專利名稱：具有帶關節端的落管的空氣馬達的制作方法
具有帶關節端的落管的空氣馬達相關串請的交叉引用
本申請要求2010年I月29日提交的申請號為61/299，828的美國臨時專利申請的優先權,通過引用將其全部內容并入本文。
背景技術：
本發明涉及一種在活塞泵的空氣馬達內使用的管。
發明內容
在一個實施例中，本發明提供了一種空氣馬達，具有適合用于接收原動流體流的 原動流體入口(335);氣缸(615);氣缸(615)內的活塞(620)，活塞(620)將氣缸(615)分為活塞(620)上方的上腔室(635)和活塞(620)下方的下腔室(640);包括先導室部分(515)的閥室(355);可以在第一和第二位置之間移動的滑閥(360)，滑閥(360)包括直徑縮小部分(480)和直徑擴大部分(485)，直徑擴大部分(485)暴露給先導室部分(515)山形閥板(375)，包括與上腔室(635)連通的第一 D形閥口(455)、與下腔室(640)連通的第二D形閥口(460)以及與大氣連通的D形閥排氣口(465) ;D形閥(370)，具有圍繞凹面(520)的平面，平面與D形閥板(375)滑動接觸并且凹面(520)面向D形閥板(375)，D形閥(370)通過空動互連(525)耦合至滑閥(360)的直徑縮小部分(480)，D形閥(370)可以跟隨滑閥(360)在與滑閥(360)相應的第一和第二位置相對應的第一和第二位置之間移動，其中D形閥(370)在D形閥(370)處于第一位置時露出第一 D形閥口(455)以將原動流體引入上腔室(635)內，D形閥(370)的凹面(520)在D形閥(370)處于第一位置時將第二 D形閥口(460)設置為與D形閥排氣口(465)連通以將下腔室(640)設置為與大氣連通，其中D形閥(370)在D形閥(370)處于第二位置時露出第二 D形閥口(460)以將原動流體引入下腔室￠40)內，D形閥(370)的凹面(520)在D形閥(370)處于第二位置時將第一 D形閥口(455)設置為與D形閥排氣口(465)連通以將上腔室(635)設置為與大氣連通；先導閥板(385)，包括與先導室部分(515)連通的第一先導口(470)以及與大氣連通的第二先導口(475);先導閥(380)，具有圍繞凹面(530)的平面，平面與先導閥板(385)滑動接觸并且凹面(530)面向先導閥板(385)，先導閥(380)被耦合至滑閥(360)的直徑縮小部分(480)，先導閥(380)可以跟隨滑閥(360)在與滑閥(360)相應的第一和第二位置相對應的第一和第二位置之間移動，其中先導閥(380)在先導閥(380)處于第一位置時露出第一先導口(470)以將原動流體引入先導室(515)內，并且其中先導閥(380)的凹面(530)在先導閥(380)處于第二位置時將第一和第二先導口(470，475)設置為彼此連通以將先導室(515)設置為與大氣連通，其中將原動流體引入先導室(515)內就將滑閥(360)移動到第一位置，其中將先導室(515)暴露給大氣有助于將滑閥(360)移動到第二位置；致動桿￠25)，具有第一端(650)以及與第一端(650)相對的第二端￠60)，第一端(650)通過空動連接(490,655)與滑閥(360)互連，第二端(660)通過空動連接(725,665)與活塞(620)互連，以使得活塞(620)的向上移動幫助滑閥(360)從第二位置向第一位置移動，并且使得活塞(620)的向下移動幫助滑閥(360)從第一位置向第二位置移動；與活塞(620)互連用于隨之往復移動并且適合用于做功的輸出桿(710);鄰接與D形閥平面滑動靠向的表面相對的D形閥板(375)表面的歧管蓋(315)，歧管蓋(315)包括具有第一縱向軸線(1160)的上腔室端口(410)，上腔室端口(410)與第一 D形閥口(455)連通；安裝在氣缸(615)上并且界定出上腔室(635)頂端的頂板￠10)，頂板(610)包括具有第二縱向軸線(1170)的頂板端口 ￠48)，第二縱向軸線(1170)與第一縱向軸線(1160)不共線；在上腔室端口(410)和頂板端口(648)之間連通并且包括縱向軸線(1010)的落管(425)，縱向軸線(1010)相對于第一縱向軸線(1160)和第二縱向軸線(1170)中的每一個所成角度在O度到10度之間，落管(425)具有基本不變的內徑(1090)，基本為球莖狀的第一端(1020)，基本為球莖狀的第二端(1030)，還有界定在相應的第一和第二球莖狀末端(1020，1030)內的第一和第二槽(1110);以及位于相應的第一和第二槽(1110)內的第一和第二密封件(1125)，第一和第二密封件(1125)在上腔室端口(410)和頂板端口 ￠48)內不透氣地密封落管(425)的外表面。在某些實施例中，基本為球莖狀的第一端(1020)界定出第一外徑(1070)，其中第一槽(1110)界定出小于第一外徑(1070)的第二外徑(1080);其中基本為球莖狀的第二端(1030)界定出等于第一外徑(1070)的第三外徑(1070);其中第二槽(1110)界定出等于第 二外徑(1080)的第四外徑(1080);其中落管(425)進一步包括位于基本為球莖狀的第一端(1020)和基本為球莖狀的第二端(1030)之間的中間部分(1040)，中間部分(1040)具有基本等于第一和第三直徑(1070)的外徑(1070)。落管(425)是單獨的整體部件。在某些實施例中，落管(425)進一步界定出位于基本為球莖狀的第一端(1020)和中間部分(1040)之間的第一直徑縮小部分(1050)以及位于基本為球莖狀的第二端(1030)和中間部分(1040)之間的第二直徑縮小部分(1050)，并且其中第一和第二直徑縮小部分(1050)界定出基本等于第二外徑(1080)的外徑。