一种具有间歇冷却功能的球形泵的制作方法

本实用新型属于球形泵相关领域，更具体地，涉及一种具有间歇冷却功能的球形泵。

背景技术：

球形压缩机是近年来新实用新型的一种全新结构的变容式机构，其优点有无进气阀及排气阀，运动件少，振动小，机械效率高，密封可靠等。具有球形压缩机的液体泵拥有不同于现有泵类机械的运行特征，球形泵具有运行噪音小，进排液连续、容积效率高等优点。

球形泵在运行过程中，由于活塞、转盘、中心销等主要运动件都处于流动的液体之中，运转过程中产生的热量被不断流出的液体带走，活塞、转盘及中心销配合部位的摩擦副温度上升不多，不需要专门的冷却，但是缸体下部、缸体座及主轴之间所形成的防卡死动力机构回转空间只有部分从球形内腔渗漏的液体积聚，无法有效对球形泵主轴与缸体座之间的摩擦副进行冷却，导致作为主轴旋转径向摩擦副的主轴轴套温度过高；同时，位于转盘轴上的销座与缸体座上的导轨限位面构成的防卡死动力机构，由于销座不断与导轨限位面接触碰撞摩擦，使得缸体座镶块温度过高而失效。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种具有间歇冷却功能的球形泵，其基于球形泵的结构及工作特点，针对所述球形泵的结构和部件连接关系进行了设计。第一工作室处于排液状态时，所述第一工作室内的高压冷却液依次经喷液孔及导液孔进入缸体座镶块与外球面的间隔内，进而经第一凹槽、开设于所述主轴轴套的第一冷却通道、第三凹槽及第二冷却通道进入第一回流通道，所述冷却液流经所述缸体座镶块及所述第一冷却通道的同时对所述缸体座镶块及所述主轴轴套进行冷却，确保了所述球形泵的工作温度的稳定性。所述球形泵的结构简单，且具有冷却功能，降低了成本，确保了工作稳定性。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种具有间歇冷却功能的球形泵，其包括缸盖、缸体、缸体座、主轴支架、活塞、转盘、缸体座镶块、主轴及主轴轴套，其特征在于：

所述缸盖固定连接于所述缸体，其与所述缸体共同开设有第一回流通道；所述缸体连接所述缸盖及所述缸体座，其与所述缸盖形成有球形腔；所述缸体还开设有与所述球形腔相连通的导液孔；所述缸体还包括外球面；

所述缸体座连接所述主轴支架，其相背的两端分别开设有第一凹槽及与所述第一凹槽相连通的第二凹槽，所述缸体座沿所述第一凹槽的边沿凹陷形成有镶块座，所述外球面收容在所述第一凹槽内；所述缸体座还开设有与所述第一回流通道相连通的第二回流通道；

所述主轴支架用于支撑所述主轴，其开设有与所述第二凹槽相连通的第三凹槽及与所述第三凹槽相连通的第二冷却通道；所述活塞收容在所述缸盖内，其部分的收容在所述球形腔内；所述转盘的一端收容在所述球形腔内，另一端穿过所述缸体后连接于所述主轴，所述转盘收容在所球形腔内的一端开设有喷液孔，所述转盘通过转动使所述喷液孔与所述导液孔相连通或者相隔离；

所述缸体座镶块设置在所述镶块座上，其与所述外球面相对间隔设置；所述主轴的一端收容在所述第二凹槽内，另一端穿过所述主轴支架后连接于动力元件；所述主轴轴套套设在所述主轴收容在所述第二凹槽的一端上，其开设有与所述第一凹槽及所述第三凹槽相连通的第一冷却通道；

所述活塞与所述转盘把所述球形腔分成第一工作室及第二工作室；所述主轴通过转动使所述第一工作室及所述第二工作室交替进行吸液和排液过程；所述第一工作室处于排液状态时，所述第一工作室内的高压冷却液依次经所述喷液孔及所述导液孔进入所述缸体座镶块与所述外球面的间隔内，进而经所述第一凹槽、所述第一冷却通道、所述第三凹槽及所述第二冷却通道进入所述第一回流通道，所述冷却液流经所述缸体座镶块及所述第一冷却通道的同时对所述缸体座镶块及所述主轴轴套进行冷却。

