用于同时吸入和排出流体的包括配对可摆动的叶片组件的泵和/或压缩机装置的制作方法

本发明涉及一泵或压缩机单元，用于压缩或加速一流体，比如空气，气体，气体混合物和/或液体等。特别是，本发明涉及一泵和/或压缩机，包括一摆臂组合，用来将一驱动轴的转动运动转换成配对的叶片组件的大小相等，方向相反的摆动运动，从而引起流体的同时进入和排出。本发明还涉及一组合，用于将所述驱动轴的转动运动转换为所述叶片组件的摆动运动。

背景技术：
在大多数情况下，泵和压缩机使用一机械动作迫使流体被吸入所述系统以提高其速度，然后所述速度被转换成压力或者一泵送动作。通常，以连接曲柄的活塞为基础的压缩机和泵在汽缸中做往复动作，并且所述往复动作引起对进入汽缸的流体的泵送。所述泵通常是电力驱动的，例如通过电机或者甚至在某些情况下通过内燃机等。本领域技术人员清楚地知道这种类型的泵的一个缺点，就是只有当活塞位于压缩冲程时泵送才会启动。当活塞处于下降冲程时，由于所述下降冲程需要吸入更多的流体进入气缸或壳体内，因而无法启动泵送。因此，仅进行一半的活塞运动是无法启动泵送的。此类装置还存在各种其它的问题，不仅是所述活塞的这一短冲程会增加泵的磨损。可以想象的是，这类活塞泵通常会发出过高的噪音，使得它们不适合于许多应用。虽然存在基于活塞的泵和压缩机的替代品，但是大多数情况下，这些围绕转动式容积的中心设计，通常具有电动机驱动的径向叶片。通过一压力罐的入口开口处，及通过只有达到压缩机组或泵装置中一预定的最小压力时才打开的最小压力阀，这种泵和压缩机才从大气中吸入流体。转动容积式压缩机和泵装置的主要缺点之一是所述间歇操作式控制系统，其意味着当压力达到上限值时，电动机的操作暂停。虽然这可能会减少电力损耗并且提高所述装置的消耗，但由于所述电机一遍又一遍地从静止状态被启动，当此后所述压力下降时，需要时不可能及时的提供压缩空气或一泵送动作。本申请人是国际专利申请号PCT/AU2010/001515“流体压缩机或泵装置”的拥有人，该专利申请涉及克服一些上述问题的装置。在发挥效用的同时，也已经意识到需要进一步改进泵和/或压缩机装置。因此，本发明的一个目的是提供一种流体压缩机和/或泵装置，其克服了至少一部分上述缺点。本发明更进一步的目的和优势将在完整阅读说明书后变得显而易见。从以下贯穿整个说明书，所述词“压缩”的使用可被认为是有能力泵送的同义词，因此，当贯穿本发明描述的所述装置可能涉及流体的压缩时，本领域技术人员可以理解的是，被定义的装置同样能够泵送流体。此外，提及的所述词“流体”可以是包含空气，气体，气体混合物，液体，或者需要压缩和/或泵送的任何其他介质。

技术实现要素：
根据一方面，本发明提供一种用于泵送或者压缩流体的装置，其特征在于，该装置包括：包括一入口与出口的一压缩腔室；在所述压缩腔室内相对设置的前、后叶片组件，每个叶片组件包括至少一个轴向延伸的叶片部分和至少一个径向设置的开口部分，以容纳一相对设置的叶片组件的叶片部分，其中，配对的叶片组件的相邻的叶片部分形成两者之间的径向隔室；以及使前、后叶片组件产生大小相等、方向相反的转动摆动的一装置，其使得相邻叶片部分产生同时朝向和远离彼此的摆动，从而产生一种风箱效应，将流体通过所述入口吸入所述腔室并且通过所述出口将流体排出。有利的是，该装置提供了一种流体可以进入，然后连续从所述压缩腔室中排出的机构。在一实施例中，所述前叶片组件包括入口孔，以容许流体进入每个径向隔室，并且所述后叶片组件包括出口孔，以使流体从每个径向隔室中排出。在一实施例中，所述入口孔和出口孔是形成于每个前、后叶片组件的基部上的一系列的孔。