具有曲杆组件的水泵的制作方法

1.本实用新型涉及一种水泵，具体是一种具有曲杆组件的水泵。


背景技术：

2.微型水泵作为一种用于压力流体应用设备的分配装置，具有广泛的应用场景。例如，隔膜式的微型水泵，通过马达转动带动传动装置使得水泵内的隔膜做往复式运动，从而压缩、拉伸泵腔内的空气，形成压力差从而泵入或泵出水。
3.但是，不同的压力流体应用设备对泵出流体的压力的要求也是不同的。例如，在美式咖啡机中，泵出水流的压力达到1巴即可出品合格的美式咖啡。但是，对于意式浓缩咖啡，要求泵出水流的压力达到约9巴。此外，除了高压之外，还要求压力持续而稳定，且噪音较小，以及安装有流体泵的应用设备的体积尽可能小以便于放置。
4.此外，隔膜式水泵会在垂直于马达输出轴的旋转轴线的方向上产生分力(又可以称为“偏心力”)，影响轴向装配精度。


技术实现要素：

5.因此，本实用新型目的在于提供一种能够解决上述问题的技术方案。该目的通过根据本实用新型的水泵实现，所述水泵包括：马达，具有沿纵向轴线延伸的马达输出轴；以及泵体。
6.所述泵体包括：底座，安装至所述马达；隔膜座，所述隔膜座上设置有多个可压缩隔膜单元；传动装置，与马达输出轴连接以从马达输出轴接收扭矩；转轮，与传动装置连接以接收来自马达的扭矩，设置有偏心孔，所述偏心孔的中心延伸轴线与所述转轮的中心延伸轴线具有一夹角；曲杆组件，所述曲杆组件沿所述纵向轴线靠近所述转轮的第一侧具有驱动轴安装孔，与第一侧相对的第二侧连接至隔膜单元，驱动轴，所述驱动轴的一端安装于所述驱动轴安装孔中，另一端安装于所述偏心孔中，以驱动所述曲杆组件周期性依次压缩和释放各个所述隔膜单元；所述曲杆组件包括分体设置且互相连接的第一曲杆和第二曲杆，所述第一曲杆连接至所述隔膜单元，所述第二曲杆连接至所述驱动轴。
7.其中，所述水泵还包括轴向支撑组件，插置在第一曲杆和第二曲杆之间以对曲杆组件轴向支撑。
8.通过以上特征，轴向支撑组件相对于泵体固定且沿纵向轴线方向支撑分立的曲杆组件。因此，隔膜单元的往复抽吸和压缩运动中产生的高压的绝大部分将沿轴向经由轴向支撑组件传递至泵体，从而由泵体支撑，而不再如传统技术中那样被直接传递至曲杆、转轮、一系列传动齿轮等部件上。因此，提供了不仅保护了微型水泵中精细小巧的各个零部件使它们能够在较长使用寿命期间精密配合，而且还显著提高了水泵的排出水流的压力，使得本实用新型的水泵特别适用于意式咖啡机等高压力流体应用设备。
9.此外，轴向支撑组件插置在分立的第一曲杆和第二曲杆之间，便于安装和提供可靠的支撑。
10.在一些示例中，所述轴向支撑组件包括支撑主体和支撑凸起，所述支撑凸起与所述第一曲杆的接触部位位于所述偏心孔的中心延伸轴线与所述转轮的中心延伸轴线的交点处。
11.通过以上特征，曲杆组件，特别是第一曲杆组件能够在高压工作环境下被支撑且减小支撑凸起对曲杆运动造成的阻碍。
12.在一些示例中，在所述接触部位处，所述支撑凸起的曲率半径小于所述第一曲杆的曲率半径，以形成所述支撑凸起与所述第一曲杆之间的点接触。
13.通过以上特征，采用点接触可以最小化地减少支撑凸起与第一曲杆之间的接触面积，从而减少不必要的摩擦损耗，提高了传动效率。
14.在一些示例中，所述支撑凸起的形状为锥形、半球形、球形或椭球形。
15.在一些示例中，所述第一曲杆在所述接触部位处设置有嵌入件。
16.通过以上特征，设置嵌入件可以在接触部位处提高刚度和耐磨性能，嵌入件则可以采用金属等材料制成，而第一曲杆可以采用注塑塑料等低成本手段制造，在保证刚度和耐磨性能的同时降低了制造成本。
17.在一些示例中，所述支撑主体为安装在泵体上的支杆。
18.在一些示例中，所述支杆形成为一字或十字形状。
19.在一些示例中，所述支撑主体为支座，其形成为所述泵体的一部分。
20.在一些示例中，所述第一曲杆和所述第二曲杆旋转固定地连接。
21.在一些示例中，所述第一曲杆和所述第二曲杆通过孔柱连接。由此，可以实现良好的装配和定位。
22.在一些示例中，所述水泵还包括旋转固定至底座的安装板，所述安装板包括第一支承孔，所述转轮沿第一支承孔的轴线可转动地支撑在第一支承孔中。
23.根据以上特征，通过设置固定至底座的安装板以向转轮提供支承，将原本由转轮和马达输出轴所承受的分力由底座间接承受。因此，提高了转轮和马达输出轴的运动刚度，提高了水泵的使用寿命。
24.在一些示例中，在所述底座的内壁设置有止挡部，在所述安装板的外边缘设置有与所述止挡部配合的配合部。
