[发明专利]三齿凸轮泵

说明书

三齿凸轮泵的知识范畴：基础物理、力学、机械第系、泵类。技术背景：是最新型的机械泵，利用独特的构造和新颖的工作原理，可设计出各种性能优异的专用泵，利用三齿凸轮泵技术还可以设计出其他机械。本泵的结构与现存泵类相比，有根本的区别，它的主件运动轨迹完全受主轴上的轴承控制，所以摩擦力极小，使用寿命特长，这是本泵的重要技术特征。泵体内的运动件都是旋转运动，没有往复运动，没有间歇运动，没有撞击运动，所以工作非常平稳。本泵的零件较少，且结构简单，流体却能在泵腔内自动完成各种工作状态，这是本泵的又一技术特征。本泵中使用的凹轮，设计图纸比较难画，本文用数学的方法给予破解。

世界上有各式各样的泵，我现在设计的泵，与现存的泵相比在构造上完全不同。泵的名称叫三齿凸轮泵。

本文是第二版说明书，其内容与第一版基本相同，差异之处以第二版为准，第一版不做参考。

三齿凸轮泵的主要构件是一个三齿凸轮和二个凹轮。图1是他们的形象图。三齿凸轮只有三齿，不足十七齿，所以不能叫它齿轮，那么叫它凸轮吧，又没有光滑的弧线，我暂且叫它为三齿凸轮，用这种组件组成的泵就叫做三齿凸轮泵。

三齿凸轮与二个凹轮是互为配套的，齿尖能在凹轮凹槽内自由运动。三齿凸轮的直径是凹轮的三倍，三齿凸轮转一周，凹轮转三周，且三齿分别经过凹轮的凹槽内。

三齿凸轮与凹轮的互动，靠一组齿轮来带动，见图2。.大齿轮的齿数是小齿轮的三倍。大齿轮与三齿凸轮同轴，二个小齿轮与凹轮同轴。三齿凸轮的外径与大齿轮的分度圆相同，凹轮的外径与小齿轮的分度圆相同。

现在我们把零部件都装配在泵壳内，见图3。齿轮组与三齿凸轮组之间用隔板隔开。三齿凸轮安装在密封的泵壳内。三齿凸轮上凸齿的高度和长度构成了泵腔的载面，两个凹轮把圆环形泵腔分隔成二个独立的腔体。三齿凸轮在泵腔内运转，并能顺利通过凹轮，在通过的过程中两个泵腔始终是互不相通的。

两个泵腔分别有进口和出口，见图4。进口和出口的规格相同，排列位置互相对称。进口和出口都在泵壳上，其形状是长条形，其长度略短于凸齿长，且与凸齿平行。

图5是三齿凸轮的各部分名称，有了此图，许多问题都可以说清楚。

图6是三齿凸轮泵的运行分析图，从此图中我们可以分析一下三齿凸轮泵的工作原理。为了叙述方便，我们把三齿分别标以A、B、C。这里着重介绍A齿的工作情况，当然知道了 A齿的工作情况，B齿C齿也是一样能理解的。

我们假设图6的装置是液流输出泵，主轴上施以顺时针方向扭矩，液流从M1M2进口，从N1N2出口。

当A齿在位置①时，液流从M1M2吸入，从N1N2排出。A齿进入位置②时，将进入凹轮凹槽。A齿进入到位置③时，即将发生重大变化。因为A齿一过了位置③，泵腔的隔离由A齿来完成。这时A、B腔的容积不发生变化，M1不会有液体流入，处于等压状态，当A 齿过了位置⑦时，这种等压状态才结束。A齿从位置③转移到位置⑤时，这个时段的密封完全由A齿与凹轮的凹槽来完成，A齿过了位置⑤后，凹轮与凸轮恢复密封。A齿过了位置⑥后，A齿退出凹轮区。A齿从位置⑥移到位置⑦，是等待凹轮的凹槽完全转入到封闭状态，A 齿过了位置⑦，泵腔开始进油，直到位置⑧，进油结束，因为C齿又进入到等压状态了。A 齿从位置⑦移动到位置⑧的过程，我们称为抽吸状态。在这个过程中，A、B腔内的液流，外在密闭储运状态。B齿位位置⑧时，处在施压排放状态，B齿过了出口后，AB腔内的储油开始施压排放。

三齿凸轮的凸齿伸入到凹轮的凹槽时，凹槽左侧始终有液流存在，这些液流不参加工作，也不影响工作，我们称他们为闲散液流。

从以上讲解我们可以总结出A齿整个运行过程中有四个工作状态：即等压状态，抽吸状态、储运状态、施压排放状态。四个工作状态是自动完成、自动转化的。这就是三齿凸轮泵的技术特征，即是简单的构造能完成复杂的工作，其它泵类是没有这个技术特征的。