CN102562581B - 一种球形叶片式液压泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种球形叶片式液压泵，它包括壳体、转子、两个叶片、两个密封条、两个配油锥和两个垫块；转子位于中心，壳体位于外部，两个配油锥分别位于转子两端空心锥形面内，两个叶片分别位于转子的两侧，并安放在壳体对角的空心圆环内，与转子成一个角度，该角度的正切为壳体高度与壳体底圆直径之比；叶片的一个平面与配油锥的圆台侧面相贴合，密封条位于转子和叶片之间，其平面一侧与转子的一个平面贴合，柱面一侧则与叶片的柱面E1贴合，垫块位于壳体对角的空心圆环内，正好填满由叶片、转子和密封条形成的空缺；本发明所有密封处均为面密封，排量大，压力高，效率高，比功率大，结构紧凑，加工相对容易，成本较低，寿命长。

Description

一种球形叶片式液压泵

技术领域

本发明涉及一种液压泵，尤其涉及一种球形叶片式液压泵。

背景技术

现有的叶片式液压泵结构均为一转子偏心置于油缸体内，叶片径向或与转子半径成一定角度置于转子内，工作时转子高速旋转，叶片在离心力的作用下甩出，与油缸体形成密封腔，旋转时容积变化产生压力。这种形式叶片泵由于叶片和油缸体之间是靠一条接触线密封，因此密封性能较差，输出压力较低，加上旋转时叶片与转子及油缸体间产生很大摩擦，致使液压泵整体磨损快，寿命短，效率低。另外，旋转时为了保证叶片能在转子内安全进出，转子必须有相当的直径，这样势必排量较小。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种球形叶片式液压泵。本发明排量大，全部密封处均为面密封，且不易磨损。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种球形叶片式液压泵，包括：壳体、转子、两个叶片、两个密封条、两个配油锥和两个垫块；转子位于中心，壳体位于外部，两个配油锥分别位于转子两端空心锥形面内，两个叶片分别位于转子的两侧，并安放在壳体对角的的空心圆环内，与转子成一个角度，该角度的正切为壳体高度与壳体底圆直径之比；叶片的一个平面与配油锥的圆台侧面相贴合，密封条位于转子和叶片之间，其平面一侧与转子的一个平面贴合，柱面一侧则与叶片的柱面E1贴合，垫块位于壳体对角的的空心圆环内，正好填满由叶片、转子和密封条形成的空缺。

所述叶片由两个平面A1、B1和两个柱面C1、E1围合而成；其中，柱面C1是中心为球心O1、半径与壳体的空心圆环的柱面E4的半径相同的柱面，柱面E1是中心为球心O1、半径为O1K1的柱面，点K1为过球心O1的垂直对称轴与柱面E1的交点；两个平面A1和B1平行，连接柱面C1和E1；两平行平面A1和B1的距离为叶片的厚度，叶片的厚度与壳体的空心圆环宽度相等；O1K1的长度为转子厚度的一半与密封条的高度之和； 

所述密封条上侧是一中心为球心O1、半径与叶片的柱面E1半径相等的柱面，下侧是一平面，球心O1与该下侧平面的垂直距离为转子厚度的一半，柱面G1是中心为O1、半径与转子的柱面P2半径相等的柱面，球面F1是球心为O1、半径与壳体的球面F4半径相等的球面，平面H1和I1平行，密封条的宽度（即平面H1和I1的距离）与叶片厚度相等；叶片和密封条均为轴对称；

    所述转子当中是一块平板，平板中间两腰处是两个完全相同的准圆台，其中一个准圆台下底面为面B2，上底面与平板相接处是中心为O2半径与密封条中间柱面G1的半径相同的阴圆柱面P2，准圆台锥角与阴圆台H2的锥角相同，两个准圆台的下底面A2和B2是平行的圆平面，平板的两个平面I2和J2平行，球面E2和F2是球心为O2的左右外侧大球面，G2和H2是两相同的阴圆台部分侧面，其中一个阴圆台上下两底分别是圆平面B2和以K2L2为直径的圆面，两平行平面I2和J2的距离为转子的厚度，K2M2的直线段长度为转子的宽度，整个转子不仅关于中心O2对称，也是轴对称；

    所述配油锥是一圆台，顶面A3和底面B3的半径分别和转子阴圆台上下两底面的半径相等，高度也与转子阴圆台的高度相等，两配油锥的空间位置以如下而定：保证装配好后，两配油锥圆台侧面分别和相应的壳体的空心圆环相应的平行平面C4或D4相贴合，点D3至E3的锥面为进油面，点D3至G3的锥面为排油面，点D3为过圆心的水平轴与底面B3的交点；点E3和点G3的位置是当转子转到垂直于纸面位置时，转子左侧平面与底圆的前后两个交点；