进一步的，所述喷液孔的数量为两个，两个所述喷液孔相对所述转盘的中心轴对称分布。

进一步的，所述转盘通过转动使所述喷液孔沿所述球形腔的表面滑动，以与所述导液孔相连通或者相隔离；所述导液孔局部的位于所述喷液孔沿所述球形腔的表面的滑动轨迹上。

进一步的，所述缸盖开设有半球形的第一内腔及与所述第一内腔相连通的活塞轴孔，所述第一内腔与所述活塞轴孔共同用于收容所述活塞。

进一步的，所述活塞收容在所述第一内腔及所述活塞通孔内，其包括球形顶面、设置在所述球形顶面上的活塞轴、与所述球形顶面斜交的两个侧面及形成在所述两个侧面交线处的活塞销座，所述球形顶面的球心与所述第一内腔的球心重合；所述活塞轴设置在所述活塞轴孔内，其能相对于所述活塞轴孔转动；所述活塞通过所述活塞销座与所述转盘转动连接。

进一步的，所述缸体开设有半球形的第二内腔及与所述第二内腔相连通的通孔，所述第二内腔用于收容所述转盘的一端，且其与所述第一内腔组成所述球形腔；所述通孔用于供所述转盘的另一端穿过。

进一步的，所述主轴收容在所述第二凹槽内的一端开设有间隔设置的偏心轴孔及平衡凹槽；所述偏心轴孔用于收容所述转盘的一端；所述球形泵还包括平衡块，所述平衡块收容在所述平衡凹槽内，其用于调节所述主轴旋转时的不平衡力。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，本实用新型提供的具有间歇冷却功能的球形泵，所述主轴通过转动使所述第一工作室及所述第二工作室交替进行吸液和排液过程；所述第一工作室处于排液状态时，所述第一工作室内的高压冷却液依次经所述喷液孔及所述导液孔进入所述缸体座镶块与所述外球面的间隔内，进而经所述第一凹槽、所述第一冷却通道、所述第三凹槽及所述第二冷却通道进入所述第一回流通道，所述冷却液流经所述缸体座镶块及所述第一冷却通道的同时对所述缸体座镶块及所述主轴轴套进行冷却，确保了所述球形泵的工作温度的稳定性。所述球形泵的结构简单，且具有冷却功能，降低了成本，确保了工作稳定性。

