié)構(gòu)，皮帶輪38接受從皮帶(未表示)傳遞來的驅(qū)動力而相對于外殼36旋轉(zhuǎn)，并引起軸31的左端(在圖3中)公轉(zhuǎn)。軸31以萬向節(jié)40為中心作進(jìn)動運(yùn)動。從而軸31的右端(在圖3中)也在與皮帶輪38的旋轉(zhuǎn)軸線(也即葉輪32的旋轉(zhuǎn)軸線)垂直相交的面內(nèi)公轉(zhuǎn)。依據(jù)軸31的右端的公轉(zhuǎn)，葉輪32受到旋轉(zhuǎn)力的作用而轉(zhuǎn)動以推動液體。盡管液體充滿隔膜37的葉輪一側(cè)的空間，隔膜37仍可完成密封作用，即阻止液體向皮帶輪38一側(cè)泄漏。盡管隔膜37和浸入式滑動軸承34由于滑動而產(chǎn)生熱，但由于液體容易通過孔32a和46a流入隔膜37的葉輪一側(cè)的空間，所以可以冷卻隔膜37和浸入式滑動軸承34。
圖4表示了本發(fā)明第三實(shí)施例。第三實(shí)施例僅在葉輪結(jié)構(gòu)上不同于第二實(shí)施例。
依據(jù)此實(shí)施例，流體泵50帶有外殼56和57，它們相互緊固在一起。葉輪53由螺栓55通過由例如酚醛樹脂制成的浸入式滑動軸承54可轉(zhuǎn)動地支承在外殼56上。葉輪53帶有位于偏離其旋轉(zhuǎn)中心的位置上且相對其旋轉(zhuǎn)中心傾斜的孔。該孔通過一個由例如酚醛樹脂制成的浸入式滑動軸承52容納軸51的右端(從圖4所示的視點(diǎn)看)。這種流體泵的其它部件與第二實(shí)施例相似。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，葉輪53和皮帶輪相互面對，軸51位于它們中間。結(jié)果是流體泵結(jié)構(gòu)上變得簡單并減小了軸向上的厚度，因而形成了一種結(jié)構(gòu)更加緊湊的裝置。
現(xiàn)在參照圖5對本發(fā)明第四實(shí)施例加以描述。
根據(jù)此實(shí)施例所述的流體泵60帶有一個圓柱形外殼64，其內(nèi)側(cè)裝有圓筒形構(gòu)件66。圓筒形構(gòu)件66通過由例如酚醛樹脂制成的滑動軸承67可轉(zhuǎn)動地支承一個葉輪62。葉輪62帶有一個位于偏離其旋轉(zhuǎn)中心的位置上且相對于它的旋轉(zhuǎn)中心傾斜的孔。該孔通過一個由例如酚醛樹脂制成的浸入式滑動軸承63容納軸61的右端(從圖5中的視點(diǎn)看)，驅(qū)動裝置68通過滾動軸承69可轉(zhuǎn)動地支承在外殼64的內(nèi)部左側(cè)上(從圖5中的視點(diǎn)看)并與葉輪62同軸。驅(qū)動裝置68帶有相對于其轉(zhuǎn)動軸線傾斜的孔，該孔通過轉(zhuǎn)動軸承70容納軸61的左端(從圖5中的視點(diǎn)看)。一個組成彈性構(gòu)件的環(huán)形隔膜65帶有通過銷71液密地緊固在軸61的外圓周部分的內(nèi)圓周部分。隔膜65的外圓周部分液密地緊固在外殼64和圓筒形構(gòu)件66之間。驅(qū)動裝置68與一個皮帶輪(未表示)相連并隨著皮帶輪的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。
依據(jù)裝置結(jié)構(gòu)，驅(qū)動裝置68相對于外殼64的旋轉(zhuǎn)引起軸61的左端(在圖5中)公轉(zhuǎn)。軸61的右端由葉輪62支承，葉輪62可轉(zhuǎn)動地支承在外殼64上。結(jié)果是軸61作進(jìn)動運(yùn)動并引起葉輪62的旋轉(zhuǎn)。盡管液體充滿隔膜65的葉輪一側(cè)的空間，隔膜65仍能完成密封作用，防止液體向驅(qū)動裝置18一側(cè)泄漏。
現(xiàn)參照圖6對本發(fā)明第五實(shí)施例加以描述。
