CN102817834A - 液压叶片泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压叶片泵。其解决了现有液压叶片泵所消耗的能量高、易对工作介质产生较大的影响、工作介质的使用寿命不能保证的问题。结构为：一种液压叶片泵，包括定子和转子，转子可转动地设于定子内，转子内沿径向设有若干叶片槽，叶片槽内可滑动地设有叶片，叶片可部分伸出到转子径向外侧或完全缩进到转子内；转子与定子之间形成空腔，该空腔具有流体吸入区、流体压缩区和叶片回缩区，转子与定子组合体的两端分别设有端盖，其特征在于，在转子上设有用于限定叶片在转子上径向滑动的限位装置，限位装置是通过对叶片有选择性地施加作用力的方式，以增加叶片与叶片槽侧面之间的摩擦力来实现所有叶片稳定地缩进在转子内。

Description

液压叶片泵

技术领域

本发明涉及一种液压泵，尤其涉及一种包括定子和转子，转子内沿径向设有若干叶片，叶片可部分伸出或缩进到转子内的液压叶片泵。

背景技术

用于对流体进行泵压的泵主要有三种结构形式，即柱塞泵、齿轮泵和叶片泵，叶片泵因其具有优良的工作性能而在许多机械领域得到广泛的应用。

现有的叶片泵的结构主要包括定子和转子，转子可转动地设于定子内，定子与转子之间形成有空腔。定子的内壁面呈近似椭圆形，从而在空腔内形成有流体吸入区、流体压缩区和叶片回缩区。在转子内沿其径向设有若干叶片槽，在每个叶片槽内可滑动地设有一片叶片。转子转动后，在离心力的作用下，叶片的外侧部分可伸入到了该空腔内。

中国发明专利申请（申请号：201110059277.8）中就公开了一种液体定容式机械的一种高压液压叶片泵，是针对解决现有同类VQ叶片泵中由于在过渡区的压力突然变化引起母叶片与定子内表面产生冲击而噪音较大的技术问题而设计。该叶片泵包括后盖、后支撑板、双金属侧板、子叶片、母叶片、定子、转子、前支撑板、前盖、传动轴，其中转子设有叶片槽，以及与该叶片槽相通的斜孔，双金属侧板设有圆弧形长槽、圆形油槽，其中相邻的两个圆形油槽联接弧形润滑槽；其设计要点在于所述圆弧形长槽两端设有逐渐变小的过渡槽，所述相邻的两个圆形油槽各自联接弧形润滑槽，且该两个弧形润滑槽相互分隔。本发明结构设计合理，工作时压力稳定，压力脉动减小，泵的噪音明显降低，提高了泵的工作压力和使用寿命。

这种液压叶片泵中的转子只要在转动过程中，在离心力的作用下，位于空腔内流体吸入区和流体压缩区位置处的叶片均可伸入到空腔内，从而对位于空腔内的流体进行推动。但在实际的应用中，如液压顶举机构把重物顶举到位后，因液压顶举机构内本身设置有限定液压油反向流动的结构，有时并不需要液压叶片泵继续推动流体流向顶举重物的方向上。在车辆的液压系统中，有时也会出现这样的问题。在上述的这些情况中，如果叶片泵仍在继续有效地工作，一方面会增加能量消耗，另一方面也由于整个液压管路中的液压油停止流动，叶片会对叶片泵空腔内滞留的一小部分的液压油持续进行搅动，这会对该部分液压油的物理特性带来变化，如粘度降低、温度升高，进而会使叶片泵的温度升高。整个液压油体系内的物理参数差别较大，长此以往，会影响到液压油的整体使用寿命。如果通过设置离合器的方式使转子在上述这些情况下停止转动，则一方面会使叶片泵的结构变得复杂，另一方面也会影响到叶片泵中转子的传动，转子转动时的稳定性也不能保证。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明需要解决的技术问题是：提供一种液压叶片泵，该液压叶片泵能够有效节省工作能耗。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案：一种液压叶片泵，包括定子和转子，转子可转动地设于定子内，转子内沿径向设有若干叶片槽，叶片槽内可滑动地设有叶片，叶片可部分伸出到转子径向外侧或缩进到转子内；转子与定子之间形成空腔，该空腔具有流体吸入区、流体压缩区和叶片回缩区，转子与定子组合体的两端分别设有端盖，其特征在于，在转子上设有用于限定叶片在转子径向上滑动的限位装置，限位装置是通过对叶片有选择性地施加作用力的方式，以增加叶片与叶片槽侧面之间的摩擦力来实现所有叶片稳定地缩进在转子内。

