专利名称：液体泵的制作方法
技术领域：
本申请涉及液体泵。
背景技术：
液体泵包括在圆柱形腔中来回运动的活塞。该活塞在进气冲程期间通过吸入阀将液体抽入到所述腔中，在输送冲程期间通过输出阀将液体压出该腔。
发明概述泵设备的外壳包括不分割的腔、吸入阀和输出阀，通过该吸入阀液体能够进入到该腔中，通过该输出阀液体能够流出该腔。主活塞被构建成在所述腔中来回运动，以在该活塞的进气冲程期间通过吸入阀将液体抽入到所述腔中，在输送冲程期间通过输出阀将液体排出该腔。贮液器结构被构建成相对于该腔的整个体积增加额外的体积，该额外的体积是该腔中的液体压力的平滑正函数。
优选地，所述贮液器结构包括次级活塞，该次级活塞被构建成通过一定的位移距离而缩回，该位移距离是所述液体压力的平滑正函数。所述额外的体积等于位移的距离乘以该活塞的横截面积。该次级活塞沿着与所述主活塞来回运动的方向垂直的轴缩回。
图1是具有泵的压力清洗器的示意图；图2-4是所述泵在其操作过程中的不同时间点的部分示意性截面图；图5是所述泵的部分的展开截面图，显示了附加部分；和图6是具有与图2所示部件相似的部件的另一泵的部分示意性横截面图。
具体实施例方式
图1所示的设备1具有如权利要求书所述的元件的例示性部件。因此该设备包括本领域的普通技术人员能够制造和使用所要求保护的发明的实例。本说明书的描述是为了满足实施性与最佳实施方式的需要，而不对权利要求书中没有描述的情况产生限制。
所述设备1是压力清洗器，其包括用于将液体从供给线路12泵到输出线路14的泵10。该供给线路12具有可与水龙头连接的输入软管20。该输出线路14具有与喷嘴24连接的输出软管22。该泵10将水从所述输入线路12抽入并将其以受压喷雾的形式压出该喷嘴24。
如图2所示，所述泵10包括外壳30，该外壳30形成以主轴A1为中心的圆柱形主腔室32。液体从供给线路12通过吸入止回阀34进入所述腔室32，通过输出止回阀36从该腔室32流出到所述输出线路14。
所述外壳30具有圆柱形的活塞承受表面40，该活塞承受表面40形成开口42。圆柱形主活塞50通过开口42延伸进所述腔室32中。该承受表面40可滑动地支撑该活塞50，且与该活塞50一起在该活塞50的周围形成液体紧密密封。螺旋弹簧52缠绕在该活塞50的周围，其被压缩在该活塞50的弹簧支撑凸缘54和外壳30之间以轴向向外偏压该活塞。
发动机62的输出轴60与所述主轴A1平行延伸。该轴60与具有滑动表面66的摇摆板64连接，该滑动表面66推动所述活塞50轴向向内对抗所述弹簧的偏压。该滑动表面66相对于轴60倾斜，以使所述活塞50随该摇摆板64与该轴60的转动轴向来回运动。
所述外壳30还具有圆柱形的次级表面70，该次级表面70形成与所述主腔室32邻接的次级腔室72。该次级腔室72以与所述主轴A1垂直的次级轴A2为中心。
次级活塞80由圆柱形次级表面70可滑动地支撑，且在该活塞80轴向移动通过所述次级腔室72时与该次级表面70一起形成环绕该活塞80的连续密封。次级弹簧84被所述次级活塞80和所述外壳30压缩在它们之间，该弹簧84朝所述主轴A1的方向偏压该次级活塞80到与该外壳30的肩部86邻接的完全延伸位置。
第一和第二腔室32和72的液体填充部分是不分割的腔90的部分，该腔90由所述外壳30、主活塞50和次级活塞80限定形成。该腔90具有随着该活塞50和80的移动逐渐变化的总体积，是活塞的位移D1和D2的平滑函数。该函数是“平滑的”，其中体积随D1和D2的变化没有突然的增加或降低。
主活塞50的来回运动定义为进气冲程和输送冲程，此时所述腔90用液体连续填充。由于该腔90中的液体的密度和不可压缩性，所述次级活塞80的移动依赖于该腔90中的液压Pcav，且基本上不受该次级活塞自身惯性的影响。
所述输送冲程起始于如图2所示的完全缩回的所述主活塞50，此时所述腔力Pcav等于供给线路压力Pin加上吸入阀的缝压(crack pressure)Pcrack。所述次级活塞80完全伸出，因为迫使其缩回的该腔压Pcav太弱以至于不能克服压迫在该次级活塞80上的弹簧偏压，此时该次级活塞80抵靠在所述肩部86上。
此后在输送冲程过程中，所述主活塞50轴向向内(箭头95)移动，如图3所示。当所述腔压Pcav超过输出线路的压力Pout加上缝压Pcrack时，所述输出阀36开启以让液体流进所述输出线路14。
