专利名称：电磁式回转活塞泵及多级电磁式回转活塞泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种活塞泵，尤其是涉及一种电磁式回转活塞泵。
背景技术：
气压泵是利用机械原理来减少气体体积以增加气体压力的装置，一般有往复式、离心式及轴流式三种形式，其中往复式泵因为能够获得较广的压力范围，所以最常为人使用。
往复式泵主要是以一活塞在一定空间内进行往复运动来压缩气体以产生压力，因此又称为往复式活塞泵。目前，为了能够让往复式活塞泵获得较大的气体压力，通常是利用电磁力来驱动活塞，如图1所示。
然而，图1所示的往复式活塞泵具有下列问题。第一、由于在活塞将气体压缩并排出之后，活塞必须回到初始位置以进行下一次的压缩冲程(stroke)，因此所获得的气体压力会有压力不连续的问题。第二、为使泵获得稳定且持续的压力，通常需要额外提供压力储存槽。第三、往复式活塞泵中所设置的进气阀、排气阀、及限定气体进出方向的止逆阀均由许多零件构成，不但增加系统的复杂度，亦使系统的维护不易进行。第四、活塞进行往复式运动时所产生的摩擦会消耗活塞大量的动能，进而必须提供更多的动能给活塞，而导致工作成本的提高及工作效率的低落。
有鉴于此，本发明提出一种电磁式回转活塞泵，以解决现有电磁往复式活塞泵的压力不连续问题，并进而提升泵之工作效率、有效降低泵零件数目、减小泵的体积、以及同时增加气体流量。
发明内容
本发明提出一种电磁式回转活塞泵，其主要目的在于获得连续的气体压力，以解决公知电磁往复式活塞泵的压力不连续问题。
本发明的另一目的在于有效增加气体流量及压力，进而提升往复式活塞泵的工作效率。
本发明的另一目的在于有效降低电磁往复式活塞泵的零件个数，进而减小往复式活塞泵的体积。
本发明的电磁式回转活塞泵至少包含有一第一环形管、一第二环形管、二环形分隔板、多个活塞及一电磁线圈。
第一环形管用以容置上述活塞于内回转，且于壁面上配置有多个第一贯通孔及多个第二贯通孔。第二环形管用以将内环形管包裹于内，且具有一进气开口及一排气开口。另外，二环形分隔板置于第二环形管中，将第二环形管内部分成一第一气密空间及一第二气密空间，第一气密空间与进气开口及第一贯通孔相通，第二气密空间与排气开口及第二贯通孔相通。再者，电磁线圈固设在第一气密空间的第一环形管的外壁面，施加一磁力作用于任一活塞。
本发明的电磁式回转活塞泵的第一环形管具有低摩擦系数，可以是由黄铜制成，而第二环形管可以是由塑料制成。
第一实施例中，第一贯通孔的孔径随着远离进气开口而渐小，且第一贯通孔的分布随着远离该进气开口而渐少。此外，第二贯通孔孔径随着远离排气开口而渐小，且第二贯通孔的分布随着远离排气开口而渐少。
第二实施例中，本发明的电磁式回转活塞泵更包含多个环形分隔板，置于第二气密空间内，将第二气密空间分成多个互不相通且各与一负责排气的开口及第二贯通孔相通的气密空间。
第三实施例中，多个本发明的电磁式回转活塞泵可串接在一起，形成一多级电磁式回转活塞泵，进而可获得更高的气体压力。
本发明的优点在于第一、可以获得连续的气体压力并同时提升气体流量；第二、避免止逆阀等零件的使用而有效减少泵的零件个数及缩小泵的体积；第三、降低系统的动能损耗，进而提升工作效率及降低工作成本。
图1为一示意图，显示一公知的往复式活塞泵结构。
图2A为一示意图，显示本发明第一实施例的电磁回转活塞泵结构。
图2B为一立体图，显示图2A中外环形管内的配置。
图2C为一立体图，显示图2A中电磁线圈与内环形管之间的配置关系。
图2D为一爆炸图，显示图2A中活塞的结构。
图3为一示意图，显示本发明第二实施例的电磁回转活塞泵结构。
图4为一示意图，显示本发明第三实施例的电磁回转活塞泵结构。
具体实施例方式
本发明所提出的电磁式回转活塞泵，系通过外加电磁线圈的电磁力让活塞在具有贯通孔的环形(甜甜圈状)管内加速并连续回转进而压缩气体。
请参见图2A及图2B，在第一实施例中，本发明的电磁式回转活塞泵1包含一塑料材质的外环形管11、一黄铜材质的内环形管12、二环形分隔板13a及13b、五个活塞14a至14e及五组电磁线圈15a至15e。
详言之，内环形管12系为外环形管11所包裹在内，且壁面上分布有多数个贯通孔121及122，二环形分隔板13a及13b置于外环形管11的内部、内环形管12的外部，将外环形管11内部分成两个互不相通的气密空间111及112，其中气密空间111与一靠近环形分隔板13a配置的进气开口10a及贯通孔121相通，气密空间112与一靠近环形分隔板13b配置的排气开口10b及贯通孔122相通，进气开口10a与排气开口10b的相位差为180度。此外，电磁线圈15a至15e系环设在气密空间111的内环形管12的外壁面，用以产生磁力来驱动被置于内环形管12内的活塞14a至14e，俾这些活塞14a至14e逐一通过电磁线圈15a至15e所造成的电磁场时能够被分段加速前进。