依據(jù)本實(shí)施例所述的流體泵80帶有一個圓柱形外殼85、一根軸81，所述外殼85的內(nèi)側(cè)通過一個固定構(gòu)件83裝加有一個環(huán)狀唇形密封82，就象第四實(shí)施例中所述的形式那樣，所述軸81的一端帶有一個驅(qū)動裝置，另一端帶有一個葉輪。軸81帶有一個球形部件81a，其中心是軸作進(jìn)動運(yùn)動的中心。唇形密封82通過緊靠球形部件81a完成其密封作用。一個環(huán)84使唇形密封82的密封作用更加穩(wěn)定。
依據(jù)這種結(jié)構(gòu)，就可以通過一種簡單結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)密封。另外，由于球形部件81a并不旋轉(zhuǎn)，唇形密封82不受到磨損。這使得運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性更高。
現(xiàn)在將參照圖7對本發(fā)明第六實(shí)施例加以描述。在第六實(shí)施例中，O形圈92代替了第五實(shí)施例中的唇形密封。
更準(zhǔn)確地說，根據(jù)此實(shí)施例所述的流體泵90帶有一個圓柱形外殼93和一根軸91，在所述外殼93內(nèi)側(cè)裝有O形圈92，就象第四實(shí)施例所述的方式所述的那樣，所述軸91的一端帶有一個驅(qū)動裝置，另一端帶有一個葉輪。O形圈在軸91的進(jìn)動中心處與其緊密接觸。
依據(jù)這種結(jié)構(gòu)，就可以通過一種簡單結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)密封。另外，由于軸作進(jìn)動運(yùn)動的中心并不旋轉(zhuǎn)，O形圈92不受到磨損。這使得運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性更高。
現(xiàn)在參照圖8對本發(fā)明第七實(shí)施例加以描述。
依據(jù)此實(shí)施例所述的流體泵100帶有外殼106和107，它們相互固裝在一起。外殼107制成帶有內(nèi)向延伸的法蘭的形式，該法蘭帶有球形凹座107a，它可以容納軸101中部帶有的球形部分101b。一個葉輪102通過由例如酚醛樹脂制成的浸入式滑動軸承103、104和105由螺栓111可轉(zhuǎn)動地裝在泵軸109上。葉輪102帶有位于偏離葉輪旋轉(zhuǎn)中心位置上的球形凹座102a，并且軸101的右端(在圖8中)上帶有的球形部分101a被裝入凹座102中。一個驅(qū)動裝置108位于軸1的左端并由外部施加的動力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動裝置108布置成與葉輪102同軸并與外殼107隔開一定距離。驅(qū)動裝置108帶有一個球形凹座108a，它位于偏離驅(qū)動裝置的旋轉(zhuǎn)中心的位置上，并且軸101的左端(在圖8中)上帶有的球形部分101c被裝人球形凹座108中。
形成一個彈性構(gòu)件的隔膜110位于外殼107和軸101的球形部分101b附近之間，以在兩個部件之間形成密封。
依據(jù)這種結(jié)構(gòu)，驅(qū)動裝置108的旋轉(zhuǎn)引起軸101的球形部分101c的公轉(zhuǎn)。軸101以凹座107為中心作進(jìn)動運(yùn)動。從而軸101的球形部分101a也在與驅(qū)動裝置101a的旋轉(zhuǎn)軸線(也即葉輪102的旋轉(zhuǎn)軸線)垂直相交的面內(nèi)公轉(zhuǎn)。根據(jù)球形部分101a的公轉(zhuǎn)，葉輪102承受旋轉(zhuǎn)力作用并轉(zhuǎn)動以推動液體。盡管液體充滿隔膜110的葉輪一側(cè)的空間，隔膜110仍能完成密封作用，防止液體向驅(qū)動裝置108一側(cè)泄漏。
在第七實(shí)施例中，應(yīng)注意到如果驅(qū)動裝置108由發(fā)動機(jī)的輸出軸形成并且外殼107由皮帶罩或鏈條箱制成，就可以很容易地制造流體泵100。
