专利名称：自启动振动器的制作方法
技术领域：
1本发明通常涉及振动器，并且更具体地说，涉及具有一体的按 需启动系统及输送系统的多个无冲击振动器，其中一个振动器在外 部紧固于一传输线上，以便将应该容纳在其中的物料排出。
背景技术：
在现有技术中已知的无冲击线性振动器的概念典型的是，随着 空气流入及流出圆柱室时， 一个圆柱体在圆柱腔室内前后振动。该 振动器通常是无需润滑的，因为随着其前后震荡，空气用来支撑圆 柱体。如果使用润滑剂例如油或其类似物，会导致油雾排入大气。 当这些系统产生振动时，这些系统的困难之一是振动器并不总是按 照需求开始振动。也就是说，随着空气或者其它流体被引入圆柱腔 室内，空气可能沿着圆柱体穿过，而无法诱导其内的块体所需的振 动。
在已知的线性振动器的一个实施例中，振动器包括一个被气流 驱动的在腔室内前后振动的圆柱形活塞，与此同时，随着空气在活 塞周围形成一空气轴承以在活塞与壳体之间形成一个基本上无摩 擦的表面，空气推动活塞前后移动。这种振动器其中一个弊端在于， 为确保振动器响应流体引入腔室，通常需要像弹簧那样的一些机械 部件，用以偏压活塞以此促进活塞的初始振动运动。也就是说，当 像空气那样的流体引入腔室时，被空气轴承支撑的活塞可能不会在 空气进入腔室时立即开始振动。因此，若要确保启动，需要通过在振动器内纳入一机械装置，如弹簧或其类似物，使活塞的振动开始。 然而，引进像弹簧那样的机械启动装置将减少振动器的寿命，因为 弹簧可能会由于金属疲劳而断裂。
本发明在一实施例中提供了一种按需立即启动线性振动器，它 避免了润滑剂污染问题和由于启动机构疲劳引起的故障问题。在另 一个实施例中，按需立即启动线性振动器包括备用的按需启动系
发明内容
简单来说，本发明包括一壳体，所述壳体具有用于在其内形成 腔室的圆柱支撑表面，和引导流体进入所述腔室的进口。 一单体活 塞可滑动地安置在所述腔室内，所述活塞内部具有一套内部流体通 道，以及位于活塞上的一个外部支撑表面。在壳体的内部圆柱支撑 表面和活塞的外部支撑表面之间的空气的流动产生了一个基本上 无摩擦的流体轴承，它允许活塞在腔室内前后移动，且损失很少的 能量，并且事实上在壳体的内部圆柱支撑表面或活塞的外部支撑表 面上基本没有磨损。为提供按需启动，而不污染大气，本发明的一 个实施例包括一内部无污染启动系统，其中所述支撑表面的至少一 个含有粘附润滑剂的表面以便提供一个按需静态启动系统而同时 抑制或消除污染大气。在另一个实施例中，按需启动系统是一个无 污染的动态系统，它包括一腔室端口，所述端口能使其内的活塞上 不同的力失衡，以确保振动器按照需要开始振动。因此，两个启动 系统均可使用， 一个是按需静态启动系统，并且另一个是按需动态 启动系统。而两个系统均能单独使用，或者如果需要，可以联合使 用以提供一个备用系统。
图1是安装在一传输线上的无冲击振动器的透视图1A是一安装支架的分离图，支架用来把振动器保持在传输
管线上；
图2是处于第一位置的其内具有一圆柱体的一无冲击振动器 的剖视图2A示出了表面被刨光过的内壳体和壳体内表面上的涂层的 放大图3是带有启动端口且活塞处于第一位置的无冲击振动器的 剖视图4示出了图3的振动器，活塞处于第二位置； 图5示出了图3的振动器，活塞处于第三位置； 图6是位于振动器中的可滑动活塞的一透视图；并且 图7示出了可由加压空气源控制的排出系统。
具体实施例方式
图1是传输系统10的一个透视图，振动器11紧固该传输系统 上。所述传输系统包括一个气动传输管道12， 一无冲击振动器11 通过第一末端安装盘14紧固该传输管道上，末端盘具有通过螺栓 (未示出)紧固于振动器11末端的顶部件14b，和与所述管道12 相接触并且部分围绕管道12外表面延伸的弯曲末端。支架盘14的 底部件Ma通过螺栓14c紧固在顶部件14b上。同样地，具有顶部 件15b的第二末端安装盘15通过螺栓17紧固于振动器11的相反 的末端，并且具有部分围绕管道12的外表面延伸且与管道12相接 触的弯曲末端。安装盘15的底部件15a通过螺栓15c紧固于顶部 件15b上，其安置在所述安装盘15的相反一侧，以夹住其间的管道12。末端安装盘14和15彼此相同并且能够围绕刚性管道12的
