斜盘式泵 本发明涉及一种斜盘式泵。
使用反渗透(RO)水质净化系统可以将杂质从水中去除。例如，将一个反渗透装置与生活用市政供水管连接起来，市政供水通过反渗透膜而从水中除去杂质。穿过反渗透膜的压力降需很高。而市政供水管中某些地方的压力不够高，即不足以推动水穿过反渗透膜。由于这个原因，典型的反渗透装置都具有一个泵，用来提高穿过反渗透膜的供水的压力。
图1示出了美国专利US 4,610,605号公开的一种斜盘式泵，该专利颁发给哈尔特莱Hartley，这种Hartley泵具有三个活塞1(图中只示出了一个)，它在斜盘2的带动下可做往复运动。斜盘2在电机(图中未示出)驱动轴3的带动下转动。活塞I与膜片4连接以构成泵的内部密封。
活塞1往返在泵腔5内并由集流板6来限制。该板6具有一个允许水流入泵腔5的单通道进口阀7和允许水流出泵腔5的单通道出口阀8。
活塞1相对于电机驱动轴3对称地布置并且相对于驱动轴中心线的径向弧线摆动。活塞的摆动运动使得膜片4的外侧部分比内侧部分位移的距离大。膜片的外侧部分比内侧部分弯折得大些。膜片的不平衡的弯折状态使膜片材料产生应力并降低了泵的寿命。哈尔特莱(Hartley)泵通过在膜片外侧部分设置超量地材料来减少膜片应力。但是超量材料很容易在活塞和邻近的壳体支承件之间被挤压。通过限制活塞的行程可以避免膜片挤压。但是限制活塞的行程会减少泵循环的压缩率和降低泵的输出。人们希望的斜盘式泵是能将泵膜片的应力减至最小并将泵的压缩率增至最大。
活塞1通过多个螺钉10与摇臂9连接。但拧入螺钉增加了装配时间和泵的制造费用。而且，还会发现水能从活塞/摇臂的内表面11渗过并进到斜盘2中。如果电机是安装在泵的下方，水就有可能渗入电机并损坏电机。人们希望能提供一种活塞/膜片/摇臂组件的装配费用相对便宜且斜盘区域整体密封好的泵。
如图2所示，泵组件可垂直安装，以使电机位于泵腔的上方。在泵腔5中聚集的空气被挤到靠近活塞1的腔的顶部。由于出口阀8位于泵腔5的底部，在活塞1的连续工作行程期间空气会始终保留在该腔中。同样，当泵被安装于水平位置时，空气也会聚集在泵腔的顶部。这些聚集的空气会产生空穴并减少泵的输出。人们希望的斜盘式泵是指无论泵是处于水平安装位置，还是垂直安装位置(电机立置)，都能从泵腔中把空气排除。
电机和泵通常是安装在壁上或安装支架的基面上。交流电源以约50～60Hz的频率提供给电机。电源的这个频率会在电机上产生共振，产生嗡嗡的交流声，这个嗡嗡的交流声通过安装支架传到壁部而产生回荡。这种交流声最终会使操作者厌烦。在壁和安装支架之间设置一个橡胶垫可以抑制该装置的交流声。人们发现橡胶垫只能抑制低于50～60Hz频率的共振，因而在避免泵的交流声上效果较差。人们希望提供一种安装支架，它能够抑制电机产生的可闻频率的共鸣。
本发明是一种通常用于反渗透水质净化系统的斜盘式泵，该泵具有一通过摇臂连接到斜盘上的活塞。活塞具有一可压入相应的膜片套管中的杆，膜片固接在摇臂上并在泵的内径横向延伸以形成泵的内部密封。活塞杆和膜片套筒延伸穿过膜片支撑板上的开孔。斜盘上的开孔具有一内唇，它由靠近泵的中央的相对较小的第一半径和位于泵的外侧部的相对较大的第二半径来限定。这一对半径允许活塞相对膜片支撑板的表面做对称往复运动，而不在膜片上产生过高的应力。平衡往复运动使泵的压缩率最大。活塞在泵腔中的往复运动由集流板来限定。集流板在泵腔的顶部设有一出口通道，以便当泵处于水平安装位置时，被聚集在泵腔顶部的空气通过该通道排出。该集流板还具有一空气排放通道，当泵垂直安装，电机位于其上时，允许泵腔中聚集的空气排出。该装置还包括一安装底座，以减弱由泵和电机产生的可闻频率的共振，还包括一设置在电机呼吸口处的干燥剂装置。
本领域普通技术人员在参照后面的附图和说明书的内容后，很容易理解本发明的目的和优点。其中：
图1是现有技术斜盘泵的横剖视图；
图2是现有技术中泵腔的横剖视图；
图3是本发明的反渗透水净化系统的示意图；
图4是支承泵/电机装置的底座的正视图；
图5是底座的俯视图；
图6是泵的横剖面图；
图7是膜片支撑板的俯视图；
图8是活塞组件处于动力冲程位置时的横剖面示意图；