    所述壳体是两头平行截掉两个球冠的腰鼓形球面，厚度与转子的宽度K2M2相等，顶面A4和底面B4是两个半径相等的平行的圆平面，球面F4是以O4为球心，半径与转子左右外侧大球面E2和F2的半径相等的球面，壳体球面的对角是一空心圆环，空心圆环的两个侧面C4和D4是平行的平面圆环，空心圆环的柱面E4是中心轴通过O4的柱面，位于壳体的对角线上；整个壳体关于球台中心O4对称；

所述垫块是一段圆环，其外侧面A5是半径与壳体空心圆环的柱面E4外径相等的柱面，内侧面B5是半径与壳体球面F4半径相等的球面，两腰部C5和D5是半径与叶片底面柱面E1的半径相等的柱面，垫块的厚度与叶片厚度相同；垫块形状为轴对称。

当所述球形叶片式液压泵输入力矩时，低压油从配油锥（5）的点D3至E3的进油面吸入，高压油从配油锥（5）的点D3至G3的排油面排出到负载。

    本发明的有益效果是：

1）所有密封处均为面密封；

2）排量大，压力高，效率高；

3）比功率大；

4）结构紧凑，加工相对容易；

5）成本较低，寿命长。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的叶片形状示意图

图2是图1的左视图；

图3是本发明的密封条结构示意图；

图4是图3中Q1向示意图；

图5是本发明的转子结构示意图；

图6是图5的W-W剖视图；

图7是图5的T-T剖视图；

图8是本发明的配油锥结构示意图；

图9是图8的P向示意图

图10是本发明的壳体结构示意图；

图11是壳体的剖视图；

图12是图11的M-M剖视图；

图13是本发明的整体结构示意图；

图14是图13的K向示意图；

图15是图13的N-N剖视图；

图16是本发明的运行原理示意图；

图17是图13的U-U剖视图；

图18是本发明的工作过程原理示意图；

图19是图16的V-V剖视图；

图20是本发明的工作过程原理示意图；

图中：壳体1、转子2、叶片3、密封条4、配油锥5、垫块6。

具体实施方式

  如图16所示，本发明球形叶片式液压泵包括壳体1、转子2、两个叶片3、两个密封条4、两个配油锥5和两个垫块6。转子2位于中心，壳体1位于外部，两个配油锥5分别位于转子2两端空心锥形面内，两个叶片3分别位于转子2的两侧，并安放在壳体1对角的的空心圆环（即导向槽）内，与转子2成一个角度，该角度的正切为壳体1高度与壳体1底圆直径之比。叶片3的一个平面与配油锥5的圆台侧面相贴合，密封条4位于转子2和叶片3之间，其平面一侧与转子2的一个平面贴合，柱面一侧则与叶片3的柱面E1贴合，垫块6位于壳体1对角的的空心圆环内，正好填满由叶片3、转子2和密封条4形成的空缺。

    图1和图2所示为本发明的叶片3的形状。叶片3由两个平面A1、B1和两个柱面C1、E1围合而成，其中，柱面C1是中心为球心O1、半径与壳体1的空心圆环的柱面E4的半径相同的柱面，柱面E1是中心为球心O1、半径为O1K1的柱面，点K1为过球心O1的垂直对称轴与柱面E1的交点。两个平面A1和B1平行，连接柱面C1和E1。两平行平面A1和B1的距离为叶片3厚度，叶片3厚度与图11壳体1的空心圆环宽度相等。O1K1的长度为图6转子2厚度的一半和密封条的高度之和。 

图3和图4所示为本发明的密封条4的形状。如图4所示，密封条4上侧是一中心为球心O1、半径与叶片3柱面E1半径相等的柱面，下侧是一平面，球心O1与该下侧平面的垂直距离为图6转子2厚度的一半，柱面G1是中心为O1、半径与图5转子2柱面P2半径相等的柱面，球面F1是球心为O1、半径与图11壳体1球面F4半径相等的球面，平面H1和I1平行，宽度（即平面H1和I1的距离）与叶片3的厚度相等。叶片3和密封条4均为轴对称。

