CN103967802A - 一种内部集成前置泵的柱塞式液压电机泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内部集成前置泵的柱塞式液压电机泵，包括电机转子、缸体、多个柱塞、斜盘组件、配流阀组件、前置泵组件、轴承和止推盘，其中，缸体两端设有台阶轴，台阶轴端部安装有出水端，台阶轴内部设计的出水通孔与出水端开设的出水口连通，两台阶轴嵌套于对称分布的轴承中，一端的台阶轴安装有止推盘，止推盘内嵌于轴承座和出水端，在缸体一端内的进水流道内集成安装有前置泵组件，前置泵通过配流阀连通柱塞腔，工作介质在柱塞腔内增加压力后，再由两个出水端排出。本发明中的内部集成前置泵的柱塞式液压电机泵，散热性能优异，高速旋转无气穴，振动和噪音较小，工作介质可为水或者油。

Description

一种内部集成前置泵的柱塞式液压电机泵

技术领域

本发明涉及电机泵，尤其涉及一种内部集成前置泵的轴向柱塞式液压电机泵，解决电机泵吸入性能、散热性能不足和工作介质单一的问题。

背景技术

柱塞式液压电机泵是一种新型结构的液压动力元件，其将驱动电机，轴向柱塞泵两个独立原件从结构上集成一体，与传统的动力元件相比，其具有体积小、结构紧凑、功率密度大以及没有外泄漏等优点。

解决电机泵内部散热、电机泵转速高时的气穴和振动，工作介质单一等问题是柱塞式液压电机泵领域技术人员的研究发向。申请号为200710305961.3的中国专利公开了一种液压电机柱塞泵，将驱动电动机、叶片泵及离心泵集成于一体，其中离心泵为电机叶片泵的前置泵，一方面，其提高了液压叶片泵的入口压力，改善了因吸油不足所引起的噪声、振动和气穴等问题；另一方面，前置离心泵也增强了电机泵内部油液循环，在一定程度上有助于散热，但是，该泵的工作介质单一，只适用油，且在电机高速旋转时候其散热能力无法满足使用要求。

发明内容

本发明公开一种内部集成前置泵的柱塞式液压电机泵，其散热性能优异，工作介质是油、水或者其他液压系统所采用的工作介质。

实现本发明目的一种内部集成前置泵的柱塞式液压电机泵，包括，

固定于外壳内的定子，同轴套设于所述定子内并可相对其转动的转子，该转子内同轴套设有可随其同步转动的缸体，缸体两端对称分布有两个台阶轴，两台阶轴内开有通孔，多个柱塞滑靴组件，其中每个柱塞滑靴组件包括容置在位于所述缸体两端面上的柱塞腔内并可相对往复移动的柱塞、相对于端面倾斜布置的回程盘以及设置在所述缸体上并分别与每个柱塞组件对应的吸入阀组件和压出阀组件，吸入阀通过进水流通与外界相通，压出阀通过两台阶轴内通孔与外界相通，以分别用于工作介质吸入缸体和流出缸体，所述缸体随转子的转动中可驱动各个柱塞滑靴组件中的所述柱塞在回程盘的作用下在柱塞腔内往复移动，从而交替改变柱塞腔内压力，使得对应的吸入阀和吸出阀交替启闭，从而实现将工作介质吸入缸体和从缸体中流出，其特征在于：

所述工作介质是经出水端从缸体流出，该出水端对称分布在两台阶轴端部，分别是第一出水端和第二出水端，两出水端均与缸体端部的柱塞腔连通，两出水端内分别设有第一出水口和第二出水口，两出水口与开有通孔的缸体台阶轴通过机械密封连接，柱塞腔内工作介质通过压出阀流经缸体台阶轴的通孔后从两出水口流出；

所述缸体在与进水流道相通的端部内设置有与缸体同步转动的前置泵组件，该前置泵组件通过进水流道连通吸入阀和柱塞腔，其中，该前置泵组件具有前置泵，该前置泵包括导轮和离心叶轮，所述导轮由多个轴流叶片及多个导叶沿圆筒外周周向固定而构成，且轴流叶片及导叶在圆筒的轴向位置上是相邻的，所述离心叶轮嵌套于所述圆筒一端外周上并与其相固定，其具有数个径向叶片，进水流道中的流体流经旋转的导轮的轴流叶片和导叶以及离心叶轮的径向叶片后压力和流量增加，快速进入吸入阀，即提升缸体吸入性能，同时有利于柱塞回程。

