CN1550666A - 改进的旋转斜盘泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有旋转式驱动的旋转斜盘的活塞泵机组，该旋转斜盘与摇臂及啮合于摇臂一端的活塞成驱动关系。弹簧促使摇臂及活塞与旋转斜盘中由轴承承载的一圆环相接触。该弹簧可为独立的片簧或可与摇臂形成一体。摇臂与活塞的啮合采用球窝接头状球形表面。每个摇臂及活塞与圆环之间的接触利用摇臂及活塞上的球形表面，其在摇臂上有拉长痕迹，在活塞上有环形痕迹。在运行中允许活塞有微小径向间隙。

Description

改进的旋转斜盘泵

技术领域

本发明涉及适用于涂料及相关涂层材料的泵的技术领域。

背景技术

在真空喷涂方法中过去使用各种类型的泵将涂料(或其它类似涂层材料)输送给喷枪进行雾化。所述泵包括活塞泵，其中活塞使用各种例如离心凸轮、止转轭或曲柄及连接杆的机械装置，来驱动活塞以将旋转式运动转换为直线性运动。这些方法中的每一个都具有各种缺陷，既有技术的缺陷也有经济的缺陷。

发明内容

本发明使用机组中独特的机械装置来克服先前技术的缺点，此装置在技术上和经济上都是有效的。

附图说明

图1是适合在本发明实际操作中使用的涂料泵设备的立体图。

图2是图1设备的分解图。

图3是将图1设备沿图4切线3-3剖开的侧截面立面图。

图4是将图1设备沿图3切线4-4剖开的端截面立面图。

图5是图3中旋转斜盘的自由体侧面正视视图以说明本发明的某些特点。

图6是适合在本发明实际操作中使用的摇臂的立体图。

图7是图6摇臂的俯视平面图。

图8是将图6中摇臂沿图10切线8-8剖开的侧截面立面图。

图9是图6摇臂的仰视平面图。

图10是将图6中摇臂沿图7切线10-10剖开的端截面立面图。

图11是将图6中摇臂沿图7切线11-11剖开的局部端截面立面图。

图12是将图6中摇臂的插座沿图10切线12-12剖开的局部剖视图。

图13是将图6中摇臂的插座沿图10切线13-13剖开的局部剖视图。

图14是将图6中摇臂的插座沿图10切线14-14剖开的局部剖视图。

图15是与活塞组装在一起且适合本发明实际操作的图6中摇臂的立体图。

图16是将摇臂及活塞沿图15切线16-16剖开的端面剖视图。

图17是图3中一部分的局部截面立面图，图示为旋转斜盘机组中的部件，其中活塞位于下死点位置。

图18是图3中一部分的局部截面立面图，图示为旋转斜盘机组中的部件，其中活塞位于上死点位置。

图19是图3中一部分的局部截面仰视平面图，图示为旋转斜盘机组中的部件，其中活塞位于中冲程位置。

图20是适合在本发明实际操作中使用的摇臂的替代实施例。

图21是用以说明适合在本发明实际操作中使用的活塞的某些特点的侧视图。

具体实施方式

参阅附图，尤其是图1至4，可看到适用于本发明实施方式的涂料泵设备20。设备20用于在高压下将涂料及类似涂层材料泵送给喷枪(未示出)，经由真空喷涂方法将其涂覆到待涂表面上。如下文所述，设备20利用旋转斜盘作用来以往复的方式驱动活塞，而无需依靠活塞上的回复弹簧或涂料反压力来维持来回冲程上活塞与旋转斜盘间的接触。

设备20包括涂料容器22及由机架26承载的泵机组24。容器22可有盖罩28。机架26优选具有手柄部分30及一对基脚部分32，34。基脚部分32及34接收于支撑泵机组24的基座36中。应该理解，在移除盖帽40后高压软管(未图示)与泵机组24的出口38连接。高压软管也与真空喷枪(未图示)连接以将涂料或其它涂层材料输送到所需待涂的表面(未图示)上。泵机组24的入口42与容器22流体相通，且在连接处用一个或多个O形环44加以密封，防止泄露。如图4中可最清楚地看到，借由重力作用将涂料从容器22中输送到涂料泵机组24的入口42中。如传统方法一样，从含有入口42及出口38的泵及阀外壳48起安装有回流管46。回流管46在“起动”模式期间将涂料自泵中返回到存贮箱中。机械开关50可将“起动”模式转换为“运行”模式，在运行模式中，将涂料输送给出口38而不是回流管46。ON-OFF电开关52可使得来自电源线54的动力(当与电源连接时，未示出)输送到电动机56。电动机56(或例如汽油发动机的另一种形式的原动机，，未图示)向泵机组24提供机械动力。

