專利名稱：帶有柔性齒帶的流體泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體泵，特別是，但不僅僅是用作液體自啟動泵。
我們知道，齒輪泵把流體輸送到兩個反向旋轉(zhuǎn)的輪齒的間隙中，并在壓力的作用下排出流體，但是，這樣的齒輪泵需要齒輪快速旋轉(zhuǎn)和高精度制造公差。
本發(fā)明克服或減弱了齒輪泵的這些缺點(diǎn)。本發(fā)明提供了一種流體泵，該泵包括一個內(nèi)部帶齒的驅(qū)動皮帶，分別嚙合到外部帶齒的第一皮帶輪上，并配置到一個皮帶導(dǎo)引裝置上，最好有一個第二皮帶輪，第二皮帶輪離開第一皮帶輪的圓周一段距離，一個液密封的外殼，該外殼安放著驅(qū)動皮帶和皮帶輪，一個裝置，該裝置把第一皮帶輪和驅(qū)動皮帶的運(yùn)動傳送到外部的驅(qū)動裝置上；外殼有一個流體進(jìn)口，和皮帶輪以及皮帶導(dǎo)引裝置之間的空間連通，以及一個流體出口，緊鄰著一個區(qū)域，在這個區(qū)域上，驅(qū)動皮帶和第一皮帶輪通過它們相應(yīng)的齒在切線方向上部分嚙合；于是，第一皮帶輪的運(yùn)動引起流體流動，從皮帶輪和皮帶導(dǎo)引裝置之間的區(qū)域流向第一皮帶輪和驅(qū)動皮帶之間的間隙中，然后在壓力的作用下排出到流體出口。
本發(fā)明也提供了一種包括主流體泵的泵系統(tǒng)，和根據(jù)本發(fā)明用作主流體泵的起動注油器的泵。
人們吃驚地發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明提供的流體泵即使在低的轉(zhuǎn)速下也有高的效率；同時，驅(qū)動皮帶和腔之間的距離很重要，而且，允許的制造公差有一個合理的范圍，流體泵可以用塑料材料成批制造，有很高的經(jīng)濟(jì)效益。
為了更好地理解本發(fā)明，這里將僅是以舉例方式介紹幾個最優(yōu)實(shí)施例，參考以下附圖

圖1是本發(fā)明第一個實(shí)施例的前視圖，但為了更清楚，移去前端蓋；圖2是圖1所示流體泵的頂視圖，包括前端蓋；
圖3和圖4是圖1和圖2所示流體泵的左視圖和右視圖；圖5是圖1-4所示的流體泵的后視圖；圖6是作為本發(fā)明的改進(jìn)、第二個實(shí)施例的前視圖。
參考附圖1-5，本發(fā)明的第一個實(shí)施例包括一個流體泵10，用來泵送空氣或其他氣體，或是液體，如碳?xì)浠衔锖退梢后w。這個流體泵的用途可能非常廣泛，例如包括作為一個大型泵的燃料注入泵或起動注油器。這個泵是自啟動的。
在這個例子中，流體泵10有一個箱形的外殼20，帶有用螺釘(圖中未示出)固定的可以分開的前端蓋23。通過雙路密封，外殼20內(nèi)的空間相對于外界來說是徹底隔絕的，例子之一，是外殼20和前端蓋23之間用O形圈19來密封。
外殼20包括兩個同樣大小的有齒皮帶輪11，12，分別在同一平面內(nèi)繞樞軸13，14旋轉(zhuǎn)。皮帶輪和內(nèi)部帶齒的柔性驅(qū)動皮帶16嚙合，以和17相同的方向旋轉(zhuǎn)。皮帶輪11、12之間的空間至少有一半被流體導(dǎo)引塊15占去，導(dǎo)引塊15和驅(qū)動皮帶16一樣寬。如圖1所示，導(dǎo)引塊15的側(cè)邊限制了皮帶輪之間的驅(qū)動皮帶16的縱向路徑。導(dǎo)引塊15的弧形表面21、22分別和皮帶輪11，12的齒緊緊嚙合，有助于把流體從皮帶輪之間的空間輸送到驅(qū)動皮帶16分別和皮帶輪11、12之間的間隙中。
皮帶輪11、12之間的空間和流體源接通(圖中未示出)，也就是，通過對稱布置的流體進(jìn)口31、32以及那里連接的輸入管道31A、32A和泵的進(jìn)口連通。在本例中，輸入管道31A、32A僅僅是在流體泵的后面，但是另一對流體進(jìn)口當(dāng)然可以布置在上述流體進(jìn)口的相反側(cè)，是在流體泵的前面。
