立式偏心旋转隔膜泵的高负载长寿命传动装置
技术领域
本实用新型涉及隔膜泵的技术领域，具体涉及立式偏心旋转隔膜泵的传动装置，特别适应高负载传动，以延长使用寿命。
背景技术
现有技术中，立式偏心旋转隔膜泵大致如图1至图5所示，采用螺丝将电机10及底座20锁定连接在一起，偏心轮30固定安装在电机输出轴上，传动轴40固定在支撑架50中，传动轴40的下端与偏心轮30的下凹槽a接触，而上端与囊座60中央位置处的上凹槽b接触，囊体70从上方套置在囊座60中，并且囊体70的底部连接在支撑架50的支撑臂上，顶盖80设置在囊座60上，并借助卡扣将顶盖80、囊体70、囊座60与底座20固定在一起。工作时，电机10传动于偏心轮30，带动传动轴40进行偏心旋转，使支撑架50的支撑臂上下动作，带动囊体70进行吸入或压出动作，从而实现将流体泵出。
其中，现有技术的传动装置结构，如图6所示，大致包括偏心轮30、传动轴40和支撑架50并配合囊座60实现传动功能，本发明人仔细分析其结构，发现其存在下列问题：
一、所述囊座60中央位置处的上凹槽b，为一体注塑方式设置在囊座60上；考虑到上凹槽b是与传动轴40接触传动，故囊座60必须使用耐磨材质；然而一般耐磨材质在耐温性及刚性强度方面比较弱，如果囊座60整体都使用耐磨又耐高温材质，则成本会很高，因此，事实上囊座60通常选用耐磨性好但耐高温欠佳的材料；但是，在高负载长时间运转场合下容易产生高温，致使囊座60在使用中容易塌陷变形或者上凹槽b磨损严重，甚至造成失效；如此看来，这种整体注塑的囊座60结构不适合高负载长时间所用；
二、所述传动轴40与囊座60的上凹槽b接触，上凹槽b为锥形喇叭口，容易发生顶死、负载电流升高的风险；对偏心轮30与电机输出轴的压入组装精度控制要求高；
三、所述传动轴40与支撑架50为压入过盈配合方式，传动轴40与支撑架50的保持力取决于支撑架50轴孔内径的过盈量、材质硬度、接触面积，在高负载长时间运转的应用场合，传动轴40容易松脱失效；
四、传动装置的传动轴40还可以采用一种异形轴40’结构代替，配合图7所示，异形轴40’由中央部位一段外径大的圆轴和两端外径小的圆轴构成，为了提高异形轴40’与支撑架50的扭矩保持力，外径大的圆轴还加工成滚花轴，该异形轴40’的加工成本高，不适合大批量生产。
实用新型内容
针对现在技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种立式偏心旋转隔膜泵的高负载长寿命传动装置，以适合高负载长时间所用，确保传动正常、有效。
为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：
立式偏心旋转隔膜泵的高负载长寿命传动装置，包括偏心轮、传动轴、支撑架配合囊座和轴套实现传动，偏心轮安装在用于提供隔膜泵工作动力的电机输出轴上，电机输出轴位于隔膜泵的纵向轴线上，偏心轮的偏心位置形成下凹槽，传动轴的下端插置在偏心轮的下凹槽中，并且传动轴的下端与下凹槽接触而由偏心轮带动传动轴旋转，传动轴的中段部位固定在支撑架中并驱动支撑架随传动轴旋转，用于安装囊体的囊座在中央位置处形成中心孔，中心孔的中心线位于隔膜泵的纵向轴线上，轴套与囊座为分体成型，轴套紧固安装在囊座的中心孔中，轴套的中心形成上凹槽，传动轴的上端插置在轴套的上凹槽中，并且传动轴的上端与轴套的上凹槽接触而由上凹槽的内壁支撑起旋转的传动轴。
进一步，所述轴套为自润滑耐磨的塑料材质，如POM、PEEK；囊座为耐高温高强度的塑料材质，如含玻纤的PPA、PA、PC；轴套与囊座为分体注塑，通过过盈配合将轴套压入囊座的中心孔中。
