CN106438326B - 一种用于水动风机冷却塔轴承润滑的微型间歇泵以及安装和工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于水动风机冷却塔轴承润滑的微型间歇泵，由传动体、泵壳体和出油体三部分构成。这种微型间歇泵是非连续性的输油泵，在一个供油周期内分为出油、进油和静止三个过程，且进油和出油的时间是不同步的，此微型间歇泵设计主要为水动风机冷却塔当中的水轮机轴承润滑供油，简化了一般油泵的油路设计，其结构紧凑，方便加工和装配；工作原理简单，可靠性强，易于推广使用。

Description

一种用于水动风机冷却塔轴承润滑的微型间歇泵以及安装和 工作方法

技术领域

本发明涉及冷却塔输油泵的技术邻域，具体地说是涉及水动风机冷却塔水轮机轴承的输油，是一种用于水动风机冷却塔轴承润滑的微型间歇泵。

背景技术

冷却塔作为大型设备的冷却系统，主要用来降低循环水的温度，提高循环水的利用率，根据不同的生产需求，冷却塔的结构也不同。冷却塔一般为桶状，其内部空间十分有限。在局限性较大的冷却塔内部，输油泵的尺寸大小成为选择的关键，但目前，普遍采用的输油泵因结构复杂尺寸较大，（参照专利文献1，该专利中介绍的一种用于也冷散热系统的泵，其结构十分复杂，零部件繁多，加工、组装和检测都不易操作，并且无法生产出尺寸很小的泵，适用范围局限性较大。）在冷却塔中安装和检修都存在问题，因此并不适用于冷却塔。

用于轴承润滑的输油泵有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。在市场中一般使用柱塞泵，因其具有容积效率高、泄漏小和可在高压下工作的优点。但是，柱塞泵大多用于大功率设备，（参照专利文献2，该专利中介绍的一种液压形式的多叶片式油泵，其具有排量大、压力高和比功率大的特点，只适用于输出压力大、排量高的大功率设备，并不适用于小功率设备。）而在水动风机冷却塔中，是以水轮机取代风机电机作为风机动力源，水轮机的工作动力来自系统的富余流量和富余扬程，因此其比转速较低，功率不是很大，并不需要大功率的输油泵给轴承输油润滑。

此外，由于一般使用的输油泵内部零件繁多复杂，并且在使用时油泵内部流场为非定常流动，（参照专利文献3，该专利中介绍的一种采用旋转窗口配油的端面凸轮驱动式向柱塞泵，具有转速高、排量大的特点，但因其内部零件多，传动方式比较复杂，易发生故障，安全可靠性较低。）常常会发生故障，在水动风机冷却塔中，因其空间有很大局限性，给设备检修带来很多困难，因此需要设计出可靠性强，使用寿命长的输油泵。

专利文献1：泵，200980123266.2

专利文献2：一种多叶片式油泵，201310688757.X

专利文献3：一种采用旋转窗口配油的端面凸轮驱动式向柱塞泵，201410193401.3 。

发明内容

针对上述技术问题，本申请提出一种尺寸较小的输油泵，可以放置在空间有限的水动风机冷却塔内部，并且该输油泵的结构简单，不易发生故障、易检修，可靠性强。

为了实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种用于水动风机冷却塔轴承润滑的微型间歇泵，包括泵壳，分别连接在泵壳两端的传动部分和出油部分；传动部分包括：传动柱塞、进油球形阀、进油弹簧以及进油柱状块；传动柱塞的一端与泵壳内部形成滑动配合，另一端从泵壳内部一侧伸出；传动柱塞伸进泵壳内部的一端上沿传动柱塞的径向设有进油孔，沿传动柱塞的轴向设有与进油孔连通的过油通道，传动柱塞上位于过油通道的一端设有第一柱状凹槽，所述进油柱状块设置在所述第一柱状凹槽内，并与第一柱状凹槽的内壁滑动配合，进油柱状块与传动柱塞的过油通道之间具有第一轴向空腔，第一轴向空腔内设有进油球形阀和进油弹簧；