现最具体地参阅图3及图5，齿轮箱58将电动机56耦合至由轴承62引使在泵机组24中旋转的三脚架60，并通过轴66直接驱动旋转斜盘，三脚架60与旋转斜盘64稳固地安装于轴66上。现亦请参阅图17及图18，轴66的远端68由衬套72引使在泵机组外壳70中旋转。

请再次参阅图3、图17及图18，入口止回阀74安置在入口42中。类似地，出口止回阀76安置在出口38中。

图5对旋转斜盘机组80进行描述说明。旋转斜盘机组80包含所有安装在轴66上的三脚架60、轴承62及旋转斜盘64。机组80亦包含摇臂82、活塞84、套筒轴承或衬套86、密封88及弹簧90。此外，机组80包含作为旋转斜盘64的一部分的环形推力板92、推力轴承94及环形径向衬垫96，如在图17、图18及图19中最能清楚地看出。回到图5中，以实线98展示弹簧90来说明弹簧本身处于松弛状态并且与其运行位置有间隔，以点划线100展示弹簧在其运行位置，在此位置其促使摇臂82朝向旋转斜盘64。在所示实施例中，弹簧90优选对摇臂8施加至少10磅力。如在图15及16中可最清楚地看出，摇臂82具有锁眼形凹陷102，，此凹陷与活塞84的大体球形的头部104相啮合。在运行中，由于旋转斜盘64载动于轴66上，，当泵机组24进行工作时，电机56通过对齿轮箱58及三脚架60的作用使旋转斜盘64旋转起来。摇臂被限制于泵及阀外壳48中的全等空腔106中(见图19)，但当旋转斜盘64的旋转对其进行驱动时，摇臂可自由地在摇摆运动中振动。由于套筒轴承86限制活塞84进行侧向运动，所以活塞84跟随锁眼形凹陷102以大体直线运动形式往复运动，其中侧向运动是在工作中当旋转斜盘64相对于活塞84倾斜时由施加于活塞84头部104上的侧负荷引起的。活塞84的往复运动会将涂料通过入口吸入泵体腔室119中，并通过出口83在压力作用下输送涂料。

现请参阅图6-14，可以看到摇臂82的各种零件。摇臂82优选用DuPont公司提供的Delrin商标的缩醛树脂聚合物进行模铸。摇臂82具有一对弧形支撑腿108，此支撑脚由含有锁眼形凹陷102的第一桥架110横跨，并进一步由本文的具有圆盖114的第二桥架112横跨。本实施例中，圆盖114优选具有0.75英寸的球径，且凹陷102优选具有0.25英寸半径的球形凹陷103。一对稍微凸起的轴肩(shoulder)或斜面位于桥架110的下侧，且与锁眼形凹陷102的横向侧面相邻以将活塞可侧向枢转的角度量限制到±2°的角度118(图16所示)。轴肩116的零件可参见图9、图13及图14。请了解：尽管允许活塞84与摇臂82之间有一限定角度运动范围，但是活塞84以搭扣配合方法固持在摇臂82上或制动器配置上，其中，摇臂的插座端110将临时变形以接收活塞，并其后固持此活塞。在摇臂82随着旋转斜盘64运动枢转时，允许的角度运动范围足以允许活塞84保持与套筒轴承86对准。活塞84往复运动以提供来自泵机组24的泵作用时，轴承86维持活塞84与外壳48中的气缸腔室119大体上稳定对准。然而，请了解：活塞84优选具有相对于轴承86的微小径向自由度，优选在约0.0025英寸与0.0005英寸之间，我们发现此自由度可改进密封88的寿命。在所示及所述的实施例中，这可通过将套筒轴承86中的孔直径设为0.439+0.000-0.001英寸，同时活塞直径为下文所述直径。

