CN107327382A - 一种新型柱塞泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新型柱塞泵，包括驱动装置、泵体，还包括动力执行组件,动力传递组件；所述动力执行组件包括在所述泵体内往复运动的导杆、滑槽、摆动盘；所述滑槽固定安装于所述导杆伸出所述泵体的一端，所述滑槽的内侧具有互相平行且相对的两个工作平面，所述工作平面垂直于所述导杆；所述动力传递组件包括相互啮合的主动非圆齿轮和被动非圆齿轮，所述被动非圆齿轮与所述摆动盘传动连接，所述主动非圆齿轮与所述驱动装置连接，由所述驱动装置驱动其旋转。该柱塞泵可以实现正弦机构传动，用滑槽、摆动盘转动实现压力角为0，非圆齿轮实现导杆的运动速度平稳。设备用非圆齿轮传动，从而可以大大克服凸轮机构的诸多不足，使用寿命长，不易磨损。

Description

一种新型柱塞泵
技术领域
本发明涉及一种液体的动力输送装置，尤其涉及一种新型柱塞泵。
背景技术
近年来制备色谱行业、超临界行业迅速发展，传统石油化工行业发展需求，尤其页岩油田高压压裂泵需求，需要大流量无脉动输送化学介质高压柱塞泵，压力范围5MPa～100MPa。流量范围分两档：小流量区实验室类，0.01～500m L/min；大流量工业制造类，0.5～50L/min。输送介质为水、甲醇、丙酮、丙烯、丁烷、液态二氧化碳等，一般为了系统稳定要求无脉动输送。在实验室等小流量区，目前主要使用凸轮结构传动装置柱塞泵恒流泵，尤其在高压色谱分析(HPLC)行业以串联凸轮泵占据主流市场，由于HPLC行业介质为高纯甲醇和水，流量小(5mL/min)并且断续使用，凸轮结构传动足以满足使用需求。但是这种结构的恒流泵并不适合长期恒流场合使用，长期运行容易造成凸轮副磨损，复位弹簧疲劳。同时由于凸轮传动具有一定压力角，还会造成横向磨损与进给精度损失，HPLC行业特点可以采用较细管路，而在其它行业应用常造成堵塞等一系列问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种新型柱塞泵，不仅能够满足介质的稳定无脉动输送，而且使用寿命长，不易磨损，可以大大克服凸轮机构的诸多不足。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种新型柱塞泵，包括驱动装置、泵体，与现有技术不同的是，还包括动力执行组件,动力传递组件；所述动力执行组件包括在所述泵体内往复运动的导杆、滑槽、摆动盘；所述滑槽固定安装于所述导杆伸出所述泵体的一端，所述滑槽的内侧具有互相平行且相对的两个工作平面，所述工作平面垂直于所述导杆；所述摆动盘为圆形，其外径等于所述滑槽的两个所述工作平面之间的距离，所述摆动盘设于所述滑槽的两个所述工作平面之间，所述摆动盘的回转轴线的方向平行于所述工作平面，所述摆动盘在两个所述工作平面之间自由移动；所述动力传递组件包括相互啮合的主动非圆齿轮和被动非圆齿轮，所述被动非圆齿轮与所述摆动盘传动连接，并且该传动连接点与所述被动非圆齿轮的旋转中心线之间具有偏距，所述主动非圆齿轮与所述驱动装置连接，由所述驱动装置驱动其旋转。
本发明的有益效果是，可以实现正弦机构传动，用滑槽、摆动盘传动实现压力角为0，非圆齿轮实现导杆的运动速度平稳。设备用非圆齿轮传动，从而可以大大克服凸轮机构的诸多不足，使用寿命长，不易磨损。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，还包括轴承、摆动轴，所述摆动盘的中间开设有圆孔，所述轴承置于所述圆孔内，并且所述轴承的外壁与所述圆孔的内壁配合连接，所述摆动轴一端与所述被动非圆齿轮固定连接，另一端置于所述轴承内，并且所述摆动轴的外壁与所述轴承的内壁配合连接。
采用上述进一步方案的有益效果是，通过在转动部位增设轴承，可以进一步减小磨损，提高设备的使用寿命。
进一步，所述被动非圆齿轮的节曲线为轴对称结构。
采用上述进一步方案的有益效果是，对称结构的非圆齿轮易加工、易维护、易安装，互换性也较好，同时实现双缸流量、流速的平稳叠加，无脉动输出。
进一步，所述动力执行组件为两组，所述泵体为两个，两组所述动力执行组件中的所述导杆分别一一对应在两个所述泵体内往复运动，所述被动非圆齿轮为两个且同时与所述主动非圆齿轮啮合，两个所述被动非圆齿轮分别一一对应与两组所述动力执行组件中的所述摆动盘传动连接，并且两个所述被动非圆齿轮的旋转中心与两个所述摆动盘上的传动连接点之间的距离相等。还包括吸入管和排出管，所述泵体包括介质吸入口和排出口，两个所述泵体的所述吸入口同时与所述吸入管相连，两个所述排出口同时与所述排出管相连。
