CN104929885A - 一种径向柱塞泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种径向柱塞泵，包括泵组件和轴线垂直于泵组件径向的凸轮轴，泵组件内具有用于进出液体的低压腔和高压腔，以及柱塞缸体形成的柱塞腔，低压腔和高压腔分别与柱塞腔连通，泵组件还包括用于控制低压腔导通状态的第一高速开关阀和用于控制高压腔导通状态的第二高速开关阀，径向柱塞泵还包括用于控制第一高速开关阀和第二高速开关阀开闭的电子控制单元。能够快速控制液体在径向柱塞泵内的进出，具有较高的额定转速，能够对液体进出进行换向，可以进行排量调节，且控制速度快，响应时间短，并且能够转换为马达模式。

Description

一种径向柱塞泵

技术领域

本发明涉及液压领域，特别是涉及一种径向柱塞泵。

背景技术

径向柱塞泵在液压领域有着广泛的应用，相较于其他类型的泵，具有工作压力高、轴向尺寸小、工作可靠性高和使用寿命长等优点。现有的径向柱塞泵一般是在进出油口设置单向阀，靠柱塞移动产生的压力变化推动单向阀的开闭，实现泵的相应作用。

但是由于靠压力变化推动单向阀的开闭，不能快速控制径向柱塞泵的进出油，导致额定转速较低，不能换向，且由于响应时间较慢及控制方式的限制，使排量不能改变且不利于控制，应用范围较小。

因此，如何快速控制径向柱塞泵的进出油是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种径向柱塞泵，能够快速控制液体在径向柱塞泵内的进出。

为解决上述技术问题，本发明提供一种径向柱塞泵，包括泵组件和轴线垂直于所述泵组件径向的凸轮轴，所述泵组件包括径向设置且配合所述凸轮轴移动的柱塞、与所述柱塞匹配的柱塞缸体及复位件，所述泵组件内具有用于进出液体的低压腔和高压腔，以及所述柱塞缸体形成的柱塞腔，所述低压腔和所述高压腔分别与所述柱塞腔连通，所述泵组件还包括用于控制所述低压腔导通状态的第一高速开关阀和用于控制所述高压腔导通状态的第二高速开关阀，所述径向柱塞泵还包括用于控制所述第一高速开关阀和所述第二高速开关阀开闭的电子控制单元。

优选地，所述泵组件包括六个所述柱塞及与每个所述柱塞相匹配的所述柱塞缸体、所述复位件、所述第一高速开关阀和所述第二高速开关阀，六个所述柱塞的轴线沿所述泵组件的径向设置且围绕所述凸轮轴均匀分布。

优选地，所述泵组件还包括壳体，所述柱塞缸体、所述第一高速开关阀和所述第二高速开关阀设置于所述壳体内，所述壳体内相应位置设置有通道形成所述柱塞腔、所述低压腔和所述高压腔。

优选地，所述凸轮轴具体为椭圆轴。

优选地，所述壳体中部设置有角接触球轴承，所述椭圆轴的长轴两端靠紧所述角接触球轴承的内圈。

优选地，所述柱塞与所述椭圆轴之间设置有滚柱，所述滚柱的圆周面的两侧分别贴紧所述柱塞的一端和所述椭圆轴。

优选地，所述第一高速开关阀和所述第二高速开关阀通过螺纹与所述壳体连接，所述第一高速开关阀通过阀套与所述柱塞缸体连接，所述阀套与所述柱塞缸体通过电子束焊接。

优选地，包括多个所述泵组件，所述泵组件与所述凸轮轴同时连接且沿轴向依次串联。

优选地，泵组件轴向两端分别设置有设备端端盖和油口端盖并通过安装于密封沟槽内的唇形油封密封，通过连接螺栓串联固定端盖和泵组件，所述凸轮轴靠近所述设备端端盖的一端设置有用于连接驱动设备或被驱动设备的联轴器，所述油口端盖设置有用于连通所述低压腔的第一油口管接头和用于连通所述高压腔的第二油口管接头，所述设备端端盖和所述油口端盖之间连接有外壳。

优选地，所述凸轮轴空置的一端设置有用于检测所述凸轮轴运动状态的绝对值角度速度传感器。

本发明提供的径向柱塞泵，包括泵组件和凸轮轴，泵组件包括柱塞、柱塞缸体、第一高速开关阀和第二高速开关阀，通过高速开关阀控制用于进出液体的低压腔和高压腔的导通状态，并通过电子控制单元控制高速开关阀的开闭，进而快速控制液体在径向柱塞泵内的进出。本发明提供的径向柱塞泵，即具有现有技术中径向柱塞泵工作压力高和结构简单的优点，同时又具有较高的额定转速，能够对液体进出进行换向，可以进行排量调节，且控制速度快，响应时间短，并且能够转换为马达模式。

