CN102840134A - 叶片液压控制机构 - Google Patents

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胡凯
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Abstract

本发明公开了一种叶片液压控制机构,解决了现普通的叶片泵在不需要工作时,叶片仍会伸出到转子的外侧,而使这种叶片泵的能量消耗大的问题,叶片泵的结构包括壳体、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,壳体内设有与所述空腔相通的腔室,腔室通过进流口和出流口与外界相通,需要转子空转时,通过往腔室内通入压力流体而使叶片稳定地缩进在转子内。

Description

叶片液压控制机构
技术领域
[0001] 本发明涉及一种叶片泵,尤其涉及一种用于对叶片泵转子上的叶片运动进行控制的液压控制机构。
背景技术
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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。
[0006] 另一方面,这种液压叶片泵在工作时,叶片是在离心力的作用下伸出到转子的外侧的。由于叶片泵是用于对流体进行泵压的,一般是对油等粘度较高的液体进行泵压,油如果浸入到叶片与叶片槽之间的间隙内,这会影响到叶片自转子内正常伸出,从而会影响到叶片泵的工作稳定性。发明内容
[0007] 为克服上述缺陷,本发明需要解决的技术问题是:提供一种带有液压控制机构的叶片泵,该叶片泵内叶片的运动便于控制,能够有效节省工作能耗。
[0008] 为解决上述的技术问题,本发明的技术方案:一种叶片液压控制机构,应用在叶片泵上,叶片泵的结构包括壳体、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,壳体内设有与所述空腔相通的腔室,腔室通过进流口和出流口与外界相通,其特征在于,需要转子空转时,通过往腔室内通入压力流体而使叶片稳定地缩进在转子内。
[0009] 本文中所指流体一般是指液体,特别是指油或水。
[0010] 转子为圆柱形,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,在叶片槽底部通入的压力流体的顶压下,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。
[0011] 带有本叶片泵液压系统停止工作时,即液压系统中的工作介质不需要被叶片泵加压了,则液压控制机构启动,往腔室内通入压力流体,进入到腔室内的压力流体把叶片压入到转子内,叶片可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,液压控制机构解除工作,在离心力或作用在叶片根部的压力流体共同作用下,叶片可在所述流体吸入区和流体压缩区位置处稳定地伸入到空腔内。
[0012] 在叶片泵正常工作状态下,腔室由于进流口和出流口处于打开状态,腔室是敞开的。在腔室是密闭状态时,需要在进流口和出流口的外侧均设置有开关机构,以切断进流口与油箱之间的相通,和切断出流口与液压系统中的出油管路相通。腔室也可以是敞开状态,此时需要往腔室内通入具有一定压力的压力流体,以便把叶片压入到转子内。压力流体压力的大小应足以保证叶片稳定地缩进到转子内,这可通过有限的试验即可获得。
[0013] 液压控制机构启动后,由于叶片上受到压力流体所施加的力,叶片缩进到转子内,离心力不足以克服该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,即转子转动时,由于叶片缩进到转子内,转子上的叶片不会对空腔内的流体产生强烈的搅动,此时的转子转动过程中所消耗的能量低。
[0014] 作为优选,所述液压控制机构包括设于壳体上的流道,该流道沟通腔室和外界。通过该流道与外置的压力控制装置相通,压力控制装置所产生的压力流体进入到腔室内,使叶片被压入到转子内。流道最好是位于进流口的一侧,使得进入到腔室内的流体直接进入到空腔内的流体压缩区内,便于压力流体顺畅地进入到空腔内。
[0015] 作为优选,所述流道与出流口或进流口相通。当流道与出流口相通时,在需要往腔室内通入压力流体时,打开该控制开关,叶片泵所泵出的高压油会进入到腔室内。在叶片泵内充满压力流体后,关闭控制开关。对于叶片泵内是否充满压力流体,可以通过在叶片泵内设置压力传感器来判断,或者是由控制开关打开的时间来确定。为便于实现自动化控制,控制开关一般是电磁阀。流通直接与出流口或进流口相通,方便流道的设置。
[0016] 作为优选,所述壳体为分体式结构,它是由纵截面呈“[”形的前端盖和后端盖扣接在一起而成的,前端盖和后端盖之间的扣接配合面为阶梯面,所述的油道设于前端盖上。这使得壳体便于成型和装配,两端盖之间的密封性能够得到保证。
[0017] 作为优选,所述流道外接压力控制装置。这种压力控制装置的主体结构为油泵,油泵通过管路与流道相连接。在实际的应用上,油泵可以是一直处于工作状态上,也可以是在泵入一定量的压力流体后而停止工作。若油泵是停止工作时,油泵与流道之间一般需要设置控制开关,以便压力流体滞留在本叶片泵内所形成的密闭空间内,而给予叶片持续的压力。
[0018] 作为优选,还包括通道,通道沟通叶片槽的底部和叶片泵的外侧,通道用于和压力控制装置相连。要满足所述的液压控制机构稳定地对叶片施加压力,一般要求叶片与叶片 槽之间液密封,这可能导致叶片与叶片槽之间的作用力较大,在要求叶片泵对流体增压时,叶片有时可能会不易伸出到转子的外侧。通过往叶片槽底部通入压力流体,可以保证叶片能够稳定地伸出到转子的外侧。
[0019] 作为优选,所述叶片槽的底部设有底腔,底腔的截断面尺寸大于叶片槽的厚度。这便于压力流体能够稳定地把叶片推出到转子的外侧。