所述出油部分包括：出油柱状块、出油球形阀、出油弹簧和出油体；出油体一端置于泵壳内部，另一端从泵壳内部伸出，出油体中轴线的一端设置出油口，另一端设有第二柱状凹槽；出油柱状块置于第二柱状凹槽内，且与第二柱状凹槽的内壁紧密接触，出油柱状块与出油体的出油口之间具有第二轴向空腔，第二轴向空腔内设有出油球形阀和出油弹簧；

泵壳内部位于进油柱状块与出油柱状块之间设有柱塞恢复弹簧；泵壳上设有进油槽，所述进油槽与传动柱塞上的进油孔相连通。

所述传动柱塞上设有三个进油孔，三个进油孔在传动柱塞的圆周上均匀分布；泵壳上设有三个进油槽，三个进油槽在泵壳的圆周上均匀分布，每个进油孔分别与一个进油槽相连通。

所述泵壳与出油部分连接的一侧是一个六棱柱端口，泵壳上设有外螺纹，所述外螺纹用于固定整个微型间歇泵的位置。

出油体与泵壳之间螺纹连接。

所述进油柱状块和出油柱状块的外表面分别设有一个环形台阶，两个所述环形台阶的直径相等，在两个环形台阶上套接所述柱塞恢复弹簧。

泵壳的外表面上沿泵壳轴向设有两个环形台阶，泵壳上的外螺纹起始于其中一个环形台阶，螺纹结束的部位与泵壳上另一个的环形台阶之间形成一个O形密封圈槽。

出油体沿轴向分为直径不等的三段，分别是第一段、第二段以及第三段，其中，第一段上设有与泵壳螺纹连接的外螺纹，第二段为六棱柱结构，在第一段外螺纹结束部位与第二段六棱柱之间形成一个O形密封圈槽。

所述进油柱状块和出油柱状块的内部均设有用于与过油通道相连通的两个直径不等的圆柱腔体，出油体上出油口的直径和出油柱状块内部较小的圆柱腔体的半径尺寸相等。

本发明进一步公开了一种用于水动风机冷却塔轴承润滑的微型间歇泵的安装方法，包括以下几个步骤：

首先，通过泵壳的外螺纹固定整个微型间歇泵的位置；然后，组装传动部分，将进油球形阀、进油弹簧和进油柱状块按顺序放入传动柱塞当中，将柱塞恢复弹簧套在进油柱状块上，再将组装好的传动部分从泵壳连接出油部分的出油端进入，放置在泵壳内部的相应位置；最后，组装出油部分，将出油弹簧、出油球形阀和出油柱状块按顺序放入出油体一端的第二柱状凹槽内，再将组装好的出油部分与泵壳内部螺纹连接，从而完成整个微型间歇泵的安装。

本发明还公开了一种用于水动风机冷却塔轴承润滑的微型间歇泵的工作方法，开始工作前，整个微型间歇泵都置于润滑油当中，泵体内部充满润滑油；开始工作时，传动部分的传动柱塞由外部主动件驱动向接近出油部分的方向推进，传动柱塞推动进油球形阀挤压进油弹簧发生变形，进油柱状块在传动柱塞的推力和进油弹簧的弹性力作用下向出油部分运动，开始挤压柱塞恢复弹簧发生变形，随着外部主动件驱动的推力不断增大，泵壳内部润滑油不断被压缩，使得内部润滑油压力不断升高，大于外部的润滑油压力，出油球形阀在内部润滑油压力的作用下，推动出油部分的出油弹簧发生变形，此时出油球形阀打开，泵壳内部的润滑油从出油口输出；随着外部主动件驱动的推力逐渐减小和内部润滑油压力的不断降低，柱塞恢复弹簧开始恢复形变，弹性力逐渐减小，泵壳内部的空间也开始恢复，当泵壳内、外润滑油压力相等时，出油球形阀在出油弹簧的弹性力的作用下关闭出油口，停止出油；随着泵壳内部空间不断恢复增大，泵壳内部润滑油压力不断降低，小于外部的润滑油压力，开始出现负压，进油球形阀在外部润滑油压力的作用下打开进油通道，开始进油，直到内、外润滑油压差减小至零，进油球形阀关闭，不再进油，从而完成一个供油输油周期的出油过程和进油过程。

