专利名称：正排量泵装置的制作方法
技术领域：
当前可买到的泵，尤其是高压泵因其尺寸大而存在缺点。由于需要与大直径的推进器相适应，故要求这种大的尺寸。
此外，这种泵因它们不按正排量工作，因此其效率低。其特征是在被泵送的流体中通常产生急流或脉冲流。
本发明的正排量泵装置克服或减少了与现有技术有关的上述问题。
发明概述根据本发明的一个方面，提供了一种正排量泵装置，其特征在于包括至少一个设置有突入壳体内所限定的空腔中的叶片，这个或每个叶片按可旋转的方式支承在一支承装置上或由一个支承装置支承。因此，这个或每个叶片能在该壳体的空腔内通过正排量的旋转部分及非正排量的旋转部分而旋转。
最好在壳体上设置一个伸入壳体内的空腔中的凸起件，因此，该凸起件与壳体一起限定了该空腔内的正排量区域和回转狭缝。
该支承装置最好包括一可旋转的圆盘，通过该盘的旋转，这个或每个叶片可运动通过该空腔内的圆弧。
当这个或每个叶片由可旋转圆盘的旋转所驱动而运动通过圆弧时，最好绕其自身的轴线旋转。
附图简述下面参见附图，只是用示例来描述本发明。其中
图1是本发明的正排量泵装置的顶视图，只表示壳体的局部及齿轮传动装置的局部；图2是图1的正排量泵装置的顶视图，表示不带齿轮传动装置并突出了叶片的正排量旋转部分；图3是图1的正排量泵装置沿A-A线的横剖面图，表示整个壳体、凸起件及支承装置；图4是图2的正排量泵装置的顶视图，表示单一叶片由于支承装置旋转360°所处的位置(或者是由于支承装置90°的旋转两个叶片所处的位置)；图5是图2的正排量泵装置的顶视图，表示两个叶片的第一位置；图6是图5的正排量泵装置的顶视图，表示这两个叶片的第二位置；图7是图5和图6的正排量泵装置的顶视图，表示这两个叶片的第三位置；图8是通过本发明第二实施例的正排量泵装置的横剖图；图9是通过本发明第三实施例的正排量泵装置的壳体的剖切透视图；图10是通过图9的壳体的一部分及惰辊的剖视图；及图11是一船体的示意平面图，表示本发明的泵用于船舶推进器中的情况。
发明的描述图1至8示出的正排量泵装置10包括一个第一叶片12、一个第二叶片14及一壳体16。该壳体16包括侧壁18和20，一底部22及一上齿轮壳体24，这些从图3中可最清楚地看出。一凸起件26如侧壁18和20一样从底部22中垂直地伸出。每个叶片12和14分别具有一连接在各叶片的中点处的驱动轴28和30。轴28和30限定轴线X，叶片12和14及轴28和30绕轴线X旋转。
轴28穿过轴承装置32而突出并具有一设置于其最上部36处的齿轮34。轴30穿过轴承装置38而突出并带有一设置于其最上部42上的齿轮40。
一驱动装置，例如一驱动轴44穿过上齿轮壳体24和在此设置的轴承装置46而突出并连到一驱动圆盘48上。该驱动轴44具有一由该上齿轮壳体24的有关突伸部形成的齿轮50。该齿轮50由于是与齿轮壳体24整体形成的，因此它不旋转。设置两个中间行星齿轮52和54，分别使齿轮34和40与齿轮50相互连接。
每个叶片12和14都具有一个第一端56和一个第二端58。
如图1所示，驱动圆盘48的旋转由箭头60标出，而齿轮34和40的旋转分别由箭头62和64标出。中间齿轮52和54的旋转分别由箭头66和68标出。
如图1，2及4至7所示，凸起件26具有一个相似于“泪滴”形状的横截面。如图3所示，该凸起件26从底部22处凸起至驱动轴48邻近。如图2所示，该凸起件26与壳体16界定了一正排量区70和一回转狭缝72。
构成该正排量区70边界的壁部18具有一个弧形内表面74，该弧的中心是驱动轴44的中心。
如图2和4至7中最清楚地所示，当驱动圆盘48旋转时，由轴28和30的轴线X而形成的轨迹为圆形轨迹76。
在该侧壁20的内表面78中设有一对凹坑80。该回转狭缝72形成于该凸起件26和该内表面78之间。
如图3中最清楚地所示，一密封装置82设置于该驱动圆盘48和上齿轮壳体24之间。
在图4中示出了正排量泵装置10从进口84通过正排量区70和出口86泵送流体。流体的流动通常由箭头88标明。
