CN105822543B - 一种转子径向力平衡的叶片泵 - Google Patents

Abstract

一种转子径向力平衡的叶片泵，包含定子、转子、叶片槽、叶片及配油通道，其特征在于：设置在壳体内的定子，在该定子内偏心的安装有环形转子，在该环形转子的内圆周内设置有与其同圆心的固定在壳体上的径向压力平衡轴，且在径向压力平衡轴与环形转子内圆周之间设有压力平衡油槽，在环形转子的外圆周及内圆周均设有可径向滑动的叶片，在环形转子的一端固定有转子连接盘，在转子连接盘上设有与环形转子同轴心的并与转子连接盘一同旋转的转子轴。本发明的一种转子径向力平衡的叶片泵的优点在于结构简单，极大的平衡了环形转子的径向压力，降低了转子轴和轴承的径向载荷，提高了工作压力及轴承的寿命，并适用于变量叶片泵，极大的拓展了其应用空间。

Description

一种转子径向力平衡的叶片泵

技术领域

本发明属于机械、气动、液压传动技术领域。

背景技术

现有的叶片泵基本分为单作用、双作用传动两大类型：

基本由定子、转子、叶片及配油盘等主要零件组成。其中单作用叶片泵具有简单的圆形定子工作型线，配油盘简单，可作为变量泵使用等优点，但也存在工作压力低，转子径向载荷大等缺点，单作用叶片泵转子一侧是低压，一侧是高压，导致转子轴和轴承要承受很大的径向载荷，这使泵的工作压力和排量无法进一步提高，极大的限制了其使用范围。双作用叶片泵虽然具有转子径向压力为零，转子轴和轴承不需要承受很大的径向载荷，工作压力高等优点，但其无法像单作用叶片泵一样作为变量泵使用，这一缺点同样限制了双作用叶片泵的应用。

发明内容

为解决现有叶片泵存在的不足，本发明的目的在于提供一种可大幅度平衡转子径向压力，降低转子轴和轴承的径向载荷，工作压力高，及排量可变的叶片泵。

本发明为了实现上述的发明目的而提供的一种转子径向力平衡的叶片泵，所述的一种转子径向力平衡的叶片泵，包括设置在壳体内的定子，在该定子内偏心的安装有环形转子，在该环形转子的内圆周内设置有与其同圆心的固定在壳体上的径向压力平衡轴，且在径向压力平衡轴与环形转子内圆周之间设有压力平衡油槽，压力平衡油槽通过油道与工作容腔相通，在环形转子的外圆周及内圆周均设有可径向滑动的叶片，在环形转子的一端固定有转子连接盘，在转子连接盘上设有与环形转子同轴心的并与转子连接盘一同旋转的转子轴。

根据本发明所提供的一种转子径向力平衡的叶片泵，为了更好的平衡转子径向压力，降低转子轴和轴承的径向载荷，环形转子的轴向横截面为上窄下宽的凸字型结构，其凸字型的顶部为环形转子的外圆周，其凸字型的底部为环形转子的内圆周，在确定泵的工作流量后可通过设定环形转子下部轴向的厚度使得内圆周的面积与外圆周面积相等，由于其内圆与外圆所受压力相等且方向相反，从而使得环形转子径向压力为零，转子轴和轴承的径向载荷为零。

根据本发明所提供的一种转子径向力平衡的叶片泵，为了更好的平衡转子径向压力，降低转子轴和轴承的径向载荷，环形转子的外圆周叶片与内圆周叶片的数量相同且在沿圆周径向分布的角度位置一致。

根据本发明所提供的一种转子径向力平衡的叶片泵，为了更好的平衡转子径向压力，降低转子轴和轴承的径向载荷及定子的磨损，在环形转子的外圆周叶片、内圆周叶片内均设有径向的通孔，在环形转子的外圆周叶片槽与内圆周叶片槽之间设有通孔。

根据本发明所提供的一种转子径向力平衡的叶片泵，为了减少因叶片两侧端面的压力不一致而导致叶片沿轴向偏向一方的压力过大造成的端面磨损，在环形转子一端的壳体上设有配油通道，另一端的端面设有与配油通道面积相当的压力补偿配油通道。

根据本发明所提供的一种转子径向力平衡的叶片泵，为了抵消内圆周叶片在旋转时的离心力，保证内圆周叶片与径向压力平衡轴之间的接触密封，在内圆周叶片底部与内圆周叶片槽之间设有弹簧。

需要说明的是，环形转子的径向载荷等于压力油对环形转子外圆周从外部向圆心方向施加的压力减去压力油对环形转子内圆周从圆心方向向外部施加的压力，具体地说:在本发明中，压力平衡油槽通过油道与工作容腔相通，使得压力平衡油槽与工作容腔内的压强相等，通过压力油对环形转子内圆周从圆心方向向外部施加的压力来平衡抵消压力油对环形转子外圆周从外部向圆心方向施加的压力，从而降低了转子轴和轴承的径向载荷，提高了工作压力及轴承的寿命，极大的拓展了其应用空间，不仅适用于液压传动，也适用于气动传动。