与现有技术相比，本发明所述微型间歇泵的优点是：

本发明提出的微型间歇泵设计主要为水动风机冷却塔的水轮机轴承润滑供油，其内部构件较少，结构简单、紧凑，简化了市场上一般使用的油泵的油路设计，提高了油路的效率，并且可以生产加工出尺寸微小的输油泵，大大节省了安装空间，因此更适用于内部空间局限性较大的冷却塔使用。同时，本发明提出的微型间歇泵内部构件的工作原理和传动关系简单，因此安全可靠性强，更适用于利用余压工作的小功率冷却塔水轮机，在给水轮机轴承输油润滑的过程中，不容易出错，延长了使用寿命。目前，市面上并没有专门为水动风机冷却塔水轮机轴承润滑配备输油泵，此发明具有广阔的应用前景和推广价值。

附图说明

图1为本发明提出的一种用于水动风机冷却塔轴承润滑的微型间歇泵结构示意图；

其中，1、传动柱塞；2、柱塞进油孔；3、进油球形阀； 4、进油弹簧；5、进油柱状块；6、柱塞恢复弹簧；7、泵壳进油槽；8、泵壳；9、泵壳螺纹；10、泵壳O形密封圈槽；11、出油体螺纹；12、出油柱状块；13、出油球形阀；

14、出油体O形密封圈槽；15、出油弹簧；16、出油体；17、出油口；

图2为实施例主动件凸轮示意图；

图3为泵壳结构示意图；

图4传动柱塞的结构示意图；

图5为进油柱状块的结构示意图；

图6为出油柱状块的结构示意图；

图7为出油体的结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本发明的具体实施方式进一步详细描述。应当理解的是，此处所述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

实施例1

本实施例一种用于水动风机冷却塔轴承润滑的微型间歇泵整个微型柱塞泵的尺寸为，总长度为154.25mm，最大半径为25.00mm，最小半径为16mm。外部主动件设定凸轮，凸轮采用半圆半椭圆形设计，等角速度旋转驱动，周期为0.5s。工作开始前，整个微型间歇泵置于油箱中，泵壳体Ⅱ内部充满润滑油（油脂），设定泵壳内、外润滑油（油脂）压力为10kpa。进油弹簧、出油弹簧和柱塞恢复弹簧的弹性系数设定为201N/m。

凸轮采用半圆半椭圆形设计，等角速度旋转。在半椭圆区域内，从a位置旋转到b位置，驱动传动柱塞1往前推进；从b位置旋转到c位置，传动柱塞1往回运动。在半圆区域内，凸轮从c位置运动到d位置，传动柱塞1在起点保持静止；凸轮从d位置运动到a位置，传动柱塞1在起点保持静止，一个供油周期结束。凸轮等角速度旋转从半椭圆区域运动到半圆区域，实现传动柱塞1的往复运动。

具体工作原理和部件受力分析如下：

a-b：凸轮从a位置运动到b位置，作为主动件驱动传动柱塞1运动，传动柱塞1往右推动，推力作用在进油球形阀3和进油柱状块5上。推力带动进油球形阀3向右运动，继而挤压进油弹簧4发生变形，随着传动柱塞1的继续推进，进油弹簧4继续发生变形，弹性力不断增大，进油弹簧4的弹性力作用在进油柱状块5上，此时，进油柱状块5受到向右的传动柱塞1推力和进油弹簧4弹性力，大于向左的柱塞恢复弹簧6的弹力，开始向右运动，挤压柱塞恢复弹簧6发生变形，同时，压缩泵壳8内的空间，使泵壳8内润滑油（油脂）压力升高。

