CN102808712A - 一种直线电磁驱动柱塞泵 - Google Patents

Abstract

一种直线电磁驱动柱塞泵，本发明属于容积式流体输送泵类，用于内燃机电喷系统燃油的泵压、蓄压、稳压和溢流保护。本发明包括泵体、上盖、下盖、电磁线圈、衔铁、复位弹簧，还具有入口接头、出口接头、套筒、阀芯、支撑管、膜片、螺母、溢流口接头、柱塞杆、泄流口接头。本发明通过电磁力和弹簧力的作用使得柱塞杆实现往复运动，实现对汽油的抽送，本发明蓄压腔的总压波动较小，具有蓄压、稳压、溢流功能，可以实现精确控制，可以降低电磁铁的工作周期，从而提高其可靠性，作为喷油器应用在内燃机系统上，对内燃机实现精确可靠控制喷油有非常大的意义。

Description

一种直线电磁驱动柱塞泵

技术领域

本发明属于容积式流体输送泵类，具体涉及一种直线电磁驱动柱塞泵，用于内燃机电喷系统燃油的泵压、蓄压、稳压和溢流保护。

背景技术

在流体传动控制领域，柱塞泵具有结构紧凑、压力高、比功率大、效率高、寿命长等优点，是常见的泵的结构形式。但多数柱塞泵一般采用旋转驱动的方式，传动链长、能量损失环节多，而且泵的加工装配复杂、精度高，技术门槛高。近几年来学术界出现了一种采用直线电磁驱动柱塞泵，不仅减少了中间环节，提高了传动效率，而且还解决了结构复杂、加工难的问题。

合肥通用机械研究所许建强、杨晓峰等提出了一种直线电磁驱动柱塞泵，如图1所示，该直线电磁驱动柱塞泵包括泵体1、入口接头2、第一弹簧3、第一钢珠4、出口接头5、第二钢珠7、第二弹簧8、电磁线圈16、钢制导套17、衔铁20、复位弹簧19，见“电磁驱动泵设计原理”，《排灌机械》，2004，22(4)：3-4。郗大光等申请的“一种燃油喷射器”发明专利，专利号为200510119712.6，其结构原理与上述直线电磁驱动柱塞泵类似。该类泵不需要复杂的运动转换机构，而是采用电磁力直接驱动柱塞作往复直线运动，使泵的驱动部分大大简化，从而减小了泵的体积和重量，也使泵的制造成本得到降低，并提高泵机组运行可靠性，特别适用于小型往复泵。

但现有直线电磁驱动柱塞泵只有单柱塞，输出流量脉动性大，压力不稳定，而且每次喷油都需要电磁铁运行一个工作周期，喷油频率较高，可能会导致电磁铁发热较大，在实际应用中受到很大限制。

发明内容

本发明提供一种直线电磁驱动柱塞泵，解决现有电磁柱塞泵输出流量脉动性大，压力不稳定，电磁部分工作不可靠的问题。

本发明所提供的一种直线电磁驱动柱塞泵，包括泵体、上盖、下盖、电磁线圈、衔铁、复位弹簧，其特征在于：

其还具有入口接头、出口接头、套筒、阀芯、支撑管、膜片、螺母、溢流口接头、柱塞杆、泄流口接头。

所述泵体为旋转体，其上、下端分别具有外螺纹，泵体上端面具有截面为倒凸字形空腔，泵体下端面具有截面为凹字形空腔，倒凸字形空腔中心孔具有内螺纹，倒凸字形空腔中心孔和凹字形空腔中心通过轴向的柱塞孔连通，泵体表面开有径向连通柱塞孔的吸入孔，吸入孔接近泵体表面部分具有内螺纹；泵体表面并开有排油孔，排油孔和倒凸字形空腔通过内部孔道连通，排油孔接近泵体表面部分具有内螺纹；

入口接头为中部具有环状凸台的空心圆柱体，空心圆柱体上环状凸台一侧具有外螺纹，环状凸台另一侧外形具有锯齿面；入口接头具有外螺纹一端和所述泵体的吸入孔螺纹连接，将第一弹簧和第一钢珠压在吸入孔内；