附图说明

图1是本实用新型较佳实施方式提供的具有间歇冷却功能的球形泵的俯视图。

图2是图1中的具有间歇冷却功能的球形泵沿A-A方向的剖视图。

图3是图1中的具有间歇冷却功能的球形泵的缸盖的剖视图。

图4是图3中的缸盖沿G方向的剖视图。

图5是图1中的具有间歇冷却功能的球形泵的缸体的俯视图。

图6是图5中的缸体沿B-B方向的剖视图。

图7是图5中的缸体沿C-C方向的剖视图。

图8是图1中的具有间歇冷却功能的球形泵的主轴轴套的结构示意图。

图9是图1中的具有间歇冷却功能的球形泵的缸体座的结构示意图。

图10是图9中的缸体座沿D-D方向的剖视图。

图11是图1中的具有间歇冷却功能的球形泵的活塞的结构示意图。

图12是图1中的具有间歇冷却功能的球形泵的转盘的结构示意图。

图13是图1中的具有间歇冷却功能的球形泵的缸体座镶块的结构示意图。

图14是图1中的具有间歇冷却功能的球形泵的销座的结构示意图。

图15是图1中的具有间歇冷却功能的球形泵的主轴的结构示意图。

图16是图15中的主轴沿E-E方向的剖视图。

图17是图1中的具有间歇冷却功能的球形泵的主轴支架的结构示意图。

图18是图17中的主轴支架沿F-F方向的剖视图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-缸盖，2-缸体，3-缸体座，4-活塞，5-中心销，6-转盘，7-平衡块，8-主轴支架，9-主轴，106-活塞轴孔，104-进液通道，105-排液通道，101-进液孔，102-排液孔，103-溢流孔，1006-第一回流通道，107-螺钉过孔，108-销孔，109-螺纹孔，13-主轴轴套，1005-第一冷却通道，111-镶块座，11-缸体座镶块，110-轨迹限位面，301-第二回流通道，1003-喷液孔,1004-导液孔，113-偏心轴孔，14-活塞轴套，10-转盘轴套，12-销座，112-平衡凹槽，1001-第一工作室，1002-第二工作室，15-密封圈，16-轴承，801-第二冷却通道。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

请参阅图1至图4，本实用新型较佳实施方式提供的具有间歇冷却功能的球形泵，其包括缸盖1、缸体2、缸体座3、活塞4、中心销5、转盘6、平衡块7、主轴支架8及主轴9。所述缸盖1、所述缸体2、所述缸体座3及所述主轴支架8依次固定连接。所述活塞4的一端及所述转盘6的一端收容在所述缸盖1与所述缸体2组成的球形腔内，且两者通过所述中心销5转动连接，所述主轴9的一端穿过所述主轴支架8后连接于动力元件，另一端收容在所述缸体座3内且与所述转盘6相连接。所述主轴9用于驱动所述转盘6转动。所述平衡块7设置在所述主轴9内，其用于调节所述主轴9旋转时的不平衡力。

所述缸盖1基本呈阶梯状，其开设有半球形的第一内腔及与所述半球形的第一内腔相连通的活塞轴孔106，所述活塞轴孔106及所述第一内腔共同用于收容所述活塞4。所述缸盖1还开设有与所述第一内腔相连通的进液通道104及排液通道105，所述进液通道104通过开设于所述缸盖1的一端的进液孔101与进液管相连通。所述排液通道105通过开设于所述缸盖1的一端的排液孔102与高压排液管相连接。所述缸体1还开设有溢流孔103，所述溢流孔103上设置有内螺纹以用于安装阀门。所述缸盖1及所述缸体2共同开设有第一回流通道1006。本实施方式中，所述缸盖1上开设有五个螺钉过孔107及两个销孔108，对应地，所述缸体2上分别开设有五个所述螺钉过孔107及两个所述销孔108，所述缸体座3上开设有五个分别与五个所述螺钉过孔107相对应的螺纹孔109及两个所述销孔108，螺钉穿过所述螺钉过孔107后收容于对应的所述螺纹孔109内，使所述缸盖1、所述缸体2及所述缸体座3固定连接。销钉与所述销孔108相配合，实现所述缸盖1、所述缸体2及所述缸体座3之间的定位。

请参阅图5、图6及图7，所述缸体2开设有半球形的第二内腔及与所述第二内腔相连通的通孔，所述第二内腔用于收容所述转盘6的一端，所述转盘6的另一端穿过所述通孔后连接于所述主轴9。本实施方式中，所述第一内腔及所述第二内腔组成所述球形腔。所述缸体2还包括收容于所述缸体座3内的外球面，所述外球面与所述缸体座3间隙配合。所述缸体2还开设有与所述第二内腔相连通的导液孔1004，所述导液孔1004贯穿所述外球面。

请参阅图8，所述球形泵还包括主轴轴套13，所述主轴轴套13设置在所述缸体座3内，其基本呈圆筒状。所述主轴轴套13开设有收容通槽，所述收容通槽用于收容所述主轴9。所述主轴轴套13的外周面开设有第一冷却通道1005，所述第一冷却通道1005与所述收容通槽相连通，具体地，所述主轴轴套13的一端还开设有开口，所述开口与所述收容通槽及所述第一冷却通道1005均相连通。本实施方式中，所述主轴轴套13收容在所述缸体座3内。本实施方式中，所述主轴轴套13是由PEEK材料制成的。