进一步，所述囊座的中心孔内径呈上大、下小且中间具有台阶的形态，轴套的外径也呈上大、下小的形态且上部具有凸垣，通过凸垣设置在台阶上，凸垣的外壁与中心孔的上部内壁过盈配合，使轴套由上至下固定安装在囊座的中心孔中。
进一步，所述轴套的形状为上端封闭、下端形成上凹槽，上凹槽具有锥形喇叭口，传动轴的上端与轴套的锥形喇叭口内壁接触。
进一步，所述轴套的上凹槽形状为：口部为锥形喇叭口，底部为圆柱面沉孔，且锥形喇叭口的斜面角度大于传动轴的倾斜角度。
进一步，所述传动轴的上端外径部与轴套的圆柱面沉孔及锥形喇叭口过渡处弧面接触，传动轴的上端球头面越过该弧面伸入圆柱面沉孔内；圆柱面沉孔的深度足够保证传动轴的上端球头面不与圆柱面沉孔底面接触。
进一步，所述偏心轮的下凹槽形状为：靠近偏心轮轴的一半槽壁为锥形面，远离偏心轮轴的另一半槽壁为圆柱面，下凹槽的底面为平面，传动轴的下端球头面与下凹槽的底面接触，传动轴的下端球头面和其外径部过渡的圆角部分与下凹槽的锥形面底部位置接触。
进一步，所述传动轴的中心轴线与偏心轮下凹槽的锥形面侧壁成1～5°的夹角β。
进一步，所述传动轴为不锈钢材质，支撑架为耐高温塑料材质，如含玻纤的PPA、PA、PC，传动轴的中段部位与支撑架通过一体注塑固定在一起。所述传动轴的中段部位设置有截面为D型的槽切面。所述传动轴的中段部位设有直纹滚花、网纹滚花或键槽。
所述传动轴的中心轴线与纵向轴线形成夹角α，α的理想角度范围为11～15°。
采用上述方案后，本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：
一、将囊座与具有上凹槽的轴套分体成型，再通过过盈配合等方式紧固安装在一起，这样，轴套可选择自润滑且低摩擦系数的材质，囊座可选择耐高温的材质，既满足传动轴与上凹槽(轴套)耐磨性的问题，又保证囊座在囊体压缩膨胀运动中高压力负载下的刚性强度，结构上适合高负载长时间所用，保证传动正常、有效，而且，总体上零部件的成本较低；
二、将轴套的上凹槽设计为锥形喇叭口和圆柱面沉孔的组合形态，将偏心轮的下凹槽设计为锥形面、圆柱面和平面的组合形态，组装时，偏心轮的下凹槽锥形面可以起到导向作用让传动轴快速滑入下凹槽中，方便组装，组装后，偏心轮的下凹槽锥形面设计可以避免传动轴的下端外径部与锥形面接触，传动轴的下端球头面与下凹槽的底面接触，传动轴的下端球头面和其外径部过渡的圆角部分与下凹槽的锥形面底部位置接触，传动轴的上端外径部与轴套的沉孔及喇叭口过渡处弧面接触，传动轴的上端球头面越过该弧面伸入沉孔内，沉孔的深度足够保证传动轴上端球头面不与沉孔底面接触，这样，避免了传动轴两端顶死造成负载电流升高的风险，对偏心轮与电机输出轴的压入组装控制精度要求也同时降低；
三、将传动轴的中段部位与支撑架通过一体注塑固定在一起，进一步，在传动轴的中段部位设置有截面为D型的槽切面，注塑体将D型槽切面完全包覆，既增强圆周方向的扭矩，又增强轴向方向的剪切强度，大大提高长时间高负载下运动的支撑架与传动轴之间的保持力，进一步实现高负载长寿命的可靠性；而且，传动轴采用D型槽切面，成本比较低，可以实现大批量生产。
下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步详细描述。
附图说明
图1是现有立式偏心旋转隔膜泵的组合剖视图；
图2是现有立式偏心旋转隔膜泵的分解俯视图；
图3是现有立式偏心旋转隔膜泵的分解仰视图；
图4是现有立式偏心旋转隔膜泵的组合俯视图；
图5是图4的分解剖视图；
图6是图4中传动装置的放大图；