进一步的，所述的第一出水口和第二出水口中心线与缸体台阶轴通孔的中心线重合。

进一步的，所述的前置泵组件还包括第一叶轮盖板和第二叶轮盖板，呈圆筒状的第一叶轮盖板固定在缸体内侧，且套装于导轮的轴流叶片和导叶上，第二叶轮盖板与第一叶轮盖板相密封连接，第二叶轮盖板包裹住离心叶轮的叶片并与叶片相固定，所述导轮的圆筒的一个端面与第二叶轮盖板的对应端面通过端面齿轮连接，所述导轮的圆筒的另一个端面通过机械件连接在固定于缸体端部台阶轴的球铰上。

进一步的，所述的缸体两端的两个台阶轴分别嵌套于对称分布的第一轴承和第二轴承内，两轴承通过对称分布的第一轴承座和第二轴承座被分别支撑于第一端盖和第二端盖。

进一步的，所述的两个轴承均为滑动轴承或滚动轴承，所述滑动轴承材质为高分子，优选为树脂材料，两轴承与台阶轴间均为间隙配合，采用树脂材料的滑动轴承可更好的改善缸体的振动。

进一步的，所述的第二台阶轴或第二台阶轴端部固定有止推盘，用于防止缸体轴向移动。

进一步的，所述止推盘包括数个摩擦盘和推力盘，其中两片摩擦盘对称分布在一片推力盘两端面，组成一个工作组，数个工作组以台阶轴中心为圆点均匀对称等距分布在同一圆周上，推力盘一端面的摩擦盘内嵌于第二轴承座的均布孔内，另一端面的摩擦盘内嵌于第二出水端的均布孔内。

进一步的，所述的转子外侧安装有屏蔽套，所述转子内侧安装有转子密封罩，以用于将工作介质与转子隔离开，实现转子的绝缘，当转子绝缘时，工作介质可为油、水及其他液压工作介质。

与背景技术的柱塞式电机泵相比，本发明具有以下突出优点：

1.本发明所述的一种内置前置泵柱塞式液压电机泵采用缸体两端面出油方式，有效带走电机所产生的热量，获得优异的散热性能。

2.本发明所述的一种内置前置泵柱塞式液压电机泵，在吸入流道中加入前置泵，可增加吸入阀的进口压力，提高电机泵的吸入性能，且能提高柱塞在吸入过程中的吸入腔压力，有利于柱塞回程。

