阅读说明：本技术 带有偏移滑块曲柄的电动隔膜泵 (Electric diaphragm pump with offset slider crank ) 是由 D.布洛克 Z.阿斯特 J.西蒙斯 S.J.L.兹迪克 A.G.布拉格斯 W.A.赛思 于 2020-03-10 设计创作，主要内容包括：一种隔膜泵,其具有能够围绕旋转轴线旋转并联接于活塞的曲轴。活塞能够在吸入冲程和排出冲程之间在活塞缸内沿着运动轴线往复地移位。联接于活塞缸的隔膜壳体至少部分地限定泵送腔室,在活塞往复运动时,流体泵送通过该泵送腔室。与活塞和连杆之间的连接相交的运动轴线可不与曲轴的旋转轴线相交,使得相对于其中运动轴线与旋转轴线相交的布置,在排出冲程期间活塞侧负载力的峰值减小,并且在吸入冲程期间活塞侧负载力的峰值增大,以便获得排出冲程和吸入冲程的活塞侧负载力的峰值之间的改善的平衡。(A diaphragm pump has a crankshaft rotatable about an axis of rotation and coupled to a piston. The piston is reciprocally displaceable within the piston cylinder along an axis of motion between a suction stroke and a discharge stroke. A diaphragm housing coupled to the piston cylinder at least partially defines a pumping chamber through which fluid is pumped as the piston reciprocates. The movement axis intersecting the connection between the piston and the connecting rod may not intersect the rotational axis of the crankshaft, so that the peak value of the piston-side load force during the discharge stroke is reduced and the peak value of the piston-side load force during the suction stroke is increased, relative to an arrangement in which the movement axis intersects the rotational axis, in order to obtain an improved balance between the peak values of the piston-side load force of the discharge stroke and the suction stroke.)

带有偏移滑块曲柄的电动隔膜泵

相关申请的交叉引用

本申请要求美国临时专利申请序列号62/816,732的权益，该申请提交于2019年3月11日并且以其整体通过引用并入本文中。

技术领域

本公开涉及用于移动液体和浆液的正排量泵。更具体地，但不排他地，本公开涉及具有用于触动泵的一个或多个隔膜的电动马达的隔膜泵。

背景技术

泵可用于有利于流体的传输，该流体包括但不限于液体、浆液和混合物。因此，泵(诸如例如正排量泵)可设计成处理一定范围的流体粘度，包括包含相对显著的固体含量的流体，并且设计成泵送相对苛刻的化学制品。

正排量泵可采取多种不同的形式，包括例如正排量泵，其利用与流体从泵的腔室的吸入和随后的排出有关的隔膜或活塞。例如，关于作为隔膜泵的正排量泵，此类泵通常包括一对相对的隔膜，其沿着公共轴线相对于彼此往复运动。常规地，这些“双隔膜”泵利用高压空气气动地驱动。此类设计可允许由泵生成的压力通过系统中的空气的压力来控制。此外，因为气动驱动通常可防止火花的生成，所以此类空气操作的隔膜泵通常适合在潜在的***环境中操作。

然而，空气操作的隔膜泵(AODP)具有它们的缺点。例如，AODP的高压空气典型地由空气压缩机生成，该空气压缩机可为系统所需的装备的附加件并具有相关联的成本。另外，由于在高压气体的产生、输送和转化为机械功中的能量的相对显著损失，故对气动技术的依赖可导致净操作能量使用不佳。

因此，仍然存在创造泵的机会，该泵包括隔膜泵的典型优点并对其进行改进，同时提供对气动地驱动的泵的低效率的依赖的备选方案。

发明内容

本发明内容提供成以简化的形式介绍构思的选择，该构思在下面在

具体实施方式

中被进一步描述。本发明内容不旨在识别要求权利的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制要求权利的主题的范围。

本公开的实施例的方面是隔膜泵，该隔膜泵可包括曲轴箱和曲轴，曲轴至少部分地定位在曲轴箱内并且能够围绕旋转轴线旋转。隔膜泵可包括通过连杆联接于曲轴的活塞，活塞能够在吸入冲程和排出冲程之间在活塞缸内并沿着运动轴线往复地移位，运动轴线与活塞和连杆之间的连接相交。隔膜壳体可联接于活塞缸的端部，并且可构造成至少部分地限定泵送腔室，并且在活塞往复运动时，泵送流体通过泵送腔室。运动轴线可不与曲轴的旋转轴线相交，使得相对于其中运动轴线与旋转轴线相交的布置，在排出冲程期间遇到的活塞侧负载力的峰值减小，并且在吸入冲程期间遇到的活塞侧负载力的峰值增大，以在排出冲程和吸入冲程的活塞侧负载力的峰值之间获得更接近的平衡。

本公开的实施例的另一方面是隔膜泵系统，该隔膜泵系统可包括曲轴箱和曲轴，该曲轴至少部分地定位在曲轴箱内并且联接于电动马达。此外，曲轴可能够围绕旋转轴线旋转。至少三个活塞可围绕曲轴箱径向地布置，至少三个活塞中的每个活塞通过连杆联接于曲轴的曲拐。另外，每个活塞可能够在吸入冲程和排出冲程之间在活塞缸内并沿着运动轴线往复地移位，至少三个活塞中的每个活塞的运动轴线与活塞和连杆之间的连接相交。隔膜泵系统还可包括至少三个隔膜壳体，其均联接于活塞缸的端部，并且构造成至少部分地限定泵送腔室，并且在活塞往复运动时，泵送流体通过泵送腔室。此外，至少三个活塞中的每个的运动轴线可不与曲轴的旋转轴线相交，使得在排出冲程期间遇到的活塞侧负载力的峰值减小，并且在吸入冲程期间遇到的活塞侧负载力的峰值增大，使得相对于其中运动轴线与旋转轴线相交的布置，在排出冲程和吸入冲程的活塞侧负载力之间获得更接近的平衡。

另外，本公开的实施例的方面是隔膜泵，该隔膜泵可包括曲轴箱和曲轴，曲轴至少部分地定位在曲轴箱内并且能够围绕旋转轴线旋转。隔膜泵可包括通过连杆联接于曲轴的活塞，活塞能够在吸入冲程和排出冲程之间在活塞缸内往复地移位。隔膜壳体可联接于活塞缸的端部，并且可构造成至少部分地限定泵送腔室，并且在活塞往复运动时，泵送流体通过泵送腔室。活塞缸可围绕与旋转轴线相交的中心纵向缸轴线延伸。另外，活塞可通过活塞销枢转地联接于连杆，该活塞销沿着活塞销的中心纵向轴线定位，该中心纵向轴线平行于中心纵向缸轴线，从其线性地偏移，使得相对于其中活塞销不从中心纵向缸轴线线性地偏移的布置，在排出冲程期间遇到的活塞侧负载力的峰值减小，并且在吸入冲程期间遇到的活塞侧负载力的峰值增大，以便在排出冲程和吸入冲程的活塞侧负载力之间获得更接近的平衡。

