專利名稱：泵的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種泵，尤其但不僅僅是用于將液體涂料供應給一個或多個噴槍的壓力環。
背景技術：
美國專利5094596披露了一種泵，該泵具有一對相對的、互相連接的活塞，這對活塞能在各自的氣缸內往復運動從而噴出涂料。在往復運動的過程中，互相連接的活塞對由氣動馬達來驅動，當一個活塞和氣缸裝置為了供應在壓力作用下進入壓力環的涂料而泵送涂料時，另一個活塞和氣缸裝置將涂料從貯存器中抽吸到氣缸中從而充填氣缸，以便于該氣缸在活塞隨后的反向運動中將涂料從中釋放到壓力環中，而此時上述的第一個活塞抽吸涂料以供給它自己的氣缸即充填氣缸。
為了運行，氣動馬達需要一個額外的壓縮空氣源，在能源利用方面這種系統被認為是相對低效的。而且氣動馬達在每次的往復運動端點，方向的改變相對較慢，在泵輸出時，則引起明顯震動。美國專利5220259披露了一種由D.C.電動機驅動的、有相對較大行程的單往復式活塞泵，其缺點是需要一個聯合裝置，因此控制馬達的裝置也比較貴。
本發明的一個目的是提供一種簡單方便的、電動的、具有相對的往復式活塞對的泵。
發明內容
本發明提供一種泵，該泵包括可以在各自的第一和第二氣缸中做往復直線運動第一和第二活塞，所述第一和第二活塞在A.C.電動機的操作控制下相對各自的活塞移動，電動機的旋轉輸出軸通過包括勻速凸輪和凸輪隨動件機構的裝置與所述第一和第二活塞相接，凸輪和凸輪隨動件機構將輸出軸的旋轉運動轉化為所述第一和第二活塞的往復運動，二者的運動彼此異相180度。
所述第一和第二活塞最好是軸向排列。
所述第一和第二軸向排列的活塞最好是通過凸輪隨動件與所述勻速凸輪配合，凸輪隨動件嚙合在所述凸輪的旋轉圓周的直徑上相對的兩端。
所述凸輪隨動件最好是輥凸輪隨動件。
所述第一和第二凸輪隨動件最好是在彈簧推動下與所述勻速凸輪的凸輪面嚙合在一起的。
所述第一和第二凸輪隨動件最好是在壓力彈簧推動下同時與所述勻速凸輪的凸輪面嚙合。
替換方案是，所述第一和第二凸輪隨動件通過拉力彈簧而互相連接，該拉力彈簧同時推動兩個凸輪隨動件，使之與所述勻速凸輪的凸輪面嚙合。
泵最好是包括可以分別在第三和第四氣缸中往復運動的第三和第四軸向排列的活塞，所述第三和第四活塞由第二勻速凸輪驅動做往復運動，二者的運動彼此異相180度，所述第二勻速凸輪也由所述A.C.電動機的輸出軸驅動，所述第三和第四活塞的往復運動與所述第一和第二活塞的往復運動異相90度。
從所述第一、第二、第三、第四氣缸中釋放出的涂料最好供應給一個共同的壓力環。
為了更方便，可以在電動機的輸出軸和所述勻速凸輪之間設置變速器。
所述變速器最好是減速器。
如果需要，可以在A.C.電動機和勻速凸輪之間設置飛輪來傳遞驅動。
附圖描述了本發明的一個實施例，其中圖1是具有相對的活塞對的、電動驅動的泵的前視圖；圖2是沿圖1中箭頭A所示方向的視圖；圖3是圖1所示泵的一部分的放大前視圖，其中圖示了圖1為了清楚而省略的一對彈簧中的一個；圖4是一個圖1的改進圖，與圖1類似。
具體實施例方式