外壁紧紧钳住，使所述振动器11的振动运动能够传递振动能量给
管道12，以便将在所述传输管道内粘附的任何物质排出。典型地， 所述振动器安装在所述管道弯曲的地方，因为在所述传输管道改变 了方向的地方物质能够更频繁地粘附，尽管如此，所述振动器也可 被安置在其它能够发生粘附的地方。
钳住传输管道12的所述安装盘15在图1A的分离透视图中被 示出，用以显示具有一个半柱面15e的所述顶部件15b以及具有一 个半柱面15f的底部件15a,它们相互配合，并且同气动管道12的 外表面12a形成钳夹啮合，使得来自所述振荡器11的振动被传输 到传输管道12，由此排出传输管道内的物质。
图1示出了所述振动器11包括一壳体23，壳体具有流体进口 20以及第一排出阀21和第二排出阀22，所述排出阀允许流体从所 述进振动器11内排出。操作时，流体进口 20与一高压流体源例如 压縮空气连接，高压流体流入流体进口 20并且通过排出阀21和排 出阀22交替排出。
参考图2，示出了振动器11的剖视图，其显示了通过螺栓(未 示出)紧固于圆柱壳体23上的振动器端板30和31，以便端板与 壳体形成一细长的圆柱腔室，该圆柱腔室有一细长的圆柱支撑表面 32a，用于供一单体活塞35在其内前后振动。活塞35在图2的截 面图及在图6的分离透视图中示出，并且包括第一圆周槽38，它 允许流体环绕流过并且进入一径向端口 40，该径向端口 40与在活 塞35右端截止的轴向延伸的内部端口 44相连。活塞35还包括第 二圆周槽39，它允许流体环绕流过并且进入一径向端口 41 (图2)， 该径向端口 41与终止在活塞35的相反的末端35a的一轴向延伸的 端口 46相连。
壳体23包括一套三个形成环形腔室的圆周槽。第一圆周槽51与出口端口50相连，第二圆周槽52与进口端口 20相连，并且第 三圆周槽61与出口端口 60相连。此外，有足够的间隙以在活塞 35的外径与圆柱面32a的内径之间形成一环形间隙，以便允许一部 分流体通过所述间隙，在其间形成一流体轴承。流体轴承使活塞 35能相对无摩擦地前后滑动。在从所述出口端口 50或者所述出口 端口 60流出前，另一部分来自进口 20的流体流经活塞35。
当由空气流入振动器端口 20所产生的流体轴承提供活塞35的 相对无摩擦振动时，它并不总是提供所述振动器的按需要启动。一 旦活塞35开始振动，所述动态力维持所述振动，然而当空气进入 进口管20时，有时在所述活塞35和所述壳体23之间的粘附力可 能会引起所述活塞的阻塞或者无法开始振动。已经发现，在所述壳 体的内表面上使用所述粘附润滑剂，能使活塞克服所述活塞35和 所述壳体23之间的静态粘附力，以便允许在像空气那样的流体进 入振动器进口 20时所述活塞按要求开始振动，藉此消除了对例如 弹簧或其类似物那样的机械启动系统的需求。
图2示出的实施例包括一个一体的、静态的按需启动系统。图 2A示出了所述内部支撑表面32a包括耐磨损的阳极层19，其中浸 渍有像聚四氟乙烯19a那样的粘附润滑剂。通过粘附润滑剂，其是 一种牢固粘附在阳极层19上或浸渍在阳极层19中并保留在其上的 润滑剂，以便抑制润滑剂释放，并且抑制污染或污染大气，同时允 许振动器ll按需振动(即，当流体进入进口端口 20时)。
因此，本发明的粘附润滑剂19a不同于那些通过液体分离或油 类完全雾化会污染大气的液体润滑剂，例如油类或其类似物，因为 所述润滑油仍保留在振动器11内部。提供带有粘附润滑剂的壳体 的一种方法是，使用铝或铝合金壳体，并通过一个硬化过程硬化铝
或铝合金壳体的表面。这涉及到氧化所述铝或所述铝合金壳体的外表面。
铝阳极化是公知技术，包括电化学处理，其中，铝或铝合金的 外层转化成氧化铝层，用以产生表面耐磨涂层。经过氧化铝硬化处 理后， 一润滑剂紧固其上。已经发现，像聚四氯乙烯那样的润滑剂