    图5、图6和图7所示为本发明的转子2的形状。转子2当中是一块平板，平板中间两腰处是两个完全相同的准圆台，其中一个准圆台下底为B2，上底与平板相接处是中心为O2半径与密封条4中间G1半径相同的阴圆柱面P2，准圆台锥角与阴圆台H2的锥角相同，A2和B2是平行的圆平面，I2和J2是平行的平板平面，E2和F2是球心为O2的左右外侧大球面，G2和H2是两相同的阴圆台部分侧面，其中一个阴圆台上下两底分别是圆平面B2和以K2L2为直径的圆面，两平行平面I2和J2的距离为转子2厚度，K2M2的直线段长度为转子2的宽度，整个转子2不仅关于中心O2对称，也是轴对称。

    图8和图9所示为本发明的配油锥5的形状。配油锥5是一圆台，顶面A3和底面B3的半径分别和转子2阴圆台的上下两底面的半径相等，高度也与转子2阴圆台的高度相等，两配油锥5的空间位置以如下而定：保证装配好后两配油锥5圆台侧面分别和相应的壳体1的空心圆环相应的平行平面C4或D4相贴合，点D3至E3的锥面为进油面，点D3至G3的锥面为排油面，点D3为过圆心的水平轴与底面B3的交点，点E3和点G3的位置是当转子2由图5所示纸面位置转到如图16所示的垂直于纸面位置时，转子2左侧平面与底圆的前后两个交点。

    图10、图11和图12所示为本发明的壳体1的形状。壳体1是两头平行截掉两个球冠的腰鼓形球面，厚度与转子2的宽度K2M2相等，顶面A4和底面B4是半径相等的平行的圆平面，球面F4是以O4为球心，半径与转子2左右外侧大球面E2和F2的半径相等的球面，壳体1球面的对角是一空心圆环，空心圆环的两个侧面C4和D4是平行的平面圆环，E4是中心轴通过O4的柱面，位于壳体的对角线上，空心圆环平行的两平面C4和D4的空间位置以如下而定：保证装配好后C4和D4两平面与两配油锥5圆台侧面分别贴合。整个壳体1关于球台中心O4对称。

图15中示出了垫块6的形状。垫块6是一段圆环，其外侧面A5是半径与壳体1空心圆环E4外径相等的柱面，内侧面B5是半径与壳体1球面F4半径相等的球面，两腰部C5和D5是半径与叶片3底面柱面E1的半径相等的柱面，垫块6的厚度与叶片3厚度相同。垫块6形状为轴对称。

如图16所示，本发明球型叶片式液压泵装配好后，各部件的中心O1、O2、O4重合。

    本发明的运行工作原理如下：

如图19，在叶片泵的一端，转子2、叶片3、密封条4、配油锥5和壳体1将油腔分割成三个各自独立的密封腔Q1，Q2和Q3。如图18，当转子2自图13或7a 位置顺时针旋转时，腔Q2开始吸油，Q3为吸油腔，Q1为排油腔。转子2顺时针继续旋转，吸油腔Q2和Q3不断扩大，排油腔Q1不断缩小。当转到图16或图19 位置时，吸油腔Q3达到最大。这时，吸油腔Q2及Q3和排油腔Q1仍保持隔离。如图20，当转子2继续旋转时，腔Q3开始排油，这时腔Q2仍为吸油腔，腔Q1仍为排油腔。当转子2转到图13或7a 位置时，腔Q1油排尽，这时腔Q2仍为吸油腔，腔Q3仍为排油腔。当转子2继续旋转，新的吸油腔开始吸油，腔Q2还在吸油，腔Q3还在排油。当转子2又转到图19位置时，吸油腔Q2达到最大，继而开始排油，这时，新的吸油腔仍在吸油，腔Q3仍在排油。如此周而复始。在叶片泵的另一端，情况也和这一端完全相同。

与发明人之前的专利申请（专利申请号为200810162983.3）相比，密封条由四条变为两条，与一个叶片相配的密封条由左右分开的两条变为一整条，这样不仅简化了结构，而且提高了密封效果和可靠性。同时，转子中间由球面变为准圆台，使转子中间体积更小，空间更大。从而使比流量大幅度增加。　

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本方面进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本方面作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种球形叶片式液压泵，其特征在于，它包括壳体（1）、转子（2）、两个叶片（3）、两个密封条（4）、两个配油锥（5）和两个垫块（6）；转子（2）位于壳体（1）中心，壳体（1）位于外部，两个配油锥（5）分别位于转子（2）两端空心锥形面内，两个叶片（3）分别位于转子（2）的两侧，并安放在壳体（1）对角的空心圆环即导向槽内，与转子（2）成一个角度，该角度的正切为壳体（1）高度与壳体（1）底圆直径之比；叶片（3）的一个平面与配油锥（5）的圆台侧面相贴合，密封条（4）位于转子（2）和叶片（3）之间，其平面一侧与转子（2）的一个平面贴合，柱面一侧则与叶片（3）的柱面E1贴合，垫块（6）位于壳体（1）对角的空心圆环内，正好填满由叶片（3）、转子（2）和密封条（4）形成的空缺；