在某些實施例中，第一和第二密封件(1125)均為單件式O形環密封件。第一密封件(1125)可以大致位于基本為球莖狀的第一端(1020)的中部。基本為球莖狀的第一端(1020)可以包括第一弧形斜面(1120)和第二弧形斜面(1120)，其中第一和第二弧形斜面(1120)基本上沿著由基本為球莖狀的第一端(1020)界定的弧線延伸，其中第一槽(1110)位于第一弧形斜面(1120)和第二弧形斜面(1120)之間，以使得通過第一和第二弧形斜面(1120)將第一密封件(1125)保持在第一槽(1110)內。多于一半長度的落管(425)具有基本等于第一外徑(1070)的外徑。權利要求I中的空氣馬達，其中第一密封件(1125)界定出大于第一外徑(1070)的外徑。在某些實施例中，本發明提供了一種泵組件，具有適合用于接收原動流體流的原動流體入口 (335);氣缸(615);氣缸(615)內的活塞(620)，活塞(620)將氣缸(615)分為活塞(620)上方的上腔室(635)和活塞(620)下方的下腔室￠40);包括先導室部分(515)的閥室(355);可以在第一和第二位置之間移動的滑閥(360)，滑閥(360)包括直徑縮小部分(480)和直徑擴大部分(485)，直徑擴大部分(485)暴露給先導室部分(515) ;D形閥板(375)，包括與上腔室(635)連通的第一 D形閥口(455)、與下腔室(640)連通的第二 D形閥口(460)以及與大氣連通的D形閥排氣口(465) ;D形閥(370)，具有圍繞凹面(520)的平面，平面與D形閥板(375)滑動接觸并且凹面(520)面向D形閥板(375)，D形閥(370)通過空動互連(525)耦合至滑閥(360)的直徑縮小部分(480)，D形閥(370)可以跟隨滑閥(360)在與滑閥(360)相應的第一和第二位置相對應的第一和第二位置之間移動，其中D形閥(370)在D形閥(370)處于第一位置時露出第一 D形閥口(455)以將原動流體引入上腔室(635)內，D形閥(370)的凹面(520)在D形閥(370)處于第一位置時將第二 D形閥口(460)設置為與D形閥排氣口(465)連通以將下腔室(640)設置為與大氣連通，其中D形閥(370)在D形閥(370)處于第二位置時露出第二 D形閥口(460)以將原動流體引入下腔室￠40)內，D形閥(370)的凹面(520)在D形閥(370)處于第二位置時將第一 D形閥口(455)設置為與D形閥排氣口(465)連通以將上腔室(635)設置為與大氣連通；先導閥板(385)，包括與先導室部分(515)連通的第一先導口(470)以及與大氣連通的第二先導口(475);先導閥(380)，具有圍繞凹面(530)的平面，平面與先導閥板(385)滑動接觸并且凹面(530)面向先導閥板(385)，先導閥(380)被耦合至滑閥(360)的直徑縮小部分(480)，先導閥(380)可以跟隨滑閥(360)在與滑閥(360)相應的第一和第二位置相對應的第一和第二位置之間移動，其中先導閥(380)在先導閥(380)處于第一位置時露出第一先導口(470)以將原動流體引入先導室(515)內，并且其中先導閥(380)的凹面(530)在先導閥(380)處于第二位置時將第一和第二先導口(470，475)設置為彼此連通以將先導室(515)設置為與大氣連通，其中將原動流體引入先導室(515)內就將滑閥(360)移動到第一位置，其中 將先導室(515)暴露給大氣有助于將滑閥(360)移動到第二位置；致動桿￠25)，具有第一端(650)以及與第一端(650)相對的第二端￠60)，第一端(650)通過空動連接(490,655)與滑閥(360)互連，第二端(660)通過空動連接(725,665)與活塞(620)互連，以使得活塞(620)的向上移動幫助滑閥(360)從第二位置向第一位置移動，并且使得活塞(620)的向下移動幫助滑閥(360)從第一位置向第二位置移動；與活塞(620)互連用于隨之往復移動的輸出桿(710);以及活塞泵(120)，包括泵缸(170)、出口(175)和單向閥，單向閥被支撐用于在泵缸(170)內往復移動并且可操作用于從單向閥下方向出口(175)移動流體，單向閥與輸出桿(710)互連以促使單向閥往復移動，從而將要被泵送的流體從泵缸(170)內經出口(175)送出轉移至所需目的地；鄰近與D形閥平面滑動靠向的表面相對的D形閥板(375)表面的歧管蓋(315)，歧管蓋(315)包括具有第一縱向軸線(1160)的上腔室端口(410)，上腔室端口(410)與第一 D形閥口(455)連通；安裝在氣缸(615)上并且界定出上腔室(635)頂端的頂板￠10)，頂板(610)包括具有第二縱向軸線(1170)的頂板端口 ￠48)，第二縱向軸線(1170)與第一縱向軸線(1160)不共線；在上腔室端口(410)和頂板端口(648)之間連通并且包括縱向軸線(1010)的落管(425)，縱向軸線(1010)相對于第一縱向軸線(1160)和第二縱向軸線(1170)中的每一個所成角度在O度到10度之間，落管(425)具有基本不變的內徑(1090)，基本為球莖狀的第一端(1020)，基本為球莖狀的第二端(1030)，還有界定在相應的第一和第二球莖狀末端(1020，1030)內的第一和第二槽(1110);以及位于相應的第一和第二槽(1110)內的第一和第二密封件(1125)，第一和第二密封件(1125)在上腔室端口(410)和頂板端口 ￠48)內不透氣地密封落管(425)的外表面。本發明的其他方面將通過研讀具體實施方式
和附圖而變得易于理解。
圖I是根據本發明某些實施例的活塞泵的透視圖。圖2是圖I的活塞泵中的空氣馬達的透視圖。