在一实施例中，一径向隔室内的每个入口孔包括一单向阀装置，当相邻的叶片部分朝向彼此移动时，所述单向阀装置配置为至少部分打开，从而压缩和排出被压缩流体；且当相邻的叶片部分远离彼此移动一足够的距离时，所述单向阀装置配置为关闭，以容许流体进入所述隔室。在一实施例中，所述单向阀装置为簧片阀。在一实施例中，所述径向隔室的每个出口孔包括一单向阀装置，其被配置为当相邻的叶片部分朝向彼此移动时至少部分打开，从而压缩和排出被压缩流体，并且当相邻的叶片部分远离彼此移动一足够的距离时关闭，以容许流体进入所述隔室。在一实施例中，所述装置还包括一驱动部分，其支撑与一压缩部分保持可操作联系的可转动驱动轴，所述压缩部分包括所述压缩腔室。在一实施例中，所述驱动部分是一电动机。在一实施例中，所述产生摆动的装置是一摆臂组合，适用于将所述驱动轴的转动运动转换成所述前、后叶片组件的一来回摆动运动。在一实施例中，所述摆臂组合包括分别设置于所述前叶片组件前方和后叶片组件后方的前摆臂和后摆臂，每个摆臂具有穿过其用于容纳所述驱动轴和与其相关联的偏心凸轮的一开口。在一实施例中，每个摆臂是可移动的，使得其下端在一摆动运动中，能绕设置于所述驱动轴线上方的一共同枢轴轴线转动，所述摆动运动通过转动的前、后偏心凸轮和每个开口的内部边缘之间的接触实现。在一实施例中，每个开口的水平尺寸为，使得相应的偏心凸轮接触在开口任一侧的内边缘，从而当所述驱动轴被转动时，该相应的偏心凸轮使所述摆臂摆动。在一实施例中，所述前、后偏心凸轮以径向相对的配置安装，使得所述驱动轴的转动引起所述前、后摆臂的大小相等、方向相反的运动。在一实施例中，所述前、后摆臂包括向内设置的杠杆臂，其配置为凭借它们各自下端的一可转动连接与所述摆臂一起摆动，每一杠杆臂的上端可围绕所述驱动轴轴线转动，并且与所述前、后叶片组件关联，以产生大小相等、方向相反的转动摆动。在一实施例中，每个杠杆臂的上端为内花键设置，并且适用于与各叶片组件相关联的花键环配对。在一实施例中，所述压缩腔室包括容纳所述前、后配对叶片组件的一主壳体，容纳前摆臂的一前壳体，以及容纳后摆臂的一后壳体。在一实施例中，所述压缩腔室还包括分别设置于所述前壳体和主壳体之间以及所述主壳体和后壳体之间的前板和后板，其中，在所述前板与前叶片组件之间定义一进入腔室，并且在所述后叶片组件和后板之间定义一输出腔室。在一实施例中，所述压缩腔室入口和出口分别为设在所述主壳体上延伸到进入腔室或输出腔室的槽。在一实施例中，每个相对设置并配对的前、后叶片组件包括五个径向设置和轴向延伸的叶片部分，在所述叶片部分之间定义所述开口部分，以容纳相对设置的叶片部分，并容许其转动，从而定义了十个径向隔室，使得所述驱动轴的每个循环提供每个摆臂朝一个方向上的运动，在此期间，五个隔室在吸入流体，五个隔室在排出流体。因此，由所述偏心凸轮产生的所述前、后摆臂的摆动，引起每个杠杆臂下端的摆动，进而产生所述前、后叶片组件彼此之间的大小相等、方向相反的摆动。通过所述摆臂组合的使用，每个叶片组件相对于另一叶片组件来回转动，从而形成一种风箱效应，即可以同时提供一吸入或抽真空效应和一泵送效应。当所述叶片部分的一边缘抵靠着相邻叶片部分的边缘向上移动与压缩空气时，该部分的另一侧实际上正在把流体吸入到这个特殊的径向隔室内，由于所述入口孔已被打开，从而允许所述流体进入径向隔室。然而，在入口孔已被所述部分覆盖的所述叶片部分的另一侧，没有吸入流体，并且所述隔室内的流体正在被压缩，因此不得不通过所述单向阀流出该隔室。