CN106640634A - 一种带补偿的宽转速范围的三作用叶片泵及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及旋转活塞式机械或泵技术领域，具体是一种带补偿的宽转速范围的三作用叶片泵工作方法，其配油盘上设有启动环，定子的两端通过定位销分别与设在定子两侧的压油配油盘和吸油配油盘连接，启动环的数量为两个，分别吸油配油盘和压油配油盘上，转子上设有径向分布的18个叶片槽，叶片槽内设有能径向自由滑动的叶片，相邻两叶片与转子外侧、定子内侧、压油配油盘和吸油配油盘组成密封过渡区，在压油配油盘上设有单向阀和阻尼块。改进后叶片泵产品能适应伺服、变频电机高低速运转及切换、低速启动、低速高压运行及瞬时反转卸压要求，工作平稳，寿命及性能大大超越老结构产品。而且具有结构简单，制造容易，易批量生产的特点，应大力推广使用。

Description

一种带补偿的宽转速范围的三作用叶片泵及其工作方法

[技术领域]

本发明涉及旋转活塞式机械或泵技术领域，具体是一种带补偿的宽转速范围的三作用叶片泵及其工作方法。

[背景技术]

三作用叶片泵是一种液压传动用的容积式泵。三作用概念：就是叶片泵转子旋转一周吸、排油三次。既不同于最早作为变量泵的单作用叶片泵，也不同于目前市场上占有很大数量的双作用定量叶片泵。它的结构更紧凑，与双作用叶片泵比，在定子相同长短径下，其排量能增加50％，三作用叶片泵安装启动环后转速范围更宽，能在50-3000r/min范围工作。因此能满足市场上伺服电机、变频电机系统变转速工况的需要，达到节能高效的目的。

现有技术中有一种三作用叶片泵如公开号为CN205533187U的一种宽转速范围的三作用叶片泵，该产品能满足伺服、变频电机等各种工况及液压系统的要求，但仍存在如下问题：

1.定子及启动环的轮廓精度要求很高，目前国内数控定子曲线磨床能加工最佳轮廓精度在0.05mm左右，再加上二侧配油盘定位精度的误差，叶片高度误差，很难保证叶片与定子、启动环之间的微量间隙0.02-0.05mm,装配合格率很低。

2.产品在瞬时反转泄压过程中，压油腔压力瞬时从高压变化到0，甚至到负压由于吸、压油配油盘环形槽与压油腔相通，托起叶片的油压变化过程与压油腔压力相同，也瞬时从高压变化到0，甚至到负压。吸、压油腔的叶片原来的始终紧贴定子的工作状态受到破坏，既保证叶片压紧在定子内腔的叶片根部的油压突然消失或变负值，叶片在定子曲线的作用下或悬浮在启动环与定子腔之间或快速冲向启动环，发出强烈的撞击声；同时由于叶片数量的关系，高、低压腔过度区密封角度很小，瞬时反转角度偏大时，高、低压腔过度区油压过度太快，油压从高压瞬时降到0或负压，会产生巨大的液压冲击。完成瞬时反转泄压后系统又要求快速建压工作，电机的转速快速升到2000r/min以上,在这转速快速突变过程中，脱离定子内表面的叶片在离心力及快速建立的叶片根部油压双重作用下冲向定子，产生液压冲击及机械噪声，不能满足设备的低噪声工作要求。

[发明内容]

本发明的目的就是为了解决上述技术问题，提供一种结构新颖、安全可靠、运行稳定、使用寿命长的带补偿的宽转速范围的三作用叶片泵，包括驱动轴、花键、定子、转子、具有环形槽的配油盘、若干叶片、吸油区、压油区，配油盘上设有启动环，所述的配油盘包括压油配油盘和吸油配油盘，定子的两端通过定位销分别与设在定子两侧的压油配油盘和吸油配油盘连接，启动环的数量为两个，分别设在吸油配油盘和压油配油盘上，所述的转子上设有径向分布的叶片槽，叶片槽内设有能径向自由滑动的叶片，所述的叶片槽的数量为18个，吸油区与压油区之间的区域为密封过渡区,吸油区与压油区之间的夹角减去转子槽内两相邻叶片的夹角为密封角度，密封过渡区的密封角度为17度，在压油区及压油配油盘的环形槽之间还设有单向阀和阻尼块，在排油腔油压突变时，使环形槽油压保证顶起叶片压在定子内表面上。

定子的内腔边沿为由三条第一圆弧、三条第二圆弧及六条不对称曲线组成的不规则形圆弧状，从而构成内圆弧，第一圆弧的直径小于第二圆弧，每个第一圆弧和第二圆弧之间通过一条不对称曲线连接。

启动环的形状、中心点与定子一致，启动环的直径小于定子的直径，由此启动环的外沿与定子的内腔边沿的尺寸差形成等距宽度的空隙。启动环伸出两侧的吸油配油盘和压油配油盘端面1.5mm，托起18片叶片。