效果很好，因为氧化铝涂层能够浸渍有聚四氟乙烯(TEFLON⑧)。
所述过程在商业上称为"特氟纶浸渍硬化涂层"，以此在阳极化的 铝表面或内部产生一层润滑剂膜，因为润滑剂保留在合金壳体上，
所以阳极化的铝变成了粘附润滑剂。图2A示出了壳体23表面的放 大图，壳体23具有一层厚度为t的其上带有浸渍有聚四氟乙烯的 硬化层19a的一阳极化层19，用以形成内部圆柱支撑表面32a。
尽管己经描述了使用气体或者空气的所述振动器ll，但其它流体业可以用来驱动活塞并且在所述活塞与课题内所述强室之间提供无没查流体。然而，通常空气是首选流体，因为空气能够排放到大气中，而包括各种气体的流体可能必须要回收所述振动器11和所述活塞35内提供足够的质量，以产生有效的振动，活塞35可以由金属制成并且在所述实施例中所述活塞包括青铜且课题包括铝或者铝合金。无摩擦流体轴承。然而，通常空气是首选流体，因为空气能够排 放到大气中，而包括各种气体的流体可能必须要回收。所述振动器11和所述活塞35能够按比例放大或縮小，以提供必要的振动力。 为了在活塞35内提供足够的质量，以产生有效的振动，活塞35可以由金属制成并且在所述实施例中所述活塞包括青铜且壳体包括铝或者铝合金。虽然所示出的是所述壳体23的内支撑表面上被阳化，但可以想象，如果活塞由铝制成，所述活塞的外部支撑表面 也可被阳极化并且其上能具有特氟纶浸渍硬化涂层。此外，如果需 要，在壳体的支撑表面和活塞的支撑表面都可以具有像特氟纶浸渍 硬化涂层那样的粘附润滑剂。尽管描述了铝或者铝合金壳体，但其 他类型的材料也可以使用，只要润滑剂能以抑制润滑剂释放到大气 中的方式粘附于其上。
为说明线性振动器的操作方法，应参考图2至图4。在所述振动器ll操作期间，一种流体例如空气引入进口 20。所述空气流入由圆周槽52形成的一环形腔内，在那它进入径向端口40，并且流 经轴向端口 44并且进入位于振动器11右侧的尾腔32b内，以此增加尾腔32b内的压力。空气通过径向端口 40和轴向端口 44被引入 尾腔32b内，与之相反的事情发生在活塞35左侧的腔室32内，空 气通过端口 50排放到大气中。随着腔室32b内的压力增加以及腔 室32内的压力的减小，这在活塞35两端产生压力差，该压力差驱 动活塞35至左侧。同时空气在活塞外部支撑表面35c与壳体内部支撑表面32a之间流动，以此产生空气轴承。由于腔室32b压力更大而产生跨越活塞35的压力差，活塞35开始向腔室32的左侧移 动(图4)。这具有双重作用，首先，随着活塞35移向端板30，空气通过出气端口 50强行排出。当活塞末端35a趋近端板30时，所述出口端口50完全被活塞35密封，从而允许腔室32内的压力增加，以产生一个空气垫以防止所述活塞35接触端板30。此外，活塞35至左侧的运动引起来自进口端口 20的空气进入径向端口 41 和轴向端口46内，这增加了腔室32内的压力。与此同时，腔室32b通过端口60排入大气，从而降低了腔室32b中的压力，而腔室32的压力不断增加，从而在活塞35上产生了一压力差，以此驱动所述活塞35向相反的末端运动。由于活塞35两侧的不断交替的压力差，从而在壳体23内活塞35产生了一轴向振动。结果，壳体23振动以响应活塞35的振动。因此，单体活塞35能在壳体内前 后振动以产生所述必要的振动。
参考图3至图5，振动器ll已经被修改，以引入一动态按需 启动系统。图3—5示出了处于三个不同位置的所述活塞35及在启 动时用以偏压活塞35的一流体端口70。即，在某些情况下在启动活塞时，可能要将活塞35偏置向腔室32的一末端或另一末端，以确保当空气引入振动器11时活塞开始振动。这里说明的动态按需 启动系统可以单独使用，或者它能与一个使用粘附润滑剂的静态按 需启动系统联合使用。因此，如果需要，静态与动态按需启动系统 均能纳入振动器从而提供备用启动系统。对于人类干预和监测很小 的远程设备，这是有用的特点。