現(xiàn)參照圖9對本發(fā)明第八實(shí)施例加以描述。它表示了第七實(shí)施例的一種改進(jìn)形式。
流體泵120帶有外殼123和127，它們相互固裝在一起。一根泵軸125通過一個由例如酚醛樹脂制成的浸入式滑動軸承126可轉(zhuǎn)動地支承在外殼127的內(nèi)側(cè)。一個葉輪122固裝在泵軸125的右端(在圖9中)。一個驅(qū)動構(gòu)件124固裝在泵軸125的左端(在圖9中)。驅(qū)動構(gòu)件124帶有一個位于偏離驅(qū)動構(gòu)件124的旋轉(zhuǎn)中心的位置上的球形凹座124a，由驅(qū)動皮帶輪129通過一個球形部分121c驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的軸121的右端(在圖8中)上所設(shè)置的一個球形部分121a被裝入球形凹座124a中。此流體泵的其它部件與第七實(shí)施例相似，其中使用了裝在側(cè)板128和軸121上的隔膜110。
依據(jù)這種結(jié)構(gòu)，軸121的球形部分121a繞球形部分121b公轉(zhuǎn)并使驅(qū)動構(gòu)件124旋轉(zhuǎn)。根據(jù)皮帶輪的旋轉(zhuǎn)，葉輪122受到旋轉(zhuǎn)力的作用并轉(zhuǎn)動以推動液體。
現(xiàn)在參照圖10對本發(fā)明第九實(shí)施例加以描述。
根據(jù)此實(shí)施例所述的流體泵130帶有一個圓柱形外殼133。一根泵軸132通過由例如酚醛樹脂形成的一個浸入式滑動軸承126可轉(zhuǎn)動地支承在外殼133的內(nèi)側(cè)。
一個葉輪131固裝在泵軸132的右端(在圖10中)，一個驅(qū)動皮帶輪134固裝在外殼133的左端(在圖9中)。泵軸132的左端帶有位于偏離其旋轉(zhuǎn)中心的位置上并相對于它的旋轉(zhuǎn)軸線傾斜的一個孔。該孔通過由例如酚醛樹脂制成的浸入式滑動軸承137容納軸136的右端(從圖10所示的視點(diǎn)看)。作為驅(qū)動裝置的皮帶輪134通過一個滾動軸承135可轉(zhuǎn)動地支承在外殼133的左邊外側(cè)并與葉輪131同軸。皮帶輪134帶有一個相對于其旋轉(zhuǎn)軸線傾斜的孔，該孔通過一個滑動軸承138容納軸136的左端。
依據(jù)這種結(jié)構(gòu)，皮帶輪134相對于外殼133的旋轉(zhuǎn)引起軸136的左端(在圖10中)的公轉(zhuǎn)。軸136的右端由泵軸132支撐，泵軸132可轉(zhuǎn)動地支撐在外殼133上。結(jié)果是軸136進(jìn)動，使泵軸132轉(zhuǎn)動，從而使葉輪131旋轉(zhuǎn)并推動液體。
現(xiàn)在參照圖11對本發(fā)明第十實(shí)施例加以描述。
依據(jù)此實(shí)施例的液體泵140帶有一個圓柱形外殼143。一根泵軸142通過一個由例如酚醛樹脂制成的浸入式滑動軸承144可轉(zhuǎn)動地支承在外殼143的內(nèi)側(cè)。一個葉輪141固裝在泵軸142的右端(在圖11中)，一個錐形齒輪145固裝在泵軸142的左端(在圖11中)。一根從作為驅(qū)動裝置的發(fā)動機(jī)伸出的輸出軸150可以轉(zhuǎn)動地安裝著，并向外殼143的左側(cè)伸出。輸出軸150與驅(qū)動皮帶152接合。輸出軸150帶有一個相對于軸的旋轉(zhuǎn)軸線傾斜的孔。該孔通過一個滑動軸承137容納軸147的左端(從圖11所示的視點(diǎn)看)。一個萬向節(jié)148位于軸147的中間部分和固裝在外殼143上的皮帶罩149之間以使軸147能進(jìn)動。一個錐形齒輪146固定在軸147的右端(在圖11中)并與錐形齒輪145嚙合。一個構(gòu)成彈性構(gòu)件的隔膜153在皮帶罩149和軸147間形成密封。