25.通过以上特征，提供了简单可靠的装配特征，便于安装板的装配。
26.在一些示例中，所述传动装置包括平行于马达输出轴的从动轴，所述安装板还包括第二支承孔，所述从动轴沿所述第二支承孔的轴线可转动地支撑在第二支承孔中。
27.通过以上特征，安装板还可以提供对马达输出轴的从动轴的支承，提高从动轴的运动刚度和使用寿命。
28.本实用新型的技术方案的有益效果在于：通过设置轴向支撑组件提供轴向支撑，并且将轴向支撑组件插置在分立的曲杆组件之间，提高了水泵中的各个零件的运动精度，提高了水泵的排出水流的压力。此外，通过设置固定至底座的安装板以向转轮提供支承，将原本由转轮和马达输出轴所承受的分力由底座间接承受。因此，提高了转轮和马达输出轴的运动刚度，提高了水泵的使用寿命。
附图说明
29.为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。
30.图1示出了根据本公开实施例的水泵的整体示意图；
31.图2示出了根据本公开实施例的水泵的俯视图，其中隔膜座及以上部件被省略；
32.图3示出了根据本公开实施例的水泵的轴向支撑组件的示意图；
33.图4示出了沿图1中的b
‑
b线截取的剖面视图；
34.图5示出了沿图2中的c
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c线截取的剖面视图；
35.图6示出了沿图2中的d
‑
d线截取的剖面视图；
36.图7示出了根据本公开实施例的组装后的曲杆组件和驱动轴的示意图；
37.图8示出了图7的曲杆组件和驱动轴的分解视图；
38.图9示出了根据本公开实施例的安装板的示意图。
39.附图标记列表
[0040]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
马达
[0041]
11
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马达输出轴
[0042]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
泵体
[0043]
21
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底座
[0044]
210
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止挡部
[0045]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
隔膜座
[0046]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
传动装置
[0047]
41
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从动轴
[0048]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
转轮
[0049]
51
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偏心孔
[0050]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
曲杆组件
[0051]
61
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第一侧
[0052]
62
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第二侧
[0053]
63
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驱动轴安装孔
[0054]
64
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第一曲杆
[0055]
65
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第二曲杆
[0056]
66
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嵌入件