可以看出，在数个此类径向隔室中，不仅能够提供一吸入或抽真空效应，以吸入流体，还能够同时对液体施压使其进入一密封空间，然后通过所述单向阀控制将其从所述压缩机腔室中排出。因此，当所述叶片部分摆动，并且通过所述摆臂组合来回转动，使得某些部分朝向彼此移动，并且其它部分远离彼此移动时，这意味着在所述叶片部分的一侧，其隔室内的间隔在增加，可以吸入或吸收流体进入所述压缩机隔室，而且相应地在另一侧，所述叶片部分被推向另一叶片部分，压缩流体可以被排出。优选的，所述压力进入和排出水平可以通过调整所述单向入口阀和出口阀来设置，这意味着一旦流体被压缩到所要求的水平，就可以被相应地排出。因此对于每个循环，所述前、后叶片组件的大小相等、方向相反的运动，将允许流体进入没有被所述后叶片部分关闭的入口孔，并且将流体从没有被所述前叶片部分关闭的出口孔压缩并排出。根据另一方面，本发明提供一种用于将一输入轴的转动运动转换成第一与第二配对叶片组件的摆动运动的组合，其用于凭借所述运动泵送和/或压缩流体，其特征在于，该组合包括：分别设置于所述第一与第二配对叶片组件的前方和后方的第一摆臂和第二摆臂，其中，每个摆臂和叶片组件包括用于容纳所述输入轴的同轴孔，每个摆臂绕设于所述输入轴轴线上方的一共同枢轴轴线转动；与所述输入轴相关联的偏心凸轮，偏心凸轮的装置使得每个偏心凸轮接触所述摆臂开口的内边缘，从而当所述输入轴转动时，所述摆臂绕所述共同轴线产生一钟摆式运动，所述偏心凸轮以径向相对的配置安装，使得所述输入轴的转动引起所述摆臂的大小相等、方向相反的运动；以及与每个摆臂相关联的杠杆臂，其配置为凭借它们各自下端的一可转动连接与所述摆臂一起实质一致地运动，每个杠杆臂的上端可围绕驱动轴轴线转动，并且可操作地耦合到所述第一与第二叶片组件，以使其产生大小相等、方向相反的转动摆动。附图说明以上所述和本发明的其他目的，特征，与优势将在下面结合附图对一优选实施例的详细描述中变得显而易见。附图中：图1展示根据本发明的一方面的一完成组装的流体泵单元的正面透视图及不同的附加视图；图2展示图1的泵单元的正面透视图，所述前、后壳体被移除，暴露出根据本发明的一方面配置的一摆臂组合；图3展示图2的摆臂组合的正面透视图及不同的附加视图；图4展示所述后摆臂的一正面分解透视图及不同的附加视图；图5展示泵单元的主壳体的内部组件的正面透视图，包括前、后叶片组件以及图2-4的摆臂组合；图6展示包括前、后叶片组件的主壳体的内部组件的正面透视图及不同的附加视图，其中所述摆臂组合被移除；图7展示所述前、后叶片组件的一正面分解透视图；图8展示前叶片组件的一后视分解透视图，包括一关联的簧片阀装置；图9展示后叶片组件的一后视分解透视图，包括一关联的簧片阀装置；图10展示图1的泵和/或压缩机的主壳体的正面分解透视图及不同的附加视图，包括主壳体的前、后板；以及图11展示图1的泵单元的后壳体的正面透视图。具体实施方式以下将结合附图对本发明做出详细描述。尽管所述描述涵盖的是示例性实施例，但对于其它实施例也是可行的，并且可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对描述的实施例进行改变。在可能的情况下，同一标号在附图和以下的描述中将指代同一或者类似的元件。本发明一方面涉及用于流体压缩机或泵装置12中的一摆臂组合10或将转动运动转换成摆动运动的组合；另一方面涉及包含所述摆臂组合10的一流体压缩机或泵装置12。本发明一实施例的所述流体压缩机或泵装置12的主要压缩部分以完成组装的方式展示于图1中。