3.本发明所述的一种内置前置泵柱塞式液压电机泵，采用轴承支撑缸体，使缸体的旋转过程中振动较小。

4.本发明所述的一种内置前置泵柱塞式液压电机泵，利用止推盘来阻止电机泵在电机转子内轴向移动，使旋转过程中振动和噪音较小。

5.本发明所述的一种内置前置泵柱塞式液压电机泵，转子外侧安装有屏蔽套，转子内侧安装有转子密封罩，将电机和工作介质隔离开，工作介质可以是绝缘的或者非绝缘的。

附图说明

图1本发明实施例的内部集成有前置泵的柱塞式液压电机泵主视图；

图2本发明实施例的内部集成有前置泵的柱塞式液压电机泵左视图；

图3本发明实施例的前置泵的三维视图；

图4本发明实施例的前置泵导轮主视图；

图5本发明实施例的前置泵离心叶轮叶片分布视图；

图6本发明实施例的内部集成有前置泵的柱塞式液压电机泵内部液路图；

图7本发明实施例的推力盘分布视图。

在所有附图中，相同的附图标记代表同样的技术特征，其中，

1第一端盖 2定位销 3第一轴承座

4滑动轴承 5机械密封 6第一出水端

7第一斜盘 8屏蔽套 9第一回程盘

10柱塞滑靴组件 11转子密封罩 12第一叶轮盖板

13吸入阀 14压出阀 15电机转子

16电机定子 17引出线装置 18外壳

19第二端盖 20屏蔽套压板 21第二斜盘

22第二轴承座 23摩擦盘 24推力盘

25第二出水端 26球铰 27第二回程盘

28缸体 29第二叶轮盖板 30离心叶轮

31导叶 32轴流叶片 β₁离心叶轮进口角

β₂离心叶轮出口角。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1、2分别为本发明实施例的一种内部集成有前置泵的柱塞式液压电机泵的主视图和左视图。电机定子16安装在外壳18内，电机转子15安装在电机定子16内，采用键将缸体28联接于电机转子15内，缸体28两端具有内部开有通孔的台阶轴，两台阶轴嵌套于两滑动轴承内，被滑动轴承支撑，滑动轴承分别内嵌于第一轴承座3和第二轴承座22内，使用螺钉分别将第一轴承座3和第二轴承座22固定于第一端盖1及第二端盖19上，用螺钉将第一端盖1和第二端盖19固定在外壳18上。缸体两端对称分布多个柱塞滑靴组件10，一个柱塞滑靴组件10上安装一个柱塞，每两个对称的柱塞构成一对柱塞对，其中，柱塞可以为22个，即11对柱塞对，但本发明对柱塞个数不进行限制。缸体28内部设置有对个对称且相互连通的柱塞腔，连通孔道横截面形状类似眼睛形状，柱塞腔内嵌有柱塞套，电机转子15带动缸体28转动，使柱塞在第一回程盘9和第二回程盘27作用下在柱塞腔内做往复直线运动，柱塞与柱塞腔为间隙配合。柱塞滑靴组件10通过第一回程盘9、第二回程盘27和分布在缸体两端的球铰与第一斜盘7和第二斜盘21贴合，球铰在回程弹簧件的作用下顶住第一回程盘9和第二回程盘27，第一斜盘7和第二斜盘21由定位销进行轴向固定，防止斜盘轴向移动。缸体28内部设置有与柱塞腔相通的吸入阀13和柱塞腔相通的压出阀14，每一对对称的柱塞滑靴组件10对应一个吸入阀13和一个压出阀14，用于工作介质进入缸体28和排出缸体28。

本发明实施例中的第一轴承座3上开有进水孔，其连通第一斜盘7上开有的过流通道孔，该过流通道孔连通第一回程盘9上开有的过流孔，第一轴承座3上开有的进水孔、第一斜盘7上开有的过流通道孔和第一回程盘9上开有的过流孔共同组成进水流道。

本实施例中缸体28在与进水流道相通的端部内设置有与缸体同步转动的前置泵组件，该前置泵组件通过进水流道连通吸入阀13和柱塞腔，前置泵组件具有前置泵，本发明实施例中前置泵的三维视图如图3所示，包括导轮和离心叶轮30，导轮由11个轴流叶片32及11个导叶31沿圆筒外周周向焊接而构成，且轴流叶片32及导叶31在圆筒的轴向位置上是相邻的，本发明实施例中导轮主视图如图4所示，但本发明中对轴流叶片32和导叶32的个数、形状、大小及在圆筒外周的具体位置不进行限定，离心叶轮30嵌套于圆筒一端外周上并与其相固定，具有11个径向叶片，本实施例中离心叶轮叶片分布视图如图5所示，但本发明中对离心叶轮的叶片个数、形状结构、大小及位置布置不进行限定，进水流道中的流体流经随缸体一起旋转的导轮的轴流叶片32和导叶31以及离心叶轮30的径向叶片后压力和流量增加，快速进入吸入阀13，增加了泵的吸入能力，同时提高柱塞在吸入过程中的吸入腔压力，有利于柱塞回程。

本实施例中前置泵组件还包括第一叶轮盖板12和第二叶轮盖板29，呈圆筒状的第一叶轮盖板12通过螺钉固定在缸体28内侧，同时套装于导轮的轴流叶片32和导叶31上，并与轴流叶片32和导叶31间存在微小间隙，第二叶轮盖板29与第一叶轮盖板12相固定连接，第二叶轮盖板29焊接在离心叶轮30的叶片上并将其包裹住，同时与缸体28通过螺钉连接，导轮的圆筒的右端面与第二叶轮盖板29的对应端面通过端面齿轮连接，导轮的圆筒的左端面通过弹簧顶住固定于缸体28端部台阶轴的球铰上。

本实施例中，工作介质经进水流道进入柱塞腔后，在柱塞的作用下压力得到提高，接着通过压出阀组件14进入到第一出水端6及第二出水端25而排出。本发明实施例中工作介质的液路图如图6所示。