圖3是圖2中空氣馬達的反向透視圖。圖4是空氣馬達的分解圖。圖5是空氣馬達的反向分解圖。圖6是空氣馬達頂端的截面圖，其中滑閥處于第一位置。圖7是空氣馬達頂端的截面圖，其中滑閥處于第二位置。圖8是空氣馬達頂端的截面圖，其中滑閥處于第三位置。圖9是空氣馬達頂端的截面圖，其中滑閥處于第四位置。圖10是處于工作循環中第一位置的空氣馬達的截面圖。 圖11是處于工作循環中第二位置的空氣馬達的截面圖。圖12是處于工作循環中第三位置的空氣馬達的截面圖。圖13是處于工作循環中第四位置的空氣馬達的截面圖。圖14是處于工作循環中第五位置的空氣馬達的截面圖。圖15是處于工作循環中第六位置的空氣馬達的截面圖。圖16是組裝有O形環密封件的短落管的透視圖。圖17是短落管和O形環密封件的分解圖。圖18是短落管的側視圖。圖19是短落管的端視圖。圖20是空氣馬達的一部分的截面圖，示出了偏軸姿態的短落管。
具體實施例方式在詳細說明本發明的任何實施例之前，應該理解的是本發明并不將其應用局限于在以下說明內容中闡述或者在附圖中示出的結構細節和部件的設置方式。本發明可以有其他的實施例，并且能夠以不同的方式實現或完成。圖I根據本發明的一個實施例示出了活塞泵組件110。活塞泵組件110包括支架115、活塞泵120和空氣馬達125。支架115包括第一和第二液壓缸130以及底板135。空氣馬達125和活塞泵120在每一個液壓缸130的頂部被安裝至支撐塊140。空氣馬達125高于支撐塊140并且活塞泵120低于支撐塊140，位于空氣馬達125正下方。原動流體源145通過液壓缸軟管150與第一和第二液壓缸130中每一個的頂端和底端連通。在本公開中，術語“原動流體”是指用于做功的任何流體。原動流體包括但不限于壓縮空氣。原動流體源145上的控制手柄155被用于將原動流體引導至液壓缸130的底端或液壓缸130的頂端以分別相對于底板135升高和降低空氣馬達125和活塞泵120。原動流體從原動流體源145通過發動機軟管160提供給空氣馬達125。空氣馬達125在原動流體的作用下運行以操作活塞泵120。活塞泵120包括刮板組件165、泵缸170和出口 175。在操作中，液壓缸130升高以使刮板組件165提升離開底板135足夠的距離用于容納待泵送流體的容器。刮板組件165被成形合適地配裝于流體容器(例如5加侖的筒、桶或其他容器)內。在要從容器中泵送出流體時，液壓缸130即被允許在重力的作用下降低或者通過送往液壓缸130頂部的原動流體而主動降低。隨著液壓缸130的下降，刮板組件165被向下推入容器內，使刮板165下壓在待泵送的流體上。這樣就將待泵送流體送入泵缸170內。
與此同時，隨著液壓缸130的下降，原動流體被提供給空氣馬達125，并且空氣馬達125驅動活塞泵120進行操作(也就是往復移動)。在泵缸170內，單向閥在空氣馬達125的作用下往復移動以迫使流體上升至出口 175。待泵送流體由軟管或其他管路從出口175引導至所需目的地。一旦刮板165在容器內降至最低點，或者由于其他原因需要升高刮板165離開容器，原動流體源145就通過軟管180向刮板165下方的容器內提供原動流體。這樣向容器供應原動流體就允許從容器中抽出刮板165而不會在容器內形成可能會提起容器的真空。圖2和圖3示出了空氣馬達125，其包括壓力調節器組件210、閥體組件215、氣缸組件220和下端組件225。壓力調節器組件210提供了用于向空氣馬達125提供原動流體的發動機軟管160的連接點227。壓力調節器組件210包括具有打開位置、關閉位置和排放位置的手柄230。在打開位置就向空氣馬達125提供原動流體，而在關閉位置則不向空氣馬達125提供原動流體。在排放位置，關閉空氣馬達125的運行且允許原動流體通過排放閥235從空氣馬達125流出。壓力調節器210還包括壓力調節手柄240，它能夠正轉或者反轉以增大或者減小提供給空氣馬達125的原動流體壓力。
參照圖4和圖5，閥體組件215包括閥殼310、歧管蓋315、歧管墊片320、先導蓋325和先導墊片330。閥殼310包括原動流體入口 335、歧管側340和先導側345。原動流體入口 335與壓力調節器210連通以接收用于操作空氣馬達125的原動流體。歧管蓋315和歧管墊片320被安裝至閥殼310的歧管側340，而先導蓋325和先導墊片330則被安裝至閥殼310的先導側345。閥室355被界定在閥殼310內介于歧管蓋315和先導蓋325之間。在閥室355內有一種閥組件，其包括滑閥360、D形閥370、D形閥板375、先導閥380和先導閥板385。滑閥360實際上是組裝起來的多個部件，下文中將更加詳細地介紹其中的一部分。滑閥360通常在閥室355內居中。D形閥370和D形閥板375位于閥殼310的歧管側340，而先導閥380和先導閥板385則位于閥殼310的先導側345。現轉至圖6-9，歧管蓋315界定出上腔室端口 410、下腔室端口 415和歧管排氣口420。短落管425被容納在上腔室端口 410內，長落管430被容納在下腔室端口 415內，并且消音器435(圖4和圖5)被容納在歧管排氣口 420內。短落管425、長落管430和消音器435中的每一個都可以包括O形環密封件用于在端口和端口內容納的管或消音器之間建立不透氣的密封。先導蓋325界定出雙向先導管440和先導排氣管445。通風塞450 (圖4和圖5)被容納在先導排氣管445內。先導蓋325進一步包括與先導排氣管445連通的專用排氣管452。D形閥板375包括第一 D形閥端口 455、第二 D形閥端口 460以及介于第一和第二端口 455，460之間的D形閥排氣口 465。D形閥板375中的第一 D形閥端口 455、第二 D形閥端口 460和D形閥排氣口 465分別對準歧管蓋315內的上腔室端口 410、下腔室端口 415和歧管排氣口 420。