TWI412665B - 活塞匣 - Google Patents

Description

活塞匣

本發明廣義上係有關流體泵。本發明尤係關於即使其操作壓力變動時能維持固定馬力輸出的泵。

目前係有即使其操作壓力變動時亦能維持固定馬力輸出的泵。此等泵係經設計以使用(通常透過馬達)輸入其內之給定量的馬力，且使其輸出之馬力最大，不管其操作壓力為何。因此，此等泵與其他不能維持固定馬力輸出之泵相比，係更有效率地操作。

典型地，能維持固定馬力輸出之泵係可在相對較低壓力範圍中操作。另一方面，當泵的操作壓力改變時，可在更高壓力範圍中操作之泵無法維持固定馬力輸出。典型地，此等較高壓力泵係多級泵，且基本上係由多數泵組成，其使用一用於在多數泵間切換之機構連結在一起。

因此，需求提供即使在高壓力下亦能維持固定馬力輸出之新穎泵及方法。同時亦需求提供由無限級組成之新穎泵(即其實際上係單一泵)。

除以上所述以外，亦需求提供係模組化之泵，且因此易於且可節省成本地修理。此外，將會需求提供藉由使包括在其中之活塞室的總體積減至最少而使效率最大的泵。

本發明已符合以上需求至極大程度，其中在其一具體實施例中，係提供一種活塞匣。該活塞匣包括一活塞室。該活塞匣亦包括一入口，其鄰接活塞室，且提供一使流體可透過其進入活塞室之路徑。活塞匣更包括一第一出口，其鄰接活塞室定位，且提供一使流體可透過其離開活塞室之路徑。此外，該活塞匣亦包括一活塞，其係至少部分定位在活塞室中，且可移動地介於一相對較接近入口之第一位置及一相對較遠離該入口之第二位置間。同時，活塞匣包括一第一阻障件，其係在活塞及入口間定位。此外，活塞匣包括一第一密封部件，其係定位且可移動地介於第一阻障件及入口間，其中當該第一密封部件鄰接該入口定位時實質上將該入口密封，但當鄰接第一阻障件定位時允許流體進入活塞室。此外，活塞匣亦包括一第二阻障件，其係鄰接第一出口定位。活塞匣亦包括一第二密封部件，其定位及可移動地介於該活塞及第二阻障件間，其中當該第二密封部件鄰接第一出口定位時實質上將該出口密封，但當鄰接第二阻障件定位時允許流體流過第一出口。

依據本發明之另一具體實施例，係提供一種操作一活塞之方法。該方法包括在一活塞室內將一活塞自一相對較接近該活塞室之一入口的第一位置，移動至一相對較遠離入口之第二位置。該方法亦包括當藉由允許一經組態以在鄰接入口時將入口密封之第一密封部件移離該入口，而將活塞從該第一位置移動至第二位置時，允許一流體流入活塞室。該方法更包括當藉由允許一第二密封部件移向一出口且因此在其間形成一密封，而將活塞自第一位置移動至第二位置時，防止流體流出該活塞室。

依據本發明又另一具體實施例，係提供另一活塞匣。該活塞匣包括：一流體容納構件，其係用於容納一流體；及一流體進入構件，其係用於使流體進入流體容納構件內，其中該流體進入構件係鄰接流體容納構件定位，且提供一流體可透過其進入流體容納構件的路徑。活塞匣亦包括一流體輸出構件，其係用於自流體容納構件輸出流體，其中該流體輸出構件係鄰接該流體容納構件定位，且提供一流體可透過其離開流體容納構件之路徑；及一流體移動構件，其係用於移動流體，其中該流體移動構件係至少部分定位在流體容納構件中，且可移動地介於一相對較接近流體進入構件之第一位置及一相對較遠離該流體進入構件之第二位置間。此外，該活塞匣包括一第一阻障構件，其係用於提供一第一阻障，該第一阻障構件定位在流體移動構件及流體進入構件之間；及一第一密封構件，其係用於提供一第一流體密封，該第一密封構件係定位且可移動地介於第一阻障構件及流體進入構件間，其中當該第一密封構件鄰接該流體進入構件定位時實質上將流體進入構件密封，但當鄰接第一阻障構件定位時允許流體進入流體容納構件。該活塞匣亦包括一第二阻障構件，其係用於提供一第二阻障，該第二阻障構件鄰接該流體輸出構件定位，且第二密封構件定位及可移動地介於流體移動構件及第二阻障構件之間，其中當該第二密封構件鄰接流體輸出構件定位時實質上將流體輸出構件密封，但當鄰接第二阻障構件定位時允許流體流過該流體輸出構件。