用来连续转动输入轴13的所述装置12的驱动部分没有显示，这样使得压缩部分的组件更容易被看到，并且因为此类驱动组件，例如电动机等，在本领域是众所周知的。所述单元12从前向后依次包括前壳体14，前板16，形成主要压缩体的主壳体18，后板20，及后壳体22。连接杆或螺栓(未图示)向上穿过与每个上述组件同轴的导向孔24，将所述组件整合在一起。如图10所示，定位销26也可以与至少部分导向孔24相连接，确保各组件按适当的相对对齐的方式组装起来。本领域技术人员会认识到，连接杆或螺栓(未图示)具有螺纹，可与所述单元另一端的螺母(未图示)相连接或者与导向孔24内的内螺纹相连接。事实上，内螺纹孔与端螺母可结合用于与所述螺栓的连接，从而保证所述组件结合在一起。所述摆臂组合10的组件更清楚地展示于图2和图3中。所述组合包括一前摆臂28和后摆臂30。所述输入轴13延伸通过每个摆臂主体中分别相同的开口32/34，并通过设置在开口内的偏心凸轮36/38与其接合。设置所述偏心凸轮36/38与其各自的开口32/34的尺寸，使得当所述偏心凸轮转动时，通过所述凸轮接触所述开口的内侧壁使其运动。每个摆臂可围绕一固定上铰链销40/42转动。在所述单元的前端，所述铰链销40从前板16向外延伸，并且图10清楚地展示了用于容纳所述销的通孔43。穿过每个销的一中心轴线因此定义为各摆臂的转动轴。所述单元后部的铰链销42以同样的方式安装在所述后板20上。所述输入轴13的轴线以足够远的距离设于所述摆臂枢轴轴线上，当所述输入轴13及偏心凸轮36/38转动时，即进行一摆动动作。偏心凸轮36和38以径向相对的方式安装于轴13上，当轴13和凸轮36的转动引起所述前摆组合28朝一个方向摆动时，凸轮38引起所述后摆组合30产生一个大小相等、方向相反的摆动，这些将在下面展开更详细的讨论。每个摆臂还包括一内杠杆臂44/46，相对与其相关联的摆臂转动，所述摆臂通过第二铰链销48/50于其下端连接所述两组件。每个杠杆臂44/46包括位于其上端的所述输入轴13延伸穿过的内花键孔52/54。输入轴13因此成为杠杆臂44/46转动的轴线，然而，他们没有连接，使得输入轴13的转动引起所述杠杆臂的转动。所述杠杆臂在其上端连接到所述单元10的其它组件的方式在下面进行详细描述。在操作中，所述杠杆臂44/46与所述摆臂本体按照相似的方式摆动。图4更详细地展示了所述第二铰链销50的配置以及，特别是，所述铰链销包括一向后垂直延伸的凸部55，位于所述摆臂本体下端的一相应的凹通道56将其容纳后，使所述凸部56能够在为其提供的一导向通道56内上下滑动。熟练的技术人员会意识到，当所述摆臂本体是通过偏心凸轮摆动时，所述杠杆臂的下方枢轴轴线可能会引起第二铰链销50的垂直摆动，因此需要在所述凸部56和通道56之间设置一滑动连接。然而可以理解的是，可以使用其它连接装置来允许相同的相对运动。现在转向图5-9，可以看到每个内花键孔52/54与对应的，分别连接前叶片组件62和后叶片组件64的外花键环58/60配对。每个叶片组件均封装在所述主壳体18内，且包括于其间的数个径向设置的叶片部分66/68与开口部分70/72。这些部分的设置使得一组件的叶片部分能被另一部分的开口部分容纳，反之亦然，所述开口部分具有足够的尺寸，促使所述叶片部分进行后续的转动。因此，在所述单元的前端，每个杠杆臂的花键孔滑过所述前、后叶片组件的花键环且配对，使得每个杠杆臂围绕着所述输入轴轴线转动,引起配对环的相应转动及每个叶片组件的转动。现在应该明白，所述输入轴13恒定的转动运动是如何引起主壳体18内前、后叶片组件62、64相对所述轴13进行大小相等、方向相反的转动摆动的。