考虑到附图和以下详细描述，将更好地理解本公开的这些和其他方面。

附图说明

本文中的描述参照附图，其中遍及若干视图，相似的附图标记指代相似的零件。

图1示出根据本公开的示出的实施例的隔膜泵系统。

图2示出根据本公开的示出的实施例的隔膜泵的透视侧视图。

图3示出沿图2中的线3-3截取的隔膜泵的截面图。

图4示出沿图2中的线4-4截取的隔膜泵的截面图。

图5示出根据本公开的示出的实施例的隔膜泵系统和相关联的支架的分解图。

图6示出根据本公开的示出的实施例的隔膜泵系统和相关联的支架的侧视图。

图7示出根据本公开的示出的实施例的隔膜泵的曲轴箱和活塞构件的侧视透视图。

图8示出根据本公开的示出的实施例的隔膜泵的曲轴箱、内部隔膜壳体和某些活塞构件的侧视图。

图9示出曲线图，该曲线图显示根据本公开的示出的实施例的、随曲柄角度变化的、在具有三个隔膜壳体的电动隔膜泵的公共出口处的出口压力。

图10示出显示现有技术双隔膜泵中随泵循环变化的出口压力的曲线图。

图11A示出根据主题公开的示出的实施例的、具有线性偏移滑块曲柄机构的电动隔膜泵的一部分的截面图。

图11B示出来自图11A的方框11B的放大视图，该放大视图描绘根据主题公开的示出的实施例的偏移滑块曲柄机构的活塞缸的线性偏移中心线。

图12示出曲线图，该曲线图描绘滑块曲柄机构的偏移设计可随曲柄角度变化对活塞侧加载的影响的实例。

图13示出曲线图，该曲线图描绘滑块曲柄机构的偏移设计可随曲柄角度变化对泵出口压力的影响的实例。

图14示出容纳在活塞中的活塞销腔体中的活塞销，该活塞销腔体从对应的缸轴线线性地偏移。

图15A示出泵的一部分和滑块曲柄机构的相关联的活塞的放大视图，该相关联的活塞具有运动的偏移轴线，并且活塞的往复位移由线性引导件引导。

图15B示出具有活塞的泵的一部分的前侧透视图，该活塞通过线性引导件滑动地联接于活塞缸。

图16示出隔膜泵的一部分的放大视图，其中运动轴线相对于至少旋转轴线在角度上偏移。

当结合附图阅读时，将更好地理解前面的发明内容以及本公开的某些实施例的以下详细描述。为了说明本公开，在附图中显示某些实施例。然而，应当理解，本公开不限于附图中所示的布置和工具。此外，相应的图中相似的标记指示相似或相当的零件。

具体实施方式

某些术语为了方便而用于前面的描述中，并且不旨在为限制性的。诸如“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“第一”和“第二”的词语在附图中表示参照的方向。该术语包括上面特别提到的词语、其派生词和类似含义的词语。另外，词语“一”和“一个”限定为包括所参照的项目中的一个或多个，除非特别提到。跟随两个或更多个项目的列举(诸如“A、B或C”)的短语“...中的至少一个”意指A、B或C中任何单独的一个，以及它们的任何组合。

图1示出根据本公开的示出的实施例的隔膜泵系统50。隔膜泵系统50可除了别的构件以外包括隔膜泵10，隔膜泵10可操作地联接于控制系统12和驱动器14。虽然本文中讨论的实施例在包括电动隔膜泵系统的隔膜泵系统方面被讨论，但是至少某些特征也可适用于各种其他类型的泵系统，包括但不限于其他类型的泵和正排量泵，包括但不限于利用活塞而不是隔膜来将流体移入/移出泵的泵送腔室的正排量泵。另外，当与至少气动隔膜泵系统相比时，本文中讨论的隔膜泵系统的至少某些特征可提供相对显著的优点，包括但不限于净操作能量使用中的提高的能量效率。

根据某些实施例，控制系统12可除了别的构件以外包括例如外部嵌入式控制器11，其通信性地耦合于人机接口13。外部控制器11可构造成至少出于配料或定量给料的目的而使隔膜泵10的操作自动化。外部控制器11还可构造成向系统50添加其他循环计数功能。另外，外部控制器11可构造成将驱动器14的速度(诸如例如，马达速度)与由隔膜泵泵送的过程流体的流率相关联。外部控制器11还可包括用于延长时段的失速事件的超控。此外，控制系统12可为可选的，以补充马达驱动，诸如构造成操作驱动器14的变频驱动(VFD) 15。

如至少图1所示，隔膜泵10可机械地联接于驱动器14。虽然可使用多种类型的驱动器14，包括但不限于多种不同类型的发动机和马达，但是根据示出的实施例，驱动器14是电动马达。另外，驱动器14可以可操作地联接于隔膜泵系统50的曲轴40(图4)，使得驱动器14的操作可有利于至少曲轴40围绕曲轴轴线(或“旋转轴线”)100(图4)的旋转位移。此外，如至少图1所示，根据某些实施例，驱动器14至曲轴40的此类可操作联接可包括齿轮箱16，齿轮箱16可构造成调节和/或控制从驱动器14传递到曲轴40的相对速度和扭矩。

如至少图1至图5所示，根据某些实施例，隔膜泵10可除了另的构件以外包括曲轴箱17、多个隔膜壳体18、公共入口歧管20(图5)、公共出口歧管38和滑块曲柄机构21(图3)。此外，如由至少图2所示，曲轴箱17可包括下曲轴箱26和上曲轴箱28。如至少图4所示，下曲轴箱26可提供下曲轴箱腔体86。另外，曲轴40可从曲轴箱17突出，用于与驱动器14的可操作连接，如前所述。

虽然对于不同的实施例，隔膜壳体18的数量可变化，但是主题公开的发明人确定奇数数量的隔膜壳体(大于一个)可为优选的。因此，示出的实施例描绘但不限于具有三个隔膜组件18的隔膜泵10。此外，每个隔膜壳体18可联接于滑块曲柄机构21的相邻活塞68，如例如图3所示。除了均能够在对应的活塞缸60内往复地移位的多个活塞68之外，示出的滑块曲柄机构21还可包括曲轴40的凸轮82(还可称为曲拐)和连杆62，如例如图4所示。