先導閥板385包括第一先導閥端口 470和第二先導閥端口 475。雙向先導管440和先導排氣管445分別對準第一先導閥端口 470和第二先導閥端口 475。滑閥360包括具有直徑縮小部分480的上部、具有直徑擴大部分485的下部以及直徑擴大部分485在其中往復移動的杯狀件487。直徑擴大部分485包括盲孔490。蓋495固定在盲孔490的開口上并且用卡環固定就位。直徑擴大部分485外側上的杯密封件510在滑閥360和閥殼310之間建立密封。閥室355在杯密封件510下方和杯狀件487外側的部分界定出先導室515。杯密封件510下方緊挨著的是在杯狀件487內側和專用排氣管452之間連通的通風軸襯517。因此，杯狀件487內側通過通風軸襯、專用排氣管452和先導排氣管445始終與大氣連通。這就允許在滑閥360往復移動期間在直徑擴大部分485的頭部上方排放和吸入空氣。雙向先導管440在通風軸襯517下方與先導室515連通。D形閥370和先導閥380被捕獲在滑閥360的直徑縮小部分480內。因此，D形閥370和先導閥380被耦合以用于隨滑閥360 —起往復移動。D形閥370包括抵靠D形閥板375并且相對于D形閥板375滑動的平面。D形閥370包括開向D形閥板375的弧形凹面520。D形閥的平面圍繞凹面520。D形閥在頂部和底部包括切口 525以造成D形閥和滑閥360之間的空動。先導閥380緊密配裝在滑閥360的直徑縮小部分480內以使此處沒有空動。先導閥380包括面向先導閥板385的凹面530，并且先導閥380包括圍繞凹面530且靠著先導閥板385滑動的平面。再次參照圖4和圖5，氣缸組件220包括頂板610、氣缸615、活塞620、致動桿625和底板630。如圖10-13所示，氣缸615內介于頂板610和活塞620之間的空間界定了上腔 室635，并且氣缸615內介于底板630和活塞620之間的空間界定了下腔室640。頂板610包括頂板端口 648，通過該端口容納短落管425的下端。頂板端口 648將上腔室端口 410和短落管425設置為與上腔室635流體連通。致動桿625包括銷接有蓋帽655 (圖6)的第一端650以及相對的連接有低摩擦套管665的第二端660。繼續參照圖4和圖5，下端組件225包括輸出軸710和其上安放有氣缸組件220的底座715。輸出軸710被螺接到活塞620的中心孔內。輸出軸710還包括伸入底座715的通孔內的下端。下端提供用于活塞泵組件120的連接點。下端組件225還包括底座715內的軸襯720以有助于輸出軸710的縱向往復移動。如圖10-13所示，輸出軸710包括盲孔725。低摩擦軸襯730配裝在輸出軸710的上端內。如圖6-9所不，致動桿625的第一端650延伸穿過滑閥360的直徑擴大部分485內的蓋495，并且由于蓋帽655被銷接至第一端650而被保持在直徑擴大部分485內。如圖10-13所示，第二端660和套管665被容納在輸出軸710的孔725內，并且通過低摩擦軸襯730鎖定在孔725內。底座715包括底座端口 810，其中容納有長落管430的下端。底座端口 810將下腔室端口 415和長落管430設置為與下腔室640流體連通。現參照圖6-9介紹閥組件的工作循環。在圖6中，滑閥360處于完全下落位置。致動桿625的第一端650在滑閥360內介于盲孔490的頂端和蓋495之間。先導閥380將先導室515設置為與先導排氣管445流體連通，以使先導室515處于大氣壓力下或者接近于大氣壓力。滑閥360上方的閥室355處于原動流體的高壓下。D形閥被滑閥360向下拉。上腔室635通過頂板端口 648、短落管425、上腔室端口 410、第一 D形閥端口 455、D形閥370的凹面520、D形閥排氣口 465、歧管排氣口 420和消音器435通往大氣。與此同時，D形閥露出第二 D形閥端口 460，以使原動流體流出閥室355，經過第二 D形閥端口 460，經過下腔室端口 415，經過長落管430，經過底座端口 810并流入下腔室640。由于這樣的閥門定位，活塞620升高從而促使致動桿625升起。圖7示出了致動桿625已經升高到足以克服與致動桿625頂部在滑閥360的直徑擴大部分485的盲孔490內達到最高點相關聯的空動。致動桿625也已升高到足以將滑閥360向上推送至使先導閥380開始露出第一先導口 470的位置。而且，由于滑閥360已經抵接切口表面525并且開始向上移動D形閥370，因此滑閥360的向上移動已經覆蓋了與D形閥370相關聯的空動。D形閥370的平面在該位置覆蓋了第一 D形閥端口 455和第二 D形閥端口 460，以使得閥室355與上腔室635和下腔室640的連通被切斷。因為第一先導口470被先導閥380部分露出，所以原動流體就通過第一先導口 470和雙向先導管440涌入先導室515。除了杯狀件487的內部通過通風軸襯517與大氣連通以外，整個閥室355 (先導室515內高于滑閥360和低于滑閥360的部分)都處于原動流體的壓力之下。在圖8中，滑閥360在閥室355內達到最高點。滑閥360的頂部與滑閥360底部相比具有更小的表面積。因為頂部和頂部都被暴露給相同的壓力，所以在滑閥360底部得到的作用力就大于在滑閥360頂部得到的作用力。因此，滑閥360在力差的作用下無需致動桿625的幫助就向上移動。致動桿625的第一端650在滑閥360內介于盲孔490的頂端和蓋495之間。