所述主活塞50进一步延伸将液体输送到输出线路14，而Pcav保持Pout+Pcrack不变。同时，所述次级活塞80移离其完全伸出的位置，位移距离为D2，其是腔压Pcav的平滑正函数，因而也是主活塞的位移距离D1的平滑函数。该主活塞50的延伸使总腔体积Vcav减少了与D1成比例的位移体积V1，这部分地被该次级活塞80的缩回所弥补。该次级活塞80的缩回使总体积增加了位移体积V2，该位移体积V2有利地与D2平滑相关，且等于D2乘以腔室72和活塞80的横截面积。该输送冲程终止于如图4所示的完全伸出的主活塞50，此时腔压Pcav等于Pout+Pcrack。
所述进气冲程起始于如图4所示的完全伸出的所述主活塞50。随着该主活塞50的缩回，弹簧偏压逐渐使所述次级活塞80回复到其完全伸出的位置，因为腔压Pcav逐渐降低。当Pcav达到Pin+Pcrack时，吸入阀34开启而让液体从供给线路12流进所述腔90中。该主活塞50进一步缩回将液体通过吸入阀34抽到该腔90中，而Pcav保持Pin+Pcrack不变且所述次级活塞80完全伸出。该进气冲程如图2所示结束，此时主活塞50完全缩回而次级活塞80完全伸出。
因此，所述次级活塞80作为贮液器发挥作用。在所述输送冲程过程中，该次级活塞80积累液体的位移体积V2，该位移体积V2以不同方式输送到所述输出线路14中，且在进气冲程过程中将该体积V2完全返回给所述腔90。因而，该泵的总输送速率(立方尺每分钟)的减少量与V2成比例，该V2是所述次级位移距离D2的平滑正函数，且优选与其成比例，该D2自身是输出压Pout的平滑正函数。因此，该总输送速率是Pout的平滑正函数。
所述发动机62输入的驱动所述泵10的功率一般地与输送速率和输出压的乘积成比例。由于这种泵10的输送速率被设置成随着输出压的升高而降低，因此所需的功率倾向于随Pout变得比在所述第二活塞80不存在和该输送速率不受Pout影响的情况下更低。
优选地，选择所述次级弹簧84以使产生的输送速率与Pout大约成反比，即与1/Pout成比例。这使输入功率基本上不随Pout而变化，从而使针对一个功率水平在一个输出压处优化的发动机还可以针对其它压力优化。这可以通过用具有随活塞位移D2的增大而增大的弹性常数的弹簧结构100替换该次级弹簧84来实现。逐步增加的弹簧偏压可以通过使用两个或多个不同长度的同心弹簧101、102和103来实现，如图5所示。
所述活塞的轴A1与A2垂直有利于使所述次级活塞72独立于主活塞50的运动，主活塞50在来回运动过程中延伸越过该次级活塞80和其轴A2也有利于此。为了避免该主活塞50堵住所述次级腔室72，该主活塞50与所述腔的壁110具有间隔。这种间隔产生的额外腔体积并不会降低可获得的输出压，因为液体是不可压缩的。
图6显示了另一泵10’。它具有的部件与图2的部件相对应，且与图2所示的部件以相同的方式发挥作用，其上标出的指示参考号与图2中的相应部件的参考号相一致。图6的泵10与图2的泵10不同在于其次级腔室72’、次级活塞80’和其产生的位移体积都位于主活塞50’内，且主活塞50’和次级活塞80’沿着同一轴A1’来回运动。
本说明书使用实施例公开了本发明，包括最佳实施方式，并使本领域的普通技术人员能够制造和使用本发明。本发明的可专利范围由权利要求书来限定，可以包括本领域的普通技术人员可以想到的其它实施例。如果其实施例具有的部件在文字表达上本权利要求书并无不同，或其包含与本权利要求书的文字表达无实质性区别的等同结构部件，那么这些其它实施例也包含在本权利要求书的范围内。
权利要求
1.泵设备，其包括外壳，其具有腔、吸入阀和输出阀，通过该吸入阀液体能够进入到该腔中，通过该输出阀液体能够流出该腔；主活塞，其被构建成在所述腔中来回运动，以在该活塞的进气冲程期间通过吸入阀将液体抽入到所述腔中和在该活塞的输送冲程期间通过输出阀将液体排出该腔；贮液器结构，其被构建成相对于该腔的整个体积增加额外的体积，该额外的体积是该腔中的液体压力的平滑正函数。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于所述贮液器结构包括次级活塞，该次级活塞被构建成通过一定的位移距离而缩回，该位移距离是所述液体压力的平滑正函数。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于所述额外的体积等于位移的距离乘以该活塞的横截面积。