另外，根据至少某些实施例，隔膜壳体18中的每个可具有大体类似的构件。类似地，与特定隔膜壳体18相关联的滑块曲柄机构21的至少某些构件可具有和与另一隔膜壳体18相关联的滑块曲柄机构21的其他类似构件相同的构造。因此，例如，与特定隔膜壳体18一起使用的滑块曲柄机构21的活塞68、活塞缸60和/或连杆62中的每个可具有和与另一隔膜壳体18一起使用的类似构件类似的构造和特征。因此，应当理解，除非另有说明，对于隔膜组件18中的每个和相关联的滑块曲柄机构21，平行元件和用于这些元件的相关联特征可存在，无论此类平行元件和特征在本公开的某些附图中是否实际上可见，或者在本文中是否被明确地单独讨论。

每个隔膜壳体18可包括外部壳体42和内部壳体44，外部壳体42还可被称为流体帽。如至少图3所示，外部壳体42的至少内部部分可大体限定隔膜壳体18的泵送腔室46的至少一部分。泵送腔室46可与隔膜壳体18的入口22和出口24流体连通。因此，根据示出的实施例，进入隔膜泵10的公共入口歧管20的过程流体的至少一部分可通过入口22进入隔膜壳体18的泵送腔室46。此外，此类过程流体可通过隔膜壳体18的出口24离开泵送腔室46，并且继续前进至隔膜泵10的公共出口歧管38。

另外，如图5所示，根据某些实施例，单向止回阀48可功能性地定位在隔膜壳体18中的每个的入口22和出口24两者附近。虽然可使用多种类型的单向止回阀，但是根据某些实施例，单向止回阀48是球阀。另外，根据某些实施例，此类球阀可为重力操作的，并且因此不包括偏压机构，诸如例如弹簧。然而，备选地，根据其他实施例，单向止回阀48可除了其他形式的偏压元件之外包括诸如例如弹簧的偏压元件。

图3示出沿图2中的线3-3截取的截面图。隔膜壳体18包括隔膜80，隔膜80可用于改变泵送腔室46内的容积，以及因此压力。隔膜80的操作可用于将过程流体通过入口22抽吸到泵送腔室46中，诸如例如经由在第一方向上移位或弯曲隔膜80的至少一部分，以增加泵送腔室46内的容积，并且由此降低压力。此外，隔膜80在相反的第二方向上的位移或弯曲可减小泵送腔室46的容积，并且由此提供可迫使过程流体的至少一部分通过出口24从泵送腔室46出去的压力。

虽然可使用多种类型的隔膜，但是根据某些实施例，隔膜80是传统的柔性隔膜。另外且可选地，根据某些实施例，与隔膜在常规AODP中的使用相比，隔膜80可在内部壳体44和外部壳体42之间以相反的方位定位。根据某些实施例，诸如至少在图3和图4中示出的实施例，隔膜80可定位成使得隔膜80的环形柔性部分83的弓形形状设置在大体远离泵送腔室46的方向上，并且改为朝向隔膜壳体18的容纳腔体81的大体方向。

隔膜壳体18内的隔膜80可设计为可更换的磨损构件。例如，在示出的实施例中，隔膜80经由可移除的机械紧固件74(诸如例如螺栓)机械地联接于相关联的活塞68的第二端部94。此外，根据某些实施例，机械紧固件74可延伸穿过内部垫圈76和外部垫圈78，内部垫圈76和外部垫圈78定位在隔膜80的相对侧上并且支撑该相对侧。例如，如至少图3所示，隔膜80的径向内部部分可固定在内部垫圈76和外部垫圈78之间。内部垫圈76和外部垫圈78可构造成至少向隔膜80的相邻部分提供稳定和刚性的支撑。另外，隔膜80的径向向外部分可牢固地配合在内部壳体44和外部壳体42的相对密封表面之间。此外，根据某些实施例，外部垫圈78可集成到隔膜80中，使得外部垫圈78和隔膜80一起具有整体结构。

此外，如下所述，隔膜壳体18可构造成最小化或避免可泄漏经过隔膜80的过程流体的污染，诸如例如，由于隔膜80被损坏或磨损而泄漏经过隔膜80。经过隔膜80的泄漏的此类最小化或防止还可最小化隔膜80和因此隔膜泵10的操作中的中断和/或对隔膜80和因此隔膜泵10的损坏。另外，隔膜泵10可类似地设计成最小化或避免可泄漏通过隔膜80的过程流体的污染。

更具体地，如可在至少图3中看见的，在其中隔膜80被迫轴向远离旋转轴线100的排出冲程期间，在泵送腔室46的容积减小时，过程流体可从泵送腔室46泵送。在隔膜80被损坏和/或隔膜80失效的情况下，在排出冲程期间在隔膜80的泵送流体侧上产生的压力可倾向于迫使过程流体的至少一部分流过隔膜80或在隔膜80后面流动。然而，在示出的实施例中，容纳腔体81可限定在隔膜80的背面上。在正常操作期间，容纳腔体81可包括低压空气，诸如例如，大约环境压力(包括例如如在隔膜泵10不操作时测量的、没有约10磅/平方英寸(psi)的环境空气压力)的空气。该低压空气可在分离的隔膜壳体18的容纳腔体81之中通过。因为每个隔膜80在任一时刻处于其冲程的不同阶段，所以不在容纳腔体81中积聚显著的压力。

另外，现有技术的隔膜泵通常使用高压工作流体，诸如液压流体，其储存在隔膜后面，以在隔膜的背面上施加流体压力，这辅助或完全驱动隔膜。然而，关于此类设计，通过隔膜的泄漏可引起工作流体从隔膜的背面流动并且流入过程流体，由此污染过程流体。然而，与此类设计不同，本文中公开的隔膜壳体18的容纳腔体81可仅容纳低压空气，因为隔膜80被基本上完全机械地致动，诸如例如通过对应的活塞68以及与活塞68至隔膜80的机械联接相关联的构件。因此，根据主题公开的某些实施例，与至少部分地(如果不是全部地)依赖高压工作流体来驱动隔膜的现有设计不同，隔膜80的环形柔性部分83不由工作流体驱动，而是改为可大体上被完全机械地致动。

容纳腔体81还可基本上相对于(from)可在曲轴箱17的至少一部分内的润滑剂槽(诸如例如，在曲轴箱腔体86内的润滑剂，该润滑剂用于减少曲轴40和连杆62的磨损和分配热量)密封。例如，密封组件72(图3)可支承抵靠活塞68的外表面。密封组件72可包括例如一个或多个面向油的密封件和一个或多个面向容纳腔体的密封件，包括但不限于波纹管密封件和双向密封件。根据某些实施例，面向腔体的密封件可为横跨在活塞68的第二端部94和活塞缸60之间的波纹管设计(未示出)。密封组件72可构造和定位成防止润滑剂与过程流体混合，即使在过程流体将泄漏经过隔膜80并到达容纳腔体81的情况下。

另外，在至少维护操作期间，容纳腔体81可限制过程流体，以最小化隔膜泵10的停机时间。例如，通过隔膜壳体18的外部壳体42和机械紧固件74的简单移除，如至少图4所示，隔膜80以及内部垫圈76和外部垫圈78可被移除，并且容纳腔体81可被容易且彻底地清理。