采用上述进一步方案的有益效果是，通过双缸并联的连接方式实现双缸柱塞泵的平流输出，提高输出流量。
进一步，所述排出管的管路上设有缓冲器，可以缓冲管路中出现的微小波动，进一步提高介质的稳定的平流输出效果。
进一步，所述驱动装置包括电机、变速机构、控制器，所述电机的输出端与所述变速机构的输入端连接，所述变速机构的输出端与所述主动非圆齿轮相连接，驱动所述主动非圆齿轮旋转；所述控制器与所述电机连接用以控制电机的转速。在所述排出管的管路上还设有压力传感器，所述压力传感器与所述控制器连接。
采用上述进一步方案的有益效果是，加装变速机构与控制器，可以根据柱塞泵的流体输出流速的需要，调整驱动装置的输出转速，通过压力传感器的设置，可以检测输出管路中的流体压力波动，并把检测信号反馈给控制器，调整电机的转速，进而最大限度的确保介质的稳定输出效果。
附图说明
图1为本发明提供的一种新型柱塞泵的具体实施方式的结构示意图；
图2为所述动力传递组件4的结构示意图；
图3为图1所示具体实施方式的局部装配示意图；
图4为图1所示具体实施方式的局部爆炸示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、驱动装置，2、泵体，3、动力执行组件，4、动力传递组件，5、轴承，6、摆动轴，7、吸入管，8、排出管，9、缓冲器，10、压力传感器，11、电机，12、变速机构，13、控制器，21、吸入口，22、排出口，31、导杆，32、滑槽，33、摆动盘，41、主动非圆齿轮，42、被动非圆齿轮，100、对称轴。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1至图4所示，图1为本发明提供的一种新型柱塞泵的具体实施方式的结构示意图；图2为所述动力传递组件4的结构示意图；图3为图1所示具体实施方式的局部装配示意图；图4为图1所示具体实施方式的局部爆炸示意图。
本发明所提供的一种新型柱塞泵的具体实施方式中，包括驱动装置1、泵体2，其特征在于，还包括动力执行组件3,动力传递组件4；所述动力执行组件3包括在所述泵体2内往复运动的导杆31、滑槽32、摆动盘33；所述滑槽32固定安装于所述导杆31伸出所述泵体2的一端，所述滑槽32的内侧具有互相平行且相对的两个工作平面，所述工作平面垂直于所述导杆31；所述摆动盘33为圆形，其外径等于所述滑槽32的两个所述工作平面之间的距离，所述摆动盘33设于所述滑槽32的两个所述工作平面之间，所述摆动盘33的回转轴线的方向平行于所述工作平面，所述摆动盘33在两个所述工作平面之间自由移动；所述动力传递组件4包括相互啮合的主动非圆齿轮41和被动非圆齿轮42，所述被动非圆齿轮42与所述摆动盘33传动连接，并且该传动连接点与所述被动非圆齿轮42的旋转中心线之间具有偏距，所述主动非圆齿轮41与所述驱动装置1连接，由所述驱动装置1驱动其旋转。
还包括轴承5、摆动轴6，所述摆动盘33的中间开设有圆孔，所述轴承5置于所述圆孔内，并且所述轴承5的外壁与所述圆孔的内壁配合连接，所述摆动轴6一端与所述被动非圆齿轮42固定连接，另一端置于所述轴承5内，并且所述摆动轴6的外壁与所述轴承5的内壁配合连接。所述被动非圆齿轮42的节曲线为关于对称轴100对称的轴对称结构。
所述动力执行组件3为两组，所述泵体2为两个，两组所述动力执行组件3中的所述导杆31分别一一对应在两个所述泵体2内往复运动，所述被动非圆齿轮42为两个且同时与所述主动非圆齿轮41啮合，两个所述被动非圆齿轮42分别一一对应与两组所述动力执行组件3中的所述摆动盘33传动连接，并且两个所述被动非圆齿轮42的旋转中心与两个所述摆动盘33上的传动连接点之间的距离相等。
还包括吸入管7和排出管8，所述泵体包括介质吸入口21和排出口22，两个所述泵体2的所述吸入口21同时与所述吸入管7相连，两个所述排出口22同时与所述排出管8相连。所述排出管8的管路上设有缓冲器9。
所述驱动装置1包括电机11、变速机构12、控制器13，所述电机11的输出端与所述变速机构12的输入端连接，所述变速机构12的输出端与所述主动非圆齿轮41相连接，驱动所述主动非圆齿轮41旋转；所述控制器13与所述电机11连接用以控制电机11的转速。
在所述排出管8的管路上还设有压力传感器10，所述压力传感器10与所述控制器13连接。
本发明所提供的一种柱塞泵的传动装置的具体实施方式中，主要是由一个主动非圆齿轮带动两个被动的非圆齿轮，三套轴系，主动非圆齿轮连接主动中轴，通过齿轮减速或蜗轮蜗杆减速由电机驱动，然后带动被动非圆齿轮。