參考附圖，泵主要但不僅僅用于將液體涂料提供給壓力環或噴涂環路，從而再提供給一個或多個噴槍，它包括一個剛性的支撐架11，該支撐架包括一個具有底板12a和直立的、平行隔開的側板12b、12c的組接部件12，其中側板12b、12c垂直于基板12a向上延伸。雖然圖1為了清楚而省略了前板12d，但是從圖2中可以看出它與基板12a平行延伸，中間用側板12b、12c隔開。板12a、12b、12c、12d以任何方便的方式固定在一起，例如通過螺栓，從而形成一個剛性的象盒子一樣的結構。
垂直栓接到板12a的背面的是一個減速器14，在其遠離板12a的一端支撐著一個A.C.電感電動機13。電動機13的旋轉軸與變速器14的縱向軸一致，而且電動機13的輸出軸驅動變速器14的輸入部件，變速器14的輸出軸從變速器14底端的支撐面伸出，一直伸到設置在板12a中心的開孔。變速器14的輸出軸15穿過板12a和12d之間的空隙，其自由端抵達板12d的支撐面16。栓接到側板12b的外表面上的是第一氣缸組件17，第二個同樣的氣缸組件1栓接到側板12c的外表面上，氣缸組件17、18是軸向排列的。每個氣缸組件都包括一個氣缸17a、18a，它們分別容納各自的可滑行的活塞19、21。每個氣缸組件17、18的最外端和各自的活塞19、21一起形成一個增壓室22、23，每個增壓室有一個進口接頭22a、23a和一個出口接頭22b、23b。每個進口接頭22a、23a具有一個止回閥，用來保證液體涂料能夠從供應管路中抽取到各自的增壓室，并且阻止增壓室中的涂料在各自的活塞抽動時通過進口接頭22a、23a流出。同樣，每個出口接頭22b、23b分別包括一個止回閥，用來使液體涂料從各自的增壓室22、23中通過出口接頭流出，并且阻止液體涂料在活塞反向運動時被抽回到增壓室22、23。
每個活塞19、21分別由一個活塞桿24、25支撐，該活塞桿延伸穿過各自的氣缸組件17、18的基座上的滑動軸承，并穿過各自的側板12b、12c上的相應開孔，分別連接到由板12a的內表面支撐的凸輪隨動滑板26、17上。
板12a的內表面上有固定在其上的第一和第二導軌或導桿28、29，它們彼此平行延伸，分別在變速器14的輸出軸15穿過的通孔的兩側，與該通孔的間距相等。導軌28、29平行于軸向排列的活塞桿24、25延伸，為了引導沿著活塞桿24、25公共軸線方向上的相對于板12a的往復運動，滑板26、27可滑動地安裝在導軌28、29上。
為了和軸一起轉動，“心形”勻速凸輪31固定在板12a和12d之間的軸15上。每個滑板26、27分別支撐一個凸輪隨動輥32、33，為了繞著與軸15的旋轉軸平行的軸旋轉，該輥安裝在各自的滑板上。輥32、33的旋轉軸與凸輪31的旋轉圓周的直徑交叉，滑板26、27彈性互推，這樣輥32、33與凸輪31的凸輪圓周面嚙合，分別在凸輪旋轉圓周的直徑上的兩端嚙合。當凸輪旋轉時，輥在凸輪的凸輪面上滾動，因此而跟隨凸輪的行程。
滑板26、27通過一對拉力彈簧34(在圖2和圖3中只圖示了其中一個)在凸輪31的相對側上相互推動。彈簧34是螺旋拉力彈簧，它具有尾端彎鉤，這些彎鉤分別繞在從滑板26、27伸出的柱子35上。每個滑板26、27有四個柱子35，這樣滑板就可以根據需要用兩個或四個彈簧相連接。可以確定的是，包含輥32、33的旋轉軸和軸15的平面上的彈力與相對側的平面上的彈力相等。心形勻速凸輪31相對于穿過其頂點和旋轉中心的平面對稱，這樣當凸輪31旋轉時，滑板26、27的運動將彼此異相180度，除了滑板26和27的往復運動的方向轉變的瞬時以外，它們的由于凸輪31的旋轉所導致的直線運動的速度恒定。