关于滑块曲柄机构21的操作，活塞68沿着活塞轴线往复运动，该活塞轴线延伸穿过定位在曲轴箱17和隔膜壳体18之间的活塞缸60的缸孔59。活塞68在活塞68的第一端部92和第二端部94之间延伸。活塞68接近曲轴箱17的部分(即活塞68的第一端部92)可包括活塞销腔体，活塞销64定位在该活塞销腔体中，活塞销64将活塞68附接于连杆62。

活塞缸60可以可移除地安装于下曲轴箱26。如至少图3和图4所示，根据某些实施例，活塞缸60可与下曲轴箱26的孔口88对齐，使得活塞缸60的一部分延伸穿过孔口88并朝向曲轴箱腔体86。活塞缸60还可与孔口88的内表面匹配。此类布置可在泵10的操作期间向活塞缸60提供增加的稳定性。另外，此类构造可经由活塞缸60的此类定位来减小泵10的径向尺寸，并且因此，活塞68、隔膜80和外部壳体42可处于距曲轴40的减小的(多个)径向位置处。另外，如至少图8所示，活塞缸60还可进一步包括肩部61，肩部61可附接于曲轴箱17的平坦表面138，由此在泵10的操作期间向活塞缸60提供增加的稳定性，并且提高接近和拆卸的容易性。

根据某些实施例，活塞68和活塞缸60可设计用于受控的金属对金属滑动接触。此外，活塞68和活塞缸60中的一个或两者可被表面处理，诸如带有金刚石涂层，以便控制活塞68和活塞缸60中的一个或两者的磨损。在其他实施例中，滚动接触可提供在活塞68和活塞缸60之间，诸如例如经由滚动元件轴承，该滚动元件轴承是抵靠轨道延伸的再循环球轨。

另外或备选地，套筒或者支撑带(rider band) 70(图7)可围绕活塞6a的一部分周向地定位，这可最小化或者防止活塞68和活塞缸60的相邻部分之间的金属对金属接触。可能够作为磨损零件更换的套筒70可由多种材料制成，包括例如聚合物、陶瓷或金属。可在活塞68的必要压力和速度范围内提供合适磨损性能的示例性聚合物可除了别的材料以外包括Torlon^®、聚酯增强树脂和青铜填充聚四氟乙烯(PTFE)。

例如，除了别的特征以外，图7示出附接于第一活塞68的套筒70以及在将套筒附接于活塞68之前的另一个第二活塞68。关于第二活塞68，如看见的，活塞68的外表面包括形成到活塞68中的套筒凹部150，套筒凹部150构造用于套筒到活塞68上的座置。如还看见的，根据某些实施例，套筒凹部150可为活塞68的外表面的一部分，其具有尺寸(诸如例如直径)，该尺寸与活塞68的其他相邻部分的对应尺寸不同，诸如例如比该对应尺寸小。另外，虽然套筒凹部150可定位在沿着活塞68的多个位置处，如图7所示，但是根据某些实施例，套筒凹部150可位于一位置处，在该位置处，接着套筒70附接于活塞6b，套筒70将覆盖将活塞68附接于相关联的连杆的活塞销64。

如前所述，并且如至少图4所示，曲轴40可围绕旋转轴线100旋转。类似地，相对于曲轴40偏移的凸轮82包括中心轴线102，中心轴线102可平行于旋转轴线100并且从旋转轴线100偏移。根据某些实施例，曲轴40可包括两部分轴。此外，凸轮82可与曲轴40的第一部分41集成，而曲轴40的第二部分43可形成座位108。座位108可通过第一轴承组110固定在下曲轴箱26中，并且第二轴承组112可将曲轴40固定在上曲轴箱28中。另外，上曲轴箱28可包括围绕曲轴40的一部分延伸的密封件114。

如图4中部分地示出的，连杆62可从如前所述的与活塞68的连接延伸至与曲轴40的凸轮82的连接。虽然连杆62可以以多种不同的方式连接于凸轮82，但是根据示出的实施例，连杆62通过轴承环或轴颈轴承84连接于凸轮82。虽然轴承环84可以以多种方式联接于连杆62，如由至少图4所示，但是根据示出的实施例，轴承环84可定位在连杆62中的孔口内。轴承环84还可构造成有利于连杆62和曲轴40的凸轮82之间的滑动运动。另外，根据示出的实施例，每个轴承环84可沿着凸轮82相对于彼此竖直地移位，并且定心在凸轮82的中心轴线102上。

如至少图3和图4所示，延伸穿过每个活塞缸60的是对应的中心纵向缸轴线l16。另外，根据某些实施例，每个活塞68与其对应的缸轴线116共享其中心轴线。此外，根据某些实施例，活塞销64还可定位在缸轴线116上。备选地，根据其他实施例，活塞销64可从缸轴线116线性地偏移，这可向滑块曲柄机构21提供偏移特征，该偏移特征可改善可在隔膜壳体18的排出和吸入冲程期间遇到的活塞侧负载力和应力的平衡，如下所述。

还如图3和图4部分地示出的，隔膜壳体18可类似地围绕相关联的活塞缸60的缸轴线116定向。另外，轴承环84、连杆62、活塞缸60和活塞68可定心在水平面上，该水平面与用于其他隔膜壳体18的类似水平面一起可沿着凸轮82竖直地移位。

另外，根据某些实施例，用于隔膜壳体18的每个缸轴线116垂直于曲轴40的旋转轴线100。此外，根据某些实施例，隔膜壳体18的缸轴线116还可围绕旋转轴线100基本上相等地径向地间隔。例如，关于图3，根据其中隔膜泵10包括三个隔膜壳体18的某些实施例，每个缸轴线116设置成与另一个缸轴线116成120度。因为隔膜壳体18的所有三个连杆62设置在同一凸轮82上，并且围绕旋转轴线100相等地间隔，所以相应活塞68的往复运动彼此异相120度。因此，如果第一隔膜壳体18的活塞68处于其往复循环中的0度处，则第二隔膜壳体18的活塞68处于其相应往复循环的120度处，并且第三隔膜壳体18的活塞68处于其相应往复循环的240度处。类似地，对于包括五个隔膜壳体的某些实施例，每个活塞可设置成与其相邻的活塞成大约72度。

图5示出根据本公开的示出的实施例的示例性隔膜泵10和相关联的支架30的分解图。如图5中描绘的实施例中所示，隔膜泵10可包括相对于曲轴箱17和支架30处于竖直方位的驱动器14和齿轮箱16，其中驱动器14的驱动轴19定向成直接或间接地与曲轴40同轴联接。图5中还示出隔膜壳体18的分解图，如先前提到的，隔膜壳体18可均至少包括外部壳体42、内部壳体44、隔膜80和机械紧固件74。还示出公共入口歧管20和公共出口歧管38，以及分别与公共入口歧管20和公共出口歧管38可操作地连通的单向止回阀48。另外，图5示出三腿支架30，其中支架30的单独腿在相邻隔膜壳体18之间的位置处围绕曲轴箱17设置。支架30的此类腿可以以最小的工作表面占地面积将泵10固定在水平工作表面上。