依據本發明之又另一具體實施例，係提供操作一泵的另一方法。該方法包括繞一第一軸旋轉一偏心型凸輪。該方法亦包括沿第一軸平移該凸輪。該方法更包括當凸輪沿第一軸平移時，維持一沿一鄰接該凸輪之軸承的第一軸之位置。此外，該方法亦包括當凸輪旋轉時，用軸承推動一鄰接該軸承定位之活塞。該方法更包括當凸輪沿第一軸平移時，維持來自泵之一實質上固定功率輸出位準。

因此已如以上概述(而非廣泛地)本發明之某些具體實施例以致可更加理解本文中之其詳細描述，且以致可更佳理解對於此項技術之目前貢獻。下文中當然會描述本發明之額外具體實施例，且其將形成在此附加之申請專利範圍的主旨。

關於此方面，在詳盡解釋本發明的至少一具體實施例前，應理解本發明之應用不限於以下描述中提出及圖式中說明之構造的細節及組件之配置。本發明係能有除了已描述以外且依各種方法實現及實行的具體實施例。同樣地，應理解在此使用措詞及術語以及摘要係用於描述目的且不應視為限制。

因此，熟習此項技術人士將會瞭解此揭露內容所依據之概念，係可易於用於其他結構之設計，用於實行本發明之若干目的之方法及系統的基礎。因此，重要的是申請專利範圍被視為包括此等等效構造，只要其不脫離本發明之精神及範疇。

本發明現將參考附圖描述，其中遍及圖式中之相似參考數字指相似部分。第1圖顯示依據本發明之第一具體實施例的泵10之斷面。如第1圖中顯示，泵10具有一徑向設計(與軸向設計相反)且包括一連接至一泵軸14的馬達12。泵軸14容置一彈簧組成16，其具有一鄰接馬達12的第一端及鄰接一凸輪17的第二端。

依據本發明之某些具體實施例，彈簧組成16包括二、三或更多彈簧之一堆疊。當使用三彈簧時，一重型彈簧(即具有高彈簧常數及當壓縮時能施加一大彈簧力的彈簧)典型係定位在最遠離第1圖中所示彈簧組成16之右邊。接著，將中型彈簧定位在彈簧組成16中間，且將一輕型彈簧鄰近凸輪17定位。三彈簧一起形成如以下將解釋之遞增式彈簧組成16，其將用來將凸輪17相對於泵10中其他部分定位。依據本發明之某些具體實施例，彈簧組成16內之複數彈簧中的各彈簧具有不同彈簧率/力。然而，其中二或以上彈簧具有相同彈簧率/力之組態亦在本發明的範疇內。

第1圖中，彈簧組成16係繞一內部彈簧導件13定位。內部彈簧導件13係同心地定位在軸14內，其對接銷11，且維持彈簧組成16實質上在軸14之中心。在彈簧組成16最靠近凸輪17之末端處定位的係一凸輪密封插塞15，其係設計以防止潤滑凸輪17之液體滲漏至彈簧組成16上。

操作中，馬達12係機械地連接至泵軸14及凸輪17且造成兩者旋轉。依據本發明之某些具體實施例，凸輪17係在約3000及約4000rpm間旋轉。然而，其他rpm範圍亦在本發明之範疇內。

如第1圖中所示，泵軸14係藉由一對軸軸承18支撐。一軸密封組成20係繞泵軸14及靠近與馬達12鄰接的末端定位。同時繞泵軸14定位的係一對大體上用來維持泵10之其他組件在定位的座板24，如檢視附圖時將會瞭解。

鄰接位於與彈簧組成16相對之凸輪17的末端處定位的係一導引活塞22，其有效地作用為一用於沿泵軸14之一縱向軸A移動凸輪17的驅動器。依據本發明之某些具體實施例，一實質上球形物體(如球)或諸如第1圖中之元件23的止推軸承組成係定位在導引活塞22及凸輪17之間，以有利於凸輪17相對於導引活塞22的軸旋轉。當凸輪17旋轉時，該實質上球形物體或止推軸承組成23典型係能旋轉。

依據本發明之某些其他具體實施例，導引活塞22係一沿泵軸14的縱向軸A延伸之小棒，且至一靠向凸輪17定位的點。依據此等具體實施例，導引活塞22提供一靠向凸輪17之單點接觸，及因此沒有聯結之轉矩臂。因此，凸輪17可依相對較高rpm旋轉且無需旋轉密封。對於在其中單點接觸用止推軸承組成23或實質上球形物體代替之本發明的具體實施例亦屬實。

