CN101718262B - 一种多功能无级变流高压供油泵 - Google Patents

Abstract

本发明请求保护一种多功能无级变流高压供油泵，其基本结构为斜盘转动式轴向柱塞泵，实现高压油的建立，包括有泵体、缸体、上体、由传动轴带动的斜盘和在斜盘上圆周分布的柱塞，在所述供油泵上还设置有可变流量出油阀、压力流量调节装置和紧急停车装置，实现高压供油泵的远程遥控、无级变流、压力调节、高安全性和可靠性等功能，从而解决现有技术存在的不能进行无级变流、无级调压和遥控的问题。

Description

一种多功能无级变流高压供油泵

技术领域

本发明属于柴油机技术领域，具体涉及多功能无级变流高压油泵，主要适用于大功率低速智能化船用柴油机，还可以应用于大型工程机械、矿山机械、建筑、海洋工程等领域。

背景技术

随着大功率新型船舶、工程机械、矿山机械、海洋工程装备等向着智能化、自动化方向发展，要求为其液压伺服系统提供高压油的供油泵需要具有远程遥控、无级变流、无级调压、高安全性和可靠性等功能。目前市场上的供油泵普遍采用缸体转动的斜盘式轴向柱塞泵，其压力和流量的调节采用手动方式，不能实现电控或遥控。同时为了达到调节流量和压力的目的，设计有手动调整机构，其结构较为复杂。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种多功能无级变流高压供油泵，以解决现有技术存在的不能进行无级变流、无级调压和遥控的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种多功能无级变流高压供油泵，其基本结构为斜盘转动式轴向柱塞泵，包括有泵体、缸体、上体、由传动轴带动的斜盘和在斜盘上圆周分布的柱塞，在所述供油泵上还设置有可变流量出油阀、压力流量调节装置。

所述可变流量出油阀设置在柱塞的出油口上部，每个柱塞的出油口处对应设置一个，包括阀体和设置在阀体内的出油阀部分和进油阀部分；其中出油阀部分是在其进出油口之间依次设置出油阀钢球、出油阀弹簧和出油阀弹座；所述进油阀部分是在其进出油口之间依次设置控制活塞、进油阀钢球、进油阀弹簧和进油阀弹簧座而构成；出油阀部分的进油口和进油阀部分的出油口设计为同一油路并与柱塞出油口相连，每个出油阀部分的出油口通过环槽连通在一起并与供油泵的出油口相连；进油阀部分的进油口与供油泵的低压进油腔相连。

所述压力流量调节装置包括有固定在供油泵上体之上的泵盖和设置在泵盖上的第一阀体、压力流量控制阀、控制压力泄放阀、安全阀和过滤器组成；压力流量控制阀和安全阀设置在阀体中，均采用针阀式结构；控制压力泄放阀和过滤器设置在泵盖中；所述供油泵出油口分出一路压力油经过滤器、第二节流孔接入阀体油腔，同时作用在压力流量控制阀和安全阀的针阀锥面上，压力流量控制阀和安全阀泄放的控制油分为两路，一路经第一节流孔连通可变流量出油阀的控制活塞的上部油腔，作用在控制活塞上，另一路油经过第三节流孔回到供油泵的低压进油腔；所述第一节流孔和第三节流孔之间设置有控制压力泄放阀。

所述紧急停车装置设置在泵盖上，包括有第二阀体和安装在第二阀体中的电磁阀、针阀和弹簧，从供油泵出油口分出的一路压力油接入所述第二阀体的油腔，作用在针阀锥面上，所述针阀开启后，油腔的泄放油则接回到供油泵的低压进油腔。

所述压力流量调节装置和紧急停车装置通过电缆线与电控机构连接。

本发明的基本结构为斜盘转动式轴向柱塞泵，以实现高压油的建立。为了实现高压供油泵的远程遥控、无级变流、压力调节、高安全性和可靠性等功能，专门设计了可变流量出油阀、压力流量调节装置和紧急停车装置。这些装置所具有的特殊功能在于：

1、可变流量出油阀的主要功能是当柱塞上行时，根据外部所需供油量的要求，在控制油的作用下改变进油阀的关闭时间来实现供油量的改变，同时柱塞油腔多余的油则回流到低压油腔。这一结构的功能特点是：柱塞油腔多余的油回流到低压油腔的功能，一方面实现了供油量的无级可调，另一方面降低了非全流量时的功率消耗并有利于供油泵内部的散热。

2、压力流量调节装置的主要功能是可以通过专门的电信号对供油泵的输出油量和压力进行调节。

3、紧急停车装置的功能是当供油泵或柴油机出现意外，需要供油泵停止提供高压油时，通过电控机构输出的紧急停车信号，使电磁阀不再压缩弹簧，在压力油的作用下针阀右移处于打开状态，压力油路与供油泵的低压油腔接通，使供油泵停止输出压力油，以保护柴油机和供油泵不因意外而损坏。