在每個氣缸17a、18a的壁和各自的活塞19、21之間以公知的方式安裝一個滑動式密封裝置。但是這個密封還是可能發生泄漏，所以給每個氣缸組件17、18配備一個排放裝置36、37，從活塞和氣缸密封裝置滲漏出的液體涂料能夠通過這些排放裝置從各自的氣缸組件中排除。最好是如圖1所示，從活塞和氣缸密封裝置滲漏出的液體涂料通過這些排放裝置36、37分別返回到增壓室22、23的進口接頭22a、23a。而且，波紋管式密封38、39嚙合在活塞桿24、25與各自的氣缸組件17、18的內壁之間，用于在活塞桿的滑動內表面和各自氣缸組件之間形成密封。
電動機13運行時，在其輸出軸產生一個預定的旋轉輸出速度，控制A.C.感應電動機13的是傳統的反相控制系統，不是本發明的組成部分。當凸輪31從如圖1和圖3所示的位置開始旋轉時，凸輪31驅動輥33向右運動，使得滑板27在導軌28、29上向右滑動。由于滑板27與活塞桿25相連接，所以活塞21也向右位移，縮小了增壓室23的容積，此時，增壓室中充滿了液體涂料。由于凸輪31使得滑板27正向位移，進口接頭23a的止回閥閉合，涂料從增壓室23中通過出口接頭23b釋放到噴涂系統的壓力環中。同時，在彈性相互連接著滑板26、27的彈簧34的作用下，由活塞桿24支撐的滑板26和活塞19也沿著導軌28和29被向右拽動。這樣輥32保持與勻速凸輪31的凸輪表面接觸。活塞19的向右運動增大了增壓室22的容積，通過進口接頭22a將液體涂料從供應管路中抽取進來。此時，進口接頭22a的止回閥是打開的，出口接頭22b的止回閥是閉合的，以阻止液體涂料從壓力環中流回到增壓室22。通過凸輪31勻速旋轉180度，將液體涂料抽吸到壓力環才得以繼續，當凸輪31的最高點通過輥33時，輥32與凸輪的最低點相互作用，然后，在凸輪繼續旋轉時，滑板26被向左驅動，這樣活塞19執行關于增壓室22的泵送過程，通過接頭22b將液體涂料釋放到壓力環中，同時在連接在兩者之間的彈簧的作用下，滑板27隨著滑板26向左，這樣活塞21執行一個吸入過程，通過接頭23a將液體涂料吸入到增壓室23。值得注意的是當電動機13驅動凸輪31時，活塞19、21的往復運動就繼續下去。
可以理解的是，如果需要的話，可以在活塞的返回運動中不將液體涂料吸入到增壓室22、23，而是讓連接到進口接頭22a、23a的涂料供應管路處于低壓狀態，這樣就可以給涂料供應管路增壓，而讓涂料在適當的時候流入增壓室22、23。
由于凸輪31是一個勻速凸輪，除了在一個周期中活塞19、21改變方向的時間點上，涂料在壓力作用下供應給噴涂系統的增壓環路都是勻速的，而且由于凸輪和凸輪隨動件裝置的作用，活塞改變方向也非常迅速。當活塞21泵送的時候，活塞19就給增壓室22充填，反之亦然。
在圖4所示的改進中，拉力彈簧34用四個壓力彈簧41替代，每個彈簧的一端作用在L形托架42的向外伸出的一邊43上，托架的另一邊栓接到各自的滑板26、27上。
托架42可以有兩對，分別在泵的中心軸線的兩側。每個托架的一邊43具有一個通孔，與每對托架連接的是一個細長形的止動桿44，該止動桿分別可滑動地延伸穿過每對托架的邊43的通孔。每個桿44伸出邊43的部分分別被彈簧41環繞上，擰到每個桿44的相對端的螺釘上的螺母45分別銜接到彈簧41的外端，給每個彈簧施加一個預定的、與各自的托架邊43相背的軸向壓力。
