轴向承载装置及其应用的立式旋转偏心隔膜泵
阅读说明：本技术 轴向承载装置及其应用的立式旋转偏心隔膜泵 (Axial bearing device and vertical rotary eccentric diaphragm pump using same ) 是由 颜宏 于 2020-06-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开了轴向承载装置,设置在隔膜泵的电机和偏心轮之间,包括耐磨垫片和滚珠,在电机的前端含油轴承表面套装设置耐磨垫片,在偏心轮的下底面设置轨道槽,在轨道槽中安装若干滚珠,滚珠的上部与轨道槽接触,滚珠的下部与耐磨垫片的上表面接触。还公开了相应的立式旋转偏心隔膜泵。本发明既能承受轴向负载力,又能降低噪音,降低温升,以及降低成本。(The invention discloses an axial bearing device which is arranged between a motor and an eccentric wheel of a diaphragm pump and comprises a wear-resistant gasket and balls, wherein the wear-resistant gasket is sleeved on the surface of an oil-containing bearing at the front end of the motor, a track groove is formed in the lower bottom surface of the eccentric wheel, the balls are arranged in the track groove, the upper parts of the balls are in contact with the track groove, and the lower parts of the balls are in contact with the upper surface of the wear-resistant gasket. A corresponding vertical rotary eccentric diaphragm pump is also disclosed. The invention can bear axial load force, reduce noise, reduce temperature rise and reduce cost.)
技术领域
本发明涉及隔膜泵的技术领域，特别涉及一种轴向承载装置，以及应用该轴向承载装置的立式旋转偏心隔膜泵。
背景技术
在立式旋转偏心隔膜泵的应用中，尤其是汽车座椅行业中腰托、按摩系统用充气泵，医疗行业的雾化器、制氧机用充气泵，以及其它大负载、大流量、长寿命使用的场合，会选用滚珠轴承的微型电机作为动力驱动件。带滚珠轴承的电机，一方面价格比较高，另一方面受结构尺寸限制，选择滚珠轴承型号尺寸太小的话，此滚珠轴承的寿命很难得到保证，而且滚珠轴承普遍噪音大，长时间连续工作时温升高，过高的温升还导致偏心轮变形甚至局部熔化失效。为了解决这些问题，有必要开发一种结构，既能承受轴向负载力，又能降低噪音、降低温升以及降低成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轴向承载装置，并提供应用轴向承载装置的立式旋转偏心隔膜泵，既能承受轴向负载力，又能降低噪音，降低温升，以及降低成本。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