附图说明

图1为本发明所提供的径向柱塞泵的一种具体实施方式的主视示意图；

图2为本发明所提供的径向柱塞泵的一种具体实施方式的侧视示意图；

图3为本发明所提供的径向柱塞泵的一种具体实施方式的泵组件的主视示意图；

图4为本发明所提供的径向柱塞泵的一种具体实施方式的泵组件的侧视剖面示意图；

图5为本发明所提供的径向柱塞泵的一种具体实施方式的低压腔及高压腔局部放大示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种径向柱塞泵，能够快速控制液体在径向柱塞泵内的进出。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图5，图1为本发明所提供的径向柱塞泵的一种具体实施方式的主视示意图；图2为本发明所提供的径向柱塞泵的一种具体实施方式的侧视示意图；图3为本发明所提供的径向柱塞泵的一种具体实施方式的泵组件的主视示意图；图4为本发明所提供的径向柱塞泵的一种具体实施方式的泵组件的侧视剖面示意图；图5为本发明所提供的径向柱塞泵的一种具体实施方式的低压腔及高压腔局部放大示意图。

本发明具体实施方式提供的径向柱塞泵，包括泵组件2和凸轮轴2-9，凸轮轴2-9的轴线垂直于泵组件2的径向。泵组件2包括柱塞2-7、柱塞缸体2-5、复位件2-6、第一高速开关阀2-3和第二高速开关阀2-2，其中柱塞2-7设置于柱塞缸体2-5内，柱塞2-7的一端配合凸轮轴2-9的转动而沿泵组件2的径向朝外移动，并通过复位件2-6使柱塞2-7回复到初始位置。且在泵组件2内具有用于进出液体的低压腔2a和高压腔2b，以及由柱塞缸体2-5形成的柱塞腔，柱塞腔分别与低压腔2a和高压腔2b连通，其中第一高速开关阀2-3用于控制低压腔2a的导通状态，第二高速开关阀2-2用于控制高压腔2b的导通状态，并通过电子控制单元控制两种高速开关阀。其中复位件2-6可以为复位弹簧。

上述径向柱塞泵工作时，凸轮轴2-9顺时针转动，并推动柱塞2-7向外运动，对柱塞腔内的液体进行压缩，电子控制单元控制第一高速开关阀2-3关闭，切断低压腔2a的通路，停止吸液；同时电子控制单元控制第二高速开关阀2-2开启，使高压腔2b导通，将液体排出。通过复位件2-6的作用及高速开关阀的开闭即可完成吸液过程。在排液过程中，可以延迟第一高速开关阀2-3的关闭，柱塞2-7会把一部分液体再次压回低压腔2a，这时打开第二高速开关阀2-2，由于部分或全部液体被压回低压腔2a，排出的液体减少了，从而实现了泵排量的改变。

上述径向柱塞泵也可以作为径向柱塞马达使用，电子控制单元控制第二高速开关阀2-2关闭，切断高压腔2b的通路，停止回液；同时电子控制单元控制第一高速开关阀2-3开启，使低压腔2a导通，开始进高压液体。柱塞2-7在高压液体的作用下，向泵组件2的中心运动，推动凸轮轴2-9按顺时针方向旋转。通过复位件2-6的作用及高速开关阀的开闭即可完成复位过程。在推动过程中，可以延迟第二高速开关阀2-2的关闭，柱塞2-7又吸入了一部分低压液体，这时打开第一高速开关阀2-3，由于低压液体的进入，相应地，高压液体的进入量减少了，从而实现了马达排量的改变。

采用相反的操作即可实现换向，可见，本发明具体实施方式提供的径向柱塞泵通过快速控制液体在其内部的进出，使其既具有现有技术中径向柱塞泵工作压力高和结构简单的优点，同时又具有较高的额定转速，能够对液体进出进行换向，可以进行排量调节，且控制速度快，响应时间短，并且能够转换为马达模式。

其中，由于采用高速开关阀进行配流，且高速开关阀响应速度快在0.5ms左右，可使径向柱塞泵或径向柱塞马达保持效率不下降的情况下，额定速度达到6000RPM。

在本发明具体实施方式提供的径向柱塞泵中，可以在泵组件2中设置六个柱塞系统，每个柱塞系统包括一个柱塞2-7及与每个柱塞2-7相匹配的柱塞缸体2-5、复位件2-6、第一高速开关阀2-3和第二高速开关阀2-2，并且六个柱塞2-7的轴线沿泵组件2的径向设置且围绕凸轮轴2-9均匀分布。根据工作情况通过电子控制单元依次开闭相应的高速开关阀，使六个柱塞系统共同工作，提高了工作效率，也可根据实际情况调整柱塞系统的数量，只要保证径向柱塞泵的正常工作，均在本发明的保护范围之内。