图6示出根据主题公开的至少一个实施例的安装于备选支架30´的隔膜泵10的侧视图。图6中描绘的支架30´不同于图5的支架30，并且可包括上支架部分31、下支架部分32、支架基部34和多个支撑件36。隔膜泵10可在上部分支架部分31和/或下支架部分32处附接于支架30´。支架基部34可用于将隔膜泵10固定于除了别的表面以外的工作表面或地板。另外，支架基部34可构造用于通过叉车或其他手推车的相对容易拾起和移动。

如由至少图5和图6所指示，隔膜泵10可构造成由支架30、30’沿基本上竖直的方位支撑。因此，曲轴40的旋转轴线100(图5)以及驱动器14的驱动轴19还可设置在大体竖直的方向上。此外，此类方位可适应驱动器14的驱动轴19，其与曲轴40的旋转轴线100基本上同轴。隔膜泵10的此类竖直方位可提供许多优点，包括例如显著减少的工作场所占地面积和水平接近泵10(其可相对地摆脱其他泵设备)，这可有益于对泵10进行维护的能力，包括泵10和/或泵10的构件的更换、维修和/或清洁。另外，隔膜泵10的此类竖直方位可容许单向止回阀48基于重力操作，这可潜在地减少止回阀48的构件的数量，包括例如避免用以将球偏压在止回阀48内的弹簧。然而，虽然图1、图5和图6中描绘的驱动器14示为安装在竖直方位上，但是驱动器14以及隔膜泵系统50的其他构件可安装在多种其他方位上。

图7示出根据本公开的示出的实施例的隔膜泵10的曲轴箱17和活塞68的侧视透视图。此外，图7至少描绘下曲轴箱26和上曲轴箱28，其中可看到从下曲轴箱26和上曲轴箱28突出的活塞68中的两个。

如图7中看见的，根据示出的实施例，上曲轴箱28可包括凹进区段130，以及多个第一组连接器孔132，用于在接近曲轴箱17的弯曲表面140的位置处将上曲轴箱28的部分连接于下曲轴箱26。上曲轴箱28还可包括多个第二组连接器孔134，用于在接近曲轴箱17的平坦表面138的位置处将上曲轴箱28的部分连接于下曲轴箱26。下曲轴箱26可包括第三组连接器孔136，用于将活塞缸60的肩部61连接于曲轴箱17的相邻平坦表面138。另外，下曲轴箱26还可包括外壁148、平坦表面138、弯曲表面140、第一循环端口142和第二循环端口144。

如图8中看见的，连接器160可定位在至少第二组连接器孔134(图7)中，第二组连接器孔134用于在接近曲轴箱17的平坦表面138的位置处将上曲轴箱28连接于下曲轴箱26。另外，第一循环配件178可固定在第一循环端口142(图7)中，并且第二循环配件180可固定在第二循环端口144(图7)中。

已描述隔膜泵10的结构，现在将进一步描述操作。在一个示例性实施例中，驱动器14是由电流驱动的电动马达，该电流例如可由控制系统12控制。响应于接收电流，驱动器14可有利于驱动轴19的旋转，驱动轴19可操作地连接于曲轴40(带有或不带有可选的齿轮箱16)。由于旋转轴线100和凸轮82的中心轴线102之间的偏移，故曲轴40的旋转将生成每个活塞68沿着其相应活塞缸60的缸孔59的往复轴向运动。如上所述，通过使用单个凸轮82来驱动至少三个活塞68中的每个，结合在该实例中，活塞68围绕曲轴轴线100的120度间隔，每个活塞68的运动和每个隔膜80的吸入/排出循环与其他活塞68及它们的相关联的隔膜80异相120度或240度。

在某些实施例中，电动隔膜泵10构造成通过直径范围从约1/4英寸到约6英寸的入口和出口在大约0磅/平方英寸(psi)到大约500psi的范围内的压力下提供约0加仑/分钟到约300加仑/分钟的范围中的流率。本公开的实施例还构造成提供至少15英尺的干升程。根据某些实施例，电动隔膜泵能够执行至少约20英尺以及优选地至少约30英尺的湿升程。

图9示出一图表，该图表显示具有三个隔膜壳体18的示例性隔膜泵10的公共出口处的出口压力(虚线)，其随曲柄角度变化。如所示，使用具有异相吸入/排出循环的三个隔膜80可生成压力分布，其导致曲轴40每转六个出口最大压力峰值(P1-P6)。如所示，隔膜泵10的每360度循环的这六个最大压力峰值是相当水平的，其中这些峰值的最大压力仅略微不同于中值压力，如由延伸穿过图表的实线所指示，并且在公共出口处的最小出口压力(M1-M4)也仅略微不同于中值压力，如所示。

图10示出显示现有技术双隔膜泵中随泵循环变化的出口压力的图表。如图10所示，现有技术双隔膜泵可在双隔膜泵的每360度循环中仅生成两个最大压力峰值。此外，通过现有技术双隔膜泵的每个循环的峰值出口压力和最小出口压力之间的差值大于可使用具有三个隔膜壳体18的主题公开的电动隔膜泵10获得的最大出口压力和最小出口压力之间的差值。

图9和图10的压力曲线的比较显示相比于传统的双隔膜泵在降低的压力脉动和提高的平均压力方面的显著改善，该显著改善可通过包括三个隔膜壳体18的主题公开的泵10的实施例获得。此外，与传统的双隔膜设计相比，主题公开的三隔膜泵10实施例可通过将负载分散在三个隔膜组件18上来减小系统50上的力的大小。

另外，隔膜泵10可设计成在隔膜泵10面临失速情况时避免压力积聚。此外，隔膜泵经常用于需要或另外导致暂时流动中断的工业过程中。此类流动中断可为有意的，诸如例如经由操作者关闭到喷嘴的阀，或者可为无意的，诸如由流动路径中的意外堵塞产生。在典型的空气操作隔膜泵中，空气马达设计成使得总的流动中断(通常称为失速)避免过程流体中压力的积聚(正当空气继续输送至泵时)。