图4中示出了单个叶片，如叶片12的运动轨迹。该轨迹开始于(为了便于图示说明)该叶片12进入正排量区70并且其端部56邻靠于壁18的内表面74时。此时端部58邻靠于凸起件26。该叶片12由于驱动圆盘48的旋转而沿顺时针方向运动。然而，如图1中箭头66所示，当叶片12顺时针运动时，齿轮52也绕固定齿轮50按顺时针方向旋转。齿轮52本身与按反时针方向旋转的齿轮34啮合，如箭头62所示。该齿轮34固定地连接到驱动轴28上，以致该叶片12反过来按反时针方向旋转。这就允许该叶片12一旦到达正排量区的端部时就开始滑过回转狭缝72。但这时叶片12的端部58将通过驱动圆盘48的紧接着的旋转而与壁18的内表面邻接，而端部56与凸起件26邻接。
图5至7表示叶片12和14在壳体16中驱动该泵送流体流88的前进位置。
图8表示根据本发明第二方面内容的正排量泵装置100。该正排量泵装置100大致相似于正排量泵装置10，并且相同的零部件标以相同的标号。
在驱动轴104顶上设有一驱动马达102，该轴104还具有一联轴器106并通过轴承110伸入设于壳体16上的齿轮壳体108内。该驱动轴104具有一个固定连接在其上的齿轮112，该齿轮本身与固定连接在一惰轮轴116上的齿轮114结合。该惰轮轴116位于齿轮壳体108内并以与驱动轴104平行的方式伸展。该惰轮轴116由一个位于该轴上端处的轴承118及一个位于该轴下端并设于中间板122中的轴承120支承在齿轮壳体108内。
一中间壳体124由一设于中间板122中的轴承126支承，而该中间板又装有由轴承128支承于其中的驱动轴104。
另一齿轮130位于该惰轮轴116上，它与固定连接在中间壳体124上的上齿轮132啮合。一个固定在中间壳体124上并位于中间板122下方的下齿轮134与分别固定在叶片12和14上的齿轮34和40啮合。
驱动轴104的最下端136处设有一支承装置，例如一个固定在该轴上的驱动盘138。叶片12和14的轴28和30分别支承在驱动壳体140和142内。在每个壳体140和142内部设有若干轴承144，用以支承轴28和30。
在使用中，本发明的正排量泵装置10试图用于按基本上连续或非脉冲流动的方式泵送流体。例如，如图4至7所示，该泵装置10可顺序配置，从而使流体通过进84进入而最终通过出口86排出。为了达到本发明泵装置10的泵送作用，如图3所示，给驱动轴44施加旋转驱动，该旋转驱动依次传递给驱动圆盘48。施加到驱动轴44的旋转驱动的方向将决定驱动盘48旋转的方式并接着决定叶片12和14的旋转方式及通过该泵装置10泵送流体的最终方向。为本发明的目的，如图1和4至7所示，旋转驱动是按顺时针方向施加的。
驱动盘48的顺时针旋转由箭头60标出，它使每个叶片12和14跟着也按顺时针方向绕由驱动轴44描绘的轴线旋转。这一作用使分别处于叶片12和14的轴28和30顶部的齿轮34和40按图1箭头62和64所示的反时针方向旋转。这一作用通过中间行星齿轮52和54与固定齿轮50的啮合而达到。因此，在叶片12和14各自绕由它们的轴28和30分别描述的轴线X按反时针方向旋转时，叶片12和14也绕由驱动轴44描述的轴线按顺时针方向运动。
如图3最清楚地所示，设置于驱动盘48和壳体16之间的密封装置82防止任何泵送的流体进入上齿轮壳24中。
也许参见图5至7可作出最好的描述，当叶片14进入回转狭缝72(后接非正排量旋转部分)时，叶片12进入正排量区域70(后接正排量旋转部分)。该例子清楚地示于图5中。这时，叶片12的第一端部56直接与侧壁18的内壁74邻接，同时叶片12的第二端58与凸起件26邻接或基本上靠接。此时，叶片14的第一端56与凸起件26邻接或基本上靠接，同时叶片14的第二端58在接近出口86的点处与侧壁18的内表面74邻接。
当驱动盘48按顺时针方向绕驱动轴44旋转时，叶片12和14的轴28和30的轴线X分别描绘出圆形轨迹76。在图6中，叶片12进一步运动进入正排量区域70并且叶片12的第一端56尽管是在接近出口86的点处，但还是与侧壁18的内表面74邻接。此外，叶片12的第二端58也与凸起件26邻接。此时，叶片14的第一端56已经通过回转狭缝72，并相继位于非正排量旋转部分内。叶片14的端部56首先能通过回转狭缝72，因为当该叶片通过狭缝72时，凹坑80允许叶片14作一些旋转。在该点，叶片14表现出对流体的流动88的阻力为非常小的表面面积，并且可以说对正在流来的流体流动88表现出更细薄的外形。然而，在正排量区70的叶片12基本上是垂直于流过壳体16内所述空腔的流体流动88的。