4、供油泵如因压力偏低或其它意外出现输出油中断时，通过电控机构使压力流量调节装置的针阀处于常开状态，此时作用在控制活塞上的控制油压力达到最大，进油阀钢球在柱塞上升的全行程过程中均不能落座，此时供油泵无压力油输出，柱塞上行泵出的油全部通过进油阀钢球回到供油泵的低压进油腔，实现了供油泵油路的内部循环。

附图说明

图1是供油泵的结构及工作原理示意图

图2是可变流量出油阀的结构及工作原理示意图；

图3是压力流量调节装置的结构及工作原理示意图；

图4是紧急停车装置的结构及工作原理示意图。

图中：

1.传动轴  2.泵体  3.柱塞  4.可变流量出油阀  5.压力流量调节装置  6.紧急停车装置  7.上体  8.缸体  9.斜盘  10.圆锥滚子轴承

4-1.阀体  4-2.出油阀钢球  4-3.出油阀弹簧  4-4.出油阀弹簧座  4-5.控制活塞  4-6.进油阀钢球  4-7.进油阀弹簧  4-8.进油阀弹簧座

5-1.泵盖  5-2.安全阀  5-3.针阀  5-4.阀体  5-5.弹簧  5-6.压力流量控制阀  5-7.控制压力泄放阀  5-8.过滤器  5-9.第一节流孔  5-10.第二节流孔  5-11.第三节流孔

6-1.阀体  6-2.针阀  6-3.弹簧  6-4.电磁阀

具体实施方式

参见图1，供油泵总体上是由斜盘式轴向柱塞泵、压力流量调节装置5和紧急停车装置6三大部分组成。斜盘式轴向柱塞泵由传动轴1、泵体2、柱塞3、可变流量出油阀4、上体7、缸体8、斜盘9、圆锥滚子轴承10等零件构成，其功能是产生压力油。压力流量调节装置5安装在斜盘式轴向柱塞泵的上体7上，紧急停车装置6安装在压力流量调节装置的泵盖5-1上。供油泵采用圆锥滚子轴承10进行支承。

参见图2，可变油量出油阀由阀体4-1、出油阀部分和进油阀部分组成，出油阀部分包含依次安装在阀体4-1出油阀腔的出油阀钢球4-2、出油阀弹簧4-3和出油阀弹簧座4-4，进油阀部分包含依次安装在阀体4-1进油阀腔的控制活塞4-5、进油阀钢球4-6、进油阀弹簧4-7和进油阀弹簧座4-8。出油阀部分和进油阀部分的零件均装在阀体4-1内，组成一个独立的组件。

参见图3，压力流量调节装置5主要由泵盖5-1、安全阀5-2、针阀5-3、第一阀体5-4、弹簧5-5、压力流量控制阀5-6、控制压力泄放阀5-7、过滤器5-8、第一节流孔5-9、第二节流孔5-10、第三节流孔5-11组成。其中第一阀体5-4安装在泵盖5-1上，安全阀5-2设置在第一阀体5-4右侧，针阀5-3、弹簧5-5依次安装在阀体5-4左侧孔内，压力流量控制阀5-6安装在第一阀体5-4端面并压在弹簧5-5上。控制压力泄放阀5-7、过滤器5-8、第一节流孔5-9、第二节流孔5-10、第三节流孔5-11均设置在泵盖5-1内。

参见图4，紧急停车装置6主要由第二阀体6-1、针阀6-2、弹簧6-3、电磁阀6-4组成。其中第二阀体6-1安装在泵盖5-1上，针阀6-2、弹簧6-3依次安装在第二阀体6-1孔内，电磁阀6-4安装在第二阀体6-1端面并压在弹簧6-3上。

以下结合附图说明本发明的工作原理。

本发明所述的供油泵的结构及工作原理如图1所示，基本原理是：斜盘9在传动轴1带动下转动，推动分布在斜盘上的柱塞3产生往复运动。当柱塞3下行时，进油压力大于柱塞腔油压力，进油阀钢球4-6打开而出油阀钢球4-2关闭，低压油进入柱塞腔，即吸油过程；相反，当柱塞上行时，柱塞腔的压力逐渐升高，当压力高于进油压力时，第二钢球关闭，而第一钢球打开，柱塞开始向外供油，即排油过程。

本发明所述的可变流量出油阀的结构及工作原理如图2所示，其工作原理是：输出流量通过来自压力流量调节装置5的控制油改变进油阀钢球4-6的落座时间来实现。当不需要全流量时，控制油压力使进油阀钢球在柱塞3上升时不能落座，柱塞腔的油通过进油阀回到低压进油腔，此时柱塞不供油；当柱塞加速，作用在进油阀钢球上的油压力增加到可以克服控制油作用在钢球上的压力时，钢球落座，柱塞开始供油。当控制油压力增加，进油阀钢球的落座时间就延长更多，柱塞供油量就变小；相反，当控制油压力减小，柱塞供油量就变大。此种调节方式的优点还在于：当不需要全流量时，柱塞腔的油直接回流到进油腔，一方面减少油泵消耗的驱动功率，另一方面还具有散热的功能，可以大大降低柱塞腔的温度。

