[發明專利]一種往復柱塞泵用轉套式周向配流裝置

有效

• 申請號: 201310706745.5
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103629106A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 張洪信;舒培;于作功;張鐵柱;尹懷仙;馬永志
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: F04B53/00
• 分類號: F04B53/00
• 代理公司: 青島高曉專利事務所 37104
• 代理人: 張世功

技術領域：

本發明屬于液壓動力傳遞和輸出設備技術領域，涉及一種往復柱塞泵用轉套式周向配流裝置。

背景技術：

泵業約消耗20%電能，是世界上僅次于汽車的第二大機電產業，其中往復柱塞泵在流體發動機、原油輸運、氣站、泵站、移動機械和固定機械上應用非常普遍。目前，往復柱塞泵最嚴重的問題是配流系統結構松散龐大，效率低，性能不穩定，現有的配流結構有盤式配流和閥式配流兩種，盤式配流主要應用在斜盤式和斜軸式液壓馬達或液壓泵上，在往復柱塞泵上不采用盤式配流，盤式配流利用斜盤與柱塞之間相對轉動來調節進、出流質口的開閉，這種配流方式會因為斜盤在工作中的磨損而出現泄漏，導致容積效率降低；往復柱塞泵、齒輪泵等主要采用閥式配流，閥式配流主要有單向閥配流和開關閥配流兩種，這兩種配流方式有許多弊端：一是單向閥和開關閥體積大，需要管接頭連接，管接頭的尺寸也較大，且容易泄漏；二是單向閥和開關閥的口徑較小，都有局部節流作用，壓力損失大；三是配流系統結構分散，固定安裝及不方便，加大其在裝載對象上的布置難度；四是一個液壓泵和多個液壓閥一同調節控制整個液壓系統流質的流動狀態，尤其是作為液壓系統控制元件的液壓閥，由于結構復雜，精度要求較高，導致制造成本高，價格昂貴；單泵多閥使流質的運動路線延長，造成壓力損失，泵和閥雖然是高精度元件，但也存在著誤差，單泵多閥的配流環節，使整個配流結構構件數目增多，累積誤差增大；五是閥的容積效率受泵的工作頻率影響較大，一旦偏離其標定工況，容積效率大幅度降低。因此，尋求一種結構緊湊、容積效率高的往復柱塞泵用轉套式周向配流裝置具有重要的意義。

發明內容：

本發明的目在于克服現有技術中往復柱塞泵用傳統配流系統容積效率低、壓力損失大、體積大、成本高的缺點，尋求一種成本低、結構緊湊、壓力損失小、容積效率高、性能穩定的配流結構，實現機械能向液壓能的轉化和輸出。

為了實現上述發明目的，本發明充分利用柱塞的往復運動，巧妙利用變型直動圓柱導槽凸輪機構將柱塞的往復直線運動轉化為轉套的連續單向旋轉運動，再利用轉套的連續單向旋轉運動實現柱塞上行時泵腔與其周面的流質入口聯通吸入流質、柱塞下行時泵腔與其周面的流質出口聯通壓出流質，完成流質輸運和泵流質過程。

本發明的主體結構包括泵體、流質入口、壓緊彈簧、從動銷、滑套、柱塞、轉套、流質出口和泵腔，其中，轉套包括轉套周壁、配流孔和凸輪槽；起支撐和連接作用的泵體的具體形狀根據泵體所處的使用環境和裝備要求設計，柱塞固定安裝在泵體的空腔中，耐磨或自潤滑材料制成的滑套嵌入式安裝在泵體內，對柱塞起導向作用；轉套安裝在滑套的下面，轉套在泵體的空腔中與空腔內壁間隙配合，轉套沿軸向位移受到滑套下端面的限制和約束，僅能繞軸線轉動；轉套與柱塞外圓間隙配合，轉套的內圓柱面、柱塞的下端面和泵體的空腔底面圍成的空間為泵腔，柱塞上下移動時泵腔變大或變小，對應吸入或泵出流質的過程；柱塞在外力帶動下在滑套和轉套內沿軸向往復移動，柱塞外壁上制有的徑向小孔內裝有壓緊彈簧和從動銷，壓緊彈簧為螺旋彈簧，從動銷為圓柱銷，從動銷與徑向小孔間隙配合，壓緊彈簧套制在從動銷上；當從動銷隨柱塞上下往復移動時，從動銷在壓緊彈簧的作用下，壓靠在轉套內圓柱面上的凸輪槽內；轉套周壁與泵體高精度間隙配合，轉套周壁的右面為流質入口，左面為流質出口，流質入口與流質出口在圓周方向的距離大于轉套上配流孔周向的寬度；轉套內圓柱面上的凸輪槽圍繞轉套內圓柱面轉360度閉合，寬度均勻凸輪槽與從動銷間隙配合，實現轉套的單向連續轉動，凸輪槽各處的深度不同，在柱塞帶著從動銷上行時，轉套周壁內表面上對應的半周凸輪槽從最下面到最上面深度逐漸變淺，到最上面時突然變深，此時從動銷在壓緊彈簧的作用下壓靠到凸輪槽深處無法在柱塞換向時重復前半周走過的凸輪槽線路；柱塞帶著從動銷下行時，轉套中軸上對應的另一半周的凸輪槽從上面到最下面也逐漸變淺，到最下面時突然變深，此時從動銷在壓緊彈簧的作用下壓靠到凸輪槽深處無法在柱塞換向時重復前半周走過的凸輪槽線路；如此循環實現轉套隨著柱塞往復運動作單向連續轉動；轉套周壁上制有配流孔，配流孔被凸輪槽及凸輪槽外壁分為兩部分，配流孔的圓周方向的寬度限制流質入口與流質出口聯通，實現輸運和泵壓流質；配流孔軸向的長度從柱塞運動下止點向上最大可到轉套的上緣，使流質進出泵腔的流通面積最大、流質進出泵腔的阻力最小，使整個配流系統的容積效率最高，隨著柱塞往復移動和轉套的轉動，配流孔在柱塞上行時與周向的流質入口聯通，泵腔變大吸入流質；配流孔在柱塞下行時與周向的流質出口聯通，泵腔變小壓出流質，實現流質的輸運和增壓；轉套、轉套內圓柱面上的凸輪槽、從動銷和柱塞形成變型直動圓柱導槽凸輪機構，利用該直動圓柱導槽凸輪機構將柱塞的往復直線運動轉化為轉套的連續單向旋轉運動，再利用轉套的連續單向旋轉運動實現柱塞上行時泵腔與其周面的流質入口聯通吸入流質、柱塞下行時泵腔與其周面的流質出口聯通壓出流質，完成流質輸運和泵流質過程。