CN102817835B - 叶片伸缩可控的叶片泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种叶片伸缩可控的叶片泵。其解决了现有叶片泵在工作过程中所消耗的能量高、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：一种叶片伸缩可控的叶片泵，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卡接的方式来实现所有叶片稳定地缩进在转子内。

Description

叶片伸缩可控的叶片泵

技术领域

本发明涉及一种叶片泵，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叶片伸缩可控的叶片泵。

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叶片伸缩可控的叶片泵，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。

这种叶片伸缩可控的叶片泵中的转子只要在转动过程中，在离心力的作用下，转动到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，有时并不需要叶片伸缩可控的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：提供一种叶片伸缩可控的叶片泵，该叶片伸缩可控的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：一种叶片伸缩可控的叶片泵，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卡接的方式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实现卡接，这种选择的依据是带有本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，对叶片实现卡接，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，由于回缩到转子内的叶片被限位装置卡接住，跟随转子运动的叶片所受到的离心力不足以克服限位装置对叶片的卡接力，叶片不能够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推动卡接件与叶片的卡接，也可以是通过机械式的结构来实现。如利用弹簧、顶杆和卡块相互配合来实现，弹簧和顶杆设置在转子内，端盖上可活动地设有凸块，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，或者凸块为整体的环形。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，凸块沿转子轴向向着顶杆方向凸出，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，与弹簧相接触的卡块可卡接在叶片上。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，不方便设置。

作为优选，所述的限位装置包括设于转子内的流道，通过在流道内通入高压流体来推动限位装置中的卡接件与叶片相卡接。通过通入高压流体的方式来实现卡接件与叶片的卡接，有利于减化限位装置的结构，且便于控制。

作为优选，所述的卡接件为钢球，钢球设置在流道内，流道与叶片槽相通，在叶片侧面上的相应位置处设有凹面结构。凹面结构可以是凹坑，也可以是沿转子轴向延伸的凹面槽，若是凹坑的情况下，对凹坑的设置位置要求高，一般优选为凹面槽。卡接件为钢球，在不限定叶片滑动的情况下，钢球与凹面结构脱离容易，限位装置的设置对叶片正常动作的影响小。

作为优选，所述的凹面结构为沿转子轴向延伸的凹槽，凹槽的截断面呈弧形。凹面结构为凹槽，便于凹槽与钢球相配合，结构简单、便于加工。

作为优选，在流道内可活动地设有锥度柱销，锥度柱销与流道内壁之间液密封，锥度柱销和叶片分列在钢球的相对两侧，流道于钢球和锥度柱销之间具有折弯，锥度柱销朝向钢球的一端部具有锥度。锥度柱销的动作一般是在高压油的推动下而动作的，通过锥度柱销带有锥度的一端与钢球相配合，锥度柱销轴向运动时，可以改变钢球在流道内的位置，从而可决定钢球与叶片之间的卡接与否。锥度柱销与钢球的配合，结构简单，工作可靠性好，便于对锥度柱销的运动进行控制。

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。

作为优选，所述限位装置与叶片作用的位置位于叶片沿转子轴向尺寸的中部位置处。这便于简化限位装置的结构，方便对限位装置的设置。

作为优选，所述两个单体中，一个单体的厚度大于另一个单体的厚度。与此相对应，限位装置与叶片作用的位置位于厚度较大的单体内。

作为优选，所述的卡接件设置在较厚的单体内，所述流道通向该单体的内端面；在较薄单体的内端面上设有容腔，容腔的位置与所述流道在该单体内端面上的开口位置相对应。容腔可供上述锥度柱销的端部插入，这一方面提高了锥度柱销的运动空间，而且也便于在转子内加工出合符要求的流道。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：由于本叶片伸缩可控的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，有利于节省本叶片伸缩可控的叶片泵的工作能耗。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。叶片伸缩可控的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是本发明叶片伸缩可控的叶片泵工作状下的内部结构示意图。

图2是本发明叶片伸缩可控的叶片泵在转子中的叶片回缩到转子内时的结构示意图。

图3是转子的一端面结构示意图。

图4是沿图3中A-A方向的剖视图。

图5是锥度柱销与钢球在转子内一种状态下的放大结构示意图。

图6是锥度柱销与钢球在转子内另一种状态下的放大结构示意图。

具体实施方式

本发明叶片伸缩可控的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进行卡接，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卡接力，叶片2能够稳定地保持在转子5内。

