[發(fā)明專利]一種往復(fù)柱塞泵用轉(zhuǎn)芯式周向配流裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310706752.5
• 申請(qǐng)日: 2013-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN103615388A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張洪信;楊道齋;舒培;張鐵柱;尹懷仙;馬永志
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島大學(xué)
• 主分類號(hào): F04B53/14
• 分類號(hào): F04B53/14
• 代理公司: 青島高曉專利事務(wù)所 37104
• 代理人: 張世功

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于液壓動(dòng)力傳遞和輸出設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種往復(fù)柱塞泵用轉(zhuǎn)芯式周向配流裝置。

背景技術(shù)：

泵業(yè)約消耗20%電能，是世界上僅次于汽車的第二大機(jī)電產(chǎn)業(yè)，其中往復(fù)柱塞泵在流體發(fā)動(dòng)機(jī)、原油輸運(yùn)、氣站、泵站、移動(dòng)機(jī)械和固定機(jī)械上應(yīng)用非常普遍。目前，往復(fù)柱塞泵最嚴(yán)重的問(wèn)題是配流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)松散龐大，效率低，性能不穩(wěn)定，現(xiàn)有的配流結(jié)構(gòu)有盤式配流和閥式配流兩種，盤式配流主要應(yīng)用在斜盤式和斜軸式液壓馬達(dá)或液壓泵上，在往復(fù)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(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)、出流質(zhì)口的開閉，這種配流方式會(huì)因?yàn)樾北P在工作中的磨損而出現(xiàn)泄漏，導(dǎo)致容積效率降低；往復(fù)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(guān)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(guān)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(guān)閥的口徑較小，都有局部節(jié)流作用，壓力損失大；三是配流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分散，固定安裝及不方便，加大其在裝載對(duì)象上的布置難度；四是一個(gè)液壓泵和多個(gè)液壓閥一同調(diào)節(jié)控制整個(gè)液壓系統(tǒng)流質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)，尤其是作為液壓系統(tǒng)控制元件的液壓閥，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求較高，導(dǎo)致制造成本高，價(jià)格昂貴；單泵多閥使流質(zhì)的運(yùn)動(dòng)路線延長(zhǎng)，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(huán)節(jié)，使整個(gè)配流結(jié)構(gòu)構(gòu)件數(shù)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(biāo)定工況，容積效率大幅度降低。因此，尋求一種結(jié)構(gòu)緊湊、容積效率高的往復(fù)柱塞泵用轉(zhuǎn)芯式周向配流裝置具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明目的主要在于克服往復(fù)柱塞泵用傳統(tǒng)配流系統(tǒng)容積效率低、壓力損失大、體積大、成本高的缺點(diǎn)，尋求一種成本低、結(jié)構(gòu)緊湊、壓力損失小、容積效率高、性能穩(wěn)定的往復(fù)柱塞泵用轉(zhuǎn)芯式周向配流裝置，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能向液壓能的轉(zhuǎn)化和輸出。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明充分利用柱塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，巧妙利用變型直動(dòng)圓柱導(dǎo)槽凸輪機(jī)構(gòu)將柱塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為閥芯的連續(xù)單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，再利用閥芯的連續(xù)單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)柱塞上行時(shí)泵腔與其周面的流質(zhì)入口聯(lián)通吸入流質(zhì)、柱塞下行時(shí)泵腔與其周面的流質(zhì)出口聯(lián)通壓出流質(zhì)，完成流質(zhì)輸運(yùn)和泵流質(zhì)過(guò)程。