同时由于本发明一种转子径向力平衡的叶片泵具有单作用泵的基本结构，同样也适用在变量泵方面，只需像常规单作用泵一样改变定子相对环形转子的偏心量即可作为变量泵使用，在此不再详述。

通过液压油输入的方式克使叶片泵和叶片马达互换，也就是说叶片泵和叶片马达的功能相反，但结构基本相同。因此，虽然上面主要描述叶片泵的技术特征，但不言自明的是，本发明关于叶片泵的描述同样适用于叶片马达。

本发明的一种转子径向力平衡的叶片泵的优点在于结构简单，由于环形转子及径向压力平衡轴的设定而产生的压力油对环形转子内圆周从圆心方向向外施加的压力，极大的平衡了环形转子的径向压力，降低了转子轴和轴承的径向载荷，提高了工作压力及轴承的寿命，并适用于变量叶片泵，极大的拓展了其应用空间。

附图说明

通过下面结合附图对实施例的进一步描述来详细阐述本发明的构思及应用，其中：

图1是本发明一种转子径向力平衡的叶片泵实施方式的示意性的剖视图；

图2是沿图1的A-A线剖开的示意性的剖视图；

图3是沿图1的B-B线剖开的示意性的剖视图；

图4是沿图1的C-C线剖开的示意性的剖视图；

图5是沿图1的D-D线剖开的示意性的剖视图。

具体实施方式

现在，将详细描述根据本发明的实施方式，其示例在附图中被示出。以下，将参照附图描述实施例，以解释本发明的总体构思。

如图1、图3所示，所述的一种转子径向力平衡的叶片泵，包含设置在壳体(10)内的定子(17)，在该定子(17)内偏心的安装有环形转子(8)，在该环形转子(8)的内圆周内设置有与其同圆心的固定在壳体(10)上的径向压力平衡轴(15)，且在径向压力平衡轴(15)与环形转子(8)内圆周之间设有径向压力平衡油槽(21)，在环形转子(8)外圆周及内圆周均在径向均匀设有通槽(11、14)，在通槽(11、14)内设有可径向滑动及与环形转子(8)转子轴向长度相当的叶片(13、16)，在环形转子(8)轴向的一端的壳体(10)上设有配油通道(9、6)及进、排油孔(18、19)，在环形转子(8)的另一端通过螺丝(R)固定有转子连接盘(3)，在转子连接盘(3)上设有与环形转子(8)同轴心的并与转子连接盘(3)一同旋转的转子轴(7)，在转子连接盘(3)的外侧设有端盖(1)。

需要说明的是，环形转子(8)的径向合力＝压力油对环形转子(8)的外圆周从外部向圆心方向施加的压力－压力油对环形转子(8)的内圆周从圆心方向向外部施加的压力。

具体地说:在本发明中(设定环形转子顺时针旋转)，当转子轴(7)带动与转子连接盘(3)固定连接的偏心设置在定子(17)内的环形转子(8)轴旋时，外圆周叶片(13)在离心力的作用下，尖部紧贴在定子(17)的内表面上，这样两个外圆周叶片(13)与环形转子(8)和定子(17)内表面所构成的工作容积，先由小到大通过与低压容腔(D)相通的进油口(18)吸油后再由大到小并通过与高压容腔(G)相通的排油口(19)排油，由此完成叶片泵的工作过程。

在叶片泵的工作过程中，高压容腔(G)里的压力油对环形转子(8)外圆周产生由外圆周向圆心方向的径向力F1，其径向力(F1)＝容腔内液压油压强(P)×受压面积(S1)，为了减小环形转子(8)的径向压力F1，通过外圆周叶片(13)内的径向通孔(20)，内圆周叶片(16)内的径向通孔(22)及外圆周叶片槽(11)与内圆周叶片槽(14)之间设有通孔(23)，将高压容腔(G)内液压油引入到环形转子(8)的内圆周与径向压力平衡轴(15)之间的压力平衡油槽(21)内，使得压力平衡油槽(21)内的油压压强与高压容腔(G)的油压压强保持一致，此时高压容腔(G)里的压力油对环形转子(8)内圆周产生由圆心向外圆周方向的径向力F2，其径向力(F2)＝容腔内液压油压强(P)×受压面积(S2)，使得环形转子径向压力的合力F＝F1-F2，由此可见，高压容腔里的压力油对环形转子(8)内圆周从圆心方向向外部施加的压力抵消了一部分高压容腔(G)里的压力油对环形转子(8)外圆周从外部向圆心方向施加的压力，降低了转子轴(7)和轴承(4)的径向载荷。