现请特别参阅图15，圆盖114展示特征性的拉长痕迹156，其与圆盖114与旋转斜盘机组80的板92接触导致的磨耗痕迹相对应。

参阅图17，旋转斜盘64具有旋转轴线120。线124指示旋转斜盘64的驱动表面122的平面。线126指示与旋转轴线120相垂直的平面。旋转斜盘64的驱动表面122较优选预先设定为如在平面124与126之间测定为8°的齿廓角128，紧记图17展示旋转斜盘64位于活塞84的底部死点。

现请参阅图21，活塞84优选由440C不锈钢制成(优选热处理至Rc56-58)且优选具有头部130及柱形主体部分132。主要柱形部分154的直径152优选为0.437±0.0005英寸。头部部分130具有由在所示实施例中优选为0.25英寸的半径136指示的大体为球形半径的轮廓形成球窝接头状表面134。头部部分130具有优选有大于半径136的半径140的大体球形剖面的凸形端面138。。在所示实施例中，半径140优选是0.75英尺。柱形表面142(优选直径为0.5英寸)与凸形端面138及球窝接头状表面134相连接。柱形主体具有与球窝接头状表面134间隔且朝向球窝接头状表面134的锥形面144。在所示实施例中，锥形面144通过优选具有0.031英寸半径148的凹形柱形颈部分146与球窝接头状表面连接。锥形面144优选具有大体等同于旋转斜盘64的齿廓角128的锥角150，在本实施例中该角度优选为8度。除远端152优选对0.62英寸的距离154精准到15微英寸以外，优选对活塞进行机械加工使其精准到32微英寸，其包含活塞84与密封88相接触的“工作”部分。凸形端面138展示特征性的环形或超环形痕迹158，此痕迹与活塞84头部部分130的端面138及旋转斜盘机组80的板92间接触导致的磨耗痕迹相对应。在运行期间，泵机组24的活塞的旋转导致痕迹158。

现参阅图20，弹簧90可由一个或多个形成一体的悬臂指状物160代替，优选为两对这样的指状物，同时摇臂82’的各相对侧面上各有一对指状物。

在运行中，应该理解：活塞泵机组24由于旋转动力源如电机56(或替代动力源，未图示，例如内燃机)的作用而运行。旋转动力源旋转地驱动旋转斜盘机组80，而旋转斜盘机组80与摇臂82相接触。旋转斜盘往复摇臂，通过在第一方向驱动活塞并在摇臂的作用下使活塞在相对于第一方向的第二方向返回，促使活塞在往复运动中泵送涂料。这消除了对活塞回复弹簧的需要，通常此弹簧出现在先前技术的旋转斜盘泵设计中。在本发明中，摇臂在旋转斜盘的直径相对区上与旋转斜盘相接触，更明确的说，与环形推力板92相接触。滚针轴承94置于推力板92与支撑板95之间。套筒轴承86导向活塞，杯形密封88涂料经过活塞从泵运室119中泄漏出去。当活塞从图17所示位置移至图19所示位置时，将涂料从存贮箱22中吸出穿过入口止回阀74。当活塞从图19中所示位置移至图17所示位置时，将涂料移出泵运室119通过出口止回阀76以输送到喷枪(未图示)。

应该理解所述实施例的半径、角度或其它参数的数值可与上述数值不同，但仍保持在本发明的范围内。

本发明不应视为仅限于其细节，而是可在不脱离本发明的精神或范围的前提下对其做出修改及变更。

Claims (27)

1.一种用以泵送涂料及类似液体涂层料的活塞泵机组，其特征在于，包括：

a.一旋转动力源；

b.一与所述旋转动力源相连接而旋转的旋转斜盘；

c.一与所述旋转斜盘相接触并被配置成随所述旋转斜盘旋转而以摇摆运动中方式往复的摇臂；

d.一与所述旋转斜盘相接触并与所述摇臂相连接的活塞，其被配置成通过所述旋转斜盘在第一方向驱动活塞的作用及通过所述摇臂在相反于第一方向的第二方向中使所述活塞返回的作用而进行往复运动。