两个被动非圆齿轮相同，分别与一个摆动轴6固定并驱动摆动盘33带动滑槽32及导杆31运动，两个非圆齿轮之间相位差为180°，当主动轮向某一个方向旋转时，一个柱塞向前进，另一个柱塞向后退，利用非圆齿轮分割出来的角度差，再通过出入口阀门的交替吸入与排出，形成两个梯形曲线，实现柱塞泵的平流。
当偏心方向与非圆齿轮确定后，也就确定了主动轴的旋转方向，一定能够使柱塞有向前进的方向和向后退的方向，前进方向是非圆齿轮的推程段，后退方向是回程段，具有匹配性。
三套非圆齿轮可以用脂润滑，也可以通过密闭的装置用稀有润滑。也可以浸泡润滑，以防止油液挥发污染环境。
非圆齿轮不同于凸轮，具有较强的抗载能力，不打滑，可以与偏心距分离，不是1:1的将函数传递过去，也没有过大的压力角效应，是一种比较复杂的、长寿的、高档的传动机构。
本实施方式采用的并联，并且去掉了弹簧，增加了滑槽，并且平流曲线有了根本区别，对并联来说，合成柱塞流速是两个对称的梯形曲线叠加。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种新型柱塞泵，包括驱动装置(1)、泵体(2)，其特征在于，还包括动力执行组件(3),动力传递组件(4)；
所述动力执行组件(3)包括在所述泵体(2)内往复运动的导杆(31)、滑槽(32)、摆动盘(33)；
所述滑槽(32)固定安装于所述导杆(31)伸出所述泵体(2)的一端，所述滑槽(32)的内侧具有互相平行且相对的两个工作平面，所述工作平面垂直于所述导杆(31)；
所述摆动盘(33)为圆形，其外径等于所述滑槽(32)的两个所述工作平面之间的距离，所述摆动盘(33)设于所述滑槽(32)的两个所述工作平面之间，所述摆动盘(33)的回转轴线的方向平行于所述工作平面，所述摆动盘(33)在两个所述工作平面之间自由移动；
所述动力传递组件(4)包括相互啮合的主动非圆齿轮(41)和被动非圆齿轮(42)，所述被动非圆齿轮(42)与所述摆动盘(33)传动连接，并且该传动连接点与所述被动非圆齿轮(42)的旋转中心线之间具有偏距，所述主动非圆齿轮(41)与所述驱动装置(1)连接，由所述驱动装置(1)驱动其旋转。
2.根据权利要求1所述的一种新型柱塞泵，其特征在于，还包括轴承(5)、摆动轴(6)，所述摆动盘(33)的中间开设有圆孔，所述轴承(5)置于所述圆孔内，并且所述轴承(5)的外壁与所述圆孔的内壁配合连接，所述摆动轴(6)一端与所述被动非圆齿轮(42)固定连接，另一端置于所述轴承(5)内，并且所述摆动轴(6)的外壁与所述轴承(5)的内壁配合连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种新型柱塞泵，其特征在于，所述被动非圆齿轮(42)的节曲线为轴对称结构。
4.根据权利要求3所述的一种新型柱塞泵，其特征在于，所述动力执行组件(3)为两组，所述泵体(2)为两个，两组所述动力执行组件(3)中的所述导杆(31)分别一一对应在两个所述泵体(2)内往复运动，所述被动非圆齿轮(42)为两个且同时与所述主动非圆齿轮(41)啮合，两个所述被动非圆齿轮(42)分别一一对应与两组所述动力执行组件(3)中的所述摆动盘(33)传动连接，并且两个所述被动非圆齿轮(42)的旋转中心与两个所述摆动盘(33)上的传动连接点之间的距离相等。
5.根据权利要求4所述的一种新型柱塞泵，其特征在于，还包括吸入管(7)和排出管(8)，所述泵体包括介质吸入口(21)和排出口(22)，两个所述泵体(2)的所述吸入口(21)同时与所述吸入管(7)相连，两个所述排出口(22)同时与所述排出管(8)相连。
6.根据权利要求5所述的一种新型柱塞泵，其特征在于，所述排出管(8)的管路上设有缓冲器(9)。
7.根据权利要求6所述的一种新型柱塞泵，其特征在于，所述驱动装置(1)包括电机(11)、变速机构(12)、控制器(13)，所述电机(11)的输出端与所述变速机构(12)的输入端连接，所述变速机构(12)的输出端与所述主动非圆齿轮(41)相连接，驱动所述主动非圆齿轮(41)旋转；所述控制器(13)与所述电机(11)连接用以控制电机(11)的转速。
8.根据权利要求7所述的一种新型柱塞泵，其特征在于，在所述排出管(8)的管路上还设有压力传感器(10)，所述压力传感器(10)与所述控制器(13)连接。
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