举例来说，在活塞14b被加速后的瞬间，内环形管12内所产生的真空效应会将外环形管11的气密空间111内的气体经由内环形管12上的贯通孔121吸入内环形管12中，并且通过紧随而来的另一被加速活塞14a将被吸入的气体进行压缩并往前推送，直到被压缩气体经由内环形管12上的贯通孔122送至外环形管11的气密空间112中，再经由与气密空间112连接的排气开口10b排出。接着，活塞14a至14e不再受磁力作用，且因为本身与内环形管12之间的磨擦力自然减速，直到再次通过电磁线圈15a至15e时再进行另一压缩冲程，如此循环不已。另一方面，在活塞14a至14e逐一被分段加速的过程中，由于前面活塞的速度会比后面活塞的速度快，因此活塞彼此间的距离会渐渐拉开，而不会互相碰撞。
再者，为了让气密空间111具有压力储存的效果，且进一步避免活塞14a至14e在将气体排出气密空间112后不会碰撞在一起而产生噪音，本实施例的内环形管12上的贯通孔121及122的大小及分布从活塞开始加速及开始自然减速的过程中系由大变小、由密变疏。换言之，内环形管12上的贯通孔孔径随着远离进气开口10a而逐渐变小，且内环形管12上的贯通孔的分布随着远离进气开口10a而逐渐变少，且内环形管12上的贯通孔孔径随着远离排气开口10b而逐渐变小，且内环形管12上的贯通孔的分布随着远离排气开口10b而逐渐变少。
另一方面，为了提升活塞14a至14e的自然减速效果，使得活塞14a至14e在进入下一个压缩冲程之前的速度能够在不依靠任何外力—例如电磁力—的条件下迅速降到一期望值，本实施例会刻意让电磁式回转活塞泵1的内环形管12的管径随着远离开口10b而逐渐变小，或者更进一步地，在内环形管12的靠近环形分隔板13a处装设一直径比内环形管12的内径稍大的中空橡皮圈16来缓冲活塞14a至14e的速度。
请参见图2C，本发明的电磁式回转活塞泵1的任一电磁线圈15a系由一导磁材料151绕以一线圈组152而成，且提供一空气间隙153供内环形管12通过，导磁材料151例如是硅钢片。请参见图2D，任一活塞14a包含一由多个硅钢片组成的层状硅钢片组件141、一永久磁铁142、一材质为不锈钢的活塞套环143、二金属固定帽144、二橡皮塞145、二垫片146及二固定螺栓147。
详言之，层状硅钢片组件141具有一中心贯通孔141a及二相对凹槽141b。中心贯通孔141a用以容置永久磁铁142以增加活塞14a与电磁线圈15a至15e之间的磁作用力，而凹槽141b则用以造成一空气间隙，如此一来，当活塞14a通过电磁线圈15a至15e的空气间隙153附近时就会因为磁阻效应而自动被导正，使得层状硅钢片组件141与电磁线圈15a两者所共同构成的磁路阻抗为最小，进而确保活塞14a所受的磁力为一最大值。因此，只要层状硅钢片组件141与电磁线圈15a两者所共同构成的磁路阻抗为最小的条件可以达成，凹槽1411的轮廓除了图2D所示的矩形之外，也可以是其它形状—例如圆弧形。
此外，硅钢片组件141容置于活塞套环143内，且以二分别装设于活塞套环143两端的金属固定帽144固持。进一步地，各金属固定帽144上装设有橡皮塞145，用以提供压缩气体所需面积以及降低活塞14a在内环形管12内移动时所造成的噪音。接着，再以垫片146及固定螺栓147将这些金属固定帽144及橡皮塞145固定住。
请参见图3，在第二实施例中，本发明的电磁式回转活塞泵1的气密空间112亦可利用其它的环形分隔板13c、13d、13e进一步分成四个气密空间113、114、115及116，且在各个气密空间113、114、115及116分别设置排气开口10c、10d、10e、10f。如此一来，吾人便可以分别从排气开口10c、10d、10e、10f获得不同压力及不同风量的气体。
请参见图4，在第三实施例中，本发明的电磁式回转活塞泵亦可以多个串接的方式来具备多级增压的功能。举例而言，一电磁式回转活塞泵1的排气开口10b可与一电磁式回转活塞泵2的进气开口20a串接，电磁式回转活塞泵2的排气开口20b与一电磁式回转活塞泵3的进气开口30a串接，以此类推。如此一来，吾人最后便可从排气开口30b获得更高压力及更大风量的气体。