请参阅图9及图10，所述缸体座3连接所述缸体2及所述主轴支架8，其基本呈圆柱状。所述缸体座3相背的两端分别开设有第一凹槽及与所述第一凹槽相连通的第二凹槽，所述缸体座3沿所述第一凹槽的边沿凹陷形成有镶块座111，所述镶块座111与缸体座镶块11相配合，其用于承载所述缸体座镶块11。所述缸体座镶块11通过台阶面卡持在所述镶块座111中。所述第一凹槽的内壁上还形成有轨迹限位面110，所述镶块座111邻近死点位置设置。所述第二凹槽用于收容所述主轴9的一端及所述主轴轴套13，所述主轴轴套13与所述第二凹槽的槽壁之间具有预定的间隙。所述缸体座3还开设有贯穿所述缸体座3的第二回流通道301，所述第二回流通道301与所述第一回流通道1006相连通。

请参阅图11，所述活塞4收容在所述缸盖1内，其包括球形顶面、设置在所述球形顶面上的活塞轴、与所述球形顶面斜交的两个侧面及形成在所述两个侧面交线处的活塞销座。所述球形顶面的球心与所述第一内腔的圆心重合。所述活塞轴收容在所述活塞轴孔106内，其能够相对于所述活塞轴孔106转动。所述活塞销座基本呈半圆柱状，其开设有活塞销孔，所述活塞销孔用于收容所述中心销5，以使所述活塞4与所述转盘6形成转动连接。本实施方式中，所述活塞销孔贯穿所述活塞销座，其中心轴与所述活塞销座的中心轴大致重合。所述活塞销座的中部还开设有配合口，从而在所述活塞4的活塞销座上形成一扇形空腔。所述活塞4能够绕所述活塞轴的轴线在所述第一内腔内转动，使所述球形顶面与所述第一内腔形成密封动配合。

请参阅图12，所述转盘6的一端收容在所述球形腔内，另一端收容在所述缸体座3内且与所述主轴9相连接。所述转盘6包括半球体、设置在所述半球体上的转盘轴及设置在所述半球体上的转盘销座。所述半球体的球心与所述球形腔的球心重合。所述半球体开设有喷液孔1003，所述喷液孔1003贯穿所述半球体的端面及球面。所述转盘6通过转动使所述喷液孔1003沿所述第二内腔的表面滑动以与所述导液孔1004相连通或者相隔离，即所述导液孔1004位于所述喷液孔1003的滑动轨迹上。本实施方式中，所述导液孔1004局部的位于所述喷液孔1003的滑动轨迹上；所述喷液孔1003的数量为两个，两个所述喷液孔1003相对于所述半球体的中心轴对称分布。

所述半球体远离所述转盘轴的表面开设有容纳槽，用于收容部分所述转盘销座及所述活塞销座。所述转盘销座开设有转盘销孔，所述转盘销孔贯穿所述转盘销座，且其中心轴与所述转盘销座的中心轴大致重合。所述转盘销座的尺寸及形状与所述配合口的尺寸及形状相对应。所述中心销5收容在所述活塞销孔及所述转盘销孔内，使所述活塞4与所述转盘6相连接，所述转盘销座收容在所述配合口内，所述活塞4与所述转盘6可绕所述中心销5相对摆动，并把所述球形腔分成第一工作室1001和第二工作室1002，所述第一工作室1001及所述第二工作室1002分别与两个所述喷液孔1003相连通。所述转盘轴的一端固定连接所述半球体，另一端穿过所述缸体2后连接于所述主轴9。

本实施方式中，为了增加所述活塞4及所述转盘6的耐磨性和润滑性，所述活塞4及所述转盘6的钢基体上均包覆一层聚醚醚酮(polyetheretherketone，PEEK)耐磨层，所述钢基体保证了所述活塞4及所述转盘6的基本强度，所述PEEK耐磨层提高了所述活塞4及所述转盘6的耐磨性，且所述PEEK耐磨层具有自润滑性能，耐油耐水。此外，所述活塞轴孔106及所述主轴9的偏心轴孔113中分别设置有PEEK材料制成的活塞轴套14和转盘轴套10，所述活塞轴套14用于收容所述活塞轴；所述转盘轴套10用于收容所述转盘轴。