本实施例的第一出水端6和第二出水端25内开有第一、第二出水口，水口形状均为柱状孔，柱状孔中心线与缸体台阶轴通孔中心线重合，用螺钉将第一出水端6及第二出水端25分别安装第一轴承座3和第二轴承座22上，用机械密封将第一出水端6和第二出水端25分别联接在缸体的两台阶轴端部，使两出水口和台阶轴通孔密封对接，工作介质从柱塞腔内流入台阶轴通孔中从两个出水口排出。

本实施例中的滑动轴承对称嵌套于缸体两端台阶轴上，本发明实施例中图1只标示出了缸体一端的滑动轴承4，缸体另一端的滑动轴承没有用数字标示出。滑动轴承可为内圈开槽或不开槽型，材质为PEEK，即聚醚醚酮树脂，该材质具有承载力大、高耐磨性及寿命长等优点，滑动轴承与缸体28台阶轴为间隙配合，该配合可以产生动压润滑，能够降低电机泵整体的振动与噪声。

本实施例中的止推盘，用键与缸体台阶轴相连，并通过卡帽固定在缸体台阶轴上，止推盘由8个推力盘24和16个摩擦盘23组成，但本发明并不对推力盘和摩擦盘个数进行限定。推力盘分布如图7所示，即8个推力盘24以缸体台阶轴中心为圆点，均匀对称且等距的分布在同一圆周上。一个推力盘24和一对摩擦盘23组成一个工作组，两片摩擦盘23与推力盘24两端面贴合，推力盘24一端面的摩擦盘23内嵌于第二轴承座22的均布孔内，另一端面的摩擦盘内嵌于第二出水端25上的均布孔内。摩擦盘材质为PEEK，止推盘可阻止缸体28在电机转子内的轴向移动，减小了出口处机械密封的磨损，同时较小了缸体的振动而降低了噪音。

本实施例的电机屏蔽套8，通过屏蔽套压板20固定在第二端盖19上，电机屏蔽套8和转子密封罩11联合作用，将工作介质与电机转子15进行隔离，使工作介质可为油或者水，或者其他液压装置采用的工作介质。

本实施例的一种内部集成有前置泵的柱塞式液压电机泵，其工作过程为：

通过引出线装置17给电机定子16通电时，电机转子15带动与之用键连接的缸体28一起旋转，缸体28上的柱塞腔带动柱塞滑靴组件10作旋转运动，在球铰和回程盘9和27的作用下，柱塞在柱塞腔内作往复直线运动，当柱塞腔内产生负压时，吸入阀13开启，压出阀14关闭时，进入吸水行程，工作介质从第一轴承座3上的进水孔经第一斜盘7过流通道孔和第一回程盘9过流孔进入前置泵组件，前置泵组件随缸体28旋转，工作介质经前置泵轴流叶片32、导叶31和离心叶轮30，其速度和压力得到提高，流至吸入阀13，进入柱塞腔，在柱塞滑靴组件10作用下，压力进一步提高，柱塞腔内压力使压出阀14开启，吸入阀13关闭，工作介质通过压出阀14分别流入缸体台阶轴通孔后从第一出水端6及第二出水端25的出水口流出，为后续液压系统提供动力。

本发明中，设计有两个出水口，可以使被挤压的高温高压工作介质的散热面积增大，能带走泵体更多热量，使之具有优异的散热性能。

本发明中，采用止推盘和滑动轴承，有效防止缸体台阶轴轴向移动，减小工作中的振动和噪音，改善了由于振动造成对于机械密封件的磨损。

本发明中，采用前置泵提高工作介质的流量和压力，提高的电机泵的吸入性能，且能提高柱塞在吸入过程中的吸入腔压力，有利于柱塞回程。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种内部集成前置泵的柱塞式液压电机泵，包括：

固定于外壳内的定子(16)；

同轴套设于所述定子内并可相对其转动的转子(15)，该转子内同轴套设有可随其同步转动的缸体(28)，缸体两端对称分布有两个台阶轴，两台阶轴内开有通孔；

多个柱塞滑靴组件(10)，其中每个柱塞滑靴组件包括容置在位于所述缸体两端面上的柱塞腔内并可相对往复移动的柱塞、相对于端面倾斜布置的回程盘(9，27)以及设置在所述缸体上并分别与每个柱塞组件对应的吸入阀组件(13)和压出阀组件(14)，吸入阀通过进水流通与外界相通，压出阀通过台阶轴内通孔与外界相通，以分别用于工作介质吸入缸体和流出缸体，所述缸体随转子的转动中可驱动各个柱塞滑靴组件(10)中的所述柱塞在回程盘(9，27)的作用下在柱塞腔内往复移动，从而交替改变柱塞腔内压力，使得对应的吸入阀和吸出阀交替启闭，从而实现将工作介质吸入缸体和从缸体中流出；其特征在于：