2.根据权利要求1所述的机组，其特征在于，所述摇臂及活塞在所述旋转斜盘的直径上相反区域与所述旋转斜盘接触。

3.根据权利要求1所述的机组，其特征在于，所述旋转斜盘进一步包括一旋转斜盘机组，该旋转斜盘机组包含一旋转斜盘基座及一在所述直径相反区域同时与所述摇臂及活塞相接触的环形板。

4.根据权利要求3所述的机组，其特征在于，所述旋转斜盘机组进一步包含一位于所述环形板与所述旋转斜盘基座之间的轴承，此轴承允许所述环形板相对于所述旋转斜盘基座进行旋转。

5.根据权利要求3所述的机组，其特征在于，所述摇臂具有一位于所述直径相反区域之一上的圆盖。

6.根据权利要求5所述的机组，其特征在于，所述圆盖及所述环形板之间的接触在所述圆盖上具有一特征性的拉长痕迹。

7.根据权利要求3所述的机组，其特征在于，所述活塞与所述环形板之间的接触在所述活塞上具有特征性的环形痕迹。

8.根据权利要求1所述的机组，其特征在于，所述活塞具有一球窝接头状表面，且所述摇臂具有一围绕所述活塞的球窝接头状表面而延伸的叉架。

9.根据权利要求8所述的机组，其特征在于，所述活塞上的球窝接头状表面具有一大体球径轮廓。

10.根据权利要求9所述的机组，其特征在于，所述活塞具有一凸形端面。

11.根据权利要求10所述的机组，其特征在于，所述凸形端面具有大体球形轮廓，其半径大于所述球窝接头状表面的半径。

12.根据权利要求11所述的机组，其特征在于，所述活塞具有连接所述凸形端面及所述球窝接头状表面的一柱形表面。

13.根据权利要求9所述的机组，其特征在于，所述活塞具有一柱形主体，该主体有一与所述球窝接头状表面相间隔且朝向所述球窝接头状表面的锥形表面。

14.根据权利要求13所述的机组，其特征在于，所述锥形表面通过凹形柱形颈部分被连接至所述球窝接头状表面。

15.根据权利要求13所述的机组，其特征在于，所述旋转斜盘在一旋轴线与所述旋转斜盘之一驱动表面的平面之间具有一预定齿廓角，且所述活塞的锥形表面具有一大体上与所述旋转斜盘的齿廓角相等的锥角。

16.根据权利要求15所述的机组，其特征在于，所述预定齿廓角约为8度。

17.根据权利要求15所述的机组，其特征在于，所述锥角约为8度。

18.根据权利要求9所述的机组，其特征在于，所述摇臂的所述叉架具有一大体呈球径轮廓的第一表面，所述第一表面指向并与所述活塞的球窝接头状表面的轮廓相对应。

19.根据权利要求18所述的机组，其特征在于，所述摇臂的叉架具有一指向所述活塞的锥形表面的第二表面，且其中所述摇臂的叉架的第二表面具有一对延伸出所述第二表面的斜面，同时该对斜面中的每一个都位于所述叉架的相对侧面上，限制了所述活塞与所述摇臂之间的侧向角度失准。

20.根据权利要求19所述的机组，其特征在于，所述斜面将所述活塞与摇臂之间的侧向角度失准限制到约2度。

21.根据权利要求1所述的机组，其特征在于，所述第一与第二方向相对于所述活塞成轴向，且其中所述机组进一步包括：

e.套筒轴承，其环绕所述活塞且其尺寸允许所述活塞在活塞轴向移动之外还可进行轻微径向移动

22.根据权利要求1所述的机组，其特征在于，进一步包括接收于所述活塞上的杯式密封件。

23.根据权利要求1所述的机组，其特征在于，进一步包括一作用于所述摇臂以促使所述摇臂及活塞向所述旋转斜盘运动的弹簧。

24.根据权利要求23所述的机组，其特征在于，所述弹簧是一与所述摇臂相分离的片簧。

25.根据权利要求23所述的机组，其特征在于，所述弹簧与所述摇臂形成一体。

26.根据权利要求25所述的机组，其特征在于，所述弹簧包括在所述摇臂上的至少一个悬臂指状物。

27.根据权利要求26所述的机组，其特征在于，所述弹簧包括两对悬臂指状物，所述摇臂的相对侧面上各有一对指状物。

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