所述的驱动轴通过花键与转子连接。

该叶片泵的工作方法为：驱动轴驱动转子旋转，在低转速时，叶片在安装在配油盘上启动环作用推动下压向定子，当叶片由定子的小半径向大半径移动时，二叶片间与转子外侧、定子内侧及二侧配油盘组成的密闭容积逐渐增大，形成局部真空而吸油，当叶片由大半径向小半径处移动时，二叶片与转子外侧、定子内侧及二侧配油盘组成的密闭容积逐渐变小而排油；当建立油压后，压力油通过压油盘上安装的开启压力极小的单向阀及阻尼孔引向吸、压配油盘的环形槽，环形槽的油压托起叶片，把叶片紧紧压在定子内表面上，使叶片根部与启动环脱离，完成工作循环；由于定子内腔有三段大圆弧，三段小圆弧,六段曲线组成，因此转子旋转一周能同时完成三次工作循环；在高转速时，叶片始终紧贴定子，叶片根部与启动环是完全脱离的，其工作过程及环形槽的油压的变化与普通叶片泵相同，同样转子旋转一周能同时完成三次工作循环；产品在瞬时反转泄压过程中，压油腔压力瞬时从高压变化到0，甚至到负压，安装在压油配油盘上的二个单向阀及阻尼孔发挥作用，单向阀快速关闭，叶片根部的油压只能通过阻尼孔缓慢下降,保证叶片根部的油压大于叶片顶部，使叶片始终紧贴定子内腔，避免叶片脱空产生冲击噪声；增加叶片数量使密闭容积腔增加，容积腔减小，相应增加了高低压腔之间过度区的密封角度，瞬时反转角度大时，油压变化平缓，油压从高压降到0或负压，不会产生的液压冲击。

上述经改进后叶片泵产品能适应伺服、变频电机高低速运转及切换、低速启动、低速高压运行及瞬时反转卸压要求，工作平稳，寿命及性能大大超越老结构产品。而且具有结构简单，制造容易，易批量生产的特点，应大力推广使用。

[附图说明]

图1为本发明实施例的主要结构示意图；

图2为本发明图1的侧视图；

图3为本发明图1的A部放大图；

图4为本发明实施例的三作用启动环结构示意图；

如图所示，图中：1.后泵体 2.吸油配油盘 3.三作用启动环 4.转子 5.叶片 6.定子 7.三作用启动环 8.单向阀 9.阻尼块 10.压油配油盘 11.前泵体 12.传动轴 13.压油区 14.吸油区 15.密封过渡区范围 16.密封角度。

[具体实施方式]

下面结合附图对本发明作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。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。

本发明为一种带补偿的宽转速范围的三作用叶片泵，主要通过增加叶片数量、增加过度区密封角度到17度、改变原来配油盘环形槽直接与压油腔相通、在压油配油盘上特定位置安装单向阀及阻尼块的方式使叶片泵产品能适应伺服、变频电机高低速运转及切换、低速启动、低速高压运行及瞬时反转卸压要求，工作平稳，寿命及性能大大超越老结构产品，如图1所示。叶片泵由转子、定子、叶片、配油盘和端盖等部件所组成。定子的内表面是曲面形孔，转子和定子同心。本发明的定子设计成近似椭圆有三段大圆弧R，三段小圆弧r,六段曲线组成。驱动轴通过花键与转子连接，转子上有径向分布的十八个叶片槽，叶片槽内装有能径向自由滑动的叶片，定子的二端通过定位销与二侧的配油盘连接。叶片在转子的槽内可灵活径向滑动，在转子转动时的离心力以及通入叶片根部压力油的作用下，叶片顶部贴紧在定子内表面上，于是两相邻叶片、配油盘、定子和转子间便形成了一个个密封的工作腔。吸油区与压油区之间的区域为密封过渡区,吸油区与压油区之间的夹角减去转子槽内两相邻叶片的夹角为密封角度，，当密封过渡区角度一定时，叶片数量越多二相邻叶片的夹角越小，相对密封角度就越大，密封角度增加到17度。当轴驱动转子旋转时，安装在配油盘上启动环的作用，在低转速时(甚至每分钟十几转)叶片在安装在配油盘上启动环的作用下压向定子，启动环设计成与定子轮廓相对应由三条小圆弧r,三条大圆弧R及六条不对称曲线组成的外圆弧,伸出二侧配油盘端面1.5mm左右，托起18片叶片。当叶片由定子小半径r向大半径R移动时，二叶片间与转子外侧、定子内侧及二侧配油盘组成的密闭容积逐渐增大，形成局部真空而吸油，为吸油区。反之，当叶片由大半径R向小半径r处移动时，叶片往里缩进，二叶片与转子外侧、定子内侧及二侧配油盘组成的密闭容积逐渐变小而排油，密封腔中的油液被压出而输出到系统中去，为压油区。