在本发明具体实施方式提供的径向柱塞泵中，柱塞腔、低压腔2a和高压腔2b为液体流动的通道，具有多种形式。由此可以得到，泵组件2还可以包括壳体2-1，柱塞缸体2-5、第一高速开关阀2-3和第二高速开关阀2-2均设置于壳体2-1内，并在相应位置设置通道形成各腔室，这种方式结构简单且形成的腔室分布清晰，也可不设置壳体2-1，通过管路形成腔室，也在本发明的保护范围之内。

当设置有多个柱塞系统时，凸轮轴2-9可以具体为椭圆轴，多个柱塞系统均匀分布于椭圆轴周围，由于其形状结构的特点，可以使相互对称的两个柱塞系统同步工作，进一步提高工作效率。椭圆轴旋转一周，使柱塞2-7完成两个往复运动。也可设置其他形状的凸轮轴2-9，只要保证柱塞系统的工作，均在本发明的保护范围之内。

壳体2-1与凸轮轴2-9需要相对转动，可在壳体2-1中部设置角接触球轴承2-10，当凸轮轴2-9为椭圆轴时，其长轴的两端靠紧角接触球轴承2-10的内圈。也可设置其他类型的轴承保证壳体2-1与凸轮轴2-9之间的相对转动，均在本发明的保护范围之内。

为了保证凸轮轴2-9与柱塞2-7的相对移动，可以在柱塞2-7与凸轮轴2-9之间设置滚柱2-8，滚柱2-8的圆周面的两侧分别贴紧柱塞2-7的一端和凸轮轴2-9，由滑动摩擦变为滚动摩擦，减小部件损耗，也可设置其他装置减小摩擦，如使用润滑装置，均在本发明的保护范围之内。

在本发明具体实施方式提供的径向柱塞泵中，泵组件2的各部件之间具有多种连接方式。优选地，第一高速开关阀2-3和第二高速开关阀2-2可以通过螺纹与壳体2-1连接，且在第一高速开关阀2-3与柱塞缸体2-5之间设置有阀套2-4，且阀套2-4与柱塞缸体2-5通过电子束焊接。这种方式结构简单，便于安装，也可通过其他连接方式，如均使用焊接，也在本发明的保护范围之内。

在上述各具体实施方式的基础上，可以包括多个泵组件2，与凸轮轴2-9同时连接且沿轴向依次串联，具体地，可以根据实际情况的需要调整泵组件2的数量，如设置两个进行串联，以提供更大的排量，均在本发明的保护范围之内。

当多个泵组件2串联时，为了保证结构稳定，可在串联后的泵组件2轴向两端分别设置设备端端盖1和油口端盖4，并通过安装于端盖的密封沟槽内的油口端盖唇形油封7和设备端端盖唇形油封8实现密封。并通过连接螺栓串联固定端盖和泵组件2，具体地，在端盖和泵组件2的相对位置设置通孔，通过第一连接螺栓9和第二连接螺栓10穿过全部通孔进行固定。在凸轮轴2-9靠近设备端端盖1的一端设置有用于连接驱动设备12或被驱动设备的联轴器11，在油口端盖4上设置有用于连通低压腔2a的第一油口管接头15和用于连通高压腔2b的第二油口管接头17。最终，通过在两端盖之间设置外壳3全面包裹壳体2-1实现对径向柱塞泵的保护，也可不设置或部分设置上述部件，只要保证径向柱塞泵的正常工作，均在本发明的保护范围之内。

在上述各具体实施方式提供的径向柱塞泵的基础上，可在凸轮轴2-9空置的一端设置用于检测凸轮轴2-9运动状态的绝对值角度速度传感器5，具体地，可以将绝对值角度速度传感器5通过第三连接螺栓16安装于油口端盖4，且绝对值角度速度传感器5的传动轴通过连接轴6与凸轮轴2-9连接，以检测凸轮轴2-9的运动状态。

电子控制单元根据排量控制信号的大小和绝对值角度速度传感器5反馈的凸轮轴(2-9)角度位置来控制两种高速开关阀的开启或关闭角度的大小，实现径向柱塞泵或径向柱塞马达的配流控制和排量控制。当排量控制信号减小时，则增大第一高速开关阀2-3的开启角度，减小第二高速开关阀2-2的开启角度；反之，则进行相反控制，由此即可实现无级调节。也可采用其他方式检测凸轮轴2-9的运动状态，均在本发明的保护范围之内。