如上所指出，皮帶輪11、12之間的流體通過皮帶輪的齒輸送，由導(dǎo)引塊15的導(dǎo)引進(jìn)入皮帶輪齒和驅(qū)動皮帶16嚙合的區(qū)域。當(dāng)驅(qū)動皮帶的內(nèi)齒進(jìn)入皮帶輪11、12之間的相應(yīng)的凹進(jìn)部分時，流體由于齒的嚙合被壓縮。在這個例子當(dāng)中，沿皮帶寬度方向輪齒的截面恒定。實(shí)際上，在這個特定例當(dāng)中，驅(qū)動皮帶有HTD外形，8毫米的齒距，30毫米寬；皮帶輪也是HTD標(biāo)準(zhǔn)。然而，只要能夠進(jìn)行內(nèi)嚙合和使流體排出，任何形狀的皮帶和皮帶輪都可以，也可以根據(jù)工程上的需要適當(dāng)?shù)靥鎿Q。
帶齒的皮帶輪中的一個可以由一個不帶齒的皮帶輪代替，甚至于簡單地以一個固定的皮帶導(dǎo)引裝置來代替，這都足以使皮帶在密閉的外殼內(nèi)保持在繞著第一皮帶輪自己的路徑上。
我已發(fā)現(xiàn)，流體通過內(nèi)部嚙合的齒來泵送，這樣，至少處于內(nèi)部嚙合區(qū)域里的、外殼和皮帶和皮帶輪之間的間隙如上所述，能夠使流體橫向排出，也就是，從垂直于皮帶輪和驅(qū)動皮帶平面的方向排出。由于這個原因，分別在驅(qū)動皮帶用相應(yīng)的齒和第一、第二皮帶輪在切線方向部分嚙合的區(qū)域上布置兩對出口。在這個例子中，兩對出口都是圓柱形的。第一對出口35、37緊鄰著上邊的皮帶輪11，其中，一個出口35是在皮帶輪11的后面，另一個出口37是在皮帶輪11的前面，彼此朝向相反的方向。在第二個皮帶輪12的相應(yīng)位置上，出口34、36也布置在皮帶輪的相反的兩側(cè)。每一種情況下，出口的直徑都大約是皮帶輪11相鄰齒間距的1.5倍。然而，出口不一定必須是圓柱形，例如，它們可以是狹槽形或弧形。它們沿著皮帶輪齒方向的全長最好是齒距的1-4倍，最好是介于2-4倍之間，越長越能減小背壓，從而可減少不想出現(xiàn)的液壓制動。
本例中，后面的出口和從外殼20左邊以及右邊伸出的孔連通，圖2已表示得很清楚。出口34-37分別和輸出管34a-37a連通。
皮帶輪11、12通過適當(dāng)?shù)膫鲃友b置、由外部的原動機(jī)(圖中未示出)、如電馬達(dá)驅(qū)動。在本例中，原動機(jī)起動后，通過位于皮帶輪軸上的心軸24連接到下邊的皮帶輪12上。
介于驅(qū)動皮帶16光滑外表面18和外殼的內(nèi)表面之間的距離是恒定的，同時也要足夠窄，以限制流量，當(dāng)然也要足夠?qū)挘栽试S相對運(yùn)動。這個間距最好是0.1-2mm。在出口位置上的間距尤其重要。
在另一個實(shí)施例中，只有一個帶齒的皮帶輪，顯然，只有一個間隙區(qū)能用作泵送流體出口。
顯然，通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計來選擇泵的效率、速度比、機(jī)械性能和其他相關(guān)參數(shù)。為了泵送流體，我已發(fā)現(xiàn)，把驅(qū)動皮帶的寬度設(shè)計為皮帶輪半徑的0.1-0.5倍是非常好的。為了提高效率，我也發(fā)現(xiàn)，兩個皮帶輪的尺寸一樣是非常理想的，但不是必須的，以及如果不需要第二對出口，第二個皮帶輪也不一定非要帶齒。而且，當(dāng)提供的皮帶輪如本例中所示時，使用不同數(shù)量的皮帶輪也能令人滿意地工作。
在最優(yōu)實(shí)施例中，皮帶是由聚氨脂做成的，盡管也可設(shè)想用其他材料。當(dāng)然，當(dāng)液體被泵送時，驅(qū)動皮帶應(yīng)該是一種不能滲透的材料，這是很重要的。此外，在本例中，皮帶輪是用尼龍或其他熱塑性塑料化合物做的(注冊商標(biāo))，軸13、14是用不銹鋼做的，外殼20用鋁做，前端蓋23用有機(jī)玻璃做，但為了成批生產(chǎn)，可以設(shè)想所有的零部件都用塑料做比較合適，這將提高經(jīng)濟(jì)效益。不同的零部件可以采用不同的塑料。
圖1-5中所示的泵以150轉(zhuǎn)/分的速度被驅(qū)動，在這個速度下壓差為0.8bar，每分鐘泵送的水為7.5升，內(nèi)部壓力大于20bar(300psi)。為了獲得這樣的泵性能，該泵由一個380瓦的電機(jī)驅(qū)動。