凸輪17具有形成在其中之複數溝槽26，且(如第1圖中所示)係合成之壓痕，且典型係偏心地繞凸輪之縱向軸A(在第1圖中其亦係泵軸14的縱向軸)。容納在第1圖中所示之各溝槽26中係球28A、28B、28C、28D。第1圖中所示之球28A、28B、28C、28D的各者係定位在一活塞30及一潤滑活塞31間，及在與活塞30、31之中央軸相同的平面中。典型地，潤滑活塞31允許將一潤滑劑引入泵軸14內部，且活塞30係組態以作為一流體位移機構(討論如下)。依據本發明之某些具體實施例，在操作中，偏心狀凸輪17、球28A、28B、28C、28D及泵軸14係皆藉由第2圖中所示軸承環44及45中之馬達12，繞著泵軸14之縱向軸A旋轉，其組合係作為一偏心。

在第1圖中，球28A及28B係彼此垂直地對準且組成一第一對球，同時球28C及28D亦彼此垂直地對準且組成一第二對球。各對球係亦垂直地對準第1圖中所示的活塞30中之一及潤滑活塞31中之一。在各對球中，一球(如28A及28D)係相對較靠近泵軸14之縱向軸A定位，而成對之球中的其他球(如28B及28C)係相對較遠離相同軸定位。當凸輪17及球28A、28B、28C、28D、座板24、及軸承環44和45繞縱向軸A旋轉時(其產生偏心)，球28A、28B、28C、28D各者將影響將會接觸活塞30及潤滑活塞31之偏心的位移位置。

在用活塞30及潤滑活塞31之一接觸偏心件時，相對較遠離泵軸14之縱向軸A的球28B、28C將會將偏心件及活塞30或潤滑活塞31推向外，且相對較接近縱向軸A之球28A、28D將允許活塞30及潤滑活塞31之另一者朝縱向軸A向內返回。當活塞30在偏心件及凸輪17之一完整旋轉時行進的總距離(即活塞衝程)，會決定多少流體能流過泵10。大體上，活塞30行進距離愈大，愈多流體將流過泵10。

第1圖所示之泵10亦包括一箱32(即貯油器)、一吸入過濾器34、一返回管36、一來自該箱32的輸入油溝槽38、及一容納來自泵10之高壓油的流動的泵輸出接口40。操作中，油自箱32通過吸入過濾器34、通過輸入油溝槽38、且進入鄰接第1圖中所示之活塞30的活塞室(如第6圖中所示之抽油室62)內。活塞30接著施加壓力至活塞室中之油，且透過泵輸出接口40釋出油。然而，其他泵組態亦在本發明之範疇內。

第2圖說明在第1圖中所示之泵10的內部部分之斷面圖。第2圖中所示之斷面係垂直於第1圖中所示的斷面。第2圖之前面亦符合一泵環次組成25的斷面。如第2圖中所示，凸輪17之任一側上的兩球28A、28B係鄰接座板24及一軸承環42定位。軸承環42之外部係鄰接第2圖中所示之兩偏心件44、45。一前偏心件44係顯示為定位在斷面之最接近端，且一後偏心件45係定位在前偏心件44之後(即較接近馬達12)。

如以下將會討論，泵10係一壓力補償泵，其當將凸輪17相對於泵軸14及活塞30適當定位時，係能傳送可變流體流，成為泵10操作之任何壓力的函數。依據本發明之某些具體實施例，且如以下將討論，泵10係經組態以藉由監控泵操作壓力且使用壓力閥控制其本身操作，而使其本身輸出效能最佳化。

藉由定義，為了決定泵之馬力，來自泵之流體流(即加侖/分)係首先乘以泵操作壓力，而後已計算值藉由一常數相除。當將(例如)1.5馬力馬達用作馬達12以驅動泵10時，通常較佳係在盡可能接近額定馬力位準處操作泵10以使效能最佳化。通常亦較佳係即使當泵操作壓力變動時，能維持該泵操作之近似額定馬力位準。

目前係有市場要求，即使在其操作變動之壓力下，泵亦能保持高達10000psi範圍及以上之固定馬力輸出(即有對於在相對較高壓力下操作之壓力補償泵的需要)。然而，目前可用的壓力補償泵最佳亦僅能在2000及5000psi間之範圍中操作。同時，即使在此等相對較低壓力下，目前可用之壓力補償泵係複雜、昂貴、及麻煩之機構。

目前確實在10000psi以上範圍中操作之可用泵係多級泵，及因此不提供持續壓力補償。而是，每次泵之升高操作壓力迫使切換或變遷至一新級時，此等多級泵經歷一在輸出功率方面之步降。換句話說，此等泵與壓力補償泵比較效能係相對較低。此外，用於此等泵之步降機構包括用於各級之複雜、昂貴及麻煩的移動沖激板及/或閥控板或未負載閥。

依據本發明之某些具體實施例，泵10係一無限可變單級壓力補償泵(即具有無限級)，其可從將近1psi至將近10000psi及以上之任一者操作。如第1和2圖中已顯示，泵10之組件係設計成相對較簡單，且(如以下討論)泵10之操作相對較有效率。