关于主题公开的隔膜泵系统50，例如，隔膜泵10的驱动器14(诸如例如电动马达)可设计和控制成在背压在失速事件期间建立时减速，并且甚至停止。例如，根据其中驱动器14是电动马达的某些实施例，驱动器14可具有基于脉宽调制(PWM)的VFD控制器15，并且能够具有恒定扭矩模式、恒定速度模式或它们的组合。通过将VFD控制器15编程成在马达速度范围内以期望或预定的扭矩操作，驱动器14可设计成改变其速度以保持期望的扭矩，包括以非常缓慢的速度运行。当面临失速事件时，在排出流倒退至泵14的出口时，驱动器14驱动活塞68所需的马达扭矩典型地增加。使用扭矩控制的驱动器14可有利于用于驱动器14的控制系统降低驱动器14的每分钟转数(rpm)，以便不超过放在驱动器14上的预定阈值扭矩。通过使用该控制，只要系统将超过阈值的扭矩放在驱动器14上，驱动器14的rpm可降低，并且实际上停止。因此，可避免从隔膜泵10的排放管线中的危险的高背压。

另外，根据某些实施例，驱动器14可设计成保持恒定的速度直到阈值扭矩。因此，当低于阈值扭矩时，驱动器14可设计成即使背压改变也保持选定的速度，否则可影响驱动器14上的扭矩的量。驱动器14的恒定速度可设计或选择成基本上保持隔膜泵10的选定流率。在阈值扭矩以上，驱动器14可控制成通过降低速度来将扭矩保持在阈值处，直到驱动器14的驱动轴19相对非常缓慢地旋转，或者在失速情况下停止，以便保持系统中的压力，但不积聚压力。

在此类实施例中，因为驱动器14设计或构造成通过在失速事件结束时将扭矩保持在选定的阈值处或以下来保持系统50中的压力，所以当失速状态诸如例如经由打开阀或排出管线中的流动而被解除时，泵送流体的压力基本上立即可用。此外，驱动器14所需的扭矩将下降到选定的扭矩阈值以下，控制系统将致动驱动器14的增加的rpm，并且排出流可从零前进到目标流率。在其他实施例中，如果失速事件持续超过预定的时间限制，诸如例如一小时的时间限制，则控制系统12可超控并关闭驱动器14的VFD控制器15。

本公开的实施例还可呈现相对显著的能量利用效率。例如，关于电水效率(以及更具体地，从用于操作驱动器14的电能的量到由隔膜泵10传递到离开隔膜泵10的过程流体的动能的量)，某些实施例可在隔膜泵10的设计操作范围的大部分内获得大于50%的效率。此外，根据某些实施例，此类效率可大于60%，并且在一些实施例中，可获得约65%的效率。

本公开的实施例还可相对于与许多双隔膜泵相关联的那些分布提供显著降低的声学或噪声分布。因为隔膜泵10的曲轴40在操作期间(没有失速事件)连续地在一个方向上旋转，并且隔膜80通过基本上刚性的连接联接于凸轮82，所以泵10的构件的移动，以及特别是隔膜80的移动是基本上平滑的，而没有间歇的突然移动和伴随的声学冲击，该伴随的声学冲击典型地是双隔膜泵的操作的特征。主题公开的实施例的此类设计还可最小化或消除有噪声的无效运动连接和生成的冲击噪声。此外，与驱动器14(诸如例如电动马达)的操作相关联的噪声通常比来自压缩空气和AODP的空气马达的驱动噪声更安静。因此，在操作和工作环境布置方面，与传统设计相比，本公开的实施例的操作声学分布可提供明显的优势。

另外，在操作期间，在吸入冲程期间作用在隔膜泵10上的力的程度与在压缩冲程期间作用在隔膜泵10上的这些可非常不同。例如，在隔膜80的移位中使用的隔膜泵10的至少某些构件可在排出冲程上经历比那些构件在返回/吸入冲程期间遇到的力相对显著更高水平的负载力。因此，此类构件可在冲程的排出部分上经历更高的磨损率，并且针对冲程的排出部分需要增加的机械完整性。

参照图11A和图11B，根据某些实施例，滑块曲柄机构221可具有一个或多个活塞68，一个或多个活塞68在对应的活塞缸60内沿着运动轴线216以往复方式移位，运动轴线216从曲轴40的旋转轴线100偏移，并且因此位于其平面外。根据某些实施例，运动轴线216与在活塞68的活塞销64处至连杆62的对应连接相交。因此，根据至少某些实施例，运动轴线216延伸穿过当活塞68完成排出冲程时活塞销64的中心所处的位置和当活塞68完成吸入冲程时活塞销64的中心所处的位置两者。此外，当活塞68完成排出冲程和吸入冲程时活塞销64的中心的位置可定位在活塞销68的中心轴线上，该中心轴线大体上沿着运动轴线216定位或者由运动轴线216共享。根据某些实施例，运动轴线216和曲轴40的旋转轴线100之间的偏移程度可为至少运动轴线216和曲轴40的旋转轴线100之间的距离。此外，虽然图11A和图11B将滑块曲柄机构221描绘为具有三个活塞68以及三个相关联的活塞缸60和连杆62，但是对于不同的公开，与滑块曲柄机构221一起使用的活塞68和相关联的构件的数量可变化。

运动轴线216相对于曲轴40的旋转轴线100的偏移可以以多种不同的方式实现。例如，图11A和图11B所描绘的滑块曲柄机构221构造成使得相关联的活塞68以往复方式沿其移位的运动轴线216从曲轴40的旋转轴线100线性偏移。例如，通过线性地调节运动轴线216的位置，使得运动轴线216不与曲轴40的旋转轴线100相交，并且从旋转轴线100偏移，可实现此类线性偏移。例如，并且至少为了讨论的目的，与图11B所示的第三活塞68相关联的运动轴线216的大体竖直方位在大体水平方向上偏移(如由图11B中的方向“x”指示的)，使得运动轴线216不是与曲轴40的旋转轴线100相交，而是偏移到旋转轴线100的右侧。

滑块曲柄机构221的运动轴线216的此类线性偏移可以以多种不同的方式实现。例如，根据某些实施例，缸孔59可定位或定向成使得缸孔59的中心纵向轴线218从曲轴40的旋转轴线100线性偏移。由于与活塞68在缸孔59内的往复位移相关联的运动轴线216可与缸孔59的中心纵向轴线218共面，故中心纵向轴线218相对于曲轴40的旋转轴线100的偏移可导致运动轴线216相对于曲轴40的旋转轴线100的类似偏移。因此，根据此类实施例，缸孔59的中心纵向轴线218和对应的运动轴线216可从曲轴40的旋转轴线100偏移大体相同的距离或大小，并且在相同的方向上。

备选地，如前所述，并且如至少图11A所示，下曲轴箱26可包括一个或多个孔口88，其均确定尺寸和定位成接收或者以其他方式联接于活塞缸60的至少一部分。此类孔口88可定位和/或定向成使得孔口88的中心纵向轴线217从曲轴40的旋转轴线100线性偏移。此外，根据某些实施例，孔口88的此类中心纵向轴线217可定位成使得当活塞缸60附接于下曲轴箱26并且滑块曲柄机构221被组装时，相关联的活塞68的运动轴线216与孔口88的中心纵向轴线217共面，并且孔口88的中心纵向轴线217和对应的运动轴线216因此从曲轴40的旋转轴线100偏移大体相同的距离或大小。