出口接头形状和入口接头相同，出口接头具有外螺纹一端和所述泵体的排油孔螺纹连接；

所述泵体的倒凸字形空腔中心孔内装有套筒，所述套筒为圆筒，套筒上端面中心孔内径小于套筒内径，套筒中部侧面具有穿越套筒中轴线的径向通孔，套筒下段具有外螺纹；所述套筒下段和所述泵体的倒凸字形空腔中心孔螺纹连接，套筒内自下而上依次装有第二钢珠、第二弹簧和阀芯，所述阀芯为中部具有环状凸台的旋转体，旋转体上环状凸台一侧为圆锥体，环状凸台另一侧为圆柱体；所述第二弹簧套于阀芯的圆柱体和第二钢珠之间，第二钢珠压在所述柱塞孔的上开口，所述阀芯的环状凸台被套筒上端面中心孔限位；

支撑管为空心旋转体，其一端为具有外螺纹的圆杆，支撑管另一端为环状凸台，环状凸台中心部分具有圆台形凸起；所述阀芯的圆锥体顶在支撑管的圆台形凸起中心孔内；膜片套于所述支撑管的圆杆上，由与圆杆螺纹配合的螺母压紧，第三弹簧套在螺母上；

所述上盖为空心旋转体，具有台阶轴外形，上盖上段的内径小于上盖下段的内径，上盖上段和上盖下段之间为圆锥形过渡段，上盖下段内孔具有内螺纹，上盖上端面封闭但具有上盖中心螺孔；所述上盖下段内孔和泵体上端螺纹连接，上盖的圆锥形过渡段内孔将所述膜片的边缘压紧，上盖的上端面将第三弹簧压在所述螺母上；

所述溢流口接头形状和入口接头相同，溢流口接头具有外螺纹一端和所述上盖的中心螺孔螺纹连接；

所述泵体下端面的凹字形空腔内装有电磁线圈，电磁线圈的内孔嵌有钢制导套，钢制导套为圆筒形，其中间部分为铜制隔磁环，所述复位弹簧和衔铁位于钢制导套内，复位弹簧套在凹字形空腔中心凸起部位并顶住衔铁，衔铁与钢制导套滑动配合；

所述柱塞杆一端与所述衔铁上端螺纹连接，柱塞杆另一端位于所述泵体的柱塞孔内且与柱塞孔滑动配合；

所述下盖为空心旋转体，具有台阶轴外形，下盖上段的内径大于下盖下段的内径，下盖上段内孔具有内螺纹，下盖下端面封闭但具有下盖中心螺孔；所述下盖上段内孔和泵体下端螺纹连接，将所述衔铁限制在下盖下段内，并将电磁线圈和钢制导套限制在所述泵体下端面的凹字形空腔内；

所述泄流口接头形状和入口接头相同，泄流口接头具有外螺纹一端和所述下盖中心螺孔螺纹连接。

所述的直线电磁驱动柱塞泵，其特征在于：

所述入口接头外形具有锯齿面的一端装有过滤网；

所述膜片采用耐油橡胶材料。

本发明通过电磁力和弹簧力的作用使得柱塞杆实现往复运动，从而实现对汽油的抽送。本发明中，泵体上端面的截面为倒凸字形空腔作为蓄压腔，入口接头、第一钢珠和第一弹簧构成了吸入阀；第二弹簧、第二钢珠和套筒构成了压出阀；第二弹簧、阀芯和支撑管构成了溢流阀。

电磁线圈断电时，在复位弹簧的作用下，衔铁将带动柱塞杆往下运动，泵体的柱塞孔压力减小，位于柱塞杆正上方的第二钢珠在第二弹簧的作用下向下运动，柱塞孔和蓄压腔不再连通。同时入口接头所压住的第一钢珠克服第一弹簧的作用力向右移动，入口接头的中心孔渐渐和柱塞孔连通，从而开始吸油过程，在这个过程中汽油由于负压被抽入柱塞孔中。

电磁线圈通电时，在其内部的衔铁开始克服复位弹簧的预紧力向上运动，和衔铁连接在一起的柱塞杆也随之一起向上运动，柱塞孔内压力增大，在吸入孔内的第一钢珠在第一弹簧的作用下向左移动，柱塞孔和入口接头中心孔不再连通，同时第二钢珠克服其上方第二弹簧的作用力后渐渐连通柱塞孔和蓄压腔，从而开始排油过程，汽油被压入到蓄压腔。