所述输入轴的转动引起前、后偏心凸轮36和38的转动。由于这些凸轮以径向相对的配置安装，所以它们的水平运动是大小相等、方向相反的，意味着当前摆臂本体在其最左边的水平位置，后摆臂本体在其最右边的位置时，会引起摆臂28和30下端的大小相等、方向相反的摆动。所述前、后杠杆臂44和46在其下端与每个摆臂的下端一起摆动，这样的运动引起所述内花键孔52和54的大小相等、方向相反的转动。由于每个孔与对应的花键环58和60分别配对，所述花键环58和60分别与每个前、后叶片组件62和64连接，所述叶片部分66和68也做大小相等、方向相反的转动。熟练的技术人员会意识到，这样的运动会引起相对放置的前、后叶片组件的相邻的叶片部分做彼此相对和远离的运动，同时产生一种风箱效应。这种风箱效应的好处将在下面做详细描述。总之，本发明的所述摆臂组合10能够将由一驱动机构比如电机等等引起的轴13的连续转动运动转换为所述压缩机腔室内的前、后叶片组件62和64以及与之相关联的叶片部分的摆动。参考附图1-2与图10的说明可以解释，流体能够通过在前端并且环绕所述主壳体18间隔设置的入口74进入流体压缩机或泵装置的主压缩部分18，并且通过在后端且环绕所述主壳体18间隔设置的出口76输出。所述配对的叶片组件的轴向尺寸设置为小于所述进口和出口之间的距离，使得所述前板16和前叶片组件62之间形成一进入腔室，并且于所述后叶片组件64和后板20之间形成一输出腔室。正是通过这些狭窄的腔室，空气(或液体或其他)被吸入所述压缩腔室或者从压缩腔室中排出，并且在这个过程中涉及分别与每个前、后叶片组件相关联的前、后簧片阀装置78和80，如图8和图9所示，并参看下面的描述。图8和图9特别展示了簧片阀是如何分别与前、后叶片组件关联的。每个簧片阀与穿过所述叶片组件的簧片阀孔82/84相关联，当簧片阀关闭时覆盖簧片阀孔，以防止流体通过，当簧片阀打开时打开簧片阀孔，以允许流体通过。熟练的技术人员会明白，簧片阀工作的基础是，它们通常在一弹簧的作用下是闭合的，但当施加足够的压力时，可以被强制打开。在展示的实施例中，每个叶片组件包括位于其每个开口部分的两个簧片阀孔82/84，每个叶片部分66/68在开口部分70/72内是可转动的，并且容纳在第一位置与第二位置之间，在所述第一位置时，所述叶片部分几乎抵靠在任一侧的两个叶片部分之一上，并且覆盖所述开口部分内的两个簧片阀孔之一，在所述第二位置时，所述叶片部分几乎抵靠在另一侧的叶片部分上，从而覆盖所述第二簧片阀孔。根据一实施例，与所述前叶片组件62相关联的簧片阀78位于所述压缩腔室的内部，而与所述后叶片组件64相关联的所述簧片阀80位于外部。所述后叶片组件64包括通孔84，实质上从定义在所述压缩机腔室内相邻的前、后叶片组件之间的每个径向隔室延伸出来。因此本领域熟练的技术人员可以理解，所述压缩机腔室内的每个径向隔室，在一实施例中可能是如附图所示的十个隔室，实际上具有一入口孔和出口孔。熟练的技术人员会意识到，由于所述前、后叶片大小相等、方向相反的摆动，每个叶片部分只需要转动所述角度的一半，否则如果一个组件是静止的，则需要从所述第一位置运动到第二位置。借由所述摆臂组合10，通过前、后叶片组件62和64的来回摆动来控制流体进入各自的径向隔室。在操作上，当所述前叶片组件62的一叶片部分66朝向后叶片组件64的叶片部分68运动时，所述径向隔室内的入口簧片阀78将被关闭，同时所述隔室内的出口簧片阀80打开，从而将流体从所述腔室中释放出来。在实施例中所示的十个腔室，在一个周期内，五个将以这种方式释放流体。