第3圖說明在第1圖中所示之泵10的斷面之一部分，其中凸輪軸17係在一完全衝程位置(即一其中最靠近活塞30之球28B及28C座落在溝槽26之最淺部分內的位置)中。第4圖說明在第1圖中所示泵10的斷面之一部分，其中凸輪軸17係在完全離衝程位置(即一其中最靠近活塞30之球28B、28C座落在溝槽26之最深部分內的位置)中。第4圖亦顯示連接至泵10之高壓通道的導引壓力接口46。依據本發明之某些具體實施例，此壓力係用來控制導引活塞22的位置。

如由熟習此項技術在實踐本發明之某些具體實施例時將會瞭解，當凸輪17係如第3圖中所示定位且藉由馬達12(顯示於第1圖中)旋轉時，活塞30經歷可由泵10允許之最大程度的行進，且提供大多數流動以維持給定馬力。另一方面，當凸輪17係如第4圖中所示定位，活塞30經歷最小程度之行進，其仍允許泵10如預期般操作。凸輪17位置之調整(如以下討論)將允許泵10在泵10之操作壓力下提供所需的最大馬力。

第5圖顯示三代表性馬力曲線。實曲線係基於理論馬力資料，而兩虛曲線係基於不跟隨馬力曲線之二典型的兩級泵之測量資料。依據本發明之某些具體實施例，凸輪17之輪廓(即溝槽26之曲率)連同彈簧組成16的設計(即當壓縮時由包括在彈簧組成16內之彈簧所施加的相對力)及導引活塞力之關係，維持泵10沿第5圖中所示理論馬力曲線操作。如以上所述，雖然可使用理論值，馬力曲線之形狀典型係經由經驗學習決定。定義一馬力曲線之公式係指數函數及係使用在泵10之不同操作壓力及流動體積處取得之數百個資料點產生，其使泵10之馬力輸出最大。

依據本發明之某些具體實施例，係使馬力曲線平滑而連續。此允許凸輪17中之溝槽26亦平滑及連續。當泵10在操作中時，導引活塞22將力施加至凸輪17，其典型係等於泵10本身操作中的壓力或為該壓力之函數。依據本發明之某些具體實施例，一封閉回授迴路信號係用來控制導引活塞22(以下討論)。依據本發明之其他具體實施例，可提供一手動或自動介面來控制導引活塞22。同樣地，當熟習此項技術人士實踐本發明時將會瞭解之控制導引活塞22的其他構件，亦在本發明之範疇內。

不管如何加以控制，藉由導引活塞22施加至凸輪17上之力(直接或間接)，使凸輪17定位在一相對於活塞30之位置，其對於泵10之操作壓力係實質上最佳化。換句話說，定位凸輪17使得球28A、28B、28C、28D造成活塞30行進之距離，提供實質上最佳化泵10在操作壓力下之額定馬力的泵10流率。

回到第3及4圖之討論，在第3圖所示之完全衝程位置中，泵10以相對較低壓力(如僅少數psi)傳送相對較高流率。在第4圖顯示之完全離衝程位置中，泵以相對較高壓力(如在6000及10000psi間或更多)傳送相對較低流動。依據本發明之某些具體實施例，導引活塞22可用來將凸輪17定位在完全衝程及完全離衝程位置之間的任何位置。因此，實質上使泵10之馬力最大的所有流率及相關壓力皆可用。換句話說，泵10係以極少組件之運動操作的無限可定位壓力補償泵。

依據本發明之某些具體實施例，關於第2圖中所示前偏心件44定位的各活塞30，具有一繞著泵軸14之縱向軸A的後偏心件45定位之對應姊妹活塞30。然而，其他形狀亦可行且涵蓋在本發明內。例如，依據本發明之一具體實施例，其中係包括五活塞30，該五活塞可造成一星形或五角形(即活塞可彼此偏移72度)。

依據本發明之某些具體實施例，各偏心件44、45中之活塞組的合成向量，係與其他偏心件44、45中之活塞組的合成向量呈180°離相。此特性使第2圖中所示之偏心件44、45不施加轉矩至凸輪17，且因此至少實質上免除在泵10中提供配衡之需要。最後，此操作方法減少泵10之總成本及複雜性。

儘管第2圖中僅顯示二偏心件44、45在，依據本發明之其他具體實施例，可使用三或更多偏心件。當(例如)三偏心件包括在泵10中時，各活塞具有與活塞30同相操作之兩姊妹活塞，且各姊妹活塞係相對於泵軸14之縱向軸A偏移120度。同樣地，當(例如)包括四偏心件時，各活塞30具有三同相操作之姊妹活塞。因此，依據本發明之某些具體實施例，藉由一第一活塞在凸輪17上施加之力，係實質上總藉由一或多數偏移、同相之姊妹活塞在凸輪17上施加的力來平衡。