先導閥覆蓋了第二先導口 475和先導排氣管445。下腔室640通過底座端口 810、 長落管430、下腔室端口 415、第二 D形閥端口 460、D形閥370的凹面520、D形閥排氣口 465、歧管排氣口 420和消音器435通往大氣。與此同時，D形閥露出第一 D形閥端口 455，以使原動流體流出閥室355，經過第一 D形閥端口 455，經過上腔室端口 410，經過短落管425，經過頂板端口 648并流入上腔室635。由于這樣的閥門定位，活塞620降低從而促使致動桿625下降。圖9示出了其中致動桿625已經克服滑閥360的空動部分(也就是說蓋帽655已經在蓋495上達到最低點)并且滑閥360已經克服D形閥370的空動部分(也就是說滑閥360頂部已經抵接D形閥370的頂部切口 525)的閥門定位。滑閥360已經向下移動到足以通過先導閥380將第一先導口 470設置為與第二先導口 475連通。因此，原動流體通過雙向先導管440、第一先導口 470、先導閥380、第二先導口 475、先導排氣管445和通風塞450流出先導室515。先導室515因此處于大氣壓力下。D形閥370的平面在該位置覆蓋了第一 D形閥端口 455和第二 D形閥端口 460，以使得閥室355與上腔室635和下腔室640的連通被切斷。閥室355中高于滑閥360的部分處于原動流體壓力下，而閥室355中低于滑閥360的部分(也就是先導室515)則處于大氣壓力下。因此，滑閥360被從圖9中所示位置下推到圖6中所示位置。D形閥370通過滑閥360向下移動，這就如上所述將下腔室640設置為與原動流體連通并且將上腔室635設置為與大氣連通。在該位置完成一個工作循環。圖10-15示出了空氣馬達125中的氣缸組件220和下端組件225的一個完整工作循環。在圖10中，活塞620處于完全下落位置，其中滑閥360剛好移動到其完全下落位置(也就是以上參照圖6示出并介紹過的位置)。致動桿625的第二端660上的套管665在輸出軸710的孔725內達到最高點，壓向軸襯730。原動流體由于以上參照圖6介紹過的閥門定位而涌入下腔室640內并且活塞開始升高。在圖11中，活塞已經充分升高以使致動桿625的第二端660在輸出軸710的孔725內達到最低點，并且活塞620繼續向上移動以推動致動桿625向上。因此在圖10和11之間活塞的向上移動部分期間，一方面在活塞620和輸出軸710之間存在空動，并且另一方面在活塞620和致動桿625之間也存在空動。在圖12中，活塞已經充分升高以將致動桿625的第一端650相對于滑閥360內的孔490移動到最高點位置，正如以上參照圖7介紹的那樣。因此在圖11和12之間活塞的向上移動部分期間，一方面在活塞620和致動桿625之間進一步存在空動，并且另一方面在活塞620和滑閥360之間也存在空動。在圖13中，滑閥360如圖8所示和介紹的那樣處于完全升起的位置。致動桿625的頂端650在滑閥360內介于孔490的頂部和底部之間。在圖14中，閥370，380處于圖8中所示位置以使活塞620已經開始向下移動。在圖14中所示位置，致動桿625的第二端660剛好在輸出軸710的孔725內達到最高點，靠著軸襯730。活塞620從該位置進一步向下移動將拉動致動桿625與活塞和輸出軸710 —起向下。因此在圖13和14之間，一方面在活塞620和輸出軸701之間存在進一步空動，并且另一方面在活塞620和致動桿625之間也存在空動。
在圖15中，致動桿625的第一端650剛好在滑閥360的孔490內達到最低點，其中蓋帽655與蓋495形成接觸。活塞620從該位置進一步向下移動將拉動滑閥360向下。因此在圖14和15之間，一方面在活塞620和致動桿625之間存在進一步空動，并且另一方面在活塞620和滑閥360之間也存在空動。隨著活塞從圖15中所示位置向下移動，滑閥到達圖9中所示位置并隨后到達圖6中所示位置，這就導致原動流體被引導至下腔室640，同時上腔室635通過消音器435通風排氣。一旦出現這種情況，活塞620、致動桿625和滑閥360就處于圖10中所示位置，并且完成所述循環。參照圖16-19，短落管425包括縱向軸線1010、相對的第一端和第二端1020，1030、中間部分1040、端1020，1030中每一個和中間部分1040之間的直徑縮小部分1050以及在縱向軸線1010上居中的中心孔1060。在圖示的實施例中，短落管425是單獨的整體部件。如果由金屬構成，那么短落管425可以被鑄造、機加工或者鑄造且機加工為圖示和以下介紹的形狀。如果由可模制的材料例如塑料構成，那么短落管425可以被模制為圖示和以下介紹的形狀。短落管425關于縱向軸線1010對稱。第一端1020和第二端1030彼此相同，其中每一端都界定出將在下文中更詳細介紹的關節布置。中間部分1040具有與第一端1020和第二端1030中最大的外徑相等的外徑1070。因此，短落管425中超過一半的長度具有直徑等于外徑1070的外表面。直徑縮小部分1050具有小于外徑1070的縮小直徑1080。中心孔1060具有恒定孔徑1090，延伸穿過短落管425整個長度，并且在兩端1020，1030都敞開。第一端1020和第二端1030通常為球莖狀并且界定出如上所述的關節布置。關節布置包括直徑縮小的槽1110，具有等于縮小直徑1080的直徑。關節布置在槽1110上方和下方包括沿周向延伸的弧形斜面1120。弧形斜面1120為第一端1020和第二端1030賦予了球莖狀的外觀。關節布置是對稱的，其中弧形斜面1120彼此為鏡像，并且槽1110在關節布置內居中。O形環密封件1125被容納在每一個槽1110內。第一端1020和第二端1030中每一個的端面界定出環形表面1130，其具有等于縮小直徑1080的外徑和等于孔徑1090的內徑。環形表面1130的厚度因此是兩直徑1080, 1090之差的一半。環形表面在每一端1020，1030處占據了遠端弧形斜面1120的端部和孔1060之間的空間。