随着泵壳8内润滑油（油脂）压力的不断升高，逐渐大于外部润滑油压力，出油球形阀13受到方向向右的润滑油（油脂）压力，开始推动出油弹簧15发生变形，此时，出油球形阀13受到向右的润滑油（油脂）压力和向左的出油弹簧弹15性力，当泵壳8内润滑油（油脂）压力大于弹性力时，出油球形阀13打开，实现出油。在此运动过程中，进油球形阀3移动的最大位移为1.95mm，出油球形阀13移动的最大位移为2.19mm。

b-c：凸轮从b位置运动到c位置，随着驱动的推力逐渐减小和内部润滑油（油脂）压力随着出油而不断降低，柱塞恢复弹簧6开始恢复形变，弹性力逐渐减小，泵壳8内部被压缩的空间也开始恢复。当泵壳8内、外润滑油（油脂）压力相等时，出油球形阀13受到向左的出油弹簧15弹性力，开始向左运动，关闭出油口，停止出油；随着泵壳8内部空间不断恢复增大，泵壳8内部润滑油（油脂）压力不断降低，小于外部的润滑油（油脂）压力，开始出现负压，进油球形阀3在外部润滑油压力的作用下打开进油通道，开始进油。

c-d:随着凸轮向d位置运动，不再给传动柱塞1施加推力，此时，泵壳8内部的传动柱塞1、进油球形阀3、进油柱状块5和出油球形阀13在柱塞恢复弹簧6弹性力和润滑油（油脂）压力的作用下逐渐恢复到初始位置。当内外润滑油（油脂）压差减小至零时，进油球形阀3关闭进油通道，不再进油，从而完成一个周期的出油和进油。

d-a：凸轮继续以等角速度旋转运动，泵体内部各部件保持静止，进3、出油球形阀13保持关闭，整个微型间歇泵停止工作。这种微型间歇泵是非连续性的输油泵，在一个供油周期内分为出油、进油和静止三个过程，且进油和出油的时间是不同步的。

在此例微型间歇泵当中，因其构造简单，可以生产出尺寸非常微小的实体，其总长度只有154.25mm，最大半径只有25.00mm。这是目前市面上很多大型输油泵无法实现的，因此，此例微型间歇泵在空间较小的场合下也可以安装使用。并且，整个运动过程只有传动体Ⅰ部分的传动柱塞1、进油球形阀3、柱塞恢复弹簧6和出油体Ⅲ部分的出油球形阀13发生位移，整个运动过程的工作原理和传动关系简单，因此安全可靠性强，更适用于利用余压工作的小功率冷却塔水轮机，在给水轮机轴承输油润滑的过程中，不容易出错，延长了使用寿命。

Claims (9)

1.一种用于水动风机冷却塔轴承润滑的微型间歇泵，包括泵壳，分别连接在泵壳两端的传动部分和出油部分；其特征在于，传动部分包括：传动柱塞、进油球形阀、进油弹簧以及进油柱状块；传动柱塞的一端与泵壳内部形成滑动配合，另一端从泵壳内部一侧伸出；传动柱塞伸进泵壳内部的一端上沿传动柱塞的径向设有进油孔，沿传动柱塞的轴向设有与进油孔连通的过油通道，传动柱塞上位于过油通道的一端设有第一柱状凹槽，所述进油柱状块设置在所述第一柱状凹槽内，并与第一柱状凹槽的内壁滑动配合，进油柱状块与传动柱塞的过油通道之间具有第一轴向空腔，第一轴向空腔内设有进油球形阀和进油弹簧；所述出油部分包括：出油柱状块、出油球形阀、出油弹簧和出油体；出油体一端置于泵壳内部，另一端从泵壳内部伸出，出油体中轴线的一端设置出油口，另一端设有第二柱状凹槽；出油柱状块置于第二柱状凹槽内，且与第二柱状凹槽的内壁紧密接触，出油柱状块与出油体的出油口之间具有第二轴向空腔，第二轴向空腔内设有出油球形阀和出油弹簧；泵壳内部位于进油柱状块与出油柱状块之间设有柱塞恢复弹簧；泵壳上设有进油槽，所述进油槽与传动柱塞上的进油孔相连通；

在进油柱状块和出油柱状块之间设有缓冲密封腔；

所述进油柱状块和出油柱状块的内部均设有用于与过油通道相连通的两个直径不等的圆柱腔体，其中，进油柱状块内部直径较大的圆柱腔体中用于放置进油弹簧，出油柱状块内部直径较大的圆柱腔体中用于放置出油弹簧，出油体上出油口的直径和出油柱状块内部较小的圆柱腔体的半径尺寸相等；