本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)包括泵體、流質(zhì)入口、壓緊彈簧、從動(dòng)銷、滑套、柱塞、閥芯、流質(zhì)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(jù)泵體所處的使用環(huán)境和裝備要求設(shè)計(jì)；中空?qǐng)A柱結(jié)構(gòu)的柱塞固定安裝在泵體的空腔內(nèi)，耐磨或自潤(rùn)滑材料制成的滑套嵌入式安裝在泵體內(nèi)，對(duì)柱塞起導(dǎo)向作用；滑套與柱塞緊密貼合，柱塞在外力作用下在滑套內(nèi)沿軸向往復(fù)移動(dòng)；柱塞的圓形內(nèi)腔上面開制有與外面大氣相通的氣孔，柱塞上行時(shí)外面大氣通過(guò)氣孔進(jìn)入圓形內(nèi)腔，柱塞下行時(shí)圓形內(nèi)腔的氣體通過(guò)氣孔排出；柱塞的內(nèi)側(cè)壁上制有徑向小孔，徑向小孔裝有壓緊彈簧和從動(dòng)銷，壓緊彈簧套制在從動(dòng)銷上，壓緊彈簧為螺旋彈簧，從動(dòng)銷為圓柱銷，從動(dòng)銷與徑向小孔間隙配合，當(dāng)從動(dòng)銷隨柱塞上下往復(fù)移動(dòng)時(shí)，從動(dòng)銷在壓緊彈簧的作用下，壓靠在閥芯的凸輪槽內(nèi)；閥芯安裝在滑套的下面，閥芯在泵體的空腔中與泵體內(nèi)壁間隙配合，閥芯沿軸向位移時(shí)受到滑套下端面的限制和約束，僅能繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；閥芯的中間為閥芯中軸，閥芯中軸與柱塞的圓形內(nèi)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(huán)形空腔和柱塞下端面形成泵腔，柱塞上下移動(dòng)時(shí)泵腔變大或變小，對(duì)應(yīng)吸入或泵出流質(zhì)的過(guò)程；閥芯的下端面制有一個(gè)將閥芯底面和泵腔聯(lián)通的閥芯孔，閥芯孔將流質(zhì)引到閥芯底面與泵體接觸摩擦面，起冷卻和潤(rùn)滑作用；閥芯中軸上制有凸輪槽，凸輪槽圍繞閥芯中軸轉(zhuǎn)360度閉合，實(shí)現(xiàn)閥芯的單向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪槽各處的深度不同，在柱塞帶著從動(dòng)銷上行時(shí)，閥芯中軸上對(duì)應(yīng)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(shí)突然變深，此時(shí)從動(dòng)銷在壓緊彈簧的作用下壓靠到凸輪槽深處無(wú)法在柱塞換向時(shí)重復(fù)前半周走過(guò)的凸輪槽線路；柱塞帶著從動(dòng)銷下行時(shí)，閥芯中軸上對(duì)應(yīng)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(shí)突然變深，此時(shí)從動(dòng)銷在壓緊彈簧的作用下壓靠到凸輪槽深處無(wú)法在柱塞換向時(shí)重復(fù)前半周走過(guò)的凸輪槽線路；如此循環(huán)不斷實(shí)現(xiàn)閥芯隨著柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)作單向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)；閥芯周壁上制有配流孔，配流孔的圓周方向的寬度不能使流質(zhì)入口與流質(zhì)出口聯(lián)通，否則無(wú)法輸運(yùn)和泵壓流質(zhì)；配流孔軸向的長(zhǎng)度從閥芯圓環(huán)形空腔的下緣向上最大可到周壁的上緣，使流質(zhì)進(jìn)出泵腔的流通面積最大、流質(zhì)進(jìn)出泵腔的阻力最小，使整個(gè)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(zhì)入口，左面為流質(zhì)出口，流質(zhì)入口與流質(zhì)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(fù)移動(dòng)和閥芯的轉(zhuǎn)動(dòng)，配流孔在柱塞上行時(shí)與周向的流質(zhì)入口聯(lián)通，泵腔變大吸入流質(zhì)；配流孔在柱塞下行時(shí)與周向的流質(zhì)出口聯(lián)通，泵腔變小壓出流質(zhì)，實(shí)現(xiàn)流質(zhì)的輸運(yùn)和增壓；閥芯、閥芯中軸外圓面上的凸輪槽、從動(dòng)銷和柱塞形成變型直動(dòng)圓柱導(dǎo)槽凸輪機(jī)構(gòu)，利用該變型直動(dòng)圓柱導(dǎo)槽凸輪機(jī)構(gòu)將柱塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為閥芯的連續(xù)單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，再利用閥芯的連續(xù)單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)柱塞上行時(shí)泵腔與其周面的流質(zhì)入口聯(lián)通吸入流質(zhì)、柱塞下行時(shí)泵腔與其周面的流質(zhì)出口聯(lián)通壓出流質(zhì)，完成流質(zhì)輸運(yùn)和泵流質(zhì)過(guò)程。