依據本發明之其他具體實施例，係提供一種操作泵之方法。依據一些此具體實施例，泵(如以上討論之泵10)係以一第一壓力位準(如將近1000psi)操作。相同泵亦可以第一功率輸出位準操作，其(例如)可經選擇以實質上符合一驅動泵之馬達的功率位準(如依據本發明的某些具體實施例，係將近1.5馬力)。

接著，在泵操作之第一壓力位準係變遷至第二壓力位準。依據本發明的某些具體實施例，此第二壓力位準係將近6000psi以上，或在其他具體實施例中係將近10000psi以上，或依據其他具體實施例甚至更高。

在泵操作壓力位準自第一壓力位準變遷至第二壓力位準(或甚至其他位準)期間，本發明之某些具體實施例實質上維持第一功率輸出位準。實施維持第一功率輸出位準之一範例性方法包括當泵壓力增加及減少時，允許導引活塞22沿縱向軸A移動。依據此等具體實施例，凸輪17係藉由導引活塞22沿縱向軸A位移動至各種位置。

如以上討論，依據本發明之某些具體實施例，彈簧組成16及導引活塞22係特定設計，以當泵10之操作壓力改變時，使球28A、28B、28C、28D如第1圖所示在凸輪17之溝槽26中移動。更明確言之，球28A、28B、28C、28D係在溝槽26中移動，以致當球28A、28B、28C、28D繞著縱向軸A旋轉時，活塞30將移動之距離將維持泵10的額定功率輸出位準。因此，實質上維持泵之第一功率輸出位準的以上討論，可使用第1圖中所示之組件實施。

以上討論方法亦可包括藉由提供配衡之流體位移機構使泵中的振動減至最少。依據本發明之某些具體實施例，此步驟之實施可藉由偏移第2圖中所示泵10中之活塞30位置，及藉由彼此離相以偏移凸輪17上之各活塞的力來操作活塞30。

第6圖顯示依據本發明又另一具體實施例之活塞匣60的斷面。活塞匣60在抽油室62中包括以上討論的活塞30中之一。在第6圖中所示之匣60斷面的頂部及底部係油輸入接口64。同樣在第6圖中顯示及定位在輸入接口64右邊處，係一進入止回球66及一止回球導件68。在抽油室62之側面係具有鄰接其定位之輸出止回球74的油輸出接口76。匣60亦在其外部之鋸齒形螺紋48，及一在活塞30及活塞匣60之端間延伸的活塞回動彈簧50。

第6圖中所示之活塞匣60係一自包含抽油元件，其係不僅可與第1圖所示泵10結合，而且可與其他泵及裝置結合。當熟習此項技術人士實踐本發明之一或多數具體實施例時，將會瞭解其中活塞匣60可使用之各種類型其他泵及裝置。

如在第6圖中顯示，活塞30係定位在活塞匣60中心。更明確言之，活塞30係在抽油室62中且作用為一抽排該泵10中之油的抽油活塞。如以上討論，活塞30當接觸第1至4圖中顯示之一或多數偏心件時會移動。然而，亦可使用習知(即固定位移)凸輪軸或其他元件來移動活塞30。

當第6圖中顯示之活塞30移動至右邊時，吸入止回球66藉由活塞30之運動產生的吸入被拉向活塞30。活塞30亦透過輸入接口64抽油，繞著吸入止回球66，及進入抽油室62內。當將油如以上討論被拉入抽油室62內時，第6圖中所示之輸出止回球74防止油流過輸出接口76，因為輸出止回球74藉由活塞吸入而向內拉，且藉由一被偏壓朝向其座之C型彈簧78(第7圖中顯示)保持在定位。

緊接在止回球66右邊的係止回球導件68，其接受止回球66及可由任何材料製成，但其通常係由塑膠製成。球導件68包括複數葉片70(即突出件)，其導引止回球66相對於止回球導件68置中。球導件68亦包括複數溝槽72，其允許油從輸入接口64通過及進入抽油室62內。

如第6圖中顯示，亦包括在活塞匣60中的係彈簧73，其係定位在止回球66及止回球導件68之間。此彈簧73偏壓止回球66朝向輸入接口64，且當活塞30不產生吸入壓力時，止回球66係定位靠向輸入接口64及防止油流經其間。

當活塞30移向第6圖之左邊時，輸入接口64係藉由吸入止回球66至少實質上密封。同樣地，輸出止回球74係從活塞30推離且油被推過位於抽油室62側面上的輸出接口76。