当所述叶片部分改变方向时，在其他五个隔室内，相邻的径向隔室内的入口簧片阀78将打开，同时它们的出口簧片阀80将被关闭，从而将被释放的流体填充所述腔室。因此当一叶片组件一侧的径向隔室吸入或容许流体进入时，另一侧的径向隔室将有效地排出压缩流体。流体在一侧被吸入，然而发生压缩的一侧的流体将达到一足够高的水平，以推动前阀进入它们的凹部86(对于叶片部分来说为了能够通过这些阀是必不可少的)，并且向外推动后阀离开它们的凹部88以排出流体。当一个方向上的摆动完成，并且所述叶片部分开始回摆时，同样的过程以相反的方向发生，之前排出流体的五个腔室变成吸入流体的五个腔室，如此循环下去。因此，在所述输入轴的一个循环中，各摆臂可能被设置为来回摆动一次。在这样一个实施例中，每一次摆动的过程中，所述隔室中的五个在吸收流体，而另外五个隔室在排出流体，因此在输入轴的一整个循环和每个摆臂的一来回摆动之后，全部十个隔室都已吸入和排出流体。可以理解的是，本发明并不打算限制每个输入轴循环中叶片组件摆动的任何一个数目，也不打算限制与每个叶片组件相关联的叶片和隔室的任何一个数目。通过所述入口和出口簧片阀孔和与之相关联的簧片阀，这些有效的单向控制阀，熟练的技术人员会理解，当与所述阀提供的弹力或压力匹配时，每个腔室的流体的流入和流出才发生。在这种情况下，所述簧片阀为弹簧(未图示)，但是其它的配置是可能的。由于簧片阀被认为在本领域中是众所周知的，因此将不会对它们做进一步详细描述。在另一实施例中，所述入口和出口孔可能在或穿过所述叶片部分本身形成。本发明的目的并非为了限定任一允许流体从压缩腔室进入或排出的装置。总之，所述前、后叶片组件62和64的相对运动允许压缩机室中的径向隔室的产生，一前叶片部分与一后叶部分彼此之间的同时转动产生一种风箱效应，不仅提供了一种流体进入压缩机室的改进的机构，还提供了一种流体可被压缩和排出的装置。实际上这种风箱创建了一种装置，通过这种装置，在同一循环中，流体连续的进入所述压缩机腔室，并且压缩流体连续的从相邻的压缩机腔室中排出。图11展示了所述后壳体22，虽然前壳体14是没有显示的，但是根据一实施例，它可以被配置为与所述后壳体几乎完全相同。这两个壳体14和22是被用来覆盖和保护各自的摆臂28和30的。本发明提供的另外一个优势是所述摆臂和叶片组件产生的大小相等、方向相反的力的平衡。这在一些应用中是至关重要的，比如在航空工业中，压缩机等设备的任何轻微的震动可能导致疲劳和最终的失败。比如与申请人自己的现有技术压缩机或泵单元相比，在重心处最大的效率减半，因此只有一半的能量被要求做同样的工作。最终结果是平稳和平衡的操作以及在进口/出口处流速的平稳传送。被认为是本领域中众所周知的各种组件比如轴承等，可能显示在附图中但是为了简洁没有在此描述。此外，有些组件可能在本文件中没有显示或者被特别提及，比如需要用来防止流体被无意中转移到相邻隔室的各种密封圈。在不偏离其范围的情况下可以对本发明做进一步的改进和提高。虽然本发明已经将被认为是最实用和最优选的实施例进行了展示和描述，但在本发明的范围和精神内由此所做的偏离是被认可的，其不限于此中公开的细节但要依据权利要求的全部范围，使其包含任一和所有的等效装置。除非上下文另有要求，贯穿本说明书和权利要求的所述词“包括”与其词性的变形，比如第三人称的“包括”、进行时态的“包括”，应被理解为意味着包括一描述的整体或步骤，或者整体或步骤组合，但不排除任何其他整体或步骤或者整体或者步骤组合。本说明书中提及的任何现有技术并非，也不应视为是一种承认或任何建议此现有技术是澳大利亚公共知识的一部分。