[0020] 作为优选,所述底腔沿转子轴向贯穿转子,在壳体内于转子的两端分别设有进油配油盘和出油配油盘,所述的通道穿过进油配油盘的内部;在出油配油盘的端面上设有环形的凹槽,凹槽朝向底腔,凹槽与底腔的位置相对应。通过设置两个配油盘,方便对相应管路的设置。在出油配油盘的端面上设置所述的凹槽,便于压力流体充满叶片的整个内端部,使得叶片能够以正确的姿态伸出到转子的外侧。而且,在需要叶片稳定地缩进到转子内时,也便于对底腔内压力流体的卸压。
[0021] 作为优选,所述的通道包括设于进油配油盘的外周面上设有环形槽、设于进油配油盘内的L形的孔道、设于进油配油盘内端面上的环形的出油槽、设于壳体上的进液口,出油槽与底腔的位置相对应,底腔、出油槽、孔道、环形槽、进液口相通。通道是由所述的这些结构所形成,结构简单,便于加工,各结构之间的连通密封性好。
[0022] 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。
[0023] 与现有技术相比,本发明的有益效果体现在:由于本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低。不要求叶片泵工作时,往叶片槽底部通入压力流体后,能够促使叶片稳定地伸出到转子的外侧,叶片泵的工作稳定性得以保证。附图说明
[0024] 图I是本发明叶片液压控制机构的纵向剖视图。
[0025] 图2是沿图I中的A-A方向剖视图。
[0026] 图3叶片伸出到转子外侧的结构示意图,图中的斜线部分为注入的压力流体。
[0027] 图4是叶片缩进到转子内的结构示意图,图中的斜线部分为注入的压力流体。
具体实施方式
[0028] 本发明带有液压控制机构的叶片泵的结构包括壳体、定子12和转子17。壳体的两端侧分别设有进流口 14和出流口 8,进流口 14用于和油箱相通,出流口 8用于和液压系统中的出液管路相通。
[0029] 转子17同轴间隙地设置在定子12内,转子17可在定子12内转动,转子17和定子12均设置在壳体内。在转子17上沿其径向设有若干叶片槽16,叶片槽16的开口位于转子17的外周面上。每个叶片槽16内均设置有一片叶片11,叶片11沿转子17轴向的尺寸等于或略小于叶片槽16沿转子17轴向的尺寸。转子17转动时,在离心力的作用下,叶片
11的外端部分可伸出到转子17的外侧。转子17与定子12之间形成有空腔15,定子12的内壁类似椭圆形,在空腔15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15的上、下两端部,叶片回缩区形成在空腔15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17的外周面与定子12内壁面之间的间隔相对较大,在叶片回缩区,转子17外周面与定子12内壁面之间的间隔相对较小。叶片11运动至叶片回缩区时,在定子12内壁面的作用下,叶片11回缩到转子17内。
[0030] 壳体内形成有腔室,腔室与定子12和转子17之间的空腔15相通。在出油管路上,以及油箱与出进流口 14之间均设置有开关机构,以便在适当的情况下切断液压油的流动,从而使腔室处于密闭的状态。
[0031] 本叶片泵上设置有液压控制机构,在不需要叶片泵对液压油进行增压时,液压控制机构往密闭的腔室内通入压力流体,在该压力流体的作用下,叶片11稳定地回缩到转子17内。在需要对液压油进行增压时,往叶片槽16的底部通入压力流体,以使叶片11能够稳定地伸出到转子17的外侧。
[0032] 壳体为分体式结构,它是由两个截断面呈“[”形的前端盖I和后端盖5通过相向扣接在一起而形成的,前端盖I和后端盖5之间的扣接结合面为阶梯面,该阶梯面之间一般设置有密封圈。
[0033] 液压控制机构包括设于前端盖I侧壁上的流道2,流道2沟通壳体内部的腔室和外界,流道2位于所述的进流口 14 一侧。流道2可以是与所述的出流口 8相通,也可以是与进流口 14相通,出流口 8内流出的高压液压油可自流道2内进入到空腔15内,此时的流道2与出流口 8之间设置有控制开关;流道2也可以是与外置的压力控制装置相通,压力控制装置所产生的压力流体通过流道2进入到空腔15内。
[0034] 为保证在叶片泵工作时,叶片11能够稳定地伸出到转子17的外侧,可以通过往叶片槽16底部通入压力流体的方式来推动叶片11及时伸出到转子17的外侧。具体结构是在叶片槽16的底部设置有截断面呈圆形的底腔18,底腔18的截断面尺寸大于叶片槽16的厚度,底腔18沿转子17轴向贯穿转子17,底腔18通过通道与外界相通。为便于对通道的设置,在壳体内于转子17和定子12所构成组合体的两端分别设置有进油配油盘7和出油配油盘3,进油配油盘7靠近所述的出流口 8 一侧,出油配油盘3靠近所述的进流口 14 一侦牝通道设置在进油出油盘7内。在进油配油盘7的外周面 上设置有环形槽6,进油配油盘7内设有L形的孔道9,进油配油盘7的内端面上设有环形的进油槽10,在壳体上于所述的出流口 8 —侧设置有进液口 4,进液口 4与环形槽6相通,孔道9的进口位于环形槽6的底面上,出口位于进油槽10的底面上。转子17在转动时,底腔18的一端部始终位于进油槽10的周向位置上,底腔18与进油槽10保持相通。进液口 4、环形槽6、孔道9、进油槽10连接相通而构成了所述的通道。
[0035] 在出油配油盘3的内端面上设有环形的凹槽13,凹槽13的位置与底腔18的位置相对应,转子17转动时,底腔18的另一端始终位于凹槽13的位置处。通过在出油配油盘3内设置与所述通道相类似的油道,在叶片泵不需要工作时,底腔18内的压力流体会自该油道内流出而卸压,或者是在底腔18内通入相对较低压力的流体,从而在叶片11的两端形成压力差,以便叶片11的根部进入到底腔18内。
[0036] 转子17为分体式结构,转子17是由两单体同轴地叠置在一起而构成的,两个单体可以是在高压的液压油的挤压下而紧贴在一起,也可以是通过焊接的方式而实现连接在一起的。
[0037] 本叶片泵工作时,所述的液压控制机构不启动,转子17上的叶片11在离心力的作用下,或者结合底腔18内通入的压力流体的作用下,可伸入到空腔15内,叶片11可以对流体进行增压。在叶片泵不需要对液压油进行增压时,液压控制机构启动,往腔室内注向压力流体,此时的腔室呈密闭状态,与此同时,腔室内的压力流体自出油配油盘3处流出,在腔室内压力流体的作用下,叶片11回缩进转子17内,叶片11的根部伸入到底腔18内。