以上，由于本发明的电磁式回转活塞泵的活塞系在内环形管内连续回转，因此并不需止逆阀而能产生连续的压力，达到与公知往复式泵相同的压力范围。此外，本发明的电磁式回转活塞泵的电磁能的损耗仅与活塞在加速过程中的摩擦有关，故可有效降低电磁能的损耗，提高工作效率。
另外，须注意的是，尽管本实施例的外环管采用塑料材质，但是外环管的材质并不以此为限。同理，内环管的材质亦不以黄铜为限，而可以是其它低摩擦系数的材料。又，本发明的进气开口与排气开口的相位差并不限定是180度，也可以依设计需求而变化。
综上，本发明已通过上述的实施例及变化例来详加描述。然而，熟习该项技术者当了解的是，本发明的所有的实施例在此仅为例示性而非为限制性，亦即，在不脱离本发明实质精神及范围之内，上述电磁式回转活塞泵的其它变化例及修正例均为本发明所涵盖。因此，本发明系由后附的申请专利范围所加以界定。
权利要求
1.一种电磁式回转活塞泵，包含一第一环形管，其壁面上布有多个第一贯通孔及多个第二贯通孔；多个活塞，于该第一环形管内回转；一第二环形管，具有一进气开口及多个排气开口，其将该第一环形管包裹于内；多个环形分隔板，置于该第二环形管中，将该第二环形管内部分成一第一气密空间及多个第二气密空间，该第一气密空间与该进气开口及该等第一贯通孔相通，该等第二气密空间各与一所述排气开口相通且与所述第二贯通孔相通；及一电磁线圈，固设在该第一气密空间内该第一环形管的外壁面，施加一磁力作用于任一所述活塞。
2.如权利要求1所述的电磁式回转活塞泵，其中所述第一贯通孔孔径随着远离该进气开口而渐小，且所述第一贯通孔的分布随着远离该进气开口而渐少；以及所述第二贯通孔孔径随着远离所述排气开口而渐小，且所述第二贯通孔的分布随着远离所述排气开口而渐少。
3.如权利要求1所述的电磁式回转活塞泵，其中该进气开口与至少一所述排气开口的相位差为180度。
4.如权利要求1所述的电磁式回转活塞泵，其中所述第二气密空间内的该第一环形管的管径随着靠近该电磁线圈而渐小。
5.如权利要求1所述的电磁式回转活塞泵，其中该第一环形管具有低摩擦系数的黄铜，且该第二环形管的材质为塑料。
6.如权利要求1所述的电磁式回转活塞泵，其中该电磁线圈系由导磁的硅刚片绕以一线圈组而制成。
7.如权利要求1所述的电磁式回转活塞泵，其中各个所述活塞包含一硅钢片组件，由多个硅钢片组成，具有二相对凹槽及一中心贯通孔；一永久磁铁，置于该中心贯通孔内；一活塞套环，容置该硅钢片组件；二金属固定帽，分别装设于该活塞套环的两端以固持该硅钢片组件及该活塞套环；及二橡皮塞，各自装设于一所述金属固定帽上。
8.如权利要求7所述的电磁式回转活塞泵，其中该活塞套环的材质为不锈钢。
9.一种多级电磁式回转活塞泵，包含多个电磁式回转活塞泵，各所述电磁式回转活塞泵包含一第一环形管，其壁面上布有多个第一贯通孔及多个第二贯通孔；多个活塞，于该第一环形管内回转；一第二环形管，具有一进气开口及一排气开口，其将该第一环形管包裹于内；二环形分隔板，置于该第二环形管中，将该第二环形管内部分成一第一气密空间及一第二气密空间，该第一气密空间与该进气开口及所述第一贯通孔相通，该第二气密空间与该排气开口及所述第二贯通孔相通；及一电磁线圈，固设在该第一气密空间内该第一环形管的外壁面，施加一磁力作用于任一所述活塞；其中，一所述电磁式回转活塞泵的排气开口与另一所述电磁式回转活塞泵的进气开口相接。
全文摘要
发明揭露一种电磁式回转活塞泵(electromagneticrevolutionarypiston pump)，包含有一内环形管(doughnut tube)、一外环形管、二环形分隔板(separation plate)、多个活塞(piston)及一电磁线圈(electromagneticcoil)。内环形管的壁面上布有多个第一贯通孔(through hole)及多个第二贯通孔，内环形管容置上述活塞于内回转；外环形管具有一进气开口(intake opening)及一排气开口(exhaust opening)，且将内环形管包裹于内。另外，二环形分隔板置于外环形管中，将外环形管内部分成一第一气密空间(airproof space)及一第二气密空间，第一气密空间与进气开口及第一贯通孔相通，第二气密空间与排气开口及第二贯通孔相通。再者，电磁线圈固设在第一气密空间的内环形管的外壁面，施加一磁力作用于任一活塞。
文档编号F04B41/06GK1654821SQ20041003943
公开日2005年8月17日 申请日期2004年2月12日 优先权日2004年2月12日
发明者沈德洋, 游原盈, 陈李龙, 叶鸣 申请人:台达电子工业股份有限公司