現(xiàn)在來討論本發(fā)明的第二個實(shí)施例，參看圖6，它和相應(yīng)的圖1表示的第一個實(shí)施例是不一樣的。
用兩個導(dǎo)引塊1、3替換導(dǎo)引塊15，它們分別沿著皮帶輪11、12的外圓周方向，皮帶輪11、12如方向4和2被驅(qū)動。這就使在皮帶輪之間有更大的空間。
權(quán)利要求
1.一種流體泵，包括一個內(nèi)部帶齒的驅(qū)動皮帶，驅(qū)動時分別嚙合到一個外部帶齒的第一皮帶輪上，并配置在一個皮帶導(dǎo)引裝置上，最好有一個第二皮帶輪，和第一皮帶輪的外圓周隔開一段距離，有一個密封的外殼，安放著驅(qū)動皮帶和皮帶輪，一個裝置，把第一皮帶輪和驅(qū)動皮帶的運(yùn)動傳送到外部驅(qū)動裝置上；外殼有一個流體進(jìn)口，和皮帶輪以及皮帶導(dǎo)引裝置之間的區(qū)域連通，以及一個流體出口，緊鄰著一個區(qū)域，在這個區(qū)域上，驅(qū)動皮帶和第一皮帶輪用相應(yīng)的齒在切線方向上部分嚙合；于是，第一皮帶輪的運(yùn)動引起流體流動，從皮帶輪和導(dǎo)引皮帶之間的區(qū)域流到第一皮帶輪和驅(qū)動皮帶之間的間隙中，然后，流體在壓力的作用下排出到流體出口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體泵，其特征在于皮帶導(dǎo)引裝置是第二皮帶輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的流體泵，其特征在于流體出口面對第一皮帶輪的一側(cè)，以接收從橫向排出的流體，其方向通常垂直于驅(qū)動皮帶和皮帶輪的旋轉(zhuǎn)平面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的流體泵，還包括一個流體出口，橫向?qū)χ隽黧w出口，以便通過所述流體出口，以相反的方向接收橫向排出的流體。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流體泵，其特征在于第二皮帶輪相應(yīng)地外部帶齒，外殼有一個另外的流體出口，緊鄰著一個區(qū)域，在這個區(qū)域上，驅(qū)動皮帶和第二皮帶輪在切線方向上以相應(yīng)齒部分嚙合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的流體泵，其特征在于外殼還包括一個流體出口，橫向正對著所述的另一個流體出口，于是可以相反的方向接收橫向排出的流體。
7.根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的流體泵，其特征在于為了皮帶路徑中至少有一部分繞著所述的第一皮帶輪和驅(qū)動皮帶之間的間隙，外殼和驅(qū)動皮帶之間有一個狹窄的間隔，這個窄間隔要足夠?qū)挘栽试S有相對運(yùn)動，但又要足夠窄，以限制流體流量。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的流體泵，其特征在于除了所說的皮帶輪之間的空間外，每處的驅(qū)動皮帶都由外殼來封閉，并留有一個窄小的間隙，所述的流體出口緊鄰著相應(yīng)的皮帶輪或輪的表面。
9.根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的流體泵，其特征在于流體的出口或流體口的寬度是第一皮帶輪齒寬的1-4倍。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的流體泵，其特征在于所述出口或口的寬度相當(dāng)于第一皮帶輪的齒寬的2-4倍。
11.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的流體泵，其特征在于所述的間距范圍是0.1-2.0mm.
