CN106122001A - 径向力平衡的叶片泵 - Google Patents

Abstract

本发明为了实现上述的发明目的而提供的径向力平衡的叶片泵，所述的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，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，在压力平衡油槽轴向端面一侧的定子端面上设有与压力平衡油槽相通的平衡配油槽，平衡配油槽通过油道与配油通道相通。

Description

径向力平衡的叶片泵

技术领域

本发明涉及液压、气动传动技术领域。

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，且其定子工作曲线不利于转子高速运转，这些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径向力平衡的叶片泵，所述的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，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，在压力平衡油槽轴向端面一侧的定子端面上设有与压力平衡油槽相通的平衡配油槽，平衡配油槽通过油道与配油通道相通。

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， 平衡配油槽设定为高压区及低压区两段弧形，其中高压区平衡配油槽通过油道与排油的配油通道相通，低压区平衡配油槽通过油道与进油的配油通道相通。

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，弧形的平衡配油槽在圆周的分布角度及角度位置与配油通道在圆周的分布角度及角度位置一致。

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，平衡配油槽在弧形圆周上均保持与压力平衡油槽相通。

根据本发明所提供的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密封接触，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，压力平衡油槽通过平衡配油槽及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。

通过改变输入方式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。

图1是本发明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所示，

所述的径向力平衡的叶片泵，

包含设置在壳体17内的定子23，在该定子23内偏心的安装有环形转子11，在该环形转子11的内圆周内设置有与其同圆心的固定在壳体17上的径向压力平衡轴6，且在径向压力平衡轴6与环形转子11内圆周之间设有径向压力平衡油槽4，在环形转子11外圆周及内圆周均在径向均匀设有通槽18、21，在通槽18、21内设有可径向滑动及与环形转子11转子轴向长度相当的叶片20、22，在环形转子11轴向的一端的壳体17上设有配油通道16、9及进、排油孔24、25，在环形转子11的另一端通过螺丝7固定有转子连接盘3，在转子连接盘3上设有与环形转子11同轴心的并与转子连接盘3一同旋转的转子轴13，在转子连接盘3的外侧设有端盖1，压力平衡油槽4轴向端面一侧的定子23端面上设有与压力平衡油槽4相通的平衡配油槽14、12，平衡配油槽14、12通过油道15、10与配油通道16、9相通。

需要说明的是，环形转子11的径向合力＝压力油对环形转子11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11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，当转子轴13带动与转子连接盘3固定连接的偏心设置在定子23内的环形转子11轴旋时，外圆周叶片20在离心力的作用下，尖部紧贴在定子23的内表面上，这样两个外圆周叶片20与环形转子11外圆周和定子23内表面所构成的工作容腔，先由小到大通过与低压容腔D相通的进油口24吸油后再由大到小并通过与高压容腔G相通的排油口25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11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11的径向压力F1，通过压力平衡油槽4与平衡配油槽14、12相通，高压区平衡配油槽14通过油道15与排油配油通道16相通，低压区平衡配油槽12通过油道10与进油配油通道9相通的设定，将高压容腔G内液压油导入到环形转子11的内圆周与径向压力平衡轴6之间的压力平衡油槽4内，使得压力平衡油槽4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11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11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11外圆周从外部向圆心方向施加的压力，降低了转子轴13和轴承5的径向载荷。

如图1所示，为了更好的平衡环形转子11径向压力，降低转子轴13和轴承5的径向载荷，环形转子11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11的外圆周，其凸字型的底部为环形转子11的内圆周，在确定泵的工作流量后可通过设定环形转子11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11内圆与外圆所受压力相等且方向相反，使得环形转子11径向压力的合力为零，转子轴13和轴承5的径向载荷为零。，从而极大的降低了转子轴13和轴承5的径向载荷，提高了工作压力及轴承5的寿命，拓展了其应用空间。

如图1、3所示，为了更好的平衡环形转子11径向压力，平衡配油槽14、12为弧形，其弧形在圆周的分布角度及角度位置与配油通道16、9在圆周的分布角度及角度位置一致，且平衡配油槽14、12在弧形圆周上均保持与压力平衡油槽4相通，同时，由于环形转子11的外圆周叶片20与内圆周叶片22的数量相同且在沿圆周径向分布的角度位置一致 ，使得环形转子11在旋转过程中，由两个外圆周叶片20与环形转子11外圆周和定子23内表面所构成的工作容腔的油压压强与由环形转子11的两个内圆周叶片22与环形转子11内圆周和径向压力平衡轴6外表面所构成的压力平衡油槽4内的油压压强始终保持一致，保证了平衡环形转子11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13和轴承5的径向载荷。

如图2所示，在环形转子11一端的壳体17上设有配油通道16、9，另一端的端面设有与配油通道16、9面积相当的压力补偿配油通道2、8，通过上述的设定，减少了因外圆周叶片11两侧端面的压力不一致而导致外圆周叶片20沿轴向偏向一方的压力过大造成的端面磨损。

如图2所示，为了抵消叶片22在旋转时的离心力，保证叶片22与径向压力平衡轴6密封接触，在叶片槽21底部与叶片22之间设有弹簧19。

通过本实施例对本发明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，使得其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 (4)

1.径向力平衡的叶片泵，包括配油通道，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，其特征在于：在压力平衡油槽轴向端面一侧的定子端面上设有与压力平衡油槽相通的平衡配油槽，平衡配油槽通过油道与配油通道相通。

2.如权利要求1所述的径向力平衡的叶片泵，其特征在于：所述的平衡配油槽设定为高压区及低压区两段弧形，高压区平衡配油槽通过油道与排油的配油通道相通，低压区平衡配油槽通过油道与进油的配油通道相通。

3.如权利要求1所述的径向力平衡的叶片泵，其特征在于：所述的平衡配油槽在弧形圆周上均保持与压力平衡油槽相通。

4.如权利要求1所述的径向力平衡的叶片泵，其特征在于：所述的弧形平衡配油槽在圆周的分布角度及角度位置与配油通道在圆周的分布角度及角度位置一致。