图9是活塞组件处于吸入位置时的横剖面示意图；
图10是活塞装入膜片之前的横剖面示意图；
图11是活塞装入膜片之后的横剖面示意图；
图12是集流盘的俯视图；
图13是泵处于水平安装位置时，空气从泵腔中排出时的侧剖视图；
图14是泵处于垂直安装状态时，空气从泵腔中排出时的侧剖视图；
图15是将干燥剂置于通气口的电机的端部视图；
图16是将标牌缠绕在泵和电机上的侧视图。
对照标号参照附图，图3示出了反渗透水净化系统12。系统12能将水源13供来的水予以净化。水源13通常是市政供水管。流入系统12的水流可以通过一个进口阀14予以控制。沉淀物过滤器16与进口阀14相连接，用于从水中去除沉淀物。一个活性碳过滤器18连接于沉淀物过滤器16之后，用于吸附水中被溶解的气体。将过滤后的水提供给反渗透膜片20以从水中去除杂质。在进入水箱26之前，水被二次活性碳过滤器22和紫外线(UV)过滤器24做进一步的处理。水在通过系统12时被由电机30驱动的泵28加压。
图4和5示出了泵28和电机(未示出)通过安装底座34安装在装配基面32上。安装底座34具有多个呈S形以提供弹簧功能的支腿36。作为动力系统的组件可以被模化为连接于多个弹簧上的质量系统。提供给电机的电源频率通常为50～60Hz。这种电源会在电机绕组产生谐振频率，这个频率可模化为质量/弹簧系统的驱动频率。这个谐振频率可引起共振产生声音传至装配基面上。
为了降低驱动频率和减少噪声，支腿36制成的形状应具有这样的弹性系数：使产生质量/弹簧系统的共振频率刚好在驱动频率(即50～60Hz)的范围之外。在最佳实施例中，每一条支腿36都具有一个第一折弯38，它距底层表面40约0.3英寸。该第一折弯的半径最好为0.125英寸。每一条支腿3 6还具有第二折弯42，它距底层表面40约0.8英寸。该第二折弯的半径最好为0.22英寸。安装底座34由穿过支腿36上的铸造孔46的紧固件44固接在装配基面32上。泵28和电机30由延伸穿过平台48上孔52的紧固件50固接在平台的装配面48上。装配面48最好半径为1.52英寸。
图6示出了泵28的最佳实施例。泵28具有一个壳体件54，它由紧固件58固接在膜片支承板56上。泵28由电机30的输出轴60驱动。输出轴60通过第一轴承组件62与膜片支承板56联接。输出轴60也与斜盘64固定连接。斜盘64通过第二轴承组件68与摇臂66联接在一起。该斜盘64具有一凸轮面70，该凸轮面与第一轴承组件62相配合以使摇臂66响应输出轴60的旋转而做往复运动。
摇臂66与膜片72和活塞74被固接。膜片72被嵌接在壳体件54和支承板56上。活塞74在由多孔板78限定的泵腔76中运动。一个单通进口阀门80固接在多孔板78上以控制通过进口通道82的水的流量。进口通道82与壳体件54的入口部分(未示出)以可流通的方式联接起来。该泵还包括一对单通出口阀门84，用来控制通过出口通道86的水的流量。出口通道86与壳体件54的出口部分88以可流通的方式联接起来。在该最佳实施例中，该泵具有三个活塞74，三个泵腔76和三个单通阀门80，它们对称地安装在输出轴60上，并受斜盘64的同步操作以便连续地将水泵出。
在工作中，输出轴60带动斜盘64转动以往复驱动活塞74。在吸入行程，泵腔76的体积增加，水通过进口阀门80注入。在动力行程，活塞74挤压泵腔76中的水，水通过出口阀门84排出，当输出轴60转动斜盘64时，这个循环在每一个泵腔中重复。
图7示出膜片支撑盘56的俯视图，其上具有多个开孔90。开孔90允许被安装在摇臂上的活塞穿过。每个孔90都具有一个带第一内径92的内唇，它靠近膜片支撑盘56的中心，还具有一个带第二内径94的内唇，它位于膜片支撑盘56的周边上。第一内径92要小于第二内径94。在最佳实施例中，第一半径92近似为0.062英寸，第二半径94为0.115英寸。开孔90具有这样的(唇)内径，它在每个孔的圆周范围内从第一半径92至第二半径94逐渐地变化。