本文中所指流体一般是指液体，特别是指油。

转子为圆形，定子的内壁面呈近似的椭圆形，所述流体吸入区和流体压缩区形成在所述空腔的两端部，转子在正常工作时，叶片在流体吸入区和压缩区可以伸入到空腔内，在转速较高的情况下，叶片的外端部可抵触到空腔的内壁。在伸出到转子外侧叶片的作用下，流体吸入区会形成一个负压，流体被吸入到流体吸入区内。在叶片的进一步推动作用下，流体会被压入到流体压缩区，流体的压力得到增加。叶片回缩区形成在空腔的中部位置处，在此处，转子与定子之间的间隙很小，在曲状的空腔内壁作用下，叶片可完全缩进到转子内。

限位装置有选择性地对叶片施加作用力，这种选择的依据是带有本液压叶片泵液压系统的工作状态，即液压系统中的工作介质不需要被叶片泵加压了，则该限位装置启动，对叶片施加作用力，叶片稳定地完全缩进到转子内。若所述的工作介质需要被加压时，限位装置解除工作，在离心力的作用下，叶片可在所述流体吸入区和流体压缩区位置处伸入到空腔内。

限位装置启动后，由于叶片上受到限位装置所施加的力，叶片与叶片槽的侧面之间的摩擦力变大，离心力不足以克服该摩擦力而使缩进到转子内的叶片被甩出到转子的外侧，转子处于空转状态下，此时的转子转动过程中所消耗的能量低。

限位装置可以是如下述的利用高压流体作为工作介质来达到工作目的，也可以是通过机械式的结构来实现，如利用弹簧、顶杆和凸块相互配合来实，弹簧和顶杆设置在转子内，凸体活动地设置在端盖上，凸块具有与空腔内流体压缩区和流体吸入区相对应的周向尺寸，或者凸块为环形。在凸块为条形时，凸块的设置位置与流体压缩区和流体吸入区的位置相对应。在不需要叶片推动流体压缩时，凸块向着顶杆方向凸出，由于凸块的凸出阻挡，使得顶杆受到反作用力，弹簧得到压缩，弹簧上的压缩弹力作用在叶片上。这样，在叶片转动到流体吸入区和流体压缩区时，叶片与叶片槽之间的摩擦力得到增加，叶片能够被稳定地保持在转子内，只不过这种机械式的限位装置的结构较为复杂。

作为优选，所述限位装置包括设于转子内的流道，流道与叶片槽相通，利用流道内通入的高压流体作用在叶片上来实现增大叶片与叶片槽侧面之间的摩擦力。通过通入高压流体的方式来实现叶片与叶片槽之间的摩擦力的增大，有利于减化限位装置的结构，且便于控制。

作为优选，在转子内于叶片槽的位置处设有油腔，油腔与叶片槽相通。该油腔是由叶片槽侧面和叶片侧面围在一起而构成的，一般要求叶片槽侧面与叶片侧面之间液密封，这可根据油的粘度、油的压力、叶片与叶片槽之间的摩擦系数、叶片的厚度，叶片槽的开口尺寸等参数来达到所述的液密封要求。

作为优选，所述油腔沿转子轴向贯穿叶片槽，油腔位于叶片槽的一侧。这使得叶片能够稳定地与叶片槽侧面贴合。

作为优选，所述油腔位于叶片槽的两端，一个叶片槽位置处的两个油腔分别与两只端盖中的通道相通，从而构成了两个油道。形成两个油道来对叶片施加作用力，可以为叶片提供较为稳定的作用力，便于叶片稳定地保持在转子内。

作为优选，所述两个油道之间相互独立。这提高了限位装置的工作可靠性，便于对叶片施加稳定的作用力。

作为优选，所述两个油腔分别位于叶片的相对两侧。在两个油腔内高压油的作用下，叶片可相对于转子的轴向发生一定角度的偏转，便于叶片稳定地保持在转子内。

作为优选，所述油腔位于叶片槽的一端部，油腔沿转子轴向的尺寸大于叶片槽沿转子轴向尺寸的一半。这可有效简化限位装置内油道的结构，一方面可以为叶片施加稳定的作用力，另一方面叶片也可以在叶片槽内发生一定的扭转，保证了叶片在转子内的稳定性。