图7是现有立式偏心旋转隔膜泵采用异形轴的结构示意图；
图8是本实用新型传动装置的立体分解图；
图9是运用本实用新型的立式偏心旋转隔膜泵的分解仰视图；
图10是运用本实用新型的立式偏心旋转隔膜泵的组合俯视图；
图11是图10的分解剖视图；
图12是图10的组合剖视图；
图13是图12的局部示意图；
图14是图8至图13中传动轴的结构示意图；
图15是本实用新型另一种传动轴的结构示意图；
图16是本实用新型又一种传动轴的结构示意图。
标号说明
电机10，底座20，偏心轮30，传动轴40，异形轴40’，支撑架50，囊座60，囊体70，顶盖80，下凹槽a，上凹槽b；
电机1，底座2，卡簧21，偏心轮3，锥形面31，圆柱面32，平面33，传动轴4，槽切面41，直纹滚花42，键槽43，支撑架5，拉脚孔51，囊座6，中心孔61，台阶611，轴套62，凸垣621，锥形喇叭口63，圆柱面沉孔64，囊体7，卡球71，顶盖8，阀座9，伞形止回阀片91，平板止回阀片92，下凹槽A，上凹槽B，弧面C，圆角部分E，纵向轴线L，夹角α，夹角β。
具体实施方式
请参阅图8至图16所示，本实用新型揭示的立式偏心旋转隔膜泵的高负载长寿命传动装置，包括偏心轮3、传动轴4、支撑架5配合囊座6和轴套62实现传动。偏心轮3安装在用于提供隔膜泵工作动力的电机1的输出轴上，电机1的输出轴位于隔膜泵的纵向轴线L上，偏心轮3的偏心位置形成下凹槽A。传动轴4的下端插置在偏心轮3的下凹槽A中，并且传动轴4的下端与下凹槽A接触，而由偏心轮3带动传动轴4做旋转运动。传动轴4的中段部位固定在支撑架5中，并且由传动轴4驱动支撑架5随传动轴4一起旋转。用于安装囊体7的囊座6在中央位置处形成中心孔61，中心孔61的中心线位于隔膜泵的纵向轴线L上。轴套62与囊座6为分体成型，轴套62紧固安装在囊座6的中心孔61中，轴套62的中心形成上凹槽B。传动轴4的上端插置在轴套62的上凹槽B中，并且传动轴4的上端与轴套62的上凹槽B接触，而由上凹槽B的内壁对旋转的传动轴4起到支撑作用。
本实用新型将囊座6与具有上凹槽B的轴套62分体注塑成型，再通过过盈配合等方式将轴套62压入囊座6的中心孔61中紧固安装在一起，这样，轴套62和囊座6可以分别选择不同材质，具体地，轴套62可选择自润滑耐磨且低摩擦系数的塑料材质，如POM、PEEK，囊座6可选择耐高温高强度的塑料材质，如含玻纤的PPA、PA、PC，既满足传动轴4与轴套62上凹槽B配合时耐磨性的问题，又保证囊座6在囊体7压缩膨胀运动中高压力负载下的刚性强度，结合图9至图12所示，使得本实用新型的传动装置在结构上适合高负载长时间所用，保证传动正常、有效，而且，总体上零部件的成本较低。
本实用新型轴套62的优选设计是，轴套62的形状为上端封闭、下端形成上凹槽B，上凹槽B具有锥形喇叭口63，传动轴4的上端与轴套62的锥形喇叭口63内壁接触。进一步，所述轴套62的上凹槽B最佳形状为：口部为锥形喇叭口63，底部为圆柱面沉孔64，且锥形喇叭口63的斜面角度大于传动轴4的倾斜角度。组装后，所述传动轴4的上端外径部与轴套62的圆柱面沉孔64及锥形喇叭口63过渡处弧面C接触，传动轴4的上端球头面越过该弧面C伸入圆柱面沉孔64内；圆柱面沉孔64的深度足够保证传动轴4的上端球头面不与圆柱面沉孔64底面接触。
为了方便囊座6与轴套62的组装及牢固结合，所述囊座6的中心孔61内径呈上大、下小且中间具有台阶611的形态，轴套62的外径也呈上大、下小的形态且上部具有凸垣621，通过凸垣621设置在台阶611上，以及凸垣621的外壁与中心孔61的上部内壁过盈配合，使轴套62由上至下固定安装在囊座6的中心孔61中。