在所述动态按需启动系统中，启动端口 70可瞬时地或者连接于压力源，以将活塞35偏压到腔室32的左侧末端，或者连接于真 空源，以将活塞35偏压到腔室32的右侧末端。活塞35向腔室32 的一末端或另一末端偏压使得活塞位移，并且确保当流体引入进口 端口 20时所述活塞将立即开始振动，因为所述活塞35两侧的压力 差可被流体克服，流体从进口端口 20流入并经过活塞35进入腔室 32或32b。这种偏置非常适合于在壳体23或活塞35上没有使用润 滑剂的那些壳体。
此外，带有偏置端口 70的动态按需启动系统可以作为备用使 用，用以启动带有粘附润滑剂的振动器，从而提供对所述振动器11 的启动操作的备用。
当所述活塞开始振动时，所述端口 70关闭，允许壳体11内的 空气流动以使振动持续。
图7示出了带有一动态按需启动系统的排放系统80。该动态 按需启动系统包括传输管道81，振动器82通过端板83和84紧固 于该传输管道上。第一压力源86与进口端口 85相连，用以引导气 体如空气进入振动器82内。当随着振动器82内的块体前后振动时， 出口端口 87和88交替排出来自振动器82的气体，用以引发传输 管道81内的振动。在所示实施例中，或者是真空源或者是压力源 的压差发生装置89通过一流体管线90a连接至末端端口 90。排放 系统80操作时，操作员从气体源86通过进口端口 85导入气体例如空气进入振动器82。为提供振动器82的动态按需启动，压力发 生器89能通过管道90a增加或降低端口 90内的压力来改变所述块 体两侧的压力。如果所述系统使用静态按需启动系统，随着空气引 入振动器82而不使用端口 90，其中的活塞将开始振动。如果使用 了动态按需启动系统，在空气引入所述振动器82而活塞未开始振 动的情况下，动态系统将在活塞两侧产生一必要的压力差。如果使 用动态按需启动，振动器82内的块体的振动将通过瞬时增加或降 低末端腔内的压力来驱动。g卩，在振动器82内，空气进入其中一 个末端腔室或从其中排出的瞬时流动可以产生一个压力差，这个压 力差使得振动器82内的块体移动，同时，端口85内新进的气体维 持其内的块体的必要的振动。 一旦块体的振动开始，末端端口 90 就关闭以允许振动持续。
因此，在一实施例中，所述系统包括无冲击线性振动器，该 振动器具有一体的按需静态启动系统，该静态启动系统包括壳体 11，壳体具有位于内部的带粘附润滑剂黏的内部支撑表面，以及引 导流体进入所述腔室的流体进口端口 30。块体35内有一套流体通 道41， 46， 40， 44，并且块体上有一外部支撑表面35c，用以允许 块体35在外部支撑表面35c与内部支撑表面19之间形成的流体轴 承的作用下在腔室内前后滑动，以提供阻止或防止大气污染的按需 静态启动系统。在另一个实施例中，所述系统包括具有动态按需启 动系的无冲击线性振动器。或者在又一实施例中，所述启动系统可 能同时包括静态按需启动系统和动态按需启动系统。
权利要求
1.一种无冲击振动器，包括壳体，具有进口端口以及第一、第二出口端口，所述壳体具有在内部形成腔室的内表面，该内表面上具有粘附润滑剂；活塞，具有外表面，所述活塞可在所述腔室内滑动，所述活塞具有与所述活塞的第一端上的第一端部端口流体相连的第一径向端口，以及与所述活塞的相反端上的第二端部端口流体相连的第二径向端口，使得当气体引入所述进口端口时，所述活塞在两个相反的方向上被交替驱动；以及按需启动系统，用以确保所述活塞在所述振动器内的初始振动。
2. 如权利要求1所述的无冲击振动器，其特征在于，所述按 需启动系统包括内表面，该内表面包括浸渍有聚四氟乙烯聚合物 的带阳极化层的硬化涂层。
3. 如权利要求1所述的无冲击振动器，其特征在于，所述按 需启动系统包括用以改变所述活塞一端处的压力的末端端口。
4. 如权利要求1所述的无冲击振动器，其特征在于，包括紧 固于所述壳体第一端的第一安装盘和紧固于所述壳体第二端的第 二安装盘。
5. 如权利要求4所述的无冲击振动器，其特征在于，包括流 体传输管道，该流体传输管道的流体传输导管紧固于所述第一安 装盘和所述第二安装盘上，从而向流体传输管道传输振动。