轴向承载装置，设置在隔膜泵的电机和偏心轮之间，包括耐磨垫片和滚珠，在电机的前端含油轴承表面套装设置耐磨垫片，在偏心轮的下底面设置轨道槽，在轨道槽中安装若干滚珠，滚珠的上部与轨道槽接触，滚珠的下部与耐磨垫片的上表面接触。
所述轨道槽为若干独立沉孔槽，若干独立沉孔槽均匀分布在偏心轮的下底面圆周方向上，滚珠逐一安装在沉孔槽中。
所述轨道槽为圆环形槽，偏心轮下底面和耐磨垫片之间还设有保持架，保持架上具有若干定位孔，滚珠逐一套装在保持架的定位孔中，滚珠的上部安装在圆环形槽中。
所述偏心轮的轨道槽内注入润滑油，滚珠借助润滑油的粘性安装在轨道槽中，滚珠外露出轨道槽口部端面0.1mm以上。
所述耐磨垫片的形状为具有中心圆孔、外缘部圆形的片状体，其中心圆孔与电机轴间隙套装，外径尺寸大于滚珠运动区域的有效面积范围，使得滚珠的上侧与偏心轮的轨道槽底面接触，而下侧与耐磨垫片接触。
所述滚珠的材质为不锈钢；耐磨垫片的材质为石墨尼龙、PEEK等。
立式旋转偏心隔膜泵，采用前后都是粉末冶金含油轴承的电机，偏心轮套装在电机轴上，在电机和偏心轮之间安装上述轴向承载装置。
所述偏心轮具有中心孔，电机轴连接在中心孔中，偏心轮的一侧形成偏心孔，隔膜泵气囊的驱动轴下端插置在偏心孔中，偏心轮的另一侧形成配重槽，配重槽中固定安装配重钢珠。
所述配重槽的槽壁上沿轴向开设剖槽，配重槽的槽壁具有弹性。
所述偏心孔的中心与配重槽的中心位于偏心轮的同一直径上。
采用上述方案后，本发明的气泵工作原理是，当电机转动时，电机轴驱动偏心轮旋转，滚珠将在轨道槽内随着偏心轮转动，与耐磨垫片相互滚动及滑动摩擦，气泵在充气负载作用下的轴向负载将通过偏心轮传递给滚珠，由滚珠传递给耐磨垫片，最后由电机的含油轴承承受。由于本发明滚珠的材质可以选择不锈钢，滚珠所接触的偏心轮为自润滑低摩擦系数的塑料材质，且与滚珠接触的耐磨垫片可以选择为耐磨塑料材质，这些塑料材质与金属的相互运动，相比现有技术电机中滚珠轴承的金属与金属的相对运动，本发明的噪音和温升在理论上都明显低于现有技术。温升降低，对延长塑料材质的偏心轮寿命起到至关重要的作用，同时，本发明的零件成本构成也远低于现有技术使用滚珠轴承的电机结构。这样，本发明既能承受轴向负载力，又能降低噪音，降低温升，以及降低成本。
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细描述。
附图说明
图1是本发明轴向承载装置的分解俯视图；
图2是本发明轴向承载装置的分解仰视图；
图3是本发明轴向承载装置的分解侧视图；
图4是本发明立式旋转偏心隔膜泵的分解俯视图；
图5是本发明立式旋转偏心隔膜泵的分解仰视图；
图6是本发明立式旋转偏心隔膜泵的组合剖视图；
图7是偏心轮的仰视图；
图8是偏心轮的俯视图；
图9是偏心轮的剖视图；
图10是本发明另一实施例轴向承载装置的分解仰视图。
标号说明
电机1，含油轴承11，电机轴12；
偏心轮2，轨道槽21，偏心孔22，配重槽23，剖槽231，配重钢珠24，中心孔25；
耐磨垫片3，中心圆孔31；
滚珠4；
保持架5，定位孔51；
底座6；
支撑架7，驱动轴71；
气囊座8，钟形气囊81，轴套82；
上盖9，止回阀膜片91，膜片座92。
具体实施方式
请参阅图1至图10所示，本发明揭示的轴向承载装置，设置在隔膜泵的电机1和偏心轮2之间，包括耐磨垫片3和滚珠4。在电机1的前端含油轴承11表面套装设置耐磨垫片3，在偏心轮2的下底面设置轨道槽21，在轨道槽21中安装若干滚珠4，组装时可以先在偏心轮2的轨道槽21内注入润滑油，滚珠4借助润滑油的粘性安装在轨道槽21中，滚珠4的上部与轨道槽21接触，最佳设计是滚珠4外露出轨道槽21口部端面0.1mm以上，滚珠4的下部与耐磨垫片3的上表面接触。