作为优选，所述油腔位于叶片槽沿转子轴向尺寸的中部位置处。这可有效简化限位装置内油道的结构，限位装置可以为叶片施加稳定的作用力。

作为优选，所述转子为分体式结构，它是由两个单体同轴地叠置在一起而形成的。两个单体之间可以通过焊接的方式轴向牢固地连接在一起，也可以是在叶片泵内液压油的压紧作用下而轴向贴紧。转子为分体式结构，便于在转子内加工形成供流体流动的流道。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：由于本液压叶片泵在工作过程中，转子上的叶片可以有选择性地伸出到转子外侧或完全缩进到转子内，液压系统中的工作介质在不需要被加压时，叶片可以完全缩进到转子内，转子可以是在空转的状态下持续转动，空转状态下的转子所消耗的能量少，有利于节省本液压叶片泵的工作能耗。叶片泵可以与设备上的动力机构直接相连接，而不需要通过中间过渡结构实现联接，有利于减化叶片泵与动力机构之间的连接结构。在设备上的液压系统完成作业时，叶片不会对液压油产生持续急烈的搅动，这有利于液压油物理特性的保持，从而可有效保证液压油的使用寿命。液压叶片泵在转动过程中，发热小，这一方面提高了叶片泵的使用寿命，另一方面对叶片泵中的液密封结构密封要求小。

附图说明

图1是本发明液压叶片泵工作状下的内部结构示意图。

图2是本发明液压叶片泵中转子中的叶片回缩到转子内的结构示意图。

图3是转子一种实施方式的纵向剖视图。

图4是沿图3中A-A方向的断面图，即转子一个单体的内端面图。

图5是图4中的M部放大结构示意图。

图6是图3中的P向结构示意图，即转子另一个单体的外端面图。

图7是转子与端盖配合在一起时的一种实施方式的纵向剖视图。

图8是一种叶片与油腔相对设置位置的结构示意图。

图9是另一种叶片与油腔相对设置位置的结构示意图。

图10是再一种叶片与油腔相对设置位置的结构示意图。

图11是又一种叶片与油腔相对设置位置的结构示意图。

图12是优选的叶片与油腔相对设置位置的结构示意图。

具体实施方式

本发明液压叶片泵的结构包括定子1和转子5，转子5同轴间隙地设置在定子1内，转子5可在定子1内转动。在转子5上沿其径向设有若干叶片槽3，叶片槽3的开口位于转子5的外周面上。每个叶片槽3内均设置有一片叶片2，叶片2沿转子5轴向的尺寸等于或略小于叶片槽3沿转子5轴向的尺寸。转子5转动时，在离心力的作用下，叶片2的外端部分可伸出到转子5的外侧。转子5与定子1之间形成有空腔4，定子1的内壁类似椭圆形。在空腔4内具有流体吸入区、流体压缩区和叶片回缩区，流体吸入区和流体压缩区形成在空腔4的上、下两端部，叶片回缩区形成在空腔4中部位置处的左、右两侧。在流体吸入区和流体压缩区处，转子5的外周面与定子1内壁面之间的间隔相对较大，在叶片回缩区，转子5外周面与定子1内壁面之间的间隔相对较小。叶片2运动至叶片回缩区时，在定子1内壁面的作用下，叶片2回缩到转子5内。

在转子5上设有限位装置，该限位装置可有选择性地对所有叶片2施加作用力，以增大叶片2与叶片槽3侧面之间的摩擦力，使得跟随转子5一起运动的叶片2所受到离心力不足以克服该增大后的摩擦力，叶片2能够稳定地保持在转子5内。

在转子5上于每个叶片槽3的位置处均设置有油腔6，油腔6是由叶片2的侧面和叶片槽3的侧面围在一起而形成的，油腔6直接通向叶片2。叶片槽3的侧面于油腔6的位置处内凹，从而可在叶片槽3的位置处形成有凹腔9。

在转子5内设有流道7，流道7与油腔6相通，往流道7内通入高压油后，高压油进入到油腔6内，高压油推动叶片2与叶片槽3的侧面紧贴，最终达到增加叶片2与叶片槽3侧面之间摩擦力的目的。

转子5为分体式结构，转子5是由两单体81、82同轴地叠置在一起而构成的。在一个单体81上于每个叶片槽3的位置处设置有凹腔9，另一个单体82上沿其轴向设有与叶片槽3数目一致的流道7，流道7贯穿该单体82。这些流道7在该单体82上的径向位置相同，在端盖10上设有环形的通道11，通道11与流道7的位置重合，从而构成了可通高压油的油道。通道11通过管路与外接供液系统相通，供液系统通过管路、油道向叶片2供给高压油，以增加叶片2与叶片槽3侧面之间的摩擦力。