当建立油压后，压力油通过压油盘上安装的开启压力极小的单向阀及阻尼孔引向吸、压配油盘的环形槽，环形槽的油压托起叶片，把叶片紧紧压在定子内表面上，使叶片根部与启动环脱离，完成工作循环。由于定子内腔有三段大圆弧R，三段小圆弧r,六段曲线组成，因此转子旋转一周能同时完成三次工作循环。在高转速时，叶片始终紧贴定子，叶片根部与启动环是完全脱离的，其工作过程及环形槽的油压的变化与普通叶片泵相同，同样转子旋转一周能同时完成三次工作循环，这里不再复述。产品在瞬时反转泄压过程中，压油腔压力瞬时从高压变化到0，甚至到负压，安装在压油配油盘上的二个单向阀及阻尼孔发挥作用，单向阀快速关闭，叶片根部的油压只能通过阻尼孔缓慢下降,保证叶片根部的油压大于叶片顶部，使叶片始终紧贴定子内腔，避免叶片脱空产生冲击噪声。增加叶片数量使密闭容积腔增加，容积腔减小，相应增加了高低压腔之间过度区的密封角度，瞬时反转角度大时，油压变化平缓，油压从高压降到0或负压，不会产生的液压冲击。由于增加叶片数量使密闭容积腔增加，使启动环与叶片、定子的配合间隙有一定幅度的放大。也就是使启动环曲线轮廓精度、定子内腔轮廓精度的加工精度有很大的下降。轮廓精度达到＜0.12mm就能满足产品的各个状态下的工作要求。国产装备完全能达到这个加工精度。使大批量生产成为可能。

另外完成瞬时反转泄压后，电机的转速快速升到2000r/min以上,在这转速快速突变过程中，由于离心力及叶片根部始终有油压顶着，叶片顶部就始终与定子接触，也就不会产生叶片脱空时对定子的冲击力，满足设备的低噪声工作要求。

Claims (5)

1.一种带补偿的宽转速范围的三作用叶片泵，包括驱动轴、花键、定子、转子、具有环形槽的配油盘、吸油区、压油区、密封过渡区、若干叶片，配油盘上设有启动环，所述的配油盘包括压油配油盘和吸油配油盘，定子的两端通过定位销分别与设在定子两侧的压油配油盘和吸油配油盘连接，启动环的数量为两个，分别设在吸油配油盘和压油配油盘上，所述的转子上设有径向分布的叶片槽，叶片槽内设有能径向自由滑动的叶片，其特征在于所述的叶片槽的数量为18个，密封过渡区的密封角度为17度，在压油区及压油配油盘的环形槽之间还设有单向阀和阻尼块。

2.如权利要求1所述的一种带补偿的宽转速范围的三作用叶片泵，其特征在于所述的定子的内腔边沿为由三条第一圆弧、三条第二圆弧及六条不对称曲线组成的不规则形圆弧状，从而构成内圆弧，第一圆弧的直径小于第二圆弧，每个第一圆弧和第二圆弧之间通过一条不对称曲线连接。

3.如权利要求1或2所述的一种带补偿的宽转速范围的三作用叶片泵，其特征在于所述的启动环的形状、中心点与定子一致，启动环的直径小于定子的直径，由此启动环的外沿与定子的内腔边沿的尺寸差形成等距宽度的空隙，启动环伸出两侧的吸油配油盘和压油配油盘端面1.5mm，托起18片叶片。

4.如权利要求1所述的一种带补偿的宽转速范围的三作用叶片泵，其特征在于所述的驱动轴通过花键与转子连接。

5.如权利要求1所述的一种带补偿的宽转速范围的三作用叶片泵，其特征在于该叶片泵的工作方法为：驱动轴驱动转子旋转，安装在配油盘上启动环作用，在低转速时叶片在启动环的推动下压向定子，当叶片由定子的小半径向大半径移动时，二叶片间与转子外侧、定子内侧及二侧配油盘组成的密闭容积逐渐增大，形成局部真空而吸油，当叶片由大半径向小半径处移动时，二叶片与转子外侧、定子内侧及二侧配油盘组成的密闭容积逐渐变小而排油；当建立油压后，压力油通过压油盘上安装的开启压力极小的单向阀及阻尼孔引向吸、压配油盘的环形槽，环形槽的油压托起叶片，把叶片紧紧压在定子内表面上，使叶片根部与启动环脱离，完成工作循环；由于定子内腔有三段大圆弧，三段小圆弧,六段曲线组成，因此转子旋转一周能同时完成三次工作循环；在高转速时，叶片始终紧贴定子，叶片根部与启动环是完全脱离的，其工作过程及环形槽的油压的变化与普通叶片泵相同，同样转子旋转一周能同时完成三次工作循环；产品在瞬时反转泄压过程中，压油腔压力瞬时从高压变化到0，甚至到负压，安装在压油配油盘上的二个单向阀及阻尼孔发挥作用，单向阀快速关闭，叶片根部的油压只能通过阻尼孔缓慢下降,保证叶片根部的油压大于叶片顶部，使叶片始终紧贴定子内腔，避免叶片脱空产生冲击噪声；增加叶片数量使密闭容积腔增加，容积腔减小，相应增加了高低压腔之间过度区的密封角度，瞬时反转角度大时，油压变化平缓，油压从高压降到0或负压，不会产生的液压冲击。