[0057]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
驱动轴
[0058]8ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
安装板
[0059]
81
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第一支承孔
[0060]
82
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第二支承孔
[0061]
83
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配合部
[0062]9ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
轴向支撑组件
[0063]
91
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支撑主体
[0064]
92
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支撑凸起
[0065]
93
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接触部位
[0066]
100
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水泵
[0067]
a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
纵向轴线
[0068]
x
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
中心延伸轴线
[0069]
y
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中心延伸轴线
[0070]
m1，m2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
轴线
[0071]
θ
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夹角
具体实施方式
[0072]
为了使得本公开的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚，下文中将结合本公开具体实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。附图中相同的附图标记代表相同的部件。需要说明的是，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
[0073]
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0074]
针对现有水泵水流压力较小、隔膜泵偏心力等问题，本实用新型提出的具有曲杆组件的水泵目的在于解决上述问题，同时提高水泵的传动精度和使用寿命。
[0075]
下面结合附图具体说明根据本公开内容的水泵的优选实施方式。图1示出了根据本公开实施例的水泵的整体示意图。图2示出了根据本公开实施例的水泵的俯视图，其中隔膜座及以上部件被省略。图3示出了根据本公开实施例的水泵的轴向支撑组件的示意图。图4示出了沿图1中的b
‑
b线截取的剖面视图。图5示出了沿图2中的c
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c线截取的剖面视图。图6示出了沿图2中的d
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d线截取的剖面视图。图7示出了根据本公开实施例的组装后的曲杆组件和驱动轴的示意图。图8示出了图7的曲杆组件和驱动轴的分解视图。图9示出了根据本公开实施例的安装板的示意图。
[0076]
与附图所展示的实施例相比，本公开保护范围内的可行实施方案可以具有更少的部件、具有附图未展示的其他部件、不同的部件、不同地布置的部件或不同连接的部件等。此外，在不脱离本公开的理念的情况下，附图中两个或更多个部件可以在单个部件中实现，或者附图中所示的单个部件可以实现为多个分开的部件。
[0077]