因為O形環密封件1125位于槽1110內，并且槽1110在球莖狀的第一端1020和第二端1030內居中，所以O形環密封件1125基本上軸向定位在第一端1020和第二端1030的中部。密封件1125在每一端都介于弧形斜面1120之間并且因此可以說是通過弧形斜面1120保持在槽1110內。O形環密封件1125界定出大于短落管425外徑1070的外徑。現參照圖20，短落管425的第一端1020和第二端1030分別被容納在歧管蓋315的上腔室端口 410以及頂板610的頂板端口 648中的埋頭孔1150內。埋頭孔1150具有僅略大于短落管425外徑1070的直徑，這就確保了末端1020，1030在埋頭孔1150內的適貼配合。短落管425的第一端1020和第二端1030通過O形環密封件1125在外側上被密封在埋頭孔1150內。因為O形環密封件1125的外徑大于短落管425的外徑1070，所以O形環密封件1125在埋頭孔1150內彎曲以圍繞末端1020，1030建立不透氣的密封。
末端1020，1030的球莖形狀允許短落管425在埋頭孔1150內轉動同時保持O形環密封件1125和埋頭孔1150之間的密封接觸。即使端口 410，648并未軸向對齊，短落管425因此也能夠在上腔室端口 410和頂板端口 648之間建立連通。在圖20中，上腔室端口410的中心軸線1160和頂板端口 648的中心軸線1170通常平行但不共線。在另一些實施例中，軸線1160和1170不平行；本發明并不局限于或者依賴于軸線1160和1170的平行。當短落管425的縱向軸線1010與中心軸線1160或中心軸線1170中的任何一個不共線而是相對于軸線1160，1170之一或兩者成一定角度α時，短落管425即可被稱為“偏軸”或處于“偏軸姿態”。末端1020，1030的球莖形狀與O形環密封件1125相結合就允許短落管425在一定范圍的角度α上完成其功能(在上腔室端口 410和頂板端口 648之間建立不泄露的連通)。角度α根據接頭的幾何形狀和原動流體具有的壓力可以小至O度且大至5到10度。盡管在圖示實施例中落管軸線1010和上腔室端口 410的軸線1160之間的角度α等于落管1010和頂板端口 648的軸線1170之間的角度α，但是在其他的實施例中角度α可以不相等。這就使空氣馬達125的制造和組裝更加簡單并且更加高效，原因是與必須對齊軸線1160和1170所要求的相比，可以根據比較寬松的公差要求來完成制造和組裝。在每一端1020，1030使用單個O形環密封件1125而不是在每一端使用多個密封件就減少了裝置中的部件數量。因此，本發明除了其他內容外還提供了一種包括落管的空氣馬達，落管具有關節組件以允許落管用偏軸姿態操作。所附權利要求中闡述了本發明的各種特征和優點。
權利要求
1.一種空氣馬達，其包括 適合用于接收原動流體流的原動流體入口(335)； 氣缸(615)； 氣缸￠15)內的活塞￠20)，活塞(620)將氣缸(615)分為活塞(620)上方的上腔室(635)和活塞(620)下方的下腔室(640)； 包括先導室部分(515)的閥室(355)； 可以在第一和第二位置之間移動的滑閥(360)，滑閥(360)包括直徑縮小部分(480)和直徑擴大部分(485)，直徑擴大部分(485)暴露給先導室部分(515)； D形閥板(375)，包括與上腔室(635)連通的第一 D形閥口(455)、與下腔室(640)連通的第二 D形閥口(460)以及與大氣連通的D形閥排氣口(465)； D形閥(370)，具有圍繞凹面(520)的平面，平面與D形閥板(375)滑動接觸并且凹面(520)面向D形閥板(375)，D形閥(370)通過空動互連(525)耦合至滑閥(360)的直徑縮小部分(480)，D形閥(370)可以隨著滑閥(360)在與滑閥(360)相應的第一和第二位置相對應的第一和第二位置之間移動，其中D形閥(370)在D形閥(370)處于第一位置時露出第一 D形閥口(455)以將原動流體引入上腔室(635)內，D形閥(370)的凹面(520)在D形閥(370)處于第一位置時將第二 D形閥口(460)設置為與D形閥排氣口(465)連通以將下腔室(640)設置為與大氣連通，其中D形閥(370)在D形閥(370)處于第二位置時露出第二 D形閥口(460)以將原動流體引入下腔室(640)內，D形閥(370)的凹面(520)在D形閥(370)處于第二位置時將第一 D形閥口(455)設置為與D形閥排氣口(465)連通以將上腔室(635)設置為與大氣連通； 先導閥板(385)，包括與先導室部分(515)連通的第一先導口(470)以及與大氣連通的第二先導口 (475)； 先導閥(380)，具有圍繞凹面(530)的平面，平面與先導閥板(385)滑動接觸并且凹面(530)面向先導閥板(385)，先導閥(380)被耦合至滑閥(360)的直徑縮小部分(480)，先導閥(380)可以隨著滑閥(360)在與滑閥(360)相應的第一和第二位置相對應的第一和第二位置之間移動，其中先導閥(380)在先導閥(380)處于第一位置時露出第一先導口(470)以將原動流體引入先導室(515)內，并且其中先導閥(380)的凹面(530)在先導閥(380)處于第二位置時將第一和第二先導口(470，475)設置為彼此連通以將先導室(515)設置為與大氣連通，其中將原動流體引入先導室(515)內就將滑閥(360)移動到第一位置，其中將先導室(515)暴露給大氣有助于將滑閥(360)移動到第二位置； 