在實踐中，桿是預定長度的，根據彈簧41的長度和彈性系數選擇一個預定量來將螺母45沿著桿44擰上，這樣彈簧41就給各自的托架邊43施加一個預定的壓力。
可以確定的是，彈簧41將滑板26、27朝向彼此推動，這樣凸輪隨動輥32、33就支撐在凸輪31的凸輪表面上。因此，彈簧41以與上述實施例中的彈簧34同樣的方式機械運動，但是彈簧41是壓力作用，而不是拉力作用。托架42和桿44被設置成，包含它們的縱向軸的共用平面與凸輪31和凸輪隨動輥32、33的中央平面是同一個平面，并且該平面包括泵裝置的活塞桿24、25的縱軸。
可以確定的是，在圖4中，為了更清楚，已經省略了在泵右手側的氣缸組件18及其輔助部件。因此在圖4中也看不到連接到滑板27的活塞桿25了。
從圖4中可以看出，活塞桿24與滑板26通過被控制的球節46連接在一起。球節46可以適應活塞桿24相對于滑動機構的縱向中心線可能出現的小角度偏差，例如，由于獨立部件組合在一起而出現的偏差。但是，被控制的球節46將滑板26的軸向運動以滑板的兩個運動方向傳遞給桿24。一個同樣的被控制的球節將滑板27連接到活塞桿25，可以理解的是，同樣的球節也能夠用在上述用圖1、2和3描述的組合裝置中。
使用彈簧將凸輪隨動輥加載給凸輪是有優越性的，因為它給輥提供了相對凸輪的預定預載，而且在認可的制造公差范圍內，凸輪和輥的磨損可以通過彈簧來自動調節。受控制的預載可以避免輥/凸輪的過載帶來的過早損壞，彈簧可以省去適應磨損和偏差而使用復雜調節機械裝置的必要。可以理解的是，使用彈簧連接滑板以及給與凸輪的銜接部分施加預載可以在一個或兩個輥和凸輪之間出現縫隙的可能性，如果出現的話，將會導致活塞在一次形成終點換向時的延遲，以及隨之而來的泵送輸出中的波動。
最理想的是，增加系統容量，和/或在活塞19、21改變往復方向時使增壓環路中的壓力脈動最小化，這樣，軸15就能夠同時地驅動一個與凸輪31相同的第二凸輪，但是和凸輪31是90度異相。第二勻速凸輪將和各自的與滑板26、27相同的滑板配合作用，但是在軸15的軸向方向與滑板之間形成軸向間距。兩個另外的滑板將連接到各自的第三和第四活塞和氣缸裝置，這些裝置與連接到滑板26和27的裝置相同。在這種配置下，當活塞和氣缸裝置17、19和18、21在它們的往復運動的端點時，第三和第四活塞和氣缸裝置則在它們的往復運動的中點。因此，在任意一個給定的軸15的旋轉點上，至少有一個活塞和氣缸裝置在執行一個泵送過程，將加壓的液體涂料轉移到相連的噴槍的壓力環中。另外的氣缸組件可以用側板12b、12c的伸出部分來支撐，滑板可以用板12d來支撐或者用一個與板12a、12d平行的附加板來支撐。
可以確定的是，如果需要，可以在增壓環路上連接一個公知形式的過壓消除器，以進一步平滑增壓環路中的壓力波動。
雖然電動機13通過減速器14來驅動勻速凸輪或每個勻速凸輪，但是可以確定的是，如果需要，也可以在電動機13和減速器14之間放置一個飛輪，這樣可以使活塞的往復運動在轉向時系統中的負載變化受最小影響。
在輸出環路中或者在每個增壓室的出口接頭處設置一個用壓力操作的開關，如果輸出壓力超出了一個預定的安全值，則使電動機13不再釋放能量，阻止泵送，例如，當滲漏時或管路堵塞時或者輸出接頭止回閥出現故障時。