请参阅图13及图14，所述缸体座镶块11设置在所述缸体座3的上部，其用于减小加工成本及非死点位置时销座12与所述轨迹限位面110之间的摩擦。本实施方式中，所述缸体座镶块11是由PEEK材料制成的。所述销座12固定在所述转盘6上，且其收容在所述缸体座3的第一凹槽内。所述销座12的两端为对称的圆弧形，其中间位置开设有与所述转盘轴的台阶相对应的方孔。所述销座12通过所述方孔固定安装在所述转盘轴的台阶上，并通过圆柱销固定。

所述销座12随同所述转盘6绕所述转盘轴的轴线转动，其包括一个本体及分别连接于所述本体相背的两端的侧壁，两个所述侧壁的上表面的形状与所述缸体2的外球面的形状相对应，且所述上表面与所述外球面相对间隔设置，以满足所述销座12随所述转盘6旋转时不与所述缸体2的外球面发生干涉。当所述销座12随所述转盘6转动过程中，所述销座12的两端与所述缸体座3的所述轨迹限位面110相贴合。本实施方式中，所述销座12及所述轨迹限位面110组成防卡死动力机构。

所述缸体2、所述缸体座3及所述主轴9之间形成有防卡死动力机构回转空间，所述缸体2的外球面与所述缸体座3之间的间隙与所述防卡死动力机构回转空间连为一体。在所述主轴9的旋转过程中，所述转盘轴的轴线与所述活塞轴的轴线重合以前(进入死点之前)，所述销座12的端部随着所述转盘6的转动而在所述轨迹限位面110上滑动，所述主轴9的转动使得所述活塞4与所述转盘6之间有一相对摆动趋势，所述相对摆动趋势使得所述轨迹限位面110与所述销座12的端部之间具有挤压力，所述挤压力具有一个使所述转盘6继续转动的分力，所述分力使得所述转盘6通过死点位置而继续旋转。所述分力在所述活塞轴的轴线与所述转盘轴的轴线重合的情况下仍然存在。

请参阅图15及图16，所述主轴9连接所述转盘轴及所述动力元件，其用于将来自所述动力元件的动力传递给所述转盘轴。所述主轴9包括连接段及固定端，所述连接段套设在所述主轴轴套13内且收容在所述第二凹槽内，所述主轴轴套13与所述第二凹槽的槽壁之间间隙配合，所述第一冷却通道1005与所述防卡死动力机构回转空间相连通。所述连接端开设有偏心轴孔113及与所述偏心轴孔113间隔设置的平衡凹槽112，所述转盘轴的一端自所述缸体2下部的通孔伸出后插入所述主轴9的偏心轴孔113内以与所述主轴9相连接。所述平衡凹槽112的形状与所述平衡块7的形状相对应。所述平衡块7收容在所述平衡凹槽112内，其用于调节所述主轴9旋转时的不平衡力。所述固定端穿过所述主轴支架8后连接于所述动力元件，所述动力元件驱动所述主轴9转动。本实施方式中，所述主轴9为基本呈阶梯状的圆柱体，所述连接端与所述固定端之间设置有台阶部，所述台阶部收容在所述主轴支架8内；所述活塞轴的轴线与所述主轴9的轴线形成的夹角与所述转盘轴的轴线与所述主轴9的轴线形成的夹角的大小相等，均为α，所述α为15°。

所述主轴9驱动所述转盘6转动，所述转盘6带动所述活塞4运动。所述活塞4的运动为绕所述活塞轴的轴线的转动。所述转盘6的运动是转动和移动的合成运动，一个是绕自身轴线的转动，另一个是沿以所述球形腔的球心为顶点、锥角为2α，轴线与所述主轴9的轴线重合的虚拟锥形体表面的周向移动，移动周期与所述主轴9的旋转周期相同。所述主轴9、所述转盘6及所述活塞4的运动合成使得所述活塞4与所述转盘6之间有一周期性的相对摆动，摆动周期为所述主轴9的旋转周期的一倍，摆动幅度为4α。所述相对摆动使得所述第一工作室1001与所述第二工作室1002的压力交替变化。所述球形泵运转过程中，所述第一工作室1001及所述第二工作室1002的容积不断变化，图2为所述第一工作室1001及所述第二工作室1002处于极限状态时的情况，所述第一工作室1001为所述球形泵进液完成后的状态，此时所述第一工作室1001的容积理论上为最大；所述第二工作室1002为排液结束后的下一个周期开始进液的状态(即为初始状态)，此时所述第二工作室1002的容积理论上为零。