Claims (10)

1. 一种叶片液压控制机构,应用在叶片泵上,叶片泵的结构包括壳体、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,壳体内设有与所述空腔相通的腔室,腔室通过进流口和出流口与外界相通,其特征在于,需要转子空转时,通过往腔室内通入压力流体而使叶片稳定地缩进在转子内。
2.根据权利要求I所述的叶片液压控制机构,其特征在于,所述液压控制机构包括设于壳体上的流道,该流道沟通腔室和外界。
3.根据权利要求2所述的叶片液压控制机构,其特征在于,所述流道与出流口或进流口相通。
4.根据权利要求3所述的叶片液压控制机构,其特征在于,所述壳体为分体式结构,它是由纵截面呈“[”形的前端盖和后端盖扣接在一起而成的,前端盖和后端盖之间的扣接配合面为阶梯面,所述的油道设于前端盖上。
5.根据权利要求2所述的叶片液压控制机构,其特征在于,所述流道外接压力控制装置。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的叶片液压控制机构,其特征在于,还包括通道,通道沟通叶片槽的底部和叶片泵的外侧,通道用于和压力控制装置相连。
7.根据权利要求6所述的叶片液压控制机构,其特征在于,所述叶片槽的底部设有底腔,底腔的截断面尺寸大于叶片槽的厚度。
8.根据权利要求7所述的叶片液压控制机构,其特征在于,所述底腔沿转子轴向贯穿转子,在壳体内于转子的两端分别设有进油配油盘和出油配油盘,所述的通道穿过进油配油盘的内部;在出油配油盘的端面上设有环形的凹槽,凹槽朝向底腔,凹槽与底腔的位置相对应。
9.根据权利要求8所述的叶片液压控制机构,其特征在于,所述的通道包括设于进油配油盘的外周面上设有环形槽、设于进油配油盘内的L形的孔道、设于进油配油盘内端面上的环形的出油槽、设于壳体上的进液口,出油槽与底腔的位置相对应,底腔、出油槽、孔道、环形槽、进液口相通。
10.根据权利要求1、2、3、4或5所述的叶片液压控制机构,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。
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