[發明專利]一種往復柱塞泵用轉芯式周向配流裝置

有效

• 申請號: 201310706752.5
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103615388A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 張洪信;楊道齋;舒培;張鐵柱;尹懷仙;馬永志
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: F04B53/14
• 分類號: F04B53/14
• 代理公司: 青島高曉專利事務所 37104
• 代理人: 張世功

1.一種往復柱塞泵用轉芯式周向配流裝置，其特征在于主體結構包括泵體、流質入口、壓緊彈簧、從動銷、滑套、柱塞、閥芯、流質出口和泵腔，其中閥芯包括閥芯中軸、閥芯周壁、凸輪槽、閥芯孔和配流孔；起支撐和連接作用的泵體的形狀根據泵體所處的使用環境和裝備要求設計；中空圓柱結構的柱塞固定安裝在泵體的空腔內，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；滑套與柱塞緊密貼合，柱塞在外力作用下在滑套內沿軸向往復移動；柱塞的圓形內腔上面開制有與外面大氣相通的氣孔，柱塞上行時外面大氣通過氣孔進入圓形內腔，柱塞下行時圓形內腔的氣體通過氣孔排出；柱塞的內側壁上制有徑向小孔，徑向小孔裝有壓緊彈簧和從動銷，壓緊彈簧套制在從動銷上，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，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，壓靠在閥芯的凸輪槽內；閥芯安裝在滑套的下面，閥芯在泵體的空腔中與泵體內壁間隙配合，閥芯沿軸向位移時受到滑套下端面的限制和約束，僅能繞軸線轉動；閥芯的中間為閥芯中軸，閥芯中軸與柱塞的圓形內腔間隙配合；閥芯的外面為閥芯周壁，閥芯中軸與閥芯周壁之間形成的圓環形空腔和柱塞下端面形成泵腔，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；閥芯的下端面制有一個將閥芯底面和泵腔聯通的閥芯孔，閥芯孔將流質引到閥芯底面與泵體接觸摩擦面，起冷卻和潤滑作用；閥芯中軸上制有凸輪槽，凸輪槽圍繞閥芯中軸轉360度閉合，實現閥芯的單向連續轉動，凸輪槽各處的深度不同，在柱塞帶著從動銷上行時，閥芯中軸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，閥芯中軸上對應的另一半周的凸輪槽從上面到最下面逐漸變淺，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；如此循環不斷實現閥芯隨著柱塞往復運動作單向連續轉動；閥芯周壁上制有配流孔，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閥芯圓環形空腔的下緣向上到周壁的上緣，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，使整個配流裝置的容積效率最高；閥芯周壁與泵體高精度間隙配合，閥芯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配流孔周向的寬度；隨著柱塞往復移動和閥芯的轉動，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；閥芯、閥芯中軸外圓面上的凸輪槽、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閥芯的連續單向旋轉運動，再利用閥芯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。

2.根據權利要求1所述的往復柱塞泵用轉芯式周向配流裝置，其特征在于在往復柱塞泵工作時，外力帶動柱塞往復運動，柱塞帶動壓緊彈簧和從動銷同步往復運動，從動銷在壓緊彈簧作用下壓靠在凸輪槽內，當柱塞上行時，從動銷通過凸輪槽撥動閥芯向右轉動，此時配流孔與流質入口聯通，流質通過流質入口進入泵腔，由于凸輪槽的深度逐漸變淺，從動銷在凸輪槽內的長度變小，受壓緊彈簧的作用力越來越大；當柱塞運動到上止點時，閥芯轉動180度，從動銷到凸輪槽的上端，此時凸輪槽突然變深出現一個階躍，從動銷在壓緊彈簧的作用下突然外伸壓靠到凸輪槽深處，當柱塞下行時從動銷受凸輪槽階躍阻止，無法回到并重復剛走過的半周凸輪槽，只能沿另半周凸輪槽移動，推動閥芯同向連續轉動，配流孔與流質出口聯通，流質通過流質出口被柱塞壓出；柱塞下行時由于凸輪槽的深度逐漸變淺，從動銷在凸輪槽內的長度變小，受壓緊彈簧的作用力越來越大；當柱塞運動到下止點時，閥芯繼續轉動180度，從動銷正好到凸輪槽的下端，此時凸輪槽突然變深出現一個階躍，從動銷在壓緊彈簧的作用下突然外伸壓靠到凸輪槽深處，當柱塞再上行時從動銷受凸輪槽階躍阻止，無法回到并重復剛走過的半周凸輪槽，只能沿另半周凸輪槽移動，推動閥芯同向連續轉動，如此循環不斷，實現流質輸運和壓力輸出。