一种球形泵的制作方法

本专利涉及一种变容积式泵，特别是一种球形泵。

背景技术：

1、球形泵、球形压缩机是近年来新发明的一种球形变容积式机构，与其它类型的变容积式机构相比，球形变容积式机构的优点是泵零件少，密封可靠，无进、排液/气阀，压力高、流量大，功率密度高，便于微型化设计，可实现高速运转。经年来，针对球形变容式机构的研究一致在持续进行，在技术上也取得了诸多改进提升和技术迭代，已经形成相关的数十种相关的专利，如专利名称为一种用于压缩机的变容式机构(专利号为03114505.1)、专利名称为球形泵(专利号为201910064805.5)、专利名称为球形压缩机(专利号为201610243847.1)的中国专利。

2、但是目前所有球形变容积式机构的缸体和缸盖都是具有半球形内腔，组合后形成球形内腔，活塞具有活塞球面，转盘具有转盘球面，活塞和转盘组合成具有外球面的转子，转子外球面与球形内腔形成密封动配合；球面配合的面密封结构使球形变容积式机构具有可靠密封、可实现高压力和可微型化，但在实际的生产应用中，外球面和内球面的加工精度要求高，球面密封的高可靠性和加工制造难度相互矛盾，较多的球面配合使加工难度和制造成本升高。

技术实现思路

1、本专利的目的就是设计一种球形泵，根据球形变容积机构的运动受力关系，优化结构，减小精密球面配合幅数量，有效地减小球面加工量和加工难度。

2、本专利的技术方案是：一种球形泵，包括缸盖、滑槽转套、活塞、转盘和缸体；所述缸盖具有半球形内腔，在半球形内腔的内球面上设置有转套孔；所述缸体的上端开口为内圆柱面，下端设置有连通缸外的转盘轴孔；所述活塞具有球形顶面，在球形顶面的中央向上凸出一滑靴，活塞下端向下凸出一活塞销座；所述转盘具有圆柱形的转盘体，在转盘体的下端中央凸出一转盘轴，在转盘圆柱体的上端面向上凸出一转盘销座，转盘销座两端面是与缸盖内球面相适配的球面，活塞销座和转盘销座相适配形成柱面铰链；柱面铰链的轴线设置在转盘圆柱上端面并通过上端面中心，滑靴的两个平行面与柱面铰链的轴线平行且对称分布在柱面铰链轴线的两侧；

3、缸盖的下端与缸体上端固定连接形成定子，滑靴转套、活塞和转盘依次连接构成转子，转子置于定子内，其中，所述滑槽转套置于所述转套孔内形成转动配合，在滑槽转套的下端面上设置有滑槽，滑靴置于滑槽内，滑靴的两平行面与滑槽的两侧面相贴合形成滑动配合，转盘轴从缸体下端的转盘轴孔伸出；所述转套孔的轴线与缸体的内圆柱面的中心轴线均通过缸盖内球面的球心且形成一夹角α；活塞球面和柱面铰链两端的外球面部分与缸盖内球面之间、转盘圆柱面与缸体内圆柱面之间、柱面铰链的各配合面之间均形成密封动配合；驱动转盘轴转动，在所述转盘的上端面、所述活塞销座的两侧面与所述缸盖内球面之间形成容积交替变化的第一工作室和第二工作室；

4、进一步的，所述活塞销座是由活塞下端中间向下凸出的半圆柱和两端向内凹入的半圆柱孔组成，在半圆柱的中心设置有中心孔，半圆柱孔的轴线、半圆柱的轴线和半圆柱的中心孔轴线重合；所述转盘销座是由转盘圆柱上端面两侧向上凸出的半圆柱和上端面中间向内凹入的半圆柱孔组成，在转盘销座两端的半圆柱的中心设置有中心孔，两个半圆柱及其中心孔的轴线与半圆柱孔的轴线重合；中心销插入活塞销座和转盘销座的中心孔内形成所述柱面铰链；

5、进一步的，所述柱面铰链两端在转盘圆柱上端面以上部分为与缸盖内球面相适配的球面，中心销的两端为略低于柱面铰链两端球面的球面；

6、进一步的，所述柱面铰链为c型柱面铰链，所述转盘销座为沿转盘圆柱体上端面直径方向凸的半圆柱，所述活塞销座为在活塞下端与转盘销座的半圆柱相适配的半圆柱凹槽，转盘销座的半圆柱凸起插入活塞销座的半圆柱凹槽后形成所述c型柱面铰链；