4.如权利要求2所述的设备，其特征在于所述次级活塞沿着与所述主活塞来回运动的方向垂直的轴缩回。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于所述轴在来回运动过程中的一些点延伸通过所述主活塞。
6.如权利要求4所述的设备，其特征在于所述主活塞在来回运动过程中的一些点延伸越过且超过所述次级活塞。
7.如权利要求2所述的设备，其还包括弹簧结构，液体压力对抗该弹簧结构发挥作用而使所述次级活塞缩回，该弹簧结构具有随该次级活塞缩回的增加而增加的弹性常数。
8.如权利要求1所述的设备，其特征在于所述贮液器结构被构建成用于将在所述输送冲程期间在所述额外体积中积累的所有液体在接下来的进气冲程期间返回到所述腔中。
9.如权利要求10所述的设备，其特征在于所述额外体积位于所述主活塞中。
10.如权利要求1所述的设备，其特征在于所述贮液器结构被构建成在输送冲程期间排出的液体量将会比没有所述额外体积的情况下减少。
11.如权利要求10所述的设备，其特征在于所述贮液器结构被构建成使产生的液体输送速率与所述泵的输出压反向相关。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于所述输出速率与所述输出压大约成反比。
13.如权利要求1所述的设备，其还包括与所述吸入阀连接的液体源，和与所述输出阀连接的液体喷嘴。
14.泵设备，其包括外壳，其具有腔、吸入阀和输出阀，通过该吸入阀液体能够进入到该腔中，通过该输出阀液体能够流出该腔；主活塞，其被构建成在所述腔中来回运动，以通过吸入阀将液体抽入到所述腔中和通过输出阀将液体排出该腔；和圆柱形腔室，其由所述外壳限定形成且与所述腔连通；次级活塞，其被构建成由于所述腔内的液体压力增加而缩回到所述腔室内而增加额外的体积，在该次级活塞缩回的整个范围内，该额外增加的体积限于该次级活塞因其缩回而腾出的空间。
15.如权利要求14所述的设备，其被构建成在接下来的进气冲程过程中将在所述输送冲程过程中在所述额外体积中积累的液体全部返回到所述腔中。
16.如权利要求14所述的设备，其特征在于所述次级活塞沿着与所述主活塞来回运动的方向垂直的轴缩回。
17.泵设备，其包括外壳，其具有主腔室、吸入阀和输出阀，通过该吸入阀液体能够进入到该主腔室中，通过该输出阀液体能够流出该主腔室；主活塞，其被构建成在所述主腔室中来回运动，以在该活塞的进气冲程期间通过吸入阀将液体抽入到该主腔室中，在该活塞的输送冲程期间通过输出阀将液体排出该主腔室；和贮液器体积，其包括单个体积可变的间隔，该间隔对所述主腔室持续开放且被构建成随该主腔室中的液体压力的增加而增加。
18.如权利要求17所述的泵，其还包括次级活塞，该次级活塞被构建成通过随所述液体压力的增加而缩回来改变所述间隔的体积。
19.泵设备，其包括外壳，其具有腔、吸入阀和输出阀，通过该吸入阀液体能够进入到该腔中，通过该输出阀液体能够流出该腔；主活塞，其被构建成在所述腔中来回运动，以在该活塞的进气冲程期间通过吸入阀将液体抽入到该腔中，在该活塞的输送冲程期间通过输出阀将液体排出该腔；和贮液器结构，其被构建成在输送冲程过程中接收来自所述腔中的一部分液体并在接下来的进气冲程过程中将该整个接收到的部分返回到该腔中。
20.如权利要求19所述的设备，其特征在于该贮液器结构被构建成使产生的液体输送速率与该泵的输出压反向相关。
全文摘要
泵设备的外壳包括不分割的腔、吸入阀和输出阀，通过该吸入阀液体能够进入到该腔中，通过该输出阀液体能够流出该腔。主活塞被构建成在所述腔中来回运动，以在该活塞的进气冲程期间通过吸入阀将液体抽入到所述腔中，在输送冲程期间通过输出阀将液体排出该腔。贮液器结构被构建成相对于该腔的整个体积增加额外的体积，该额外的体积是该腔中的液体压力的平滑正函数。
文档编号F04B1/12GK101021208SQ20061014992
公开日2007年8月22日 申请日期2006年10月17日 优先权日2006年2月16日
发明者布赖恩·D·霍尔特 申请人:坎贝尔·豪斯费尔德/斯科特.费策尔公司