需要说明的是，虽然本公开所述的水泵主要用于水的驱动和分配，但也可以用于其他流体，包括但不限于溶液、油等。
[0078]
可参见图1至图4，本公开提出的水泵100，包括：马达1、泵体2以及轴向支撑组件9。泵体2具体可以包括：底座21、隔膜座3、传动装置4、转轮5、曲杆组件6以及驱动轴7。
[0079]
马达1具有纵向轴线a，马达1用于为水泵提供动力。如图6所示，马达1具有沿纵向轴线a延伸的马达输出轴11。马达1的扭矩通过马达输出轴11输出，并经由传动装置4，例如一系列传动齿轮，进行传递以驱动水泵100工作。
[0080]
泵体2可具有柱形外轮廓，柱形的母线可平行于马达的纵向轴线a。图1中示出的泵体2具有大致方柱形的轮廓，应理解，根据需要，泵体2可具有其他形状的轮廓，例如圆柱形轮廓、截面为大致矩形的矩形柱轮廓。主壳体1在其内部限定用于容纳水泵100的部件的容置空间。
[0081]
如图1和2所示，隔膜座3上设置有多个可压缩隔膜单元，将在下文详述。隔膜座3相对于马达1位于泵体2的另一侧，并连接至泵体2。
[0082]
水泵100还可包括阀座和上盖，阀座用于在其中设置单向阀部，例如进入阀和排出阀，以用于流体的单向通过，上盖用于密封流体泵并且提供流体的入口和出口，本领域技术人员可以采用本领域常用的阀座和上盖，本实用新型不做限制。
[0083]
底座21的一侧安装至马达1，另一侧安装至隔膜座3。马达1、底座21隔膜座3、阀座以及上盖可通过固定元件连接在一起。例如，固定元件可以是穿过上盖、阀座、隔膜座3、底座21和马达1的细长形固定元件，例如螺栓。可选地，固定元件也可以是卡扣，上述部件之间通过卡扣一一连接。
[0084]
传动装置4与马达输出轴11连接以从马达输出轴11接收扭矩。传动装置4可以是一系列传动齿轮，例如两级减速齿轮传动系。可选地，传动装置4也可以是蜗轮蜗杆或其他本领域常见的传动装置，本公开不以此为限。
[0085]
转轮5、曲杆组件6和驱动轴7构成了使隔膜式水泵往复运动的部件，如图6至图8所示。转轮5与传动装置4连接以接收来自马达1的扭矩。转轮5可以设置有偏心孔51。曲杆组件6沿纵向轴线a靠近转轮5的第一侧61具有驱动轴安装孔63，与第一侧61相对的第二侧62连接至隔膜单元。驱动轴7的一端安装于驱动轴安装孔63中，另一端安装于偏心孔51中，以驱动曲杆组件6周期性依次压缩和释放各个隔膜单元。
[0086]
曲杆组件6作为隔膜式水泵的关键部件，其作用是在驱动轴7的驱动下，周期性地压缩和释放各个隔膜单元。例如，在图示所示出的实施例中，隔膜座3包括四个隔膜单元，因此，曲杆组件6也包括四个连接至相应隔膜单元的安装部。在曲杆组件6的一个周期中，依次压缩和释放四个隔膜单元各一次，从而实现水流的泵入和泵出。
[0087]
曲杆组件6的刚度和稳定性对于水泵的额定压力具有关键的影响作用。例如，曲杆组件6在压缩和释放隔膜单元的期间会承受沿纵向轴线方向的水流压力，同时，曲杆组件6需要具备足够的刚度以用于驱动较大压力的水流泵出。有鉴于此，本公开实施例提出的水泵包括轴向支撑组件9，且曲杆组件6包括分立设置的第一曲杆组件64和第二曲杆组件65，以提供轴向支撑，并且便于安装和装配。
[0088]
具体地，曲杆组件6包括分体设置且互相连接的第一曲杆64和第二曲杆65，第一曲杆64连接至隔膜单元，第二曲杆65连接至驱动轴7。
[0089]
进一步地，第一曲杆64和第二曲杆65可以旋转固定地连接。例如，第一曲杆64和第二曲杆65通过孔柱连接，如图7和图8所示。
[0090]
轴向支撑组件9插置在第一曲杆64和第二曲杆65之间以对曲杆组件6轴向支撑。具体地，第一曲杆64和第二曲杆65之间可以具有中空部，用于安装于轴向支撑组件9。
[0091]
进一步地，轴向支撑组件9可以包括支撑主体91和支撑凸起92，支撑凸起92与第一曲杆64的接触部位93位于偏心孔51的中心延伸轴线x与转轮5的中心延伸轴线y的交点处，如图6所示。例如，在接触部位93处，支撑凸起92的曲率半径r1具有小于第一曲杆64的曲率半径r2，以形成支撑凸起92与第一曲杆64之间的点接触。图中未示出曲率半径的细节，本领域技术人员可以理解这种设置导致的结果是形成点接触，特别是单点接触。
[0092]
这样设置的好处在于，首先，在曲杆组件6转动的过程中，支撑凸起92不会相对于曲杆组件6产生相对运动，因此不会带来摩擦损耗。此外，相互作用力的方向也基本上作用于接触点，不会产生干涉力或影响轴向或径向精度的额外作用力。