7、进一步的，在转盘轴与缸体上的转盘轴孔的配合面上设置有骨架密封和轴承，在轴承的外侧设置有弹簧挡圈；

8、进一步的，在转盘圆柱体的下端面与缸体内圆柱底面配合处设置有耐磨垫；

9、进一步的，在缸盖的内球面上还设置有进液槽和排液槽，在缸盖外壁上设置有进液孔和排液孔，进液孔与进液槽连通，排液孔与排液槽连通；转盘带动活塞旋转时，第一工作室和第二工作室交替进行吸液和排液；当其中一个工作室需要吸液时该工作室与进液槽动态接通，另一个工作室则与排液槽动态接通排液；当其中一个工作室需要排液时该工作室与排液槽动态接通，另一个工作室与进液槽动态接通吸液；

10、进一步的，在转盘上端面两侧与转盘圆柱面相邻处设置进排液槽，在缸体内圆柱面上的相应位置设置连通缸外的上进液孔和上排液孔，转盘带动活塞旋转时，第一工作室和第二工作室交替进行吸液和排液；当其中一个工作室需要吸液时该工作室通过对应的进排液槽与上进液孔动态接通，另一个工作室则通过另一个进排液槽与上排液孔动态接通排液；当其中一个工作室需要排液时该工作室通过对应的进排液槽与上排液孔动态接通，另一个工作室通过另一个进排液槽与上进液孔动态接通吸液；

11、进一步的，在转盘上端面两侧分别设置连通至转盘下端面的进排液通道，在缸体与转盘下端面相贴合的底面上设置有下进液槽和下排液槽，在缸体外圆柱面上设置有下进液孔和下排液孔，下进液孔与下进液槽连通，下排液孔与下排液槽连通；转盘带动活塞旋转时，第一工作室和第二工作室交替进行吸液和排液；当其中一个工作室需要吸液时该工作室通过与其连通的进排液通道与下进液槽动态接通，另一个工作室则通过另一个进排液通道与下排液槽动态接通排液；当其中一个工作室需要排液时该工作室通过与其连通的进排液通道与下排液槽动态接通，另一个工作室通过另一个进排液通道与下进液槽动态接通吸液；

12、进一步的，在转盘圆柱体的下端面与缸体内圆柱底面配合处设置有耐磨垫，所述耐磨垫固定连接在缸体内圆柱面或者缸体内圆柱底面上，在耐磨垫上设置有所述下进液槽和下排液槽，下进液槽与缸体上的下进液孔连通；下排液槽与缸体上的下排液孔连通。

13、本专利的优点是：

14、1)球形泵结构简化：缸体内腔由原来的球面结构变为圆柱内腔结构，转盘在球形内腔球心以下部分由外球面变为圆柱面，圆柱面相对球面加工容易，这样既减少了球面加工量，降低了加工制造成本，同时柱面配合从结构上优于球面配合，从设计上提高了制造良品率；另外，进液孔、排液孔、进液通道或进液槽、排液通道或排液槽可以布置在缸盖上，也可以布置在缸体侧面或者底面上，既可以实现球面配流、柱面配流，还可以实现平面配流，增加了结构设计灵活性。

15、2)应用范围广：本专利所述球形泵既可以作为压缩机压缩气体，也可以作为球形泵抽吸液体，还可以作为真空泵。

技术特征：

1.一种球形泵，其特征是：包括缸盖(1)、滑槽转套(2)、活塞(3)、转盘(6)和缸体(7)；所述缸盖(1)具有半球形内腔，在缸盖内球面上设置有转套孔(105)；所述缸体(7)的上端开口为内圆柱面(707)，下端设置有连通缸外的转盘轴孔；所述活塞(3)具有球形顶面，在球形顶面的中央向上凸出一滑靴(301)，活塞下端向下凸出一活塞销座(303)；所述转盘(6)具有圆柱形的转盘体，在转盘体的下端中央凸出一转盘轴(601)，在转盘圆柱体的上端面向上凸出一转盘销座(603)，转盘销座(603)两端面是与缸盖(1)内球面相适配的球面，活塞销座(303)和转盘销座(603)相适配形成柱面铰链；柱面铰链的轴线设置在转盘圆柱体上端面并通过上端面中心，滑靴(301)的两个平行面与柱面铰链的轴线平行且对称分布在柱面铰链轴线的两侧；

2.根据权利要求1所述的一种球形泵，其特征是：所述活塞销座(303)是由活塞下端中间向下凸出的半圆柱和两端向内凹入的半圆柱孔组成，在半圆柱的中心设置有中心孔，半圆柱孔的轴线、半圆柱的轴线和半圆柱的中心孔轴线重合；所述转盘销座(603)是由转盘圆柱上端面两侧向上凸出的半圆柱和上端面中间向内凹入的半圆柱孔组成，在转盘销座(603)两端的半圆柱的中心设置有中心孔，两个半圆柱及其中心孔的轴线与半圆柱孔的轴线重合；中心销(4)插入活塞销座(303)和转盘销座(603)的中心孔内形成所述柱面铰链。

3.根据权利要求2所述的一种球形泵，其特征是：所述柱面铰链两端在转盘圆柱体上端面以上部分为与缸盖内球面相适配的球面，中心销(4)的两端为略低于柱面铰链两端球面的球面。