第7圖係第6圖中所示之活塞匣60的周邊視圖。如第7圖中所示，一低壓油輸入溝槽92將流體導引至輸入接口64。同樣地，一C型彈簧78在活塞匣60外部上纏繞一高壓油輸出溝槽80且在輸出接口76上延伸。因此，當活塞30移動至第6圖之右邊時，C型彈簧78防止輸出止回球74從匣60整個移離。亦應注意到，依據本發明之某些具體實施例，一突片或其他突出件57係位於C型彈簧78的內部表面上。此突出件57通常被***一在高壓油輸出溝槽80中形成的保持缺口59及防止C型彈簧78繞著匣60旋轉。

同時在第7圖中顯示的係一典型地包括螺紋之螺紋區82(如第6圖中顯示之鋸齒形螺紋48)，其允許將匣60螺入泵或其他裝置內且因而固定匣60之位置。當然，亦可使用其他耦合方法(如耦合組成)。先前討論之活塞回動彈簧50係在第7圖中顯示且推向活塞30。此彈簧50使活塞30在未由其他力之反作用時回復一在第7圖右手側的位置。此外，一對高壓O形環密封件86及一個別低壓O形環88係顯示在第7圖中。該對O形環密封件86係設計以防止匣60之油滲漏。

第8圖說明第2圖中所示之泵環次組成25的半透明透視圖，其包括如第7圖中顯示之一的三匣60，及一容置以上討論潤滑活塞31的潤滑匣61。泵環次組成25亦顯示螺孔63，其允許透過泵環次組成25***螺栓，以附接泵環次組成25至以上討論的泵10之組件。

當將油抽排出匣60時，油流入一高壓油輸出溝槽80。同樣地，應注意的係有第8圖中所示的低壓輸入油通道96，其允許油從箱32(參見第1圖)行進至匣之輸入溝槽92。

第9圖說明第8圖中所示之泵環次組成25的另一半透明透視圖。在流入高壓油輸出溝槽80(第8圖顯示)後，油典型地流經輸出孔通道94中之一(第8圖顯示)，且流出朝向泵10之泵輸出接口40(參見第9圖)。此油之流動典型係透過第9圖中所示的通道81中之一。第10圖說明第1圖中所示之泵10代表性實施的透視圖。

本發明之某些具體實施例的優點為當活塞30係完全衝程時，以上討論之幾何使在抽油室62內之無效體積的量減至最小。換句話說，最小化抽油室62之尺寸，因為油係多少可壓縮，僅有少數油存在用以壓縮的事實使泵10的效率最大。使兩輸出接口40較小及靠近活塞30之末端衝程會使無效體積最小。

本發明之某些具體實施例的又另一優點必須與匣60之螺紋本質的事實有關，其使匣60可便利地及完整地移離泵10。因為可將止回球導件68設計成可易於移離匣60(如藉由僅解開一或更多突片之扣件)，導件68亦可節省成本地修理或藉由另一者替換，延長無須中斷泵使用之時間。

依據本發明之其他具體實施例，係提供一種操作例如活塞匣60之活塞的方法。該方法包括將一液壓流體(如油)導入活塞室(如抽油室62)內。該方法亦包括使用一活塞將力施加至該室內之液壓流體。此步驟可藉由(例如)將第6圖中之活塞30移動至左邊來實施，因而將壓力施加至抽油室62中的油。

除上所述外，該方法亦可包括自複數出口(如接口76)釋放液壓流體，其中當活塞施力至液壓流體時，該等出口中至少之一維持實質上不受活塞阻隔。換句話說，當使用匣60實施此步驟時，在操作期間，活塞30之衝程不完全阻隔輸出接口76。

依據本發明某些具體實施例之方法，亦包括當活塞被移離出口時使用一可移動障礙物(如輸出止回球74)實質上密封複數出口中之一。該方法亦可包括使用一扣件(如C型彈簧78)實質上圍繞活塞室。然後，該方法可包括使用該扣件來防止此可移動障礙物從活塞匣完全脫離。換句話說，當活塞30移動至第6圖之左邊時，C型彈簧78可用來使輸出止回球74避免移離該匣。

該方法亦可包括將一外罩(第6圖中顯示為項目98)包括成為活塞室之部分。該方法亦可包括在外罩上設置一螺紋部分(如螺紋部分82)，因而有利於將該外罩移離泵。換句話說，因為該等螺紋，匣60之外罩98可用螺紋鬆開及以一新匣60替換。

以上討論之泵10及匣60可依一些方法實施。例如，第9圖顯示一以上討論之泵10的代表性實施之透視圖。第10圖則顯示在第6及7圖中所示之活塞匣60的另一透視圖。最後，第11圖說明在第8圖中所示的泵環次組成25的另一半透明透視圖。

除以上所述外，該方法亦可包括允許液壓流體透過一入口(如接口64)進入該室，及當活塞移向入口時實質上密封該入口。典型地，此可使用吸入止回球66進行。此外，該方法可包括部分地限制可移動障礙物之運動，其使用突出件實質上密封入口。此步驟可在其上使用止回球導件68及葉片70來實施。最後，該方法可包括允許液壓流體流過實質上密封該入口之可移動障礙物中的通道。此步驟可使用以上討論之溝槽80實施。