所述的限位装置包括设于转子5内的流道6，在流道6内设有钢球11和锥度柱销7，锥度柱销7与流道6之间液密封。流道6与叶片槽3相通，钢球11靠近所述的叶片槽3，叶片2和锥度柱销7分列在钢球11的相对两侧。锥度柱销7的一端部具有锥度，锥度柱销7的该端部朝向钢球11，并可与钢球11相接触。流道6于钢球11和锥度柱销7之间具有折弯，该折弯一般为90度。在高压油13的推动下，锥度柱销7沿转子5的轴向运动，锥度柱销7的端部与钢球11接触而推动钢球11向着叶片2的方向运动。在叶片2的侧面上设有凹面结构，该凹面结构用于和钢球11的表面相配合卡接，从而完成钢球11对叶片2的卡接，以便叶片2稳定地保持在转子5内。

凹面结构可以是凹坑，凹面结构一般优选为沿转子5轴向延伸的凹槽12，该凹槽12的截断面呈弧形。

钢球11的位置位于叶片2沿转子5轴向尺寸的中部位置处，钢球11与叶片2上的凹槽12相卡接时，它们两者的卡接点位于叶片2的中部位置处。

转子5为分体式结构，它是由两个同轴叠置在一起的单体9、10构成的，其中的一个单体9的厚度大于另一个单体10的厚度，所述的流道6、锥度柱销7、钢球11均设置在较厚的单体9内。所述的流道6同时通向较厚单体9的内端面，在较薄单体10的内端面上设有容腔8，该容腔8可供锥度柱销7的端部插入。流道6与转子5的外端面相通，在转子5的外端部设置有配油盘，配油盘内设有可与流道6相通的油道，以便向流道6内通入高压油13以推动锥度柱销7的运动。

在较厚单体9内还设置有相通的圆柱孔、环形槽、导孔，圆柱孔位于叶片槽3的底部，圆柱孔内设圆柱销。在较薄单体10内设有斜孔，斜孔一端位于较薄单体10的外端面上，另一端可与导孔相通。通过斜孔内通入的高压油，来推动圆柱销顶举叶片2，以便叶片2能够及时伸出到转子5的外侧。在叶片泵不需要对液压油进行增压时，斜道内一般不需要通入高压油，以便使叶片2能够更稳定地保持在转子5内。

本叶片伸缩可控的叶片泵在不需要对流体进行增压时，限位装置启动，高压油13自配油盘的油道内进入到流道6内，高压油13自锥度柱销7的底部推动锥度柱销7向着钢球11的方向运动，锥度柱销7的具有锥度的端部推动钢球11向着叶片2的方向运动，伸出到转子5外侧的叶片2在跟随转子5转动到叶片回缩区后，叶片2在叶片槽3内回缩到位，钢球11恰好卡接在凹槽12内，在钢球11对叶片2卡接后，即使叶片2转动到流体吸入区和流体压缩区位置处时，叶片2所受到的离心力也不能克服钢球11对其施加的卡接力，回片2稳定地位于转子5内。

本叶片伸缩可控的叶片泵需要对流体进行推动时，所述的限位装置不启动，流道6内的高压油13被卸压，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。

Claims (4)

1.一种叶片伸缩可控的叶片泵，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卡接的方式来实现所有叶片稳定地缩进在转子内，所述的限位装置包括设于转子内的流道，通过在流道内通入高压流体来推动限位装置中的卡接件与叶片相卡接，所述的卡接件为钢球，钢球设置在流道内，流道与叶片槽相通，在叶片侧面上的相应位置处设有凹面结构，在流道内可活动地设有锥度柱销，锥度柱销与流道内壁之间液密封，锥度柱销和叶片分列在钢球的相对两侧，流道于钢球和锥度柱销之间具有折弯，锥度柱销朝向钢球的一端部具有锥度；转子为分体式结构，它是由两个同轴叠置在一起的两个单体构成的，其中的一个单体的厚度大于另一个单体的厚度，所述的流道、锥度柱销、钢球均设置在较厚的单体内；在较厚单体内还设置有相通的圆柱孔、环形槽、导孔，圆柱孔位于叶片槽的底部，圆柱孔内设圆柱销，在较薄单体内设有斜孔，斜孔一端位于较薄单体的外端面上，另一端可与导孔相通，通过斜孔内通入的高压油，来推动圆柱销顶举叶片，以便叶片能够及时伸出到转子的外侧。

2.根据权利要求1所述的叶片伸缩可控的叶片泵，其特征在于，所述的凹面结构为沿转子轴向延伸的凹槽，凹槽的截断面呈弧形。

3.根据权利要求1或2所述的叶片伸缩可控的叶片泵，其特征在于，所述限位装置与叶片作用的位置位于叶片沿转子轴向尺寸的中部位置处。

4.根据权利要求3所述的叶片伸缩可控的叶片泵，其特征在于，所述的卡接件设置在较厚的单体内，所述流道通向该单体的内端面；在较薄单体的内端面上设有容腔，容腔的位置与所述流道在该单体内端面上的开口位置相对应。