在圖1所示泵的實際實施例中，每個活塞都被設置為只有較短的30-80mm的行程，最好是40mm，這樣就可以很便利地使用一個AC電動機通過勻速凸輪31驅動活塞。而且，選擇一個短行程的活塞對還方便使用相對較大的活塞直徑，在60和150mm之間，最好是100mm，這樣，電動機13運行時，泵就可以泵送10-55升/分鐘(對于四缸泵來說可以達到110升/分鐘)。
權利要求
1.一種泵，其特征在于，包括第一和第二活塞(19，21)，可以在各自的第一和第二氣缸(17，18)中往復直線運動，所述第一和第二活塞在A.C.電動機(13)的操作控制下相對各自的活塞移動，電動機的旋轉輸出軸通過包括勻速凸輪(31)和凸輪隨動件(32，33)機構的裝置與所述第一和第二活塞相接，凸輪和凸輪隨動件機構將輸出軸的旋轉運動轉化為所述第一和第二活塞的往復運動，二者的運動彼此異相180度。
2.如權利要求1所述的泵，其特征在于所述第一和第二活塞軸向排列。
3.如權利要求2所述的泵，其特征在于所述第一和第二軸向排列的活塞通過各自的凸輪隨動件與所述勻速凸輪配合，凸輪隨動件嚙合在所述凸輪的旋轉圓周的直徑上相對的兩端。
4.如權利要求1-3中任一項所述的泵，其特征在于所述凸輪隨動件是輥凸輪隨動件。
5.如權利要求1-4中任一項所述的泵，其特征在于所述第一和第二凸輪隨動件在彈簧推動下與所述勻速凸輪的凸輪面嚙合。
6.如權利要求1-5中任一項所述的泵，其特征在于所述第一和第二凸輪隨動件在壓力彈簧推動下同時與所述勻速凸輪的凸輪面嚙合。
7.如權利要求1-5中任一項所述的泵，其特征在于所述第一和第二凸輪隨動件通過拉力彈簧(34)而互相連接，該拉力彈簧同時推動兩個凸輪隨動件，使之與所述勻速凸輪的凸輪面嚙合。
8.如權利要求1-7中任一項所述的泵，其特征在于泵包括可以分別在第三和第四氣缸中往復運動的第三和第四軸向排列的活塞，所述第三和第四活塞由第二勻速凸輪驅動做往復運動，二者的運動彼此異相180度，所述第二勻速凸輪也由所述A.C.電動機的輸出軸驅動，所述第三和第四活塞的往復運動與所述第一和第二活塞的往復運動異相90度。
9.如權利要求8所述的泵，其特征在于從所述第一、第二、第三、第四氣缸中釋放出的液體被供給共同的壓力環。
10.如上述任一權利要求所述的泵，其特征在于在電動機的輸出軸和所述勻速凸輪之間設置減速器。
11.如上述任一權利要求所述的泵，其特征在于在A.C.電動機和勻速凸輪之間設置飛輪來傳遞驅動。
全文摘要
一種主要用于液體涂料的泵，包括可以在各自的第一和第二氣缸(17，18)中做往復直線運動第一和第二活塞(19，21)，所述第一和第二活塞在A.C.電動機(13)的操作控制下相對各自的活塞移動，電動機的旋轉輸出軸通過包括勻速凸輪(31)和凸輪隨動件(32，33)機構的裝置與所述第一和第二活塞相接，凸輪和凸輪隨動件機構將輸出軸的旋轉運動轉化為所述第一和第二活塞的往復運動，二者的運動彼此異相180度。
文檔編號F04B9/02GK1894504SQ200480037600
公開日2007年1月10日 申請日期2004年12月14日 優先權日2003年12月20日
發明者阿蘭·史密斯 申請人:Itw有限公司