本發明之許多特性及優點可自詳細說明書中瞭解，且因此係意於藉由申請專利範圍涵蓋落入本發明之真實精神及範疇內的本發明之所有此等特性及優點。此外，對於熟習此項技術人士將會易於想到各種修改及變化，故無須限制本發明至已說明及描述的確切構造及操作，且因此所有適合之修改及等效者皆可視為落入本發明範疇內。

10．．．泵

11．．．銷

12．．．馬達

13．．．彈簧導件

14．．．泵軸

15．．．凸輪密封插塞

16．．．彈簧組成

17．．．凸輪

18．．．軸軸承

20．．．軸密封組成

22．．．導引活塞

23．．．球物體/止推軸承組成

24．．．座板

25．．．泵環次組成

26．．．溝槽

28．．．球

30．．．活塞

31．．．潤滑活塞

32．．．箱

34．．．吸入過濾器

36．．．返回管

38．．．輸入油溝槽

40．．．泵輸出接口

42．．．軸承環

44．．．偏心件

45．．．偏心件

46．．．導引壓力接口

48．．．鋸齒形螺紋

50．．．活塞回動彈簧

57．．．突出件

59．．．保持缺口

60．．．活塞匣

61．．．潤滑匣

62．．．抽油室

63．．．螺孔

64．．．輸入接口

66．．．進入止回球

68．．．止回球導件

70．．．葉片

72．．．溝槽

73．．．彈簧

74．．．輸出止回球

76．．．油輸出接口

78．．．C型彈簧

80．．．高壓油輸出溝槽

81．．．通道

82．．．螺紋區

86．．．高壓O形環密封件

88．．．低壓O形環

92．．．輸入溝槽

94．．．輸出孔通道

96．．．低壓輸入油通道

98．．．外罩

第1圖顯示一依據本發明之第一具體實施例的泵之斷面圖。

第2圖顯示第1圖中所示之泵的內部部分的斷面之透視圖。

第3圖顯示第1圖中所示之泵的斷面之一部分，其中該凸輪軸係在一完全衝程位置中。

第4圖顯示第1圖中所示之泵的斷面之一部分，其中該凸輪軸係在一完全離衝程位置中。

第5圖顯示用於第1至4圖中所示之泵的三代表性馬力曲線。

第6圖顯示依據本發明又另一具體實施例之活塞匣的斷面。

第7圖係第6圖中所示之活塞匣的周邊圖。

第8圖顯示第2圖中所示泵環次組成之半透明透視圖，其包括三匣及一潤滑匣。

第9圖顯示第8圖中所示泵環次組成之另一半透明透視圖。

第10圖顯示第1圖中所示之泵的代表性實施之透視圖。

30．．．活塞

48．．．鋸齒形螺紋

50．．．活塞回動彈簧

57．．．突出件

64．．．輸入接口

74．．．輸出止回球

78．．．C型彈簧

80．．．高壓油輸出溝槽

82．．．螺紋區

86．．．高壓O形環密封件

88．．．低壓O形環

92．．．輸入溝槽

Claims (20)