当蓄压腔中的压力有一定范围内的波动时，由于被螺母、支撑管固定的蓄压腔的膜片可以通过产生弹性形变改变蓄压腔的容积大小，或者通过压在支撑管上的第三弹簧的改变，最终实现把柱塞孔的压力波动限制在一定范围内，维持压力基本恒定。

当蓄压腔的压力过高，超出一定限度，螺母、支撑管带动膜片一起向上运动，阀芯将渐渐脱离支撑管。多余的高压油液通过溢流口接头流回油箱。防止蓄压腔出现压力过高的现象。

本发明将溢流阀反向安装，增大了蓄压腔最高压力，也不需要调节压力的第三弹簧刚度太大；为了电磁铁部分加工和安装的方便，将泵体下端分离出一个可以旋合的下盖，使得加工泵体更加容易，同时将泄流口接头置于下盖，柱塞孔中也会有一些汽油泄漏，汽油可以通过重力作用流回油箱，使泄油过程更加通畅，在一定程度上，这些泄漏油可以降低柱塞杆、电磁线圈以及衔铁上的温度，起到散热的作用。

本发蓄压腔的总压波动较小，具有蓄压、稳压、溢流功能，可以实现精确控制；由于蓄压腔的存在电磁铁不一定需要每个喷射周期都工作，可以降低电磁铁的工作周期，从而提高其可靠性，作为喷油器应用在内燃机系统上，对内燃机实现精确可靠控制喷油有非常大的意义。

附图说明

图1为现有直线电磁泵结构示意图；

图2本发明实施例的结构示意图；

图3为泵体结构示意图；

图4为套筒结构示意图；

图5为阀芯结构示意图；

图6为支撑管结构示意图；

图7为本发明蓄压腔局部结构示意图；

图8为上盖结构示意图；

图9为电磁线圈结构示意图；

图10为下盖结构示意图。

具体实施方式：

以下结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图2所示，本发明的实施例，包括泵体1、上盖13、下盖22、电磁线圈16、衔铁20和复位弹簧19，还具有入口接头2、出口接头5、阀芯9、支撑管10、膜片14、螺母11、溢流口接头15、柱塞杆21、泄流口接头23；

如图3所示，所述泵体1为旋转体，其上、下端分别具有外螺纹，泵体上端面具有截面为倒凸字形空腔1-1，泵体下端面具有截面为凹字形空腔1-2，倒凸字形空腔中心孔具有内螺纹，倒凸字形空腔中心孔和凹字形空腔中心通过轴向的柱塞孔1-3连通，泵体表面开有径向连通柱塞孔1-3的吸入孔1-4，吸入孔接近泵体表面部分具有内螺纹；泵体表面并开有排油孔1-5，排油孔1-5和倒凸字形空腔1-1通过内部孔道连通，排油孔接近泵体表面部分具有内螺纹；

入口接头2为中部具有环状凸台的空心圆柱体，空心圆柱体上环状凸台一侧具有外螺纹，环状凸台另一侧外形具有锯齿面；入口接头2具有外螺纹一端和所述泵体1的吸入孔1-4螺纹连接，将第一弹簧3和第一钢珠4压在吸入孔1-4内；

出口接头5形状和入口接头2相同，出口接头5具有外螺纹一端和所述泵体1的排油孔1-5螺纹连接；

如图2所示，所述泵体1的倒凸字形空腔1-1中心孔内装有套筒6，如图4所示，所述套筒6为圆筒，套筒上端面中心孔6-1内径小于套筒内径，套筒中部侧面具有穿越套筒中轴线的径向通孔6-2，套筒下段6-3具有外螺纹；所述套筒6下段和所述泵体1的倒凸字形空腔1-1中心孔螺纹连接，套筒6内自下而上依次装有第二钢珠7、第二弹簧8和阀芯9，如图5所示，所述阀芯9为中部具有环状凸台9-2的旋转体，旋转体上环状凸台9-2一侧为圆锥体9-1，环状凸台另一侧为圆柱体9-3；所述第二弹簧8套于阀芯9的圆柱体9-3和第二钢珠7之间，第二钢珠7压在所述柱塞孔1-3的上开口，所述阀芯9的环状凸台9-2被套筒6上端面中心孔6-1限位；