如图1所示，为了更好的平衡环形转子(8)径向压力，降低转子轴(7)和轴承(4)的径向载荷，环形转子(8)的轴向截面为上窄下宽的凸字型结构，其凸字型的顶部为环形转子(8)的外圆周，其凸字型的底部为环形转子(8)的内圆周，在确定泵的工作流量后可通过设定环形转子(8)下部轴向的厚度使得内圆周的面积与外圆周面积相等，如上所述，其径向压力为(F)＝容腔内液压油压强(P)×受压面积(S)，由于环形转子(8)内圆与外圆所受压力相等且方向相反，使得环形转子(8)径向压力的合力为零，转子轴(7)和轴承(4)的径向载荷为零，从而极大的降低了转子轴(7)和轴承(4)的径向载荷，提高了工作压力及轴承(4)的寿命，拓展了其应用空间。

如图3所示，由于环形转子(8)的外圆周叶片(13)与内圆周叶片(16)的数量相同且在沿圆周径向分布的角度位置一致，使得在环形转子在旋转过程中，由两个外圆周叶片(13)与环形转子(8)外圆周和定子(17)内表面所构成的容腔的油压压强与对应的由环形转子(8)的两个内圆周叶片(16)与环形转子(8)内圆周和径向压力平衡轴(15)外表面所构成的压力平衡油槽(21)内的油压压强始终保持一致。保证了平衡环形转子(8)无论旋转到任何角度其径向压力均为零，从而极大的降低转子轴(7)和轴承(4)的径向载荷。

如图4所示，在环形转子(8)的外圆周叶片(13)内设有径向的通孔(20)，使得外圆周叶片(13)径向上下压力平衡，依靠旋转的离心力的作用使尖部紧贴在定子(17)的内表面上，在保证密封的同时，减少了对定子的磨损，避免了因叶片在叶片槽滑动到底部时的困油现象，及因液压油的压力影响叶片在叶片槽内的正常滑动。

如图4所示，在环形转子(8)的外圆周叶片槽(11)与内圆周叶片槽(14)之间设有通孔(23)，在内圆周叶片(16)内设有径向的通孔(22)，外圆周叶片(13)内设有径向的通孔(20)，使得由环形转子(8)外圆周叶片(13)与环形转子(8)外圆周和定子(17)内表面所构成的容腔的油压压强与由环形转子(8)内圆周叶片(16)与环形转子(8)内圆周和径向压力平衡轴(15)外表面所构成的容腔即压力平衡油槽(21)内的油压压强始终保持一致。

如图5所示，在环形转子(8)一端的壳体(10)上设有配油通道(9、6)，另一端的端面设有与配油通道(9、6)面积相当的压力补偿配油通道(2、5)，通过上述的设定，减少了因外圆周叶片(13)两侧端面的压力不一致而导致外圆周叶片(13)沿轴向偏向一方的压力过大造成的端面磨损。

如图3所示，为了抵消叶片(16)在旋转时的离心力，保证叶片(16)与径向压力平衡轴(15)密封接触，在叶片槽(14)与叶片(16)之间设有弹簧(12)。

通过本实施例对本发明一种转子径向力平衡的叶片泵的详细阐述，可以看出，转子轴径向载荷的大为减小，使得工作压力大幅提高，同排量下传递的功率、扭矩大为增加，由于其具有简单的可变排量结构的特点，使得组成的液压无级变速器系统可广泛应用于各种大型运输机械，具有操作简单，节省燃油等优点。

Claims (6)

1.一种转子径向力平衡的叶片泵，包括：定子、转子、叶片槽、叶片及配油通道，其特征在于：设置在壳体内的定子，在该定子内偏心的安装有环形转子，在该环形转子的内圆周内设置有与其同圆心的固定在壳体上的径向压力平衡轴，且在径向压力平衡轴与环形转子内圆周之间设有压力平衡油槽，压力平衡油槽通过油道与工作容腔相通，在环形转子的外圆周及内圆周均设有可径向滑动的叶片，在环形转子的一端固定有转子连接盘，在转子连接盘上设有与环形转子同轴心的并与转子连接盘一同旋转的转子轴。

2.如权利要求1所述的一种转子径向力平衡的叶片泵，其特征在于：环形转子的轴向横截面为上窄下宽的凸字型结构，其凸字型的顶部为环形转子的外圆周，其凸字型的底部为环形转子的内圆周，且其内、外圆周面积相等。

3.如权利要求2所述的一种转子径向力平衡的叶片泵，其特征在于：环形转子的外圆周叶片与内圆周叶片的数量相同且在沿圆周径向分布的角度位置一致。

4.如权利要求3所述的一种转子径向力平衡的叶片泵，其特征在于：在环形转子的外圆周叶片、内圆周叶片内均设有径向的通孔，在环形转子的外圆周叶片槽与内圆周叶片槽之间设有通孔。

5.如权利要求1所述的一种转子径向力平衡的叶片泵，其特征在于：在环形转子一端的壳体上设有配油通道，另一端的端面设有与配油通道面积相当的压力补偿配油通道。

6.如权利要求1所述的一种转子径向力平衡的叶片泵，其特征在于：在内圆周叶片底部与内圆周叶片槽之间设有弹簧。