致動桿(625),具有第一端(650)以及與第一端(650)相對的第二端(660),第一端(650)通過空動連接(490,655)與滑閥(360)互連，第二端(660)通過空動連接(725,665)與活塞(620)互連，以使得活塞￠20)的向上移動幫助滑閥(360)從第二位置向第一位置移動，并且使得活塞￠20)的向下移動幫助滑閥(360)從第一位置向第二位置移動；與活塞(620)互連用于隨之往復移動并且適合用于做功的輸出桿(710)； 鄰近與D形閥平面靠著滑動的表面相對的D形閥板(375)表面的歧管蓋(315)，歧管蓋(315)包括具有第一縱向軸線(1160)的上腔室端口(410)，上腔室端口(410)與第一 D形閥口 (455)連通； 安裝在氣缸(615)上并且界定出上腔室(635)頂端的頂板(610)，頂板(610)包括具有第二縱向軸線(1170)的頂板端口(648)，第二縱向軸線(1170)與第一縱向軸線(1160)不共線； 在上腔室端口(410)和頂板端口(648)之間連通并且包括縱向軸線(1010)的落管(425)，縱向軸線(1010)相對于第一縱向軸線(1160)和第二縱向軸線(1170)中的每一個所成角度在約O度到約10度之間，落管(425)具有基本不變的內徑(1090)，基本為球莖狀的第一端(1020)，基本為球莖狀的第二端(1030)，還有界定在相應的球莖狀的第一和第二端(1020，1030)內的第一和第二槽(1110);以及 位于相應的第一和第二槽(1110)內的第一和第二密封件(1125)，第一和第二密封件(1125)在上腔室端口(410)和頂板端口 ￠48)內不透氣地密封落管(425)的外表面。
2.如權利要求I所述的空氣馬達，其特征在于，基本為球莖狀的第一端(1020)界定出第一外徑(1070)，其中第一槽(1110)界定出小于第一外徑(1070)的第二外徑(1080);其中基本為球莖狀的第二端(1030)界定出等于第一外徑(1070)的第三外徑(1070);其中第二槽(1110)界定出等于第二外徑(1080)的第四外徑(1080);其中落管(425)進一步包括位于基本為球莖狀的第一端(1020)和基本為球莖狀的第二端(1030)之間的中間部分(1040)，中間部分(1040)具有基本等于第一和第三直徑(1070)的外徑(1070)。
3.如權利要求I所述的空氣馬達，其特征在于，落管(425)是單獨的整體部件。
4.如權利要求I所述的空氣馬達，其特征在于，落管(425)進一步界定出位于基本為球莖狀的第一端(1020)和中間部分(1040)之間的第一直徑縮小部分(1050)以及位于基本為球莖狀的第二端(1030)和中間部分(1040)之間的第二直徑縮小部分(1050)，并且其中第一和第二直徑縮小部分(1050)界定出基本等于第二外徑(1080)的外徑。
5.如權利要求I所述的空氣馬達，其特征在于，第一和第二密封件(1125)均為單件式O形環密封件。
6.如權利要求I所述的空氣馬達,其特征在于,第一密封件(1125)大致位于基本為球莖狀的第一端(1020)的中部。
7.如權利要求I所述的空氣馬達，其特征在于，基本為球莖狀的第一端(1020)包括第一弧形斜面(1120)和第二弧形斜面(1120)，其中第一和第二弧形斜面(1120)基本上沿著由基本為球莖狀的第一端(1020)界定的弧線延伸，其中第一槽(1110)位于第一弧形斜面(1120)和第二弧形斜面(1120)之間，以使得通過第一和第二弧形斜面(1120)將第一密封件(1125)保持在第一槽(1110)內。
8.如權利要求I所述的空氣馬達，其特征在于，多于一半長度的落管(425)具有基本等于第一外徑(1070)的外徑。
9.如權利要求I所述的空氣馬達，其特征在于，第一密封件(1125)界定出大于第一外徑(1070)的外徑。
10.如權利要求I所述的空氣馬達，其特征在于，所述角度至少為5度。
11.一種泵裝置，其包括 適合用于接收原動流體流的原動流體入口(335)； 氣缸(615)； 氣缸￠15)內的活塞￠20)，活塞(620)將氣缸(615)分為活塞(620)上方的上腔室(635)和活塞(620)下方的下腔室(640)；包括先導室部分(515)的閥室(355)； 可以在第一和第二位置之間移動的滑閥(360)，滑閥(360)包括直徑縮小部分(480)和直徑擴大部分(485)，直徑擴大部分(485)暴露給先導室部分(515)； D形閥板(375)，包括與上腔室(635)連通的第一 D形閥口(455)、與下腔室(640)連通的第二 D形閥口(460)以及與大氣連通的D形閥排氣口(465)； D形閥(370)，具有圍繞凹面(520) 的平面，平面與D形閥板(375)滑動接觸并且凹面(520)面向D形閥板(375)，D形閥(370)通過空動互連(525)耦合至滑閥(360)的直徑縮小部分(480)，D形閥(370)可以隨著滑閥(360)在與滑閥(360)相應的第一和第二位置相對應的第一和第二位置之間移動，其中D形閥(370)在D形閥(370)處于第一位置時露出第一 D形閥口(455)以將原動流體引入上腔室(635)內，D形閥(370)的凹面(520)在D形閥(370)處于第一位置時將第二 D形閥口(460)設置為與D形閥排氣口(465)連通以將下腔室(640)設置為與大氣連通，其中D形閥(370)在D形閥(370)處于第二位置時露出第二 D形閥口(460)以將原動流體引入下腔室(640)內，D形閥(370)的凹面(520)在D形閥(370)處于第二位置時將第一 D形閥口(455)設置為與D形閥排氣口(465)連通以將上腔室(635)設置為與大氣連通； 先導閥板(385)，包括與先導室部分(515)連通的第一先導口(470)以及與大氣連通的第二先導口 (475)； 