依據(jù)這種結(jié)構(gòu)，輸出軸150相對外殼143的旋轉(zhuǎn)引起軸147左端公轉(zhuǎn)。軸147以萬向節(jié)148為中心作進(jìn)動運(yùn)動。由此錐形齒輪146公轉(zhuǎn)并向錐形齒輪145傳遞動力，從而旋轉(zhuǎn)泵軸并推動液體。
現(xiàn)在參照圖12對本發(fā)明第十一實(shí)施例加以描述。
依據(jù)此實(shí)施例所述的流體泵160帶有一個通過螺栓安裝在缸體162上的圓柱形外殼164。泵軸163有一個由第一軸部分163a和第二軸部分163b組成的大致呈V形的結(jié)構(gòu)。一個葉輪161固裝在其上的第一軸部分163a沿著葉輪161的旋轉(zhuǎn)中心軸線延伸，并通過一個例如由酚醛樹脂制成的浸入式滑動軸承165可轉(zhuǎn)動地支承在外殼164的內(nèi)側(cè)。第二軸部件163b相對于第一軸部件163a傾斜延伸并穿進(jìn)一個筒形軸的內(nèi)部。一個作為驅(qū)動裝置的皮帶輪167通過一個滾動軸承可轉(zhuǎn)動地支承在外殼164的左邊外側(cè)并與葉輪161同軸。皮帶輪134帶有一個相對于其旋轉(zhuǎn)軸線傾斜的孔，該孔通過一個滾動軸承168容納軸166的左端。一個構(gòu)成彈性構(gòu)件的環(huán)形隔膜169帶有一個液密地固裝在軸66的外圓周部分的內(nèi)圓周部分。隔膜169的外圓周部分液密地固裝在外殼164上。
依據(jù)這種結(jié)構(gòu)，皮帶輪167相對于外殼164的旋轉(zhuǎn)引起軸166的左端(在圖12中)公轉(zhuǎn)。軸166的旋轉(zhuǎn)受到隔膜169的限制。當(dāng)軸166運(yùn)動時，第二軸部分163b旋轉(zhuǎn)并向葉輪161施加轉(zhuǎn)動力。結(jié)果是葉輪161旋轉(zhuǎn)并推進(jìn)液體。盡管液體充滿隔膜169的葉輪一側(cè)的空間，隔膜169仍能完成密封作用，防止液體向皮帶輪167一側(cè)泄漏。
圖13表示了本發(fā)明的第十二實(shí)施例。圖13所示的流體泵210帶有一個圓柱形的第一殼體216和一個圓柱形的第二殼體217，所述第二殼體217通過螺栓(未表示)液密地固裝在缸體(未表示)上。第一殼體216帶有一個直徑分級的臺階孔，該臺階孔包括一個直徑減小的部分216a，其中壓裝有一個例如由酚醛樹脂制成的圓筒形浸入式滑動軸承215。如圖13所示，在直徑減小的部分216a的右側(cè)，上述第一殼體216的孔帶有一個直徑增大的部分216c，其中裝有一個葉輪212。葉輪212的背面帶有一個圓柱形支撐部分212a，并由浸入式滑動軸承215孔中的套筒214b可轉(zhuǎn)動地支撐。套筒214b帶有一個壓裝在葉輪212的圓柱形支撐部分212a上的內(nèi)圓周面和可轉(zhuǎn)動地裝在浸入式滑動軸承215的孔中的外圓周面。上述葉輪212的圓柱形支撐部分212a形成一個臺階，一個板214a裝在其上。由滑動軸承215支撐的葉輪212的外圓臺階212a位于與葉輪212的旋轉(zhuǎn)軸線同軸的圓周上。
第一和第二殼體216和217用螺旋(未表示)液密地連接在一起，并且它們固裝在缸體(未表示)上。如圖所示，在第二殼體217的右端帶有一個連接法蘭217a，其上有一個與第二殼體217的孔同軸的環(huán)形槽217a1，一個厚度與槽217a1的深度相等的環(huán)形板240裝在槽中，并被連接在一起的殼體216和217夾在中間。一個O形圈230在第一殼體216和環(huán)形板240之間保持液密的密封作用。上述環(huán)形板240帶有一個從其內(nèi)緣伸向中間直徑部分216b的圓筒形部分240a，所述中間直徑部分216b形成靠近第二殼體217的第一殼體216上的直徑方向分級的臺階孔。圓筒形部分240a帶有一對直徑方向上相對的孔240a1。