如图6所示，支撑管10为空心旋转体，其一端为具有外螺纹的圆杆10-1，支撑管另一端为环状凸台10-2，环状凸台中心部分具有圆台形凸起10-3；如图7所示，所述阀芯9的圆锥体9-1顶在支撑管10的圆台形凸起10-3中心孔内；膜片14套于所述支撑管10的圆杆10-1上，由与圆杆10-1螺纹配合的螺母11压紧，第三弹簧12套在螺母11上；

如图8所示，所述上盖13为空心旋转体，具有台阶轴外形，上盖上段13-1的内径小于上盖下段13-2的内径，上盖上段13-1和上盖下段13-2之间为圆锥形过渡段13-3，上盖下段13-2内孔具有内螺纹，上盖上端面封闭但具有上盖中心螺孔13-4；所述上盖下段13-2内孔和泵体1上端螺纹连接，上盖13的圆锥形过渡段13-3内孔将所述膜片14的边缘压紧，上盖13的上端面将第三弹簧12压在所述螺母11上；

所述溢流口接头15形状和入口接头2相同，溢流口接头15具有外螺纹一端和所述上盖13的中心螺孔13-4螺纹连接；

如图2、图9所示，所述泵体下端面的凹字形空腔1-2内装有电磁线圈16，电磁线圈16的内孔嵌有钢制导套17，钢制导套17为圆筒形，其中间部分为铜制隔磁环18，所述复位弹簧19和衔铁20位于钢制导套17内，复位弹簧19套在凹字形空腔1-2中心凸起部位并顶住衔铁20，衔铁20与钢制导套17滑动配合；

所述柱塞杆21一端与所述衔铁20上端螺纹连接，柱塞杆21另一端位于所述泵体1的柱塞孔1-3内且与柱塞孔1-3滑动配合；

如图10所示，所述下盖22为空心旋转体，具有台阶轴外形，下盖上段22-1的内径大于下盖下段22-2的内径，下盖上段22-1内孔具有内螺纹，下盖下端面封闭但具有下盖中心螺孔22-3；所述下盖上段22-1内孔和泵体1下端螺纹连接，将所述衔铁20限制在下盖下段22-2内，并将电磁线圈16和钢制导套17限制在所述泵体下端面的凹字形空腔1-2内；

所述泄流口接头23形状和入口接头2相同，泄流口接头23具有外螺纹一端和所述下盖中心螺孔22-3螺纹连接。

本实施例中，所述入口接头2外形具有锯齿面的一端装有过滤网24；所述膜片14采用耐油橡胶材料。

Claims (2)

1. 一种直线电磁驱动柱塞泵，包括泵体(1)、上盖(13)、下盖(22)、电磁线圈(16)、衔铁(20)、复位弹簧（19），其特征在于：

其还具有入口接头(2)、出口接头(5)、套筒（6）、阀芯（9）、支撑管（10）、膜片（14）、螺母（11）、溢流口接头（15）、柱塞杆(21)、泄流口接头（23）；

所述泵体(1)为旋转体，其上、下端分别具有外螺纹，泵体上端面具有截面为倒凸字形空腔（1-1），泵体下端面具有截面为凹字形空腔（1-2），倒凸字形空腔中心孔具有内螺纹，倒凸字形空腔中心孔和凹字形空腔中心通过轴向的柱塞孔（1-3）连通，泵体表面开有径向连通柱塞孔（1-3）的吸入孔（1-4），吸入孔接近泵体表面部分具有内螺纹；泵体表面并开有排油孔（1-5），排油孔（1-5）和倒凸字形空腔（1-1）通过内部孔道连通，排油孔接近泵体表面部分具有内螺纹；

入口接头(2)为中部具有环状凸台的空心圆柱体，空心圆柱体上环状凸台一侧具有外螺纹，环状凸台另一侧外形具有锯齿面；入口接头(2)具有外螺纹一端和所述泵体(1)的吸入孔（1-4）螺纹连接，将第一弹簧(3)和第一钢珠(4)压在吸入孔（1-4）内；