叶片14以合适的角度利用凹坑80而运动通过旋转狭缝72的能力，可通过叶片14绕由其轴30描述的轴线X的独立旋转而获得。
随着驱动盘48继续按顺时针方向旋转，就实现了图7所示的布置。在该点上，叶片12进一步进入正排量的旋转部分，而此时叶片14的第一端56已完全通过回转狭缝72，并且叶片14的第二端58正处在通过回转狭缝72的过程中。如图7所示，当叶片14完全通过回转狭缝72时，叶片14的第二端58将大致运动到与凹坑80邻接处。应该看到，叶片14在该点对于通过进口84的流体的流动88仍表现出细薄的外形。没有任何旋转点使叶片12或14表现出对流动88存在着阻碍。
随着该驱动盘48继续沿顺时针方向旋转，叶片12和14绕其轴线X的相继独立旋转确保当驱动盘48旋转360°时，每个叶片12和14沿相反的方向旋转180°。
随着叶片12和14独立于驱动盘48旋转，从顶视平面图(例如图4至7)中看为“泪滴”形的凸起件26在与该叶片12和14的表面配合作用中表现得很重要。
可想到本发明的泵装置10可利用两个以上的叶片。当泵装置10具有两个叶片时，例如如上所述，两叶片按彼此大约相隔90°的角设置并且设置在驱动盘48上的相对点处。然而，如果设置三个叶片，那么它们按彼此相隔大约60°角设置并设置在驱动盘48上相距等距离处。此外，如设置四个叶片，则它们按彼此相距45°角设置并设置在驱动盘48上彼此相隔相等距离处。
应注意到叶片12和14在其端部56和58之间的长度是这样的，以致当一个叶片离开回转狭缝72时，另一叶片进入该狭缝，以防止产生任何回流(或流体从出口86流至进口84的流动)。即使采用两个以上叶片，也是这种情况。在图1和2的顶视平面图中所示的叶片12和14的锥形外形可用于增加叶片12和14的强度并减少其重量。这一点在高速工作的情况下是有利的。还可设想，每个叶片的端部56和58可是楔形的，从而在一个叶片离开回转狭缝72而另一叶片进入回转狭缝期间最大程度地保持对流体回流的密封。
正排量泵装置100在使用时的工作情况与正排量泵装置10大致相同，因此由驱动盘和叶片12及14描述出的轨迹相同，而用于获得这种运动的齿轮传动装置不同。
从驱动马达102来的旋转驱动传递至使驱动盘138旋转的驱动轴104。此外，驱动盘138的旋转使叶片12和14运动而描绘出图2和图4至7所示的轨迹76。然而，齿轮112是牢固固定在驱动轴104上，因此该齿轮112的旋转使齿轮114按速比1∶1.5旋转，因此惰轮轴116按驱动马达102转速的1.5倍速度旋转。齿轮130以1∶1的速比驱动齿轮132。齿轮132使中间壳体124以马达速度1.5倍的速度旋转。固定在中间壳体124上的下齿轮134本身又分别以1∶1的速比驱动叶片12和14的轴28和30的齿轮34和40旋转。
在本发明的泵装置中，有可能用一惰辊取代凸起件26，并且这种结构示于图9和10中。图9和10示出了泵壳体的一部分及惰辊。而在其它方面，图9和10所示的泵装置相似于图1至7所示的泵装置。如图9中可看到的那样，该实施例的泵装置200包括一个带有底部202的壳体201。该底部202设有一凹坑204。位于该凹坑204内的是一装在轴承装置208中的可轴向旋转的轴206。一凹下的圆盘210装在轴206的顶部，处于与底部202基本上同平面的水平上。四个四分之一圆周的弧形件212装在圆盘210中的相应槽中并从该圆盘210处竖起。该四分之一圆周的弧形件212具有弯曲的外侧214及直的内侧216。每个四分之一圆周的弧形件212的内侧216与相邻的四分之一圆周的弧形件212的内侧216是隔开的，所以一对交叉狭缝218由这些四分之一圆周的弧形件212界定。这些四分之一圆周弧形件212限定构成一惰辊220。该惰辊220的顶部正好位于图1至7所示驱动盘48的下方。
如图10所示，惰辊220位于壳体201中的凹腔222中，该壳体201的形状与惰辊220互补。在上文所述的与图1至7相关的工作循环期间，叶片12和14通过惰辊220的狭缝218而不在凸起件26附近通过。
提供的惰辊220避免出现当采用凸起件26时在图1至7的回转狭缝72中的间隙。因此，图9和10所示的泵结构能用于更高的气压而没有回流脉冲。当存在间隙时，会有回流脉冲。
图11示出了一船体300，其装有两个如图1至7所示的本发明的对置的泵装置302。该泵装置302的工作与图1至7所示泵装置的相同并且是相对反向旋转的。