萬向節(jié)220裝在圓筒形部分240a內(nèi)。萬向節(jié)220帶有一個環(huán)220a，該環(huán)220a上有一對在直徑方向上相對的孔220a1。由例如酚醛樹脂制成的圓筒形浸入式滑動軸承241分別被壓裝進(jìn)環(huán)220a的每個孔220a1中。每個浸入式滑動軸承241帶有一個孔，其中安裝有一個可相對轉(zhuǎn)動的銷242，該銷242壓裝在環(huán)形板240的圓筒形部分240a的每個孔240a1內(nèi)。軸211松馳地裝在環(huán)220a內(nèi)，在環(huán)220a內(nèi)相對于銷242垂直延伸的軸部件220b穿過軸211。
葉輪212安裝在泵室P中，該泵室P位于缸體(未表示)和第一殼體216的直徑增大的孔部分216c之間，葉輪212上制有偏離其旋轉(zhuǎn)中心并相對其旋轉(zhuǎn)軸線傾斜的一個孔212b，軸211的一端通過一個例如由酚醛樹脂制成的浸入式滑動軸承213相對可轉(zhuǎn)動地支撐在孔212b中，浸入式滑動軸承213被壓裝進(jìn)葉輪212的孔212b中。
第二殼體217加工成碗形，對應(yīng)于碗底的部分上帶有一個開口217c，驅(qū)動構(gòu)件219的軸部分219a由一個滾動軸承223可轉(zhuǎn)動地支承在該開口217c中。一個皮帶輪座219c壓裝到位于第二殼體217外部的軸部分219a的一端。軸部分219a的旋轉(zhuǎn)中心與葉輪212的旋轉(zhuǎn)中心成一條直線。在軸部分219a的另一端制有直徑擴(kuò)大的盤形部分219b，它由一個位于第二殼體217的圓柱形部分217b的孔中的滾動軸承221可轉(zhuǎn)動地支撐。驅(qū)動構(gòu)件219的盤形部分219b帶有一個偏離其旋轉(zhuǎn)中心并相對于其旋轉(zhuǎn)軸線傾斜的孔219b1，軸211的另一端由孔219b1中的滾動軸承222可相對轉(zhuǎn)動地支承。葉輪212的旋轉(zhuǎn)中心、驅(qū)動構(gòu)件219的旋轉(zhuǎn)中心和軸211的旋轉(zhuǎn)中心相互共線，萬向節(jié)220的軸部件220b穿過所述軸211的旋轉(zhuǎn)中心。一個皮帶輪(未表示)固裝在皮帶輪座219c上并帶有容納皮帶的部分，但是當(dāng)驅(qū)動構(gòu)件219由兩個滾動軸承可轉(zhuǎn)動地支承在的二殼體217上時，容納皮帶部分的中心(或皮帶中心)的軸向位置不必等于任一滾動軸承的滾動面的中心軸向位置，而可以更加自由的選擇。盡管不存在這種任一軸向定位，但幾乎沒有不平衡負(fù)載作用在滾動軸承上，使它們具有長的壽命。
軸211的外表面帶有一個環(huán)形槽211a，它位于萬向節(jié)220的軸部件220b所穿過的軸211部位與由滾動軸承222支撐在驅(qū)動構(gòu)件219上的軸211的另一端之間，一個形成彈性構(gòu)件的環(huán)形隔膜218帶有一個通過緊固件229液密地固裝在槽211a內(nèi)的內(nèi)部卷邊。隔膜218帶有一個液密地夾持在環(huán)形板240和第二殼體217的槽217a之間的外部端邊。
依據(jù)如上所述的第十二實(shí)施例，由皮帶輪(未表示)帶動的驅(qū)動構(gòu)件219的旋轉(zhuǎn)引起軸211的左端(如圖所示)繞驅(qū)動構(gòu)件219的旋轉(zhuǎn)中心公轉(zhuǎn)，結(jié)果是軸211繞其上由萬向節(jié)220支撐部分作“旋轉(zhuǎn)”運(yùn)動或“進(jìn)動“運(yùn)動。相應(yīng)的，軸211的右端(如圖所示)繞葉輪212的旋轉(zhuǎn)軸線在垂直于驅(qū)動構(gòu)件219(或葉輪212)的旋轉(zhuǎn)軸線的平面內(nèi)公轉(zhuǎn)。因?yàn)檩S211繞其自身的軸線的旋轉(zhuǎn)被萬向節(jié)220限制，所以隔膜218只重復(fù)進(jìn)行直徑上的彈性變形，并不扭轉(zhuǎn)。結(jié)果，如圖所示的軸211的右端旋轉(zhuǎn)，葉輪212受到旋轉(zhuǎn)力作用并旋轉(zhuǎn)以引導(dǎo)液體從進(jìn)口(未表示)向出口流動。