图8—10中显示了叶片2与叶片槽3各种不同相对设置位置的结构示意图，这些图中示出它们两者之间的相对设置位置有：油腔6沿转子5的轴向贯穿叶片槽3，油腔6位于叶片槽3的任意一侧；油腔6位于叶片槽3沿转子5轴向尺寸的中部位置处；油腔6位于叶片槽3的一端部，但油腔6沿转子5轴向的尺寸要大于叶片槽3沿转子5轴向尺寸的一半。在这些图中，一个叶片槽3对应于一个油腔6。

图11、12中，一个叶片槽3对应于两个油腔6，这两个油腔6分别位于叶片槽3沿转子5轴向方向的两端部，最优选的是，这两油腔6分列在叶片2的相对两侧，该两油腔6从叶片2的相对两个方向为叶片2提供高压油。与一个叶片槽3位置处的两个油腔6相对应，在转子5内分别设有与这些油腔6相对应的流道7。转子5两侧的油腔6、流道7可分别与两个端盖10内所设的环形通道11相通，也可以是与一个端盖10内所的两个环形通道11相通，从而形成两个油道。

这两个油道可以是相互独立的，从而可以形成两套向叶片2提供高压油的供液装置；这两个油道也可以是相通的，两个油道的相通是通过外接的供液系统来实现的，供液系统通过两个油道同时向叶片2提供高压油。

因此，所述的限位装置是由油腔6、流道7、通道11、管路和外接供液系统构成的，供液系统可根据液压叶片泵的实际工作要求而有选择性地启动。

本液压叶片泵工作时，所述的限位装置不启动，转子5上的叶片2在离心力的作用下可伸入到空腔4内，叶片2可以对流体进行增压。在不需要对流体进行增压时，限位装置启动，叶片2受力压向叶片槽3的侧面，叶片2与叶片槽3侧面之间的摩擦力变大。转子5在转动时，叶片2所受到的离心力不足以克服摩擦力，叶片2得以稳定地保持在转子5内，转子5相对于定子1发生空转，叶片2对空腔4内所滞留的液压油搅动小。

Claims (10)

1.一种液压叶片泵，包括定子和转子，转子可转动地设于定子内，转子内沿径向设有若干叶片槽，叶片槽内可滑动地设有叶片，叶片可部分伸出到转子径向外侧或缩进到转子内；转子与定子之间形成空腔，该空腔具有流体吸入区、流体压缩区和叶片回缩区，转子与定子组合体的两端分别设有端盖，其特征在于，在转子上设有用于限定叶片在转子径向上滑动的限位装置，限位装置是通过对叶片有选择性地施加作用力的方式，以增加叶片与叶片槽侧面之间的摩擦力来实现所有叶片稳定地缩进在转子内。

2.根据权利要求1所述的液压叶片泵，其特征在于，所述限位装置包括设于转子内的流道，流道与叶片槽相通，利用流道内通入的高压流体作用在叶片上来实现增大叶片与叶片槽侧面之间的摩擦力。

3.根据权利要求1或2所述的液压叶片泵，其特征在于，在转子内于叶片槽的位置处设有油腔，油腔与叶片槽相通。

4.根据权利要求3所述的液压叶片泵，其特征在于，所述油腔沿转子轴向贯穿叶片槽，油腔位于叶片槽的一侧。

5.根据权利要求3所述的液压叶片泵，其特征在于，所述油腔位于叶片槽的两端，一个叶片槽位置处的两个油腔分别与两只端盖中的通道相通，从而构成了两个油道。

6.根据权利要求5所述的液压叶片泵，其特征在于，所述两个油道之间相互独立。

7.根据权利要求6所述的液压叶片泵，其特征在于，所述两个油腔分别位于叶片的相对两侧。

8.根据权利要求3所述的液压叶片泵，其特征在于，所述油腔位于叶片槽的一端部，油腔沿转子轴向的尺寸大于叶片槽沿转子轴向尺寸的一半。

9.根据权利要求3所述的液压叶片泵，其特征在于，所述油腔位于叶片槽沿转子轴向尺寸的中部位置处。

10.根据权利要求1或2所述的液压叶片泵，其特征在于，所述转子为分体式结构，它是由两个单体同轴地叠置在一起而形成的。

Images