所述缓冲密封腔为柱状，所述进油孔、柱状缓冲密封腔以及出油孔三者同轴设置。

2.根据权利要求1所述的用于水动风机冷却塔轴承润滑的微型间歇泵，其特征在于，所述传动柱塞上设有三个进油孔，三个进油孔在传动柱塞的圆周上均匀分布；泵壳上设有三个进油槽，三个进油槽在泵壳的圆周上均匀分布，每个进油孔分别与一个进油槽相连通。

3.根据权利要求1所述的用于水动风机冷却塔轴承润滑的微型间歇泵，其特征在于，所述泵壳与出油部分连接的一侧是一个六棱柱端口，泵壳上设有外螺纹，所述外螺纹用于固定整个微型间歇泵的位置。

4.根据权利要求1所述的用于水动风机冷却塔轴承润滑的微型间歇泵，其特征在于，出油体与泵壳之间螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的用于水动风机冷却塔轴承润滑的微型间歇泵，其特征在于，所述进油柱状块和出油柱状块的外表面分别设有一个环形台阶，两个所述环形台阶的直径相等，在两个环形台阶上套接所述柱塞恢复弹簧。

6.根据权利要求3所述的用于水动风机冷却塔轴承润滑的微型间歇泵，其特征在于，泵壳的外表面上沿泵壳轴向设有两个环形台阶，泵壳上的外螺纹起始于其中一个环形台阶，螺纹结束的部位与泵壳上另一个的环形台阶之间形成一个O形密封圈槽。

7.根据权利要求4所述的用于水动风机冷却塔轴承润滑的微型间歇泵，其特征在于，出油体沿轴向分为直径不等的三段，分别是第一段、第二段以及第三段，其中，第一段上设有与泵壳螺纹连接的外螺纹，第二段为六棱柱结构，在第一段外螺纹结束部位与第二段六棱柱之间形成一个O形密封圈槽。

8.根据权利要求1~7中任一所述用于水动风机冷却塔轴承润滑的微型间歇泵的安装方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

首先，通过泵壳的外螺纹固定整个微型间歇泵的位置；然后，组装传动部分，将进油球形阀、进油弹簧和进油柱状块按顺序放入传动柱塞当中，将柱塞恢复弹簧套在进油柱状块上，再将组装好的传动部分从泵壳连接出油部分的出油端进入，放置在泵壳内部的相应位置；最后，组装出油部分，将出油弹簧、出油球形阀和出油柱状块按顺序放入出油体一端的第二柱状凹槽内，再将组装好的出油部分与泵壳内部螺纹连接，从而完成整个微型间歇泵的安装。

9.根据权利要求1~7中任一所述用于水动风机冷却塔轴承润滑的微型间歇泵的工作方法，其特征在于，开始工作前，整个微型间歇泵都置于润滑油当中，泵体内部充满润滑油；开始工作时，传动部分的传动柱塞由外部主动件驱动向接近出油部分的方向推进，传动柱塞推动进油球形阀挤压进油弹簧发生变形，进油柱状块在传动柱塞的推力和进油弹簧的弹性力作用下向出油部分运动，开始挤压柱塞恢复弹簧发生变形，随着外部主动件驱动的推力不断增大，泵壳内部润滑油不断被压缩，使得内部润滑油压力不断升高，大于外部的润滑油压力，出油球形阀在内部润滑油压力的作用下，推动出油部分的出油弹簧发生变形，此时出油球形阀打开，泵壳内部的润滑油从出油口输出；随着外部主动件驱动的推力逐渐减小和内部润滑油压力的不断降低，柱塞恢复弹簧开始恢复形变，弹性力逐渐减小，泵壳内部的空间也开始恢复，当泵壳内、外润滑油压力相等时，出油球形阀在出油弹簧的弹性力的作用下关闭出油口，停止出油；随着泵壳内部空间不断恢复增大，泵壳内部润滑油压力不断降低，小于外部的润滑油压力，开始出现负压，进油球形阀在外部润滑油压力的作用下打开进油通道，开始进油，直到内、外润滑油压差减小至零，进油球形阀关闭，不再进油，从而完成一个供油输油周期的出油过程和进油过程。