如由至少图11B所示，根据其中滑块曲柄机构221包括至少三个活塞68的示出的实施例，用于活塞68中的每个的运动轴线216可从曲轴40的旋转轴线100偏移。此外，每个运动轴线216因此可定向成使得所有三个运动轴线216不都在任何公共点处相交。

另外，运动轴线216和曲轴的旋转轴线100之间的偏移大小可基于多种标准，包括例如但不限于冲程长度。例如，根据某些实施例，运动轴线216可从曲轴40的旋转轴线100偏移0.1英寸至大约0.5英寸的距离，并且更具体地，除了别的距离以外偏移约0.157英寸。

滑块曲柄机构221的偏移特征可构造成在活塞68的移位和隔膜壳体118的相关联操作期间增加排出冲程的持续时间。由于在排出冲程上遇到的力和应力的程度可通常比在吸入冲程上遇到的这些高，故增加排出冲程上花费的时间量可改善可在排出冲程和吸入冲程期间遇到的活塞侧负载力和应力之间的平衡。因此，滑块曲柄机构221的偏移特征可减小由滑块曲柄机构221和/或隔膜壳体118的至少某些构件经历的最大力和应力。最大力和应力的此类减小可消除或减少至少过度设计偏移滑块曲柄机构221和/或泵10的隔膜壳体118的任何需要，这可提供成本节省。此外，此类改善的力的平衡可有利于更好地平衡隔膜80上的预期磨损，以及在至少活塞缸60和相关联的活塞68之间的界面、套筒或支撑带70和/或相关联的线性引导组件(图15A和图15B)之间的磨损，并且由此延长此类构件的使用寿命。

例如，图12提供描绘随隔膜泵10的滑块曲柄机构221的曲柄角度变化的活塞侧负载的实例的图表，隔膜泵10具有运动轴线216从旋转轴线100的偏移距离的三个水平。关于没有偏移特征的滑块曲柄机构(例如，“偏移= 0英寸”)，例如图3的滑块曲柄21，如由图12的图表所示，在吸入冲程期间，图示的活塞侧负载力在其最低处下降到大约-80磅力(lbf)，并且在排出冲程期间达到大约600lbf的最大值。换句话说，在该实例中，在没有偏移特征的情况下，在排出冲程期间的最大活塞侧负载是在吸入冲程期间经历的最大活塞侧负载的约7.5倍。然而，对于具有偏移的滑块曲柄221，当在该实例中运动轴线216从旋转轴线100偏移0.2英寸的偏移距离时，显示吸入冲程和排出冲程之间的活塞侧负载力之间的改善的平衡，如由达到约-130lbf的吸入冲程上的活塞侧负载力，以及为约450lbf的在排出冲程期间的最大活塞侧负载力指示的。因此，在该实例中，在运动轴线216和旋转轴线100之间偏移0.2英寸的情况下，在排出冲程期间的最大活塞侧负载力下降到吸入冲程上的最大活塞侧负载力的约3.5倍。如在该实例中进一步看见的，通过将偏移距离增加到0.4英寸，可进一步增强在排出冲程和吸入冲程之间的活塞侧负载力的此类平衡。此外，在偏移距离为0.4英寸的情况下，在该实例中吸入冲程和排出冲程的最大活塞侧负载力分别为大约200lbf和大约300lbf。因此，在偏移距离为0.4英寸的情况下，排出冲程的最大活塞侧负载力下降到吸入冲程的最大活塞侧负载力的约1.5倍。因此，偏移距离的变化可减小在排出冲程期间遇到的活塞侧负载力的峰值，同时增加在吸入冲程期间遇到的活塞侧负载力的峰值。因此，可在排出冲程和吸入冲程期间遇到的活塞侧负载力之间获得更接近的平衡。

因此，如由图12中所示实例证明的，通过提供具有偏移特征的滑块曲柄机构221，隔膜泵10可使用可承受较低水平的力的构件来设计和构建。此外，参照图12中所示的数据，隔膜泵10可改为构建成至少承受大约300lbf的最大活塞侧负载力(如示为由具有0.4英寸偏移的示例性滑块曲柄机构221经历的)，而不构建可至少承受大约600lbf的最大活塞侧负载力(如示为由不具有偏移特征的示例性滑块曲柄机构221经历的)的隔膜泵10。因此，经由将偏移特征并入到滑块曲柄机构221中的最大力和最大应力的此类减小可减少(如果不消除)对过度设计至少滑块曲柄机构221的构件(诸如例如使其尺寸过大)的任何需要，这可在隔膜泵的构件和制造方面提供成本和尺寸优势。

在不显著改变隔膜泵10的总出口压力的情况下，可提供偏移特征到滑块曲柄机构221中的并入，以及可在排出冲程和吸入冲程期间遇到的活塞侧负载力和应力的相关联的改善的平衡。例如，图13提供描绘随隔膜泵10的滑块曲柄机构21、221的曲柄角度变化的以磅/平方英寸(psi)测量的泵出口压力的实例的图表，隔膜泵10具有与图12中描绘的相同的三个偏移水平。图13所示的出口压力可为隔膜泵10的组合压力效应，隔膜泵10具有三个隔膜壳体118和因此三个对应的活塞68。如图13所示，隔膜泵10的总出口压力对于三个偏移水平中的每个大体上保持相同。此外，在图12和图13示出在不同曲柄角度处出现的最大活塞侧负载力和最大/最小压力的程度上，此类差异可至少归因于吸入冲程和排出冲程的持续时间的变化，如前所述。

另外，类似于图9，图13还证明，使用奇数数量的隔膜壳体118增加每个操作循环中出现的压力峰值的数量。此外，关于具有奇数数量的隔膜壳体118的隔膜泵10，压力峰值的数量可等于隔膜壳体118的数量的两倍。因此，如图13所描绘的数据对应于具有三个隔膜壳体118的示例性隔膜泵10，并且每个循环中出现的压力峰值的数量为六个，其中三个压力峰值大体为大约115psi，并且另外三个压力峰值大体为大约102psi。相反，关于具有偶数数量的隔膜壳体的隔膜泵，压力峰值的数量典型地等于隔膜壳体的数量，因为每个隔膜仅具有一个压力峰值。通过使用奇数数量的隔膜壳体118提供的额外压力峰值可为其中多个隔膜壳体118经受排出冲程的重叠时间段的增加持续时间的产物。此外，通过经由使用主题公开的滑块曲柄机构221的偏移特征来增加每个隔膜壳体118的排出冲程的持续时间，还可增加多个隔膜壳体118同时经受排出冲程的持续时间。此外，如前所述，每个循环的压力峰值数量的增加可增强由泵10的隔膜80分担的加载，并且提高可由泵10获得的平均压力。