12.根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的流體泵，其特征在于驅(qū)動皮帶的寬度是第一皮帶輪半徑的0.1-0.5倍。
13.根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的流體泵，其特征在于驅(qū)動皮帶是由塑料制成的。
14.根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的流體泵，其特征在于外殼和皮帶輪是由一種塑料材料或不同的塑料材料制成的。
15.根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的流體泵，還包括一個原動機(jī)，起動后連接到所述的傳動裝置上。
16.根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的流體泵，還包括一個流體蓄器，和從蓄器把流體輸送到驅(qū)動皮帶和外殼之間區(qū)域的裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的流體泵，其特征在于輸送裝置包括第三皮帶輪，驅(qū)動時通過和驅(qū)動皮帶外齒嚙合的外部齒嚙合到第一和第二皮帶輪上，這樣設(shè)計使得蓄器里的流體可以由第三皮帶輪的外部齒收集，然后通過皮帶輪內(nèi)部嚙合的齒送到間隙中。
18.根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的流體泵，其特征在于進(jìn)入皮帶輪和皮帶導(dǎo)引裝置之間和從外殼排出的流體是空氣或其他氣體。
19.根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的流體泵，其特征在于進(jìn)入皮帶輪和皮帶導(dǎo)引裝置之間和從外殼排出的流體是液體。
20.根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的泵系統(tǒng)，包括一個主流體泵和一個流體泵，流體泵作為那里的起動注油器連接到主流體泵上。
21.在這里參照附圖進(jìn)行了討論的流體泵。
全文摘要
一種流體泵,包括齒形驅(qū)動皮帶,分別嚙合到外部帶有齒的第一皮帶輪上,安放到一個皮帶導(dǎo)引裝置上,最好有第二皮帶輪,第二皮帶輪離開第一皮帶輪的圓周一段距離,一個密封的外殼,該外殼安放著驅(qū)動皮帶和皮帶輪,有一個裝置,把第一皮帶輪和驅(qū)動皮帶的運(yùn)動傳送到外部驅(qū)動裝置上;外殼有一個流體進(jìn)口,和皮帶輪以及皮帶導(dǎo)引裝置之間的空間連通,一個流體出口,緊鄰著一個區(qū)域,在這個區(qū)域上,驅(qū)動皮帶和第一皮帶輪通過它們相應(yīng)的齒在切線方向上部分嚙合;于是,第一皮帶輪的運(yùn)動引起流體流動,從皮帶輪和皮帶導(dǎo)引裝置之間的區(qū)域流向第一皮帶輪和驅(qū)動皮帶之間的間隙中,然后在壓力的作用下排出到流體出口。
文檔編號F04C2/14GK1243564SQ9880173
公開日2000年2月2日 申請日期1998年1月5日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月8日
發(fā)明者蒂莫西·查爾斯·伍德豪斯 申請人:蒂莫西·查爾斯·伍德豪斯, 斯蒂芬·羅納德·蒂克納