所述工作介质是经出水端从缸体流出，该出水端对称分布在两台阶轴端部，分别是第一出水端(6)和第二出水端(25)，两出水端均与缸体端部的柱塞腔连通，两出水端内分别设有第一出水口和第二出水口，两出水口与开有通孔的缸体台阶轴通过机械密封连接，柱塞腔内工作介质通过压出阀流经缸体台阶轴的通孔后从两出水口流出；

所述缸体(28)在与进水流道相通的端部内设置有与缸体同步转动的前置泵组件，该前置泵组件通过进水流道连通吸入阀和柱塞腔，其中，该前置泵组件具有前置泵，该前置泵包括导轮和离心叶轮(30)，所述导轮由多个轴流叶片(32)及多个导叶(31)沿圆筒外周周向固定而构成，且轴流叶片(32)及导叶(31)在圆筒的轴向位置上是相邻的，所述离心叶轮(30)嵌套于所述圆筒一端外周上并与其相固定，其具有数个径向叶片，进水流道中的流体流经旋转的导轮的轴流叶片(32)和导叶(31)以及离心叶轮(30)的径向叶片后压力和流量增加，能快速进入吸入阀，即提升缸体吸入性能，同时提高柱塞在吸入过程中的吸入腔压力，有利于柱塞回程。

2.如权利要求1所述的一种内部集成前置泵的柱塞式液压电机泵，其特征在于，所述的第一出水口和第二出水口中心线与缸体台阶轴通孔的中心线重合。

3.如权利要求1或2所述的一种内部集成前置泵的柱塞式液压电机泵，其特征在于，所述的前置泵组件还包括第一叶轮盖板(12)和第二叶轮盖板(29)，呈圆筒状的第一叶轮盖板(12)固定在缸体(28)内侧，且套装于导轮的轴流叶片(32)和导叶(31)上，第二叶轮盖板(29)与第一叶轮盖板(12)相密封连接，第二叶轮盖板(29)包裹住离心叶轮(30)的叶片并与叶片相固定，所述导轮的圆筒的一个端面与第二叶轮盖板(29)的对应端面通过端面齿轮连接，所述导轮的圆筒的另一个端面通过机械件连接在固定于缸体(28)端部台阶轴的球铰上。

4.如权利要求1-3中任意一项所述的一种内部集成前置泵的柱塞式液压电机泵，所述的缸体两端的两个台阶轴分别嵌套于对称分布的第一轴承和第二轴承内，所述第一轴承和第二轴承分别通过对称分布的第一轴承座(3)和第二轴承座(22)被分别支撑于第一端盖(1)和第二端盖(19)上。

5.如权利要求4所述的一种内部集成前置泵的柱塞式液压电机泵，其特征在于，所述的第一轴承和第二轴承均为滑动轴承或滚动轴承，两轴承与两台阶轴间均为间隙配合。

6.如权利要求5所述一种内部集成前置泵的柱塞式液压电机泵，其特征在于，所述滑动轴承材质为高分子，优选为树脂材料。

7.如权利要求1-6中任一项所述的一种内部集成前置泵的柱塞式液压电机泵，其特征在于，所述的第二台阶轴端部固定有止推盘，用于防止缸体轴向移动。

8.如权利要求7所述的一种内部集成前置泵的柱塞式液压电机泵，其特征在于，所述止推盘包括数个摩擦盘(23)和推力盘(24)，其中两片摩擦盘(23)对称分布在一片推力盘(24)两端面，组成一个工作组，数个工作组以台阶轴中心为圆点均匀对称等距分布在同一圆周上，推力盘(24)一端面的摩擦盘(23)内嵌于第二轴承座(22)的均布孔内，另一端面的摩擦盘(23)内嵌于第二出水端(25)的均布孔内。

9.如权利要求1-8中任一项所述的一种内部集成前置泵的柱塞式液压电机泵，其特征在于，所述的转子外侧安装有屏蔽套(8)，所述转子内侧安装有转子密封罩(11)，以用于将工作介质与转子隔离开，实现转子的绝缘。