图8和9示出活塞74的运动。当活塞74处于图8所示吸入行程时，膜片72被弯折至支撑盘56的下表面96处。开孔90的尺寸允许膜片72的完全弯折，而不会挤压摇臂66和支撑板56之间的未被支撑的膜片部分。由于活塞74是绕斜盘60的中心线转动，膜片72的外部要比内部移动更长的距离，第二半径94设计得比第一半径92大一些，为的是使膜片的外侧部分在吸入行程时能完全弯折并减小膜片的应力。活塞74在支撑板56表面96处具有一个行程平衡位置，在图8所示的吸入行程和图9所示的动力行程中，在这一位置，膜片具有相等的折弯量。该行程平衡位置可确保膜片表面的弯折部分处于相等的和最小的应力。在该最佳实施例中，活塞74的工作表面具有均衡摇臂66摆动运动的倾斜角A，以使活塞74在上死点处相应于泵腔76的形状。角度A的选取通常与斜盘60的凸轮角相匹配。如果斜盘凸轮角取2°，则活塞角A也选取为2°，这样活塞74的顶表面平行于泵腔的顶部。同时也可保证泵具有最大的压缩率。
图10和11示了将活塞74连到膜片72上与泵的斜盘区形成完整密封的最佳实施例。膜片72具有一包括头部102和空心颈部104的套管100。活塞74具有一头部106和杆部108，杆108具有一对法兰110和112及一内腔114，内腔114在活塞74的端部具有一开口。
在该最佳实施例，杆108在法兰110和112之间形成角度近似为5°的内锥形。锥形杆108使得活塞74插入套管100中时确保膜片72和摇臂66之间形成紧密的密封。活塞74通常是由硬质材料制成，在泵运动的同时不会生弯折。一对法兰110和112在摇臂66的两侧固定在膜片72上，用来防止套筒100和摇臂66之间的相对运动。固接套管100可防止撕裂膜片72。成对法兰上还可设置一对备用密封，当一个密封失效后，另一个密封仍在起作用。
如图11所示，通过将杆108压入套管100而将活塞74与膜片72连接在一起。该杆108和套管100延伸穿过摇臂66的开孔115。杆108的直径比套管100的内径要大些，所以膜片72被胀开在活塞74和摇臂66之间形成密封。法兰112胀开头部102以将套管100锁在摇臂66的背面。内腔114在套管100内形成一个空气的储存器，所以空气不会产生背压从套筒100向后推动活塞74。当需要维修穿过泵的斜盘区域的密封时，本发明提供的活塞/膜片组件可使活塞74和膜片72迅速地与摇臂66装配。
图12示出了一个多孔集流板78，它包括第一泵腔76a，第二泵腔76b和第三泵腔76c。每一个泵腔包含多个进口通孔120。每个泵腔76的通孔120由相应的单通进口阀门80盖住。每个泵腔76还包括多个出口阀开孔122和一个空气排放通道124。空气排放通道124由集流板78的底层128延伸形成的通道壁126来限定。出口开孔122和排放通道124由单通出口阀门盖住。
如图13所示，当泵被安装在水平位置时，进入泵腔的空气将被聚集在腔的顶部。出口孔122也设置在泵腔的顶部，这样在活塞74的每一个做功行程期间，空气将被挤出腔外。在泵腔的顶部设置开孔可以防止空气被阻截在腔中并造成泵的气蚀。
如图14所示，当泵被安装垂直位置且电机30被置于泵28之上，进入泵腔的空气将被聚集在腔的顶部。空气排放通道124设置有一条穿过出口阀门84以将空气从泵中挤出去的通路。通道124允许用户垂直安装泵28并将电机30装于泵28的上面，而不会使泵产生气蚀问题。之所以要求将电机30装在泵28的上方，是防止从泵28中产生的泄漏水流进电机30中。
图15示出了一个用于电机装置的除湿系统。该装置包括一安装在壳体132中的电机130。如图16所示，电机壳体132由O型圈、热片(未示出)密封，泵的标牌133被缠绕在泵头和电机的交界面上。壳体132在其端面上还设有一个呼吸口134。干燥剂136装在靠近呼吸口134附近的壳体132内。电机130完全暴露在潮湿的大气中会受到损害。呼吸口设置在相对较低流阻的流道附近，所有流进和流出壳体132的空气都要通过干燥剂136。干燥剂136可去除空气中的湿气。干燥剂136可定期更换以保持产品的寿命。
附图中所示和描述的是确定的实施例，可以理解这些实施例只是用来解释而不是限制广义上的本发明，本发明也不受图示出的和描述过的特殊结构和设置的限制，因为本领域普通技术人员可以想出其它的改进。