[發明專利]疊柱式二維活塞單體泵

在審

• 申請號: 202011065302.9
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112065682A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 阮健;魯立中;陳勇;曹哲彬;黃煜;李志偉
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: F04B9/04
• 分類號: F04B9/04;F04B1/02;F04B53/16;F04B53/14;F04B53/18;F04B53/08
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵

疊柱式二維活塞單體泵，包括由端蓋、主泵體和輔泵體共同圍成的泵體內腔，泵體內腔設有花軸、滾珠排、泵芯組件和圓柱滾輪；輔泵體的外壁面設有用于吸油的輔泵體環形槽，主泵體的外壁面設有用于排油的主泵體環形槽，泵芯組件包括活塞環組件和同心環組件，活塞環組件包括活塞環內軌道、活塞環外軌道和活塞環，同心環組件包括同心環內軌道、同心環外軌道、第一同心環和第二同心環；活塞環、第一同心環、第二同心環和主泵體圍合成左右兩個工作容腔，活塞環組件和同心環組件同軸且相對的嵌套于花軸上并隨花軸轉動，同時在圓柱滾輪的約束下進行方向相反的軸向往復運動。本發明大幅增加了泵排量，改善了油液吸入特性，提高了運行穩定性和使用壽命。

技術領域

本發明涉及液壓泵技術領域，尤其涉及疊柱式二維活塞單體泵。

背景技術

功重比一般是指動力設備能夠產生的功率與其設備重量之比。相較于機械傳動和電氣傳動，液壓傳動以其顯著的高功重比優勢而廣泛應用于包括工程機械、航空航天和工業制造等領域。液壓泵作為液壓系統的能源動力元件，是實現機械能轉化的液壓核心部件，并且向著高壓化、大流量、高速化和輕量化的方向不斷發展。進一步提升液壓泵功重比，滿足液壓系統的發展需要，能夠提高整個液壓系統的能源利用效率，對于液壓技術的持續發展和液壓系統的應用擴展都具有顯著的意義。

柱塞泵同其他形式的液壓泵相比，更易于在保持較高容積效率的基礎上實現高壓化和大流量，大量應用于航空航天和工程機械等高壓重載的場合。

傳統柱塞泵按其多個柱塞的排布形式可分為軸向柱塞泵和徑向柱塞泵，均是利用柱塞在柱塞腔內的往復運動，實現容腔大小變化以完成吸油和排油過程，但是傳動軸每轉動一周，單個柱塞只能完成一次吸、排油過程，其多柱塞單沖程的工作方式難以平衡液壓泵體積重量和排量之間的矛盾，限制了其功重比的提升。同時由于傳統柱塞泵內部運動部件多，構造較為復雜，高速運動時不僅轉動慣量大，而且由于泵體結構中滑動摩擦副較多，零件磨損和發熱也會加劇，直接影響使用壽命和耐久度。由于以上種種不足，限制了柱塞泵更加廣泛的應用。

專利文獻CN205895515U提出了一種新型結構的液壓泵，其利用柱塞轉動的同時進行軸向移動實現單柱塞多沖程的吸、排油功能，將配流功能集成在柱塞上，簡化了結構，大幅減少了滑動摩擦副數量，具有體積小、重量輕、排量大、容積效率高的優點。因其核心原理是在工作時有兩個維度的運動，被稱為二維(2D)活塞泵。然而，二維(2D)活塞泵在運行穩定性和重載荷等方面仍有不足之處，如啟動初期自吸能力還有欠缺，現有結構也難以繼續增加沖程數量來增大排量從而進一步提升功重比。

發明內容

為克服上述問題，本發明提供一種疊柱式二維活塞單體泵，結構緊湊，重量輕，容積效率高，能夠顯著增加單位時間沖程數量以實現大排量，并通過自增壓改善油液吸入特性。

本發明采用的技術方案是：疊柱式二維活塞單體泵，包括沿軸心線依次且同軸設置的端蓋、輔泵體和主泵體，輔泵體的左端面固定安裝有端蓋，輔泵體的右端與主泵體的左端固定連接，端蓋、主泵體和輔泵體共同圍成泵體內腔，泵體內腔設有花軸、滾珠排、泵芯組件和圓柱滾輪；

定義端蓋所在的一端為左端，軸向是所述的中心軸方向或平行于所述中心軸的方向，周向是圍繞所述的中心軸方向，內側是靠近軸心線的方向，外側是遠離軸心線的方向；

所述主泵體為雙層筒狀結構，包括由內而外依次套合的內筒和外筒，內筒的左端有部分露出外筒并伸入至輔泵體內，內筒的右端與外筒之間連接有第一環形圈，且內筒、第一環形圈和外筒連為一個整體；主泵體的壁面沿與第一環形圈相對應的位置周向均布有若干用于排油的油道長通孔，油道長通孔自外筒、第一環形圈斜向貫穿至內筒的中部；主泵體的外壁面沿與油道長通孔相對應的位置周向設有主泵體環形槽，油道長通孔溝通主泵體環形槽；