4.根据权利要求1所述的一种球形泵，其特征是所述柱面铰链为c型柱面铰链，所述转盘销座(603)为沿转盘圆柱体上端面直径方向凸的半圆柱，所述活塞销座(303)为在活塞下端与转盘销座(603)的半圆柱相适配的半圆柱凹槽，转盘销座(603)的半圆柱凸起插入活塞销座(303)的半圆柱凹槽后形成所述c型柱面铰链。

5.根据权利要求1所述的一种球形泵，其特征是：在转盘轴(601)与缸体(7)上的转盘轴孔的配合面上设置有骨架密封(8)和轴承(9)，在轴承(9)的外侧设置有弹簧挡圈(10)。

6.根据权利要求1所述的一种球形泵，其特征是：在转盘圆柱体的下端面与缸体(7)内圆柱底面配合处设置有耐磨垫(11)。

7.根据权利要求1到6任一项所述的一种球形泵，其特征是：在缸盖内球面上还设置有进液槽(103)和排液槽(104)，在缸盖外壁上设置有进液孔(101)和排液孔(102)，进液孔(101)与进液槽(103)连通，排液孔(102)与排液槽(104)连通；转盘(6)带动活塞(3)旋转时，第一工作室(100)和第二工作室(200)交替进行吸液和排液；当其中一个工作室需要吸液时该工作室与进液槽(103)动态接通，另一个工作室则与排液槽(104)动态接通排液；当其中一个工作室需要排液时该工作室与排液槽(104)动态接通，另一个工作室与进液槽(103)动态接通吸液。

8.根据权利要求1到6任一项所述的一种球形泵，其特征是：在转盘上端面两侧与转盘圆柱面(602)相邻处设置进排液槽(604)，在缸体内圆柱面(707)上的相应位置设置连通缸外的上进液孔(701)和上排液孔(702)，转盘(6)带动活塞(3)旋转时，第一工作室(100)和第二工作室(200)交替进行吸液和排液；当其中一个工作室需要吸液时该工作室通过对应的进排液槽(604)与上进液孔(701)动态接通，另一个工作室则通过另一个进排液槽(604)与上排液孔(702)动态接通排液；当其中一个工作室需要排液时该工作室通过对应的进排液槽(604)与上排液孔(702)动态接通，另一个工作室通过另一个进排液槽(604)与上进液孔(701)动态接通吸液。

9.根据权利要求1到5任一项所述的一种球形泵，其特征是：在转盘上端面两侧分别设置连通至转盘下端面的进排液通道(605)，在缸体(7)与转盘(6)下端面相贴合的底面上设置有下进液槽(705)和下排液槽(706)，在缸体外圆柱面上设置有下进液孔(703)和下排液孔(704)，下进液孔(703)与下进液槽(705)连通，下排液孔(704)与下排液槽(706)连通；转盘(6)带动活塞(3)旋转时，第一工作室(100)和第二工作室(200)交替进行吸液和排液；当其中一个工作室需要吸液时该工作室通过与其连通的进排液通道(605)与下进液槽(705)动态接通，另一个工作室则通过另一个进排液通道(605)与下排液槽(706)动态接通排液；当其中一个工作室需要排液时该工作室通过与其连通的进排液通道(605)与下排液槽(706)动态接通，另一个工作室通过另一个进排液通道(605)与下进液槽(705)动态接通吸液。

10.根据权利要求9所述的一种球形泵，其特征是：在转盘圆柱体下端面与缸体(7)内圆柱底面配合处设置有耐磨垫(11)，所述耐磨垫(11)固定连接在缸体内圆柱面(707)或者缸体内圆柱底面上，在耐磨垫(11)上设置有所述下进液槽(705)和下排液槽(706)，下进液槽(705)与缸体(7)上的下进液孔(703)连通；下排液槽(706)与缸体(7)上的下排液孔(704)连通。

技术总结
本专利公布了一种球形泵，包括缸盖(1)、滑槽转套(2)、活塞(3)、转盘(6)和缸体(7)；缸盖(1)具有半球形内腔，缸体(7)的上端开口为内圆柱面(707)，活塞(3)具有活塞球面(302)、滑靴(301)和活塞销座(303)；转盘(6)具有圆柱形的转盘体、转盘轴(601)和转盘销座(603)，活塞销座(303)和转盘销座(603)相适配形成柱面铰链；柱面铰链的轴线设置在转盘圆柱上端面并通过上端面中心；驱动转盘轴(601)转动，在缸盖的半球形腔体内形成容积交替变化的第一工作室(100)和第二工作室(200)；其优点是：结构简化，球面配合幅数量减小，加工制造方便。

技术研发人员：谈耀文,陈小平,王陆一
受保护的技术使用者：深圳市球形动力科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22