隔膜218在其葉輪一側(cè)形成一個空間225，由于液體循環(huán)流動，使得高壓液體可以繞葉輪212并沿滑動軸承215的滑動面流進(jìn)空間225，并且從軸211和滾動軸承213之間流入葉輪中心部分的前方低壓區(qū)并引入到進(jìn)口，沒有剩余高壓作用在隔膜218上，隔膜218的內(nèi)部和外部邊緣在軸211和殼體217之間保持良好的密封，防止任何液體向驅(qū)動構(gòu)件219泄漏。在上述的軸211的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動期間，萬向節(jié)220的環(huán)220a在小角度范圍內(nèi)繞銷242重復(fù)進(jìn)行擺動運(yùn)動。浸入式滑動軸承213、215和241由上述循環(huán)液體進(jìn)行適當(dāng)潤滑，并由隔膜冷卻。葉輪212帶有一個通孔212c，該通孔212c將空間225與位于葉輪中心部分前方的低壓區(qū)連通并引入到進(jìn)口，這就保證了上述的液體循環(huán)。此外，由于驅(qū)動構(gòu)件219由兩個滾動軸承在兩點(diǎn)支撐，因此，不論皮帶輪(未表示)的皮帶中心的位置位于何處，都不會有不平衡負(fù)荷作用在滾動軸承上，這就可以平穩(wěn)地傳遞轉(zhuǎn)動動力并延長任一浸入式滑動軸承的壽命。
依據(jù)本發(fā)明的任一不同實(shí)施例，因?yàn)榘ㄆ?、隔膜、唇形密封或O形圈的彈性構(gòu)件保持良好的密封，還因?yàn)椴捎昧酥苯虞S驅(qū)動，所以可以適當(dāng)采用變化的旋轉(zhuǎn)速度。
這樣，依據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容，在彈性構(gòu)件和軸之間保持了穩(wěn)固的密封，并在葉輪側(cè)實(shí)現(xiàn)良好的、液密的密封。因?yàn)閺椥詷?gòu)件不受負(fù)載，其使用壽命延長。
潤滑劑使驅(qū)動裝置和軸間的滑動或萬向節(jié)的滑動變得平滑順暢，結(jié)果是泵可被平穩(wěn)驅(qū)動。這使運(yùn)轉(zhuǎn)更加穩(wěn)定。
在唇形密封和球形部分間的密封構(gòu)件的密封性能保持在一個穩(wěn)定的狀態(tài)，并且唇形密封不受任何磨損。
在O形圈和軸之間的O形圈的密封性能保持在一個穩(wěn)定狀態(tài)，并且O形圈不受任何磨損。
軸一端的球形部分在驅(qū)動裝置的球形凹座中順暢滑動，并且軸另一端的球形部分在葉輪的球形凹座中順暢滑動。這使運(yùn)轉(zhuǎn)更加穩(wěn)定。
軸一端的球形部分在驅(qū)動裝置的球形凹座中順暢滑動，并且軸另一端的球形部分在驅(qū)動皮帶輪的球形凹座中順暢滑動。這使運(yùn)轉(zhuǎn)更加穩(wěn)定。
在不脫離本發(fā)明的主旨和范圍的情況下，可以做出許多明顯很不相同的實(shí)施例，應(yīng)理解到除了在后述的權(quán)利要求限定的范圍之外，本發(fā)明不應(yīng)僅限于具體實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種流體泵，包括一個帶有內(nèi)部空間的外殼；一個與外部動力源相連以能夠旋轉(zhuǎn)并且可轉(zhuǎn)動地支撐在所述外殼上的驅(qū)動裝置；一根帶有第一端和第二端的軸，所述軸設(shè)置成相對于所述驅(qū)動裝置的軸向傾斜的形式，所述軸的第一端可轉(zhuǎn)動地支撐在所述驅(qū)動裝置上；一個可轉(zhuǎn)動地支撐在所述外殼上以與所述驅(qū)動裝置同軸旋轉(zhuǎn)的葉輪，用于可轉(zhuǎn)動地支撐相對于所述葉輪的軸向傾斜設(shè)置的所述軸的第二端并通過旋轉(zhuǎn)來推動液體；一個位于所述軸和所述外殼之間的彈性構(gòu)件，用于在所述軸和所述外殼之間形成液密的密封。