本实用新型偏心轮3的优选设计是，偏心轮3的下凹槽A形状为：靠近偏心轮轴的一半槽壁为锥形面31，远离偏心轮轴的另一半槽壁为圆柱面32，下凹槽A的底面为平面33，偏心轮3的下凹槽A锥形面31设计可以避免传动轴4的下端外径部与锥形面31接触，最佳设计是所述传动轴4的中心轴线与偏心轮3下凹槽A的锥形面31侧壁成夹角β，考虑到夹角β如果太大，对传动轴的约束就小，而夹角β如果太小，则散热性及储油空间不佳，因此，夹角β的理想角度范围为1～5°。偏心轮2的下凹槽A锥形面31在组装时可以起到导向作用，让传动轴4方便、快速地滑入下凹槽A中。组装后，传动轴4的下端球头面与下凹槽A的底面平面33接触，同时，传动轴4的下端球头面和其外径部过渡的圆角部分E与下凹槽A的锥形面31底部位置接触。
这样，本实用新型将轴套62的上凹槽B设计为锥形喇叭口63和圆柱面沉孔64的组合形态，将偏心轮3的下凹槽A设计为锥形面31、圆柱面32和平面33的组合形态，避免了传动轴4两端顶死造成负载电流升高的风险，对偏心轮3与电机输出轴的压入组装控制精度要求也同时降低。
本实用新型传动轴4的优选设计是，传动轴4为不锈钢材质，支撑架5为耐高温塑料材质，如含玻纤的PPA、PA、PC，传动轴4的中段部位与支撑架5通过一体注塑固定在一起。如图14所示，所述传动轴4的中段部位还设置有截面为D型的槽切面41，传动轴4与支撑架5一体注塑结合时，注塑体将D型槽切面41完全包覆，既增强圆周方向的扭矩，又增强轴向方向的剪切强度，大大提高长时间高负载下运动的支撑架5与传动轴4之间的保持力，进一步实现高负载长寿命的可靠性；而且，传动轴4采用D型槽切面41，成本比较低，可以实现大批量生产。所述传动轴4的中段部位也可以设有直纹滚花42(如图15所示)、网纹滚花或键槽43(如图16所示)，中段部位被注塑体完全包覆。其中D型槽以及键槽方式的传动轴，其成型后与支撑架5的保持力远大于滚花轴的保持力，见下表所示。
如图13所示，所述传动轴4的中心轴线与纵向轴线(电机1中心轴线)形成夹角α，考虑到夹角α如果太大，行程就大，结构上较难实现，而夹角α如果太小，气泵打气的空间效率就低，因此，α的理想角度范围为11～15°。
需要说明的是，本实用新型的传动装置不仅可以应用于图9至图12所示的立式偏心旋转隔膜泵，也可以应用于图1所示的立式偏心旋转隔膜泵或者其他结构的立式偏心旋转隔膜泵，以替代其中的传动装置，满足高负载长时间使用的需求。
如图9至图12所示，本实用新型运用于图示立式偏心旋转隔膜泵，用螺丝将电机1及底座2锁定组装在一起，电机输出轴压入偏心轮3中，传动轴4的中段部位与支撑架5一体注塑，传动轴4的下端球头面与偏心轮3的下凹槽A接触，传动轴4的上端与轴套62的锥形喇叭口63内径部接触，轴套62套装于囊座6的中央位置处，囊体7从囊座6上方套入囊体腔中，并将囊体7的下部卡球71穿过支撑架5的拉脚孔51卡住固定，阀座9的多个伞座上装入带卡球的伞形止回阀片91，阀座9的上部装入平板止回阀片92，伞形止回阀片91和平板止回阀片92与囊体7对应，阀座9并与顶盖8扣合后进行超声波熔接组装起来，熔接完成后的阀座9与顶盖8组件扣入囊座6上，将囊体7压迫住，最后通过多个卡簧21将底座2及顶盖8的每个角落的卡簧槽扣合起来，将整个泵体紧固。如此，运用本实用新型传动装置后，适合高负载长时间所用，确保传动正常、有效。
以上所述仅为本实用新型的具体实施例，并非对本实用新型保护范围的限制。应当指出，本领域的技术人员在阅读完本说明书后，依本案的设计思路所做的等同变化，均落入本案的保护范围。