[0093]
可选地，第一曲杆64在接触部位93处设置有嵌入件66。嵌入件66可由金属材料制成，例如铝或不锈钢，由此与支撑凸起92之间形成刚性支撑。
[0094]
轴向支撑组件9的一种示例性实施例如图1和图3所示，支撑主体91为支座，其形成为泵体2的一部分。例如，该支座可以直接安装于底座21和隔膜座3之间。并且，支撑主体91可以包括十字形的支撑杆，与支撑主体91一体成型，在十字形的中心点处支撑上述支撑凸起92。
[0095]
在装配时，第一曲杆组件64和第二曲杆组件65可以分别从支撑主体91的上方和下方装入，不会产生物理干涉。
[0096]
支撑凸起92的形状可以为锥形、半球形、球形或椭球形。在图3所示的实施例中，支撑凸起92为球形。本公开并不以此为限，本领域技术人员可以根据需要选择其他合适的形状。
[0097]
可选地，支撑主体91可以是安装在泵体2上的支杆。例如，支杆形成为一字或十字形状。
[0098]
在水泵100工作时，马达1输出的扭矩传递至转轮5以驱动转轮5转动，转轮5的转动通过驱动轴7驱动曲杆6运动，由于驱动轴7的延长线与轴线y具有夹角θ，曲杆6的转动使得多个隔膜单元轮流压缩和抽吸运动。当抽吸时，流体从上盖的入口进入水泵100内部，阀座上的进入阀打开以让流体通过、并进入隔膜单元。当压缩时，流体被挤压出隔膜单元，并使排出阀打开，从而经由上盖出口排出到水泵100之外。这样，通过马达1的旋转驱动带动隔膜单元往复抽吸压缩运动，实现流体的分配和输送。
[0099]
由于偏心孔51的作用，驱动轴7与轴线y形成夹角，因此会在垂直于轴线y的方向上产生分力，即偏心力。在高速、高压的工作状态下，这一分力的值会很大，因此会对驱动轴和转轮的径向方向施加很大的作用力，从而导致沿整个轴线y或纵向轴线a方向的部件刚度变差，缩短水泵的使用寿命。因此需要对转轮5提供适当的径向支撑。
[0100]
为此，如图2、图5和图9所示，水泵100还包括安装板8。安装板8旋转固定至底座21且包括第一支承孔81，转轮5沿第一支承孔81的轴线m1可转动地支撑在第一支承孔81中。
[0101]
在本实施例中，在底座21的内壁设置有止挡部210。相应地，在安装板8的外边缘还设置有与止挡部210配合的配合部83。
[0102]
例如，止挡部210的数量为四个，分别设置在方形底座21的四个内壁，并在底座21的靠近隔膜座3的一端处朝向底座21内延伸。止挡部210的形状可以是半圆形。安装板8的外边缘相应地设置有四个配合部83，配合部83与止挡部210的形状和尺寸匹配，也为圆弧形。此外，底座21内还可以设置有突出部以在纵向轴线a的方向上支撑安装板8(未示出)。这样，
安装板8可以旋转固定至底座21。可选地，止挡部210和配合部83也可以是其他数量，例如一个、两个、三个甚至多于四个，同时，止挡部210和配合部83的形状也不限于图示实施例，还可以例如是条形、矩形或者其他形状，只要能实现旋转固定的效果即可，本公开不以此为限。
[0103]
如图4所示，转轮5可以设置成带齿轮的圆柱体，齿轮部分连接至传动装置4以接收来自马达1的扭矩，圆柱体部分可转动地支撑在第一支承孔81中。圆柱体部分与第一支承孔81之间可以包括润滑剂，或者该接触部分可以包括滑动润滑的部件，使得第一支承孔81在提供径向支撑的同时也保证润滑。
[0104]
在本实施例中，传动装置4还包括平行于马达输出轴11的从动轴41。同时，安装板8还可以包括第二支承孔82，从动轴41沿第二支承孔82的轴线m2可转动地支撑在第二支承孔82中。相对于从动轴41的一端没有支撑的悬臂梁形式而言，通过设置第二支承孔82，提供了该端的支撑，提高了从动轴41的稳定性和刚度，有助于提高传动装置4的传动精度。
[0105]
例如，安装板8上可以设置有至少一个第二支承孔82。在本实施例中，沿圆周方向均匀设置了四个第二支承孔82，这样设置的好处在于装配时不需要考虑安装板8的方向，即任意旋转方向安装的安装板8都可以具有能够与从动轴41配合的第二支承孔82，便于安装。
[0106]
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开实施例的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开实施例揭露的技术范围内或者在本公开实施例揭露的思想下，可轻易想到变化、替换或组合，都应涵盖在本公开实施例的保护范围之内。