请参阅图17及图18，所述主轴支架8用于支撑所述主轴9。所述主轴支架8基本为阶梯状的圆柱体，其相背的两端分别开设有与所述第二凹槽及所述第一冷却通道1005相连通的第三凹槽及与所述第三凹槽相连通的第四凹槽，所述第三凹槽用于收容所述阶梯部及密封圈15。所述密封圈15套设在所述主轴9邻近所述阶梯部的位置，其用于隔断所述第三凹槽及所述第四凹槽以防止冷却液自所述第四凹槽渗漏。所述主轴9与所述第三凹槽的槽壁间隙配合。所述第四凹槽内设置有轴承16，所述主轴9的固定端设置在所述轴承16上。所述主轴支架8还开设有与所述第三凹槽相连通的第二冷却通道801，所述第二冷却通道801与所述第二回流通道301相连通。

工作时，所述主轴9旋转以带动所述转盘6及所述活塞4转动，所述主轴9转动360度，所述第一工作室1001进行一次完整的吸液过程，所述第二工作室1002进行一次完整的排液过程。所述主轴9继续旋转360度，所述第一工作室1001又进行一次完整的排液过程，同时，所述第二工作室1002进行一次完整的吸液过程。随着所述主轴9的旋转，所述第一工作室1001及所述第二工作室1002交替进行吸液和排液过程。所述活塞4通过转动使得所述进液通道104和所述排液通道105关闭或者分别与所述第一工作室1001及/或所述第二工作室1002相连通。

当所述第一工作室1001处于排液状态时，所述第一工作室1001内的冷却液具有一定的压力，此时，所述转盘6的喷液孔1003与所述缸体2的导液孔1004相连通，所述第一工作室1001内的高压冷却液依次经所述喷液孔1003及所述导液孔1004进入所述缸体2的半球体与所述缸体座镶块11之间的间隙，进而经所述防卡死动力机构回转空间进入所述第一冷却通道1005，并自所述第一冷却通道1005进入所述第三凹槽，之后，冷却液自所述第三凹槽依次通过所述第二冷却通道801及所述第二回流通道301进入所述第一回流通道1006，最后所述冷却液自所述第一回流通道1006进入所述缸盖1的进液孔101，冷却液进入下一次工作循坏。所述冷却液流经所述防卡死动力机构回转空间及所述主轴轴套13上的第一冷却通道1005时，对所述缸体座镶块11、所述销座12及所述主轴轴套13进行冷却。本实施方式中，所述喷液孔1003和所述导液孔1004在所述转盘6的旋转过程中瞬时接通，且所述喷液孔1003及所述导液孔1004的直径均较小，所以冷却液的量少且不连续，不会对所述球形泵的流量造成较大的影响；此外，工作过程中，所述球形泵的泵体温度不超过69℃为宜。

本实用新型提供的具有间歇冷却功能的球形泵，所述主轴通过转动使所述第一工作室及所述第二工作室交替进行吸液和排液过程；所述第一工作室处于排液状态时，所述第一工作室内的高压冷却液依次经所述喷液孔及所述导液孔进入所述缸体座镶块与所述外球面的间隔内，进而经所述第一凹槽、所述第一冷却通道、所述第三凹槽及所述第二冷却通道进入所述第一回流通道，所述冷却液流经所述缸体座镶块及所述第一冷却通道的同时对所述缸体座镶块及所述主轴轴套进行冷却，确保了所述球形泵的工作温度的稳定性。所述球形泵的结构简单，且具有冷却功能，降低了成本，确保了工作稳定性。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。