所述叶片（3）由两个平面A1、B1和两个柱面C1、E1围合而成；其中，柱面C1是中心为球心O1、半径与壳体（1）的空心圆环的柱面E4的半径相同的柱面，柱面E1是中心为球心O1、半径为O1K1的柱面，点K1为过球心O1的垂直对称轴与柱面E1的交点；两个平面A1和B1平行，连接柱面C1和E1；两平行平面A1和B1的距离为叶片（3）的厚度，叶片（3）的厚度与壳体（1）的空心圆环宽度相等；O1K1的长度为转子（2）厚度的一半与密封条的高度之和； 

所述密封条（4）上侧是一中心为球心O1、半径与叶片（3）的柱面E1半径相等的柱面，下侧是一平面，球心O1与该下侧平面的垂直距离为转子（2）厚度的一半，柱面G1是中心为球心O1、半径与转子（2）的柱面P2半径相等的柱面，球面F1是球心为O1、半径与壳体（1）的球面F4半径相等的球面，平面H1和I1平行，平面H1和I1的距离为密封条（4）的宽度，密封条（4）的宽度与叶片（3）的厚度相等；叶片（3）和密封条（4）均为轴对称；

所述转子（2）当中是一块平板，平板中间两腰处是两个完全相同的准圆台，其中一个准圆台下底面为面B2，上底面与平板相接处是中心为球心O2、半径与密封条（4）中间柱面G1的半径相同的阴圆柱面P2，准圆台锥角与阴圆台H2的锥角相同，两个准圆台的下底面A2和B2是平行的圆平面，平板的两个平面I2和J2平行，球面E2和F2是球心为O2的左右外侧大球面，G2和H2是两相同的阴圆台部分侧面，其中一个阴圆台上下两底分别是圆平面B2和以K2L2为直径的圆面，两平行平面I2和J2的距离为转子（2）的厚度，K2M2的直线段长度为转子（2）的宽度，K2为球面E2的正投影与阴圆台H2的正投影的交点，M2为球面E2的正投影与阴圆台G2的正投影的交点，L2为球面F2的正投影与阴圆台H2的正投影的交点；整个转子（2）不仅关于球心O2对称，也是轴对称；

所述配油锥（5）是一圆台，顶面A3和底面B3的半径分别和转子（2）阴圆台上下两底面的半径相等，高度也与转子（2）阴圆台的高度相等，两配油锥（5）的空间位置以如下而定：保证装配好后，两配油锥（5）圆台侧面分别和相应的壳体（1）的空心圆环相应的平行平面C4或D4相贴合，点D3至E3的锥面为进油面，点D3至G3的锥面为排油面，点D3为过圆心的水平轴与底面B3的交点；点E3和点G3的位置是当转子（2）转到垂直于纸面位置时，转子（2）左侧平面与底圆的前后两个交点；

所述壳体（1）是两头平行截掉两个球冠的腰鼓形球面，厚度与转子（2）的宽度K2M2相等，顶面A4和底面B4是两个半径相等的平行的圆平面，球面F4是以O4为球心，半径与转子（2）左右外侧大球面E2和F2的半径相等的球面，壳体（1）球面的对角是一空心圆环，空心圆环的两个侧面C4和D4是平行的平面圆环，空心圆环的柱面E4是中心轴通过O4的柱面，位于壳体的对角线上；整个壳体（1）关于球心O4对称；

所述球心O1、球心O2、球心O4均与壳体（1）中心重合；

所述垫块（6）是一段圆环，其外侧面A5是半径与壳体（1）空心圆环的柱面E4外侧面的半径相等的柱面，内侧面B5是半径与壳体（1）球面F4半径相等的球面，两腰部C5和D5是半径与叶片（3）底面柱面E1的半径相等的柱面；垫块（6）除外侧面A5、内侧面B5、两腰部C5和D5之外的两个面之间的距离为垫块（6）的厚度，垫块（6）的厚度与叶片（3）厚度相同；垫块（6）形状为轴对称；

当所述球形叶片式液压泵输入力矩时，低压油从配油锥（5）的点D3至E3的进油面吸入，高压油从配油锥（5）的点D3至G3的排油面排出到负载。