当凸轮轴2-9具体为椭圆轴，并设置有六个柱塞系统时，椭圆轴每旋转30度，相对的两个柱塞系统中的高速开关阀会进行开闭变化，每旋转180度，相对的两个柱塞系统中的柱塞2-7会完成一次往复运动，即完成排液和吸液各一次，或者完成回液和进液各一次。

以上对本发明所提供的径向柱塞泵进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种径向柱塞泵，包括泵组件(2)和轴线垂直于所述泵组件(2)径向的凸轮轴(2-9)，所述泵组件(2)包括径向设置且配合所述凸轮轴(2-9)移动的柱塞(2-7)、与所述柱塞(2-7)匹配的柱塞缸体(2-5)及复位件(2-6)，所述泵组件(2)内具有用于进出液体的低压腔(2a)和高压腔(2b)，以及所述柱塞缸体(2-5)形成的柱塞腔，所述低压腔(2a)和所述高压腔(2b)分别与所述柱塞腔连通，其特征在于，所述泵组件(2)还包括用于控制所述低压腔(2a)导通状态的第一高速开关阀(2-3)和用于控制所述高压腔(2b)导通状态的第二高速开关阀(2-2)，所述径向柱塞泵还包括用于控制所述第一高速开关阀(2-3)和所述第二高速开关阀(2-2)开闭的电子控制单元。

2.根据权利要求1所述的径向柱塞泵，其特征在于，所述泵组件(2)包括六个所述柱塞(2-7)及与每个所述柱塞(2-7)相匹配的所述柱塞缸体(2-5)、所述复位件(2-6)、所述第一高速开关阀(2-3)和所述第二高速开关阀(2-2)，六个所述柱塞(2-7)的轴线沿所述泵组件(2)的径向设置且围绕所述凸轮轴(2-9)均匀分布。

3.根据权利要求2所述的径向柱塞泵，其特征在于，所述泵组件(2)还包括壳体(2-1)，所述柱塞缸体(2-5)、所述第一高速开关阀(2-3)和所述第二高速开关阀(2-2)设置于所述壳体(2-1)内，所述壳体(2-1)内相应位置设置有通道形成所述柱塞腔、所述低压腔(2a)和所述高压腔(2b)。

4.根据权利要求3所述的径向柱塞泵，其特征在于，所述凸轮轴(2-9)具体为椭圆轴。

5.根据权利要求4所述的径向柱塞泵，其特征在于，所述壳体(2-1)中部设置有角接触球轴承(2-10)，所述椭圆轴的长轴两端靠紧所述角接触球轴承(2-10)的内圈。

6.根据权利要求5所述的径向柱塞泵，其特征在于，所述柱塞(2-7)与所述椭圆轴之间设置有滚柱(2-8)，所述滚柱(2-8)的圆周面的两侧分别贴紧所述柱塞(2-7)的一端和所述椭圆轴。

7.根据权利要求6所述的径向柱塞泵，其特征在于，所述第一高速开关阀(2-3)和所述第二高速开关阀(2-2)通过螺纹与所述壳体(2-1)连接，所述第一高速开关阀(2-3)通过阀套(2-4)与所述柱塞缸体(2-5)连接，所述阀套(2-4)与所述柱塞缸体(2-5)通过电子束焊接。

8.根据权利要求1所述的径向柱塞泵，其特征在于，包括多个所述泵组件(2)，所述泵组件(2)与所述凸轮轴(2-9)同时连接且沿轴向依次串联。

9.根据权利要求8所述的径向柱塞泵，其特征在于，泵组件(2)轴向两端分别设置有设备端端盖(1)和油口端盖(4)并通过安装于密封沟槽内的唇形油封密封，通过连接螺栓串联固定端盖和泵组件(2)，所述凸轮轴(2-9)靠近所述设备端端盖(1)的一端设置有用于连接驱动设备(12)或被驱动设备的联轴器(11)，所述油口端盖(4)设置有用于连通所述低压腔(2a)的第一油口管接头(15)和用于连通所述高压腔(2b)的第二油口管接头(17)，所述设备端端盖(1)和所述油口端盖(4)之间连接有外壳(3)。

10.根据权利要求1至9任意一项所述的径向柱塞泵，其特征在于，所述凸轮轴(2-9)空置的一端设置有用于检测所述凸轮轴(2-9)运动状态的绝对值角度速度传感器(5)。