先導閥(380)，具有圍繞凹面(530)的平面，平面與先導閥板(385)滑動接觸并且凹面(530)面向先導閥板(385)，先導閥(380)被耦合至滑閥(360)的直徑縮小部分(480)，先導閥(380)可以隨著滑閥(360)在與滑閥(360)相應的第一和第二位置相對應的第一和第二位置之間移動，其中先導閥(380)在先導閥(380)處于第一位置時露出第一先導口(470)以將原動流體引入先導室(515)內，并且其中先導閥(380)的凹面(530)在先導閥(380)處于第二位置時將第一和第二先導口(470，475)設置為彼此連通以將先導室(515)設置為與大氣連通，其中將原動流體引入先導室(515)內就將滑閥(360)移動到第一位置，其中將先導室(515)暴露給大氣有助于將滑閥(360)移動到第二位置； 致動桿(625),具有第一端(650)以及與第一端(650)相對的第二端(660),第一端(650)通過空動連接(490,655)與滑閥(360)互連，第二端(660)通過空動連接(725,665)與活塞(620)互連，以使得活塞￠20)的向上移動幫助滑閥(360)從第二位置向第一位置移動，并且使得活塞￠20)的向下移動幫助滑閥(360)從第一位置向第二位置移動；與活塞(620)互連用于隨之往復移動的輸出桿(710)； 活塞泵(120)，包括泵缸(170)、出口(175)和單向閥，單向閥被支撐用于在泵缸(170)內往復移動并且可操作用于從單向閥下方向出口(175)移動流體，單向閥與輸出桿(710)互連以促使單向閥往復移動，從而將要被泵送的流體從泵缸(170)內經出口(175)送出轉移至所需目的地； 鄰近與D形閥平面靠著滑動的表面相對的D形閥板(375)表面的歧管蓋(315)，歧管蓋(315)包括具有第一縱向軸線(1160)的上腔室端口(410)，上腔室端口(410)與第一 D形閥口 (455)連通； 安裝在氣缸(615)上并且界定出上腔室(635)頂端的頂板(610)，頂板(610)包括具有第二縱向軸線(1170)的頂板端口(648)，第二縱向軸線(1170)與第一縱向軸線(1160)不共線； 在上腔室端口(410)和頂板端口(648)之間連通并且包括縱向軸線(1010)的落管(425)，縱向軸線(1010)相對于第一縱向軸線(1160)和第二縱向軸線(1170)中的每一個所成角度在約O度到約10度之 間，落管(425)具有基本不變的內徑(1090)，基本為球莖狀的第一端(1020)，基本為球莖狀的第二端(1030)，還有界定在相應的球莖狀的第一和第二端(1020, 1030)內的第一和第二槽(1110);以及 位于相應的第一和第二槽(1110)內的第一和第二密封件(1125)，第一和第二密封件(1125)在上腔室端口(410)和頂板端口 ￠48)內不透氣地密封落管(425)的外表面。
12.如權利要求11所述的泵裝置，其特征在于，基本為球莖狀的第一端(1020)界定出第一外徑(1070)，其中第一槽(1110)界定出小于第一外徑(1070)的第二外徑(1080);其中基本為球莖狀的第二端(1030)界定出等于第一外徑(1070)的第三外徑(1070);其中第二槽(1110)界定出等于第二外徑(1080)的第四外徑(1080);其中落管(425)進一步包括位于基本為球莖狀的第一端(1020)和基本為球莖狀的第二端(1030)之間的中間部分(1040)，中間部分(1040)具有基本等于第一和第三直徑(1070)的外徑(1070)。
13.如權利要求11所述的泵裝置，其特征在于，落管(425)是單獨的整體部件。
14.如權利要求11所述的泵裝置，其特征在于，落管(425)進一步界定出位于基本為球莖狀的第一端(1020)和中間部分(1040)之間的第一直徑縮小部分(1050)以及位于基本為球莖狀的第二端(1030)和中間部分(1040)之間的第二直徑縮小部分(1050)，并且其中第一和第二直徑縮小部分(1050)界定出基本等于第二外徑(1080)的外徑。
15.如權利要求11所述的泵裝置，其特征在于，第一和第二密封件(1125)均為單件式O形環密封件。
16.如權利要求11所述的泵裝置，其特征在于，第一密封件(1125)大致位于基本為球莖狀的第一端(1020)的中部。
17.如權利要求11所述的泵裝置，其特征在于，基本為球莖狀的第一端(1020)包括第一弧形斜面(1120)和第二弧形斜面(1120)，其中第一和第二弧形斜面(1120)基本上沿著由基本為球莖狀的第一端(1020)界定的弧線延伸，其中第一槽(1110)位于第一弧形斜面(1120)和第二弧形斜面(1120)之間，以使得通過第一和第二弧形斜面(1120)將第一密封件(1125)保持在第一槽(1110)內。
18.如權利要求11所述的泵裝置，其特征在于，多于一半長度的落管(425)具有基本等于第一外徑(1070)的外徑。
19.如權利要求11所述的泵裝置，其特征在于，第一密封件(1125)界定出大于第一外徑(1070)的外徑。
20.如權利要求11所述的泵裝置，其特征在于，所述角度至少為5度。
全文摘要
一種用于泵組件的空氣馬達，包括連通在上腔室端口和頂板端口之間并且包括縱向軸線的落管，縱向軸線相對于上腔室縱向軸線和頂板端口縱向軸線中的每一個所成角度在約0度到10度之間。落管具有基本不變的內徑，基本為球莖狀的第一端，基本為球莖狀的第二端，以及界定在相應的球莖狀的第一和第二端內的第一和第二槽。第一和第二密封件位于相應的第一和第二槽內，并且第一和第二密封件在上腔室端口和頂板端口內不透氣地密封落管的外表面。
文檔編號F04B39/00GK102812246SQ201180016766
公開日2012年12月5日 申請日期2011年1月28日 優先權日2010年1月29日
發明者T.R.赫德利 申請人:英格索爾-蘭德公司