该船体300设有侧向布置的进水口304和尾向布置的出水口306。船体300的尾部限定构成一壳体308，并且泵302装在壳体308的相对侧。
泵302的同步运转而产生正排量推力，所以在图11所示的推进期间叶尖几乎相互接触。可以设想，该叶尖可弯曲以改善效率。
可以设想，本发明的正排量泵装置由于省掉了安装大直径的推进器的需要，因此与现在可获得的泵比较，可按减小了的尺寸加以制造。因此由绝大多数先有技术的泵产生的股股急流或脉冲流在本发明的正排量泵装置中基本上可得以避免。
还可设想，本发明的正排量泵装置可用于计量流体的流量、产生动力、风扇、压缩机、用于人造心脏、压力调节、阀及其它相似的装置中。在此需要有平滑的流体流动，而其中优先选择的是使泵的尺寸最小化的性能。
对于本领域的技术人员显而易见的修改及变型都被认为落在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种正排量泵装置，其特征在于，包括至少一个安置成突入一壳体中的叶片，这个或每个叶片以可旋转的方式支承在一支承装置上或由一支承装置支承，因此，这个或每个叶片能在壳体内旋转通过该正排量的旋转部分及非正排量的旋转部分。
2.如权利要求1所述的泵装置，其特征在于，该壳体界定一空腔，这个或每个叶片可在该空腔内旋转。
3.如权利要求1或2所述的泵装置，其特征在于，该支承装置包括一个可旋转的圆盘，通过该圆盘的旋转，这个或每个叶片可运动通过空腔内的一圆弧。
4.如权利要求3所述的泵装置，其特征在于，当这个或每个叶片由于可旋转盘的旋转而运动通过圆弧时，这个或每个叶片绕其自身的轴线旋转。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，设置一驱动装置以驱动该可旋转的圆盘旋转。
6.如权利要求4或5所述的泵装置，其特征在于，该可旋转圆盘的旋转引起这个或每个叶片的旋转。
7.如权利要求6所述的泵装置，其特征在于，一齿轮传动装置设置于装到壳体上的齿轮壳体内，以致该可旋转圆盘的旋转使这个或每个叶片跟着产生旋转。
8.如权利要求4至7中任一所述的泵装置，其特征在于，这个或每个叶片的旋转是与可旋转圆盘的旋转相反的。
9.如前述任一权利要求所述的泵装置，其特征在于，由于该可旋转圆盘的360°旋转而使这个或每个叶片也将进行180°旋转，以致在该可旋转圆盘旋转360°之后，该叶片最初与该壳体的内壁邻靠的一端将离开该壳体的内壁。
10.如前述任一权利要求所述的泵装置，其特征在于，设置有两叶片，以致当一个叶片进入正排量旋转部分时，另一个正进入非正排量的旋转部分，从而防止泵送过该壳体的流体反流或回流。
11.如前述任一权利要求所述的泵装置，其特征在于，在该壳体内设有一凸起件，因此该凸起件与该壳体一起界定一正排量区及一回转狭缝。
12.如权利要求11所述的泵装置，其特征在于，这个或每个叶片在正排量的旋转部分通过该壳体的正排量区，而在非正排量的旋转部分通过回旋狭缝。
13.如权利要求10所述的泵装置，其特征在于，在正排量旋转部分中，这个或每个叶片的总长度基本上垂直于流体流过该壳体的方向，而在非正排量的旋转部分中，这个或每个叶片的较细薄的外形处于流件通过回转狭缝的流动方向。
14.如权利要求1至10任一所述的泵装置，其特征在于，一惰辊设置于该壳体内，因此该惰辊界定一狭缝装置，这个或每个叶片都通过该狭缝装置而在非正排量的旋转部分中通过。
全文摘要
一种正排量泵装置(10)包括至少一个突入壳体(16)中的叶片(12)，每个叶片(12)绕旋转支承装置旋转，该支承装置带有按圆形轨迹(76)运动的叶片的旋转支点，同时每个运动通过壳体(16)的叶片通过一正排量区(70)，然后运动通过一在回转狭缝附近的非正排量部分，其中，每个叶片(12)具有这样的形状，即当该叶片(12)由旋转支承装置旋转时，使该叶片在旋转支承装置上按控制的方式绕旋转支点独立地旋转。
文档编号F04C2/00GK1139974SQ94194108
公开日1997年1月8日 申请日期1994年9月29日 优先权日1993年10月1日
发明者威廉·韦斯利·马丁 申请人:威廉·韦斯利·马丁, 保罗·格雷戈里·库特, 基思·阿尔温·格雷戈里, 德里芬有限公司