本发明所述的压力流量调节装置5的结构及工作原理如附图3所示，其工作原理是：供油泵的工作压力通过专门的信号进行调节，当信号增强时，控制阀5-6左移压缩弹簧5-5，使作用在针阀5-3上的弹簧力增加，针阀的开启压力相应增加；相反信号减弱时，电磁阀右移，则作用在针阀上的弹簧力减小，针阀的开启压力相应减小。由于针阀开启时泄放出的油即为可变流量进油阀4的控制油，针阀开启压力的改变引起针阀开启后泄放油的流量发生变化，在节流作用下使压力也随之变化，从而控制供油泵的流量也相应改变。

本发明所述的紧急停车装置6的结构及工作原理如图4所示，其工作原理是：当通电时电磁阀6-4压缩弹簧6-3使针阀6-2处于关闭状态，此时供油泵处于正常工作状态；当有紧急情况需要供油泵停止工作时，切断电磁阀的信号，电磁阀右移，弹簧的作用在针阀上的压力减小，针阀打开，高压油腔与低压进油腔接通，供油泵的出油压力基本和进油压力相同，供油泵停止向外供油。

Claims (3)

1.一种多功能无级变流高压供油泵，其基本结构为斜盘转动式轴向柱塞泵，包括有泵体(2)、缸体(8)、上体(7)、出油阀(4)、由传动轴(1)带动的斜盘(9)和在斜盘上圆周分布的柱塞(3)；其特征在于：所述出油阀(4)采用可变流量出油阀，在所述供油泵上还设置有压力流量调节装置：

所述可变流量出油阀设置在柱塞(3)的出油口上部，每个柱塞(3)的出油口处对应设置一个，包括阀体(4-1)和设置在阀体(4-1)内的出油阀部分和进油阀部分；其中出油阀部分是在其进出油口之间依次设置出油阀钢球(4-2)、出油阀弹簧(4-3)和出油阀弹座(4-4)而构成；所述进油阀部分是在其进出油口之间依次设置控制活塞(4-5)、出油阀钢球(4-6)、进油阀弹簧(4-7)和进油阀弹簧座(4-8)而构成；出油阀部分的进油口和进油阀部分的出油口设计为同一油路并与柱塞出油口相连，每个出油阀部分的出油口通过环槽连通在一起并与供油泵的出油口相连；进油阀部分的进油口设置在中部并与供油泵的低压进油腔相连，控制活塞(4-5)上部与来自压力流量调节装置的控制油接通；

所述压力流量调节装置包括有固定在供油泵上体(7)之上的泵盖(5-1)和设置在泵盖(5-1)上的第一阀体(5-4)、压力流量控制阀(5-6)、控制压力泄放阀(5-7)、安全阀(5-2)和过滤器(5-8)；压力流量控制阀(5-6)和安全阀(5-2)设置在第一阀体(5-4)中，它们均采用针阀式结构；控制压力泄放阀(5-7)和过滤器(5-8)设置在泵盖(5-1)中；所述供油泵出油口分出一路压力油经过滤器(5-8)、第二节流孔(5-10)接入第一阀体油腔，同时作用在压力流量控制阀(5-6)和安全阀(5-2)的针阀锥面上，压力流量控制阀(5-6)和安全阀(5-2)泄放的控制油分为两路，一路经第一节流孔(5-9)连通可变流量出油阀的控制活塞(4-5)的上部油腔，作用在控制活塞(4-5)上，另一路油经过第三节流孔(5-11)回到供油泵的低压进油腔；所述第一节流孔(5-9)和第三节流孔(5-11)之间设置有控制压力泄放阀(5-7)。

所述压力流量调节装置通过电缆线与电控机构连接。

2.根据权利要求1所述的多功能无级变流高压供油泵，其特征在于：在所述供油泵上还设置有紧急停车装置，所述紧急停车装置设置在泵盖(5-1)上，包括有第二阀体(6-1)和安装在第二阀体(6-1)中的电磁阀(6-4)、针阀(6-2)和弹簧(6-3)，从供油泵出油口分出的一路压力油接入所述第二阀体(6-1)的油腔，作用在针阀(6-2)锥面上，所述针阀开启后，油腔的泄放油则接回到供油泵的低压进油腔。

所述紧急停车装置通过电缆线与电控机构连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种多功能无级变流高压供油泵，其特征在于：所述供油泵采用圆锥滚子轴承(10)进行支承。

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