图1-9所示实施例中，所述轨道槽21为若干独立沉孔槽，若干独立沉孔槽均匀分布在偏心轮2的下底面圆周方向上，滚珠4逐一安装在沉孔槽中。图10所示实施例中，所述轨道槽21为圆环形槽，偏心轮2下底面和耐磨垫片3之间还设有保持架5，保持架5上具有若干定位孔51，滚珠4逐一套装在保持架5的定位孔51中，滚珠5的上部安装在圆环形槽中，这样，保持架5将若干滚珠4之间进行隔离，避免滚珠4相互运动摩擦。
其中，本发明的优化设计如图所示但不限于图示结构，所述耐磨垫片3的形状为具有中心圆孔31、外缘部圆形的片状体，其中心圆孔31与电机轴12间隙套装，外径尺寸大于滚珠4运动区域的有效面积范围，以确保滚珠4的上侧与偏心轮2的轨道槽21底面接触，而下侧与耐磨垫片3接触。
本发明的所述滚珠4的材质优选为不锈钢；耐磨垫片3的材质优选为石墨尼龙、PEEK等。
本发明的轴向承载装置运用于立式旋转偏心隔膜泵，如图4-6所示，本发明的改进点是：气泵采用前后都是粉末冶金含油轴承11的电机1，粉末冶金含油轴承11的电机1为市面上现有产品，偏心轮2套装在电机轴12上，在电机1和偏心轮2之间安装上述轴向承载装置。立式旋转偏心隔膜泵的结构可以如图所示但不限于图示结构，由上盖9、止回阀膜片91、膜片座92、钟形气囊81、气囊座8、轴套82、支撑架7、不锈钢驱动轴71、底座6、偏心轮2和电机1构成。其中，电机1安装在底座6上。底座6上依次安装气囊座8、膜片座92和上盖9。电机1传动于偏心轮2，偏心轮2传动于不锈钢驱动轴71，不锈钢驱动轴71与支撑架7为注塑一体。钟形气囊81和轴套82安装在气囊座8上，钟形气囊81的下端连接在支撑架7，不锈钢驱动轴71的上端插在轴套82中。止回阀膜片91安装在膜片座92上。钟形气囊81往复动作，将气体经止回阀膜片91从上盖9泵出，实现充气。
本发明的立式旋转偏心隔膜泵工作原理是，当电机1转动时，电机轴12驱动偏心轮2旋转，滚珠4在偏心轮2下底面的轨道槽21内随着偏心轮2一起转动，滚珠4与耐磨垫片3相互滚动及滑动摩擦，因为滚珠4将偏心轮2支撑起来与耐磨垫片3保留一定距离，气泵在充气负载作用下的轴向负载将通过偏心轮2传递给滚珠4，再由滚珠4传递给耐磨垫片3，最后由电机1的含油轴承11承受。由于含油轴承11与电机1机壳是通过过盈配合铆接在一起，铆接后的保持力远远大于气泵工作时的轴向负载力，因此气泵的轴向负载力不会通过电机轴12传递给电机1的后端盖板一侧，电机1只需要提供泵头圆周方向的扭矩就可以了。
本发明滚珠4的材质可以选择不锈钢，滚珠4所接触的偏心轮2为自润滑低摩擦系数的塑料材质，且与滚珠4接触的耐磨垫片3可以选择为耐磨塑料材质，这样，塑料材质的偏心轮2和耐磨垫片3与金属材质的滚珠4相互运动，相比现有技术电机中滚珠轴承的金属与金属的相对运动，本发明的噪音和温升在理论上都明显低于现有技术。温升降低，对延长塑料材质的偏心轮2寿命起到至关重要的作用，同时，本发明的零件成本构成也远低于现有技术使用滚珠轴承的电机结构。
为了使偏心轮2更加平稳地运动，本发明除了在所述偏心轮2具有中心孔25，电机轴12连接在中心孔25中，偏心轮2的一侧形成偏心孔22，驱动轴71下端插置在偏心孔22中，驱动轴71用于驱动隔膜泵气囊81，本发明进一步在所述偏心轮2的另一侧形成配重槽23，配重槽23中固定安装了配重钢珠24。其中，配重钢珠24可以通过过盈配合固定在配重槽23中，也可以通过胶粘加以固定，具体可以将配重钢珠24直接挤入配重槽23中，或者可以如图所示在所述配重槽23的槽壁上沿轴向开设剖槽231，使配重槽23的槽壁具有一定弹性，方便配重钢珠24挤入配重槽23中。而且，所述偏心孔22的中心与配重槽23的中心尽可能位于偏心轮2的同一直径上，运动更平稳。这样，偏心轮2在结构上两侧重量平衡，偏心轮2被电机轴12带动旋转时，可以避免出现偏摆，平稳的运动进一步可以降低噪音。
以上所述仅为本发明的具体实施例，并非对本发明保护范围的限制。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。