1. 一種活塞匣，其包含：一活塞室；一入口，其係鄰接該活塞室定位，且提供一使流體可透過其進入該活塞室之路徑；一第一出口，其係鄰接該活塞室定位，且提供一使該流體可透過其離開該活塞室之路徑；一活塞，其係至少部分定位在該活塞室中，及可於一相對較接近該入口之第一位置及一相對較遠離該入口之第二位置間移動；一第一阻障件，其係在該活塞及該入口間定位；一第一密封部件，其係定位且可於該第一阻障件及該入口間移動，其中當該第一密封部件鄰接該入口定位時，實質上將該入口密封，但當鄰接該第一阻障件定位時，允許該流體進入該活塞室；一第二阻障件，其係一C型彈簧，鄰接該第一出口定位；及一第二密封部件，其係定位且可於該活塞及該第二阻障件間移動，其中當該第二密封部件鄰接該第一出口定位時，實質上將該第一出口密封，但當其抵住使該第二阻障件變形時，允許該流體流過該第一出口。
2. 如申請專利範圍第1項所述之活塞匣，其中該第一密封部件包括一實質上球形部分。
3. 如申請專利範圍第1項所述之活塞匣，其中該第二阻障件係定位在該活塞室外。
4. 如申請專利範圍第1項所述之活塞匣，其更包含：一外罩，其包括該活塞室；及一在該外罩上之螺紋部分，其經組態以允許該活塞匣被螺入一泵上。
5. 如申請專利範圍第4項所述之活塞匣，其更包含：一在該外罩外部之溝槽，其容納該第二阻障件於其中。
6. 如申請專利範圍第4項所述之活塞匣，其更包含：一在該外罩外部之溝槽，其經組態以將流動於其中之流體導引至一所需位置。
7. 如申請專利範圍第4項所述之活塞匣，其中該C型彈簧係定位於該外罩外部。
8. 如申請專利範圍第1項所述之活塞匣，其更包含：一第二出口，其係鄰接該活塞室定位，且提供使該流體可透過其離開該活塞室之另一路徑；及一第三密封部件，其係定位且可於該活塞及該第二 阻障件間移動，其中當該第三密封部件鄰接該第二出口定位時，實質上將該第二出口密封，但當鄰接該第二阻障件定位時，允許該流體通過該第二出口。
9. 如申請專利範圍第1項所述之活塞匣，更包含一彈簧，其係當該活塞在一除了該第二位置以外之位置時，施加一恢復力至該活塞。
10. 一種操作一活塞之方法，該方法包含：在一活塞室內將該活塞自一相對較接近該活塞室之一入口的第一位置，移動至一相對較遠離該入口之第二位置；當藉由允許一經組態以在鄰接該入口時將該入口密封之第一密封部件移離該入口，而將該活塞從該第一位置移動至該第二位置時，允許一流體流入該活塞室；藉由當該活塞從該第一位置移動至第二位置時，將具有一C型彈簧之該第二密封部件朝一座移動而阻隔一出口。
11. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其更包含：將該活塞從該第二位置移動至該第一位置；當藉由偏壓該第一密封部件朝向該入口而將該活塞從該第二位置移動至該第一位置時，防止該流體流入該活塞室；及 當藉由偏壓該第二密封部件離開該出口而將該活塞從該第二位置移動至該第一位置時，允許該流體流出該活塞室。
12. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其更包含：使用一定位在該入口及該活塞室間之第一阻障件，來防止該第一密封部件進入該活塞室。
13. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其更包含：使用一定位在該出口外部間之第二阻障件，來防止該第二密封部件自該活塞室分離。
14. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其更包含：藉由螺紋旋開一活塞匣組件將該活塞匣組件移離該活塞在其內操作之一泵，且因而鬆開在包括該活塞室的一外罩之一外部部分上的螺紋部分。
15. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其更包含：當藉由偏壓一第三密封部件離開一連接至該活塞室之第二出口，而將該活塞從該第二位置移動至該第一位置時，允許該流體流出該活塞室。
16. 如申請專利範圍第10項所述之方法，該方法更包含：當藉由允許一第三密封部件移向一連接至該活塞 室之第二出口且因此在其間形成一密封，而將該活塞從該第一位置移動至該第二位置時，防止該流體流出該活塞室。
17. 一種活塞匣，其包含：一流體容納構件，其係用於容納一流體；一流體進入構件，其係用於使該流體進入該流體容納構件，其中該流體進入構件係鄰接該流體容納構件定位，且提供一該流體可透過其進入該流體容納構件的路徑；一流體輸出構件，其係用於自該流體容納構件輸出該流體，其中該流體輸出構件係鄰接該流體容納構件定位，且提供一流體可透過其離開該流體容納構件之路徑；一流體移動構件，其係用於移動該流體，其中該流體移動構件係至少部分定位在該流體容納構件中，且可於一相對較接近該流體進入構件之第一位置及一相對較遠離該流體進入構件之第二位置間移動；一第一阻障構件，其係用於提供一第一阻障，該第一阻障構件定位在該流體移動構件及該流體進入構件之間；一第一密封構件，其係用於提供一第一流體密封，該第一密封構件係定位且可於該第一阻障構件及該流體進入構件間移動，其中當該第一密封構件鄰接該流體 進入構件定位時，實質上將該流體進入構件密封，但當鄰接該第一阻障構件定位時，允許該流體進入該流體容納構件；一第二阻障構件，其包含一C型彈簧，係用於提供一第二阻障，該第二阻障構件鄰接該流體輸出構件定位；及一第二密封構件，其係定位及可於該流體移動構件及該第二阻障構件之間移動，其中當該第二密封構件鄰接該流體輸出構件定位時，實質上將該流體輸出構件密封，但當鄰接該第二阻障構件定位時，允許該流體通過該流體輸出構件。
18. 如申請專利範圍第17項所述之活塞匣，其更包含：一偏壓構件，其係用於偏壓該流體移動構件朝向該第二位置，其中該偏壓構件係鄰接該流體移動構件定位。
19. 如申請專利範圍第17項所述之活塞匣，其更包含：一導引構件，其係用於將流出該流體輸出構件之流體導引至一在該流體容納構件外部之所需位置。
20. 如申請專利範圍第17項所述之活塞匣，其更包含：一限制構件，其係用於限制該第二阻障件構件之滑動旋轉運動。