6. 如权利要求4所述的无冲击振动器，其特征在于，所述第 一安装盘和所述第二安装盘通过夹持被紧固于所述流体传输管道 的外表面上。
7. —种无冲击振动器，包括壳体，其具有在内部形成腔室的内部支撑表面，以及用于将 流体导入所述腔体内的流体进口 ；块体，其内具有一套流体通道并且其上具有外部支撑表面， 用以允许所述块体在内部支撑表面与外部支撑表面之间形成的流体轴承的作用下在所述腔室内前后滑动；以及 按需启动系统，用于阻止或防止大气污染。
8.如权利要求7所述的振动器，其特征在于，至少其中一个 支撑表面包括阳极化的铝或阳极化的铝合金。
9. 如权利要求8所述的振动器，其特征在于，所述启动系统 包括由所述阳极化的铝或阳极化的铝合金承载的粘附润滑剂。
10. 如权利要求9所述的振动器，其特征在于，所述粘附润滑 剂是聚四氟乙烯。
11. 如权利要求IO所述的振动器，其特征在于，所述聚四氟 乙烯被浸渍在至少一个所述支撑表面上。
12. 如权利要求11所述的振动器，其特征在于，包括紧固有 所述振动器的气动传输管道。
13. 如权利要求12所述的振动器，其特征在于，所述振动器 被夹持在所述气动传输管道上。
14. 如权利要求13所述的振动器，其特征在于，所述活塞的 振动轴线平行于所述气动传输管道的流动轴线。
15. 如权利要求14所述的振动器，其特征在于，包括支架， 所述支架的一端被夹持在所述气动传输管道上而另一端被夹持在 所述振动器的壳体上。
16. 如权利要求7所述的振动器，其特征在于，所述按需启动 系统包括动态启动系统，所述动态启动系统在所述块体两侧产生 压力差。
17. 如权利要求7所述的振动器，其特征在于，包括静态按需 启动系统和动态按需启动系统，并且所述静态按需启动系统包括 一体的按需启动系统。
18. 如权利要求7所述的振动器，其特征在于，所述动态按需 启动系统包括紧邻所述腔室一端的流体端口，用以瞬时地改变腔 室内活塞上的压力差，从而开始移动所述活塞。
19. 如权利要求18所述的振动器，其特征在于，所述动态按 需启动系统包括真空源，所述真空源与紧邻所述腔室末端的所述 流体端口相连。
20. 如权利要求18所述的振动器，其特征在于，所述动态按 需启动系统包括压力源，所述压力源与紧邻所述腔室末端的所述 流体端口相连。
21. —种确保振动器振动的方法，包括以下步骤 对具有粘附润滑剂的支撑表面进行硬涂覆处理；在具有粘附润滑剂的所述支撑表面与可在其中滑动的活塞之间引入流体，以此在其间提供流体轴承；以及使带有可滑动活塞的腔室的两端通气，使得导入所述腔室内 的流体从所述腔室的相反的两个末端交替排出，以便当所述流体 引入所述振动器时，振动器内的块体开始按需振动。
22. 如权利要求21所述的方法，其特征在于，包括使所述腔 室的末端端口瞬时通气的步骤，以提供第二按需启动系统。
23. 如权利要求22所述的方法，其特征在于，对带有粘附润 滑剂的支撑表面进行硬涂覆处理的所述步骤包括硬涂覆出一氧化 铝层，并且然后在该氧化铝层上浸渍聚四氟乙烯。
24. 如权利要求23所述的方法，其特征在于，用聚四氟乙烯 浸渍支撑表面的所述步骤包括浸渍所述壳体的支撑表面。
25. 如权利要求24所述的方法，其特征在于，包括使用铝或 铝合金形成所述壳体上的所述支撑表面以及使用青铜形成所述可 滑动活塞的步骤。
全文摘要
本发明包括一带有按需启动系统的振动器，它抑制大气污染，本发明的一个实施例包括一体的无冲击启动系统，其中，至少有一支撑表面包括具有粘附润滑剂的表面以提供静态按需启动系统，并且在另一个实施例中所述按需启动系统是动态的，它可使所述活塞两侧的不同力失衡以确保振动器将按需振动。因此，两种类型的启动系统均可使用，一种是静态按需启动系统并且另一种是动态按需启动系统，两种系统都可以单独使用或者如果需要可联合使用以提供备用启动系统。
文档编号B06B1/18GK101199966SQ200710170078
公开日2008年6月18日 申请日期2007年11月9日 优先权日2006年12月12日
发明者R·汉森 申请人:迪纳米克空气公司