虽然在滑块曲柄机构221的运动轴线216相对于曲轴40的旋转轴线100的线性偏移方面讨论前述实例，但是滑块曲柄机构221的偏移特征可以以多种其他方式提供。例如，根据某些实施例，活塞销64可从对应的缸轴线116线性地偏移，而不是使运动轴线216偏移。例如，图14示出容纳在活塞68中的活塞销腔体65中的活塞销64，活塞销64附接于联接于凸轮82的连杆62。如所示，对应活塞缸60(未示出)的缸轴线116定位成与旋转轴线100相交，其中旋转轴线100不定位在凸轮82的中心处，缸轴线116还可用作活塞68沿其往复地移位的运动轴线。然而，活塞销64的中心纵向轴线67在活塞68上定位在从缸轴线116线性地偏移的位置处，如由图14中的距离“X”指示的。根据示出的实施例，该线性距离可基于在大体正交于缸轴线116的方向上距活塞销64和/或活塞销腔体65的中心纵向轴线67的距离。此外，活塞销64和/或活塞销腔体65的此类偏移可向连杆62提供相对于活塞68的调节的迎角，这可至少增加排出冲程的持续时间，这再次可有利于改善活塞68在吸入和排出冲程期间经历的力的平衡。

参照图16，根据其他实施例，代替线性偏移，泵10可包括滑块曲柄机构221，其中每个隔膜壳体18的运动轴线216至少相对于曲轴40的旋转轴线100在角度上偏移，使得运动轴线216不与旋转轴线100相交。根据某些实施例，运动轴线216的此类偏移可通过相对于至少曲轴40的旋转轴线100在角度上偏移活塞缸60的缸孔59的中心纵向轴线218来实现。运动轴线216和缸孔59的中心纵向轴线218相对于至少旋转轴线100的此类角度偏移可以以多种方式实现。例如，根据某些实施例，缸孔59可形成在活塞缸60中，使得缸孔59的中心纵向轴线218相对于活塞缸60的中心纵向轴线63在角度上偏移。根据此类实施例，活塞缸60的中心纵向轴线63而不是缸孔59的中心纵向轴线218可定位和定向成与旋转轴线100相交。根据此类实施例，由于运动轴线216可沿着缸孔59的中心纵向轴线218延伸，因此运动轴线216还可相对于旋转轴线100偏移。另外，根据此类实施例，活塞销64可沿着活塞销64的中心纵向轴线67定位，中心纵向轴线67平行于运动轴线216，但是从运动轴线216线性地偏移，如在图16中所见。

备选地，根据其中缸孔59的中心纵向轴线218和因此运动轴线216均沿着活塞缸60的中心纵向轴线63延伸的其他实施例，活塞缸60可经由孔口88以一方式安装于下曲轴箱26，该方式使活塞缸60的中心纵向轴线63、缸孔59的中心纵向轴线218以及运动轴线216中的每个与旋转轴线100在角度上偏移，而不相交。

图15A示出泵10的一部分和滑块曲柄机构221的相关联的活塞68的放大视图，其中活塞68的往复移位由线性引导件或轴承组件202引导。根据示出的实施例，线性引导组件202可包括轴承座204、多个球或滚柱(未示出)和轨道206。可作用为轴承的多个球或滚柱可定位在轴承座204和轨道206之间，使得球或滚柱在轴承座204沿着轨道206线性地移位时旋转，由此有助于轴承座204沿着轨道206的线性移位。此外，轴承座204和轨道206可具有匹配的形状，以便有利于轴承座204保持与轨道206接合，并且至少有助于将多个球或滚柱保持在轴承座204和轨道206之间的可操作位置处。

如图15A和图15B所示，根据示出的实施例，轨道204可固定于活塞缸60的内壁208，诸如例如通过一个或多个机械紧固件，包括但不限于一个或多个螺栓。此外，根据某些实施例，轨道206的至少一部分可凹进在活塞缸60的内壁208中的凹槽内。类似地，轴承座204可固定于活塞68，使得轴承座204随着活塞68的移位而线性地移位。因此，在活塞68线性地移位时，通过轴承座204沿着轨道206的线性运动，活塞68的此类移位可至少在线性方向上被引导。此外，根据某些实施例，线性引导组件202可在活塞68和活塞缸60之间提供滚动界面。此外，根据某些实施例，活塞68的至少一部分可具有可适应线性引导组件202的至少一部分在活塞缸60内的放置的形状和/或尺寸。

另外，类似于上面关于图14讨论的实施例，图15A还示出实施例，其中对应的活塞缸60的缸轴线216定位成与曲轴40的旋转轴线100相交，其中旋转轴线100不定位在凸轮82的中心处，缸轴线216还可用作活塞68沿其往复地移位的运动轴线。然而，类似于上面关于图14讨论的实施例，活塞销64的中心纵向轴线67可平行于运动轴线116，但是从其线性地偏移，如由图15A中的距离“X”指示的。活塞销64的此类偏移还可向连杆62提供相对于活塞68的调节的迎角，该调节的迎角可至少增加排出冲程的持续时间，这还可有利于在吸入和排出冲程期间经历的活塞侧负载力的改善平衡。

虽然线性引导组件202在上面关于与具有类似于至少图14中所示的那些的偏移特征的滑块曲柄机构221一起使用来讨论，但是线性引导组件202还可与可具有其他类型的偏移特征或构造的其他滑块曲柄机构一起使用。另外，线性引导组件202还可与不利用偏移特征的滑块曲柄机构一起使用。

虽然以上实例关于单个活塞缸和活塞以及其相关联的运动轴线来讨论，但是类似的偏移特征还可并入用于其他活塞缸、活塞以及相关联的运动轴线和/或相关联的隔膜壳体中的任一个(如果不是全部的话)。

虽然结合目前被认为是最实用和优选的实施例的内容描述本发明，但是将理解，本发明不限于公开的(多个)实施例，而是相反地，旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置，该范围将符合最广泛的解释，以便包括如在法律下容许的所有这些修改和等同结构。此外，应当理解，虽然在上面的描述中使用词语“优选”、“优选地”或“优选的”指示如此描述的特征可为更合乎需要的，但是其可不是必需的，并且缺少该特征的任何实施例可设想为在本发明的范围内，该范围由随后的权利要求限定。在阅读权利要求时，意图是当使用诸如“一”、“一个”、“至少一个”和“至少一部分”的词语时，并不意图将权利要求限制到仅一个项目，除非在权利要求中特别相反地声明。此外，当使用语言“至少一部分”和/或“一部分”时，项目可包括一部分和/或整个项目，除非特别相反地声明。