出口接头(5)形状和入口接头(2)相同，出口接头(5) 具有外螺纹一端和所述泵体(1)的排油孔（1-5）螺纹连接；

所述泵体(1)的倒凸字形空腔（1-1）中心孔内装有套筒（6），所述套筒（6）为圆筒，套筒上端面中心孔（6-1）内径小于套筒内径，套筒中部侧面具有穿越套筒中轴线的径向通孔（6-2），套筒下段（6-3）具有外螺纹；所述套筒（6）下段和所述泵体(1)的倒凸字形空腔（1-1）中心孔螺纹连接，套筒（6）内自下而上依次装有第二钢珠(7)、第二弹簧(8)和阀芯（9），所述阀芯（9）为中部具有环状凸台（9-2）的旋转体，旋转体上环状凸台（9-2）一侧为圆锥体（9-1），环状凸台另一侧为圆柱体（9-3）；所述第二弹簧(8)套于阀芯（9）的圆柱体（9-3）和第二钢珠(7)之间，第二钢珠(7)压在所述柱塞孔（1-3）的上开口，所述阀芯（9）的环状凸台（9-2）被套筒（6）上端面中心孔（6-1）限位； 

支撑管（10）为空心旋转体，其一端为具有外螺纹的圆杆（10-1），支撑管另一端为环状凸台（10-2），环状凸台中心部分具有圆台形凸起（10-3）；所述阀芯（9）的圆锥体（9-1）顶在支撑管（10）的圆台形凸起（10-3）中心孔内；膜片（14）套于所述支撑管（10）的圆杆（10-1）上，由与圆杆（10-1）螺纹配合的螺母（11）压紧，第三弹簧（12）套在螺母（11）上；

所述上盖(13) 为空心旋转体，具有台阶轴外形，上盖上段（13-1）的内径小于上盖下段（13-2）的内径，上盖上段（13-1）和上盖下段（13-2）之间为圆锥形过渡段（13-3），上盖下段（13-2）内孔具有内螺纹，上盖上端面封闭但具有上盖中心螺孔（13-4）；所述上盖下段（13-2）内孔和泵体(1)上端螺纹连接，上盖(13)的圆锥形过渡段（13-3）内孔将所述膜片（14）的边缘压紧，上盖(13)的上端面将第三弹簧（12）压在所述螺母（11）上；

所述溢流口接头（15）形状和入口接头(2)相同，溢流口接头（15）具有外螺纹一端和所述上盖(13)的中心螺孔（13-4）螺纹连接；

所述泵体下端面的凹字形空腔（1-2）内装有电磁线圈(16)，电磁线圈(16)的内孔嵌有钢制导套（17），钢制导套（17）为圆筒形，其中间部分为铜制隔磁环（18），所述复位弹簧（19）和衔铁(20)位于钢制导套（17）内，复位弹簧（19）套在凹字形空腔（1-2）中心凸起部位并顶住衔铁(20)，衔铁(20)与钢制导套（17）滑动配合；

所述柱塞杆(21)一端与所述衔铁(20)上端螺纹连接，柱塞杆(21)另一端位于所述泵体(1)的柱塞孔（1-3）内且与柱塞孔（1-3）滑动配合；

所述下盖(22) 为空心旋转体，具有台阶轴外形，下盖上段（22-1）的内径大于下盖下段（22-2）的内径，下盖上段（22-1）内孔具有内螺纹，下盖下端面封闭但具有下盖中心螺孔（22-3）；所述下盖上段（22-1）内孔和泵体(1)下端螺纹连接，将所述衔铁(20)限制在下盖下段（22-2）内，并将电磁线圈(16)和钢制导套（17）限制在所述泵体下端面的凹字形空腔（1-2）内；

所述泄流口接头（23）形状和入口接头(2)相同，泄流口接头（23）具有外螺纹一端和所述下盖中心螺孔（22-3）螺纹连接。

2.如权利要求1所述的直线电磁驱动柱塞泵，其特征在于：

所述入口接头(2) 外形具有锯齿面的一端装有过滤网(24)；

所述膜片（14）采用耐油橡胶材料。

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