2.如權(quán)利要求1所述的流體泵，其特征在于，還包括一個固裝在所述外殼上用于支撐所述軸的中部并造成所述軸相對于所述外殼進(jìn)動的萬向節(jié)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的流體泵，其特征在于，所述驅(qū)動裝置可轉(zhuǎn)動地支撐在所述外殼上，潤滑劑封閉在由所述外殼、所述驅(qū)動裝置和所述彈性構(gòu)件形成的空間內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的流體泵，其特征在于，所述軸在其上進(jìn)動運(yùn)動的中心處帶有一個球形部分，所述彈性構(gòu)件形成唇形密封并與所述球形部分緊密接觸。
5.如權(quán)利要求1所述的流體泵，其特征在于，所述彈性構(gòu)件是一個O形圈，它與所述軸在軸作進(jìn)動運(yùn)動的中心部分相接觸。
6.如權(quán)利要求1所述的流體泵，其特征在于，所述軸呈套筒形，所述葉輪帶有大致呈V形的泵軸，所述泵軸帶有可轉(zhuǎn)動地支撐在所述外殼上并沿所述葉輪的旋轉(zhuǎn)中心軸線延伸的第一軸部分和從所述第一軸部分上伸出并伸進(jìn)所述套筒軸的內(nèi)部的第二軸部分。
7.如權(quán)利要求1所述的流體泵，其特征在于，所述的驅(qū)動裝置和所述葉輪沿泵的軸向分隔開一個固定距離，軸的第一和第二端各帶有一個球形部分，所述驅(qū)動裝置帶有一個球形凹座，用于容納所述軸的第一端的球形部分，所述葉輪帶有一個球形凹座，用于容納所述軸的第二端的球形部分。
8.如權(quán)利要求1所述的流體泵，其特征在于，所述的驅(qū)動裝置和所述葉輪沿泵的軸向隔開一個固定距離，軸的第一和第二端各帶有一個球形部分，所述葉輪帶有一個支撐在所述外殼上的驅(qū)動皮帶輪，以使葉輪能夠繞所述驅(qū)動裝置的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，所述驅(qū)動裝置帶有一個球形凹座，用于容納所述軸的第一端的球形部分，所述驅(qū)動皮帶輪帶有一個球形凹座，用于容納所述軸的第二端的球形部分。
9.如權(quán)利要求1所述的流體泵，其特征在于，所述葉輪帶有一根支撐在所述外殼上以繞所述驅(qū)動裝置旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動的泵軸，所述泵軸一端帶有一個用于與所述軸的外表面接觸的傾斜表面。
10.如權(quán)利要求1所述的流體泵，其特征在于，所述葉輪帶有一根支撐在所述外殼上以繞所述驅(qū)動裝置旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動的泵軸，所述泵軸一端帶有一個第一錐形齒輪，所述軸帶有一個用于與所述第一錐形齒輪嚙合的第二錐形齒輪。
全文摘要
一種流體泵，其內(nèi)可以不用磁鐵而實(shí)現(xiàn)液體和大氣間的良好密封，該流體泵包括一個驅(qū)動裝置、一根軸、一個葉輪和一個隔膜，所述驅(qū)動裝置與外部動力源相連以能夠轉(zhuǎn)動，所述軸相對于驅(qū)動裝置的軸向傾斜安裝并且軸的一端可轉(zhuǎn)動地支撐在驅(qū)動裝置上，所述葉輪可轉(zhuǎn)動地支撐在外殼上以與驅(qū)動裝置同軸轉(zhuǎn)動，所述葉輪用于可轉(zhuǎn)動地支撐軸的另一端并通過旋轉(zhuǎn)推動液體，所述隔膜位于軸和外殼之間，用于在軸和葉輪一側(cè)的外殼之間形成液密的密封。
文檔編號F16J15/32GK1140808SQ9611107
公開日1997年1月22日 申請日期1996年6月29日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月29日
發(fā)明者小澤保夫, 橋口逸朗 申請人:阿伊信精機(jī)株式會社