CN108361189B - 一种机动阀配流的双向径向柱塞泵及其配流方法 - Google Patents

一种机动阀配流的双向径向柱塞泵及其配流方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种机动阀配流的双向径向柱塞泵及配流方法，所述的柱塞泵包括安装在一起的上泵体和下泵体，动内圈式直流电机的外壳通过壳体与上泵体和下泵体固定连接，在上泵体和下泵体之间的空腔内安装一个柱塞组件和两个机动配流阀组件。本发明所公开的机动阀配流的双向径向柱塞泵及其配流方法，采用两个机动阀（机动配流阀组件）代替普通单向阀进行配流，工作时一个作吸液阀另一个作压液阀用，大大减轻了因阀门惯性引起的运动滞后对径向柱塞泵性能的影响，有效减少泄露，显著增加了径向柱塞泵的容积效率。

Description

一种机动阀配流的双向径向柱塞泵及其配流方法
技术领域
本发明属于液压系统中的动力元件领域，特别涉及该领域中的一种机动阀配流的双向径向柱塞泵及其配流方法。
背景技术
利用单向阀进行配流的径向柱塞泵称为阀式径向柱塞泵，其结构如图1所示，其中71表示偏心轮，72表示柱塞，73表示弹簧，74表示压出阀，75表示吸入阀，a表示柱塞腔，偏心轮做旋转运动，在偏心轮71和弹簧73的作用下，柱塞沿柱塞腔做往复直线运动。当柱塞向下运动时，柱塞腔体积增大形成负压，吸入阀在大气压的作用下打开，流体进入柱塞腔完成吸油；当柱塞向上运动时会压缩流体，压出阀在流体压力作用下打开（此时吸入阀在高压作用下关闭），高压流体进入压力管道，如此循环完成柱塞泵吸压工作。阀式径向柱塞泵具有结构简单、制造容易、工作压力高等优点。
因采用单向阀配流，普通阀式径向柱塞泵无法实现进出口互换即双向工作，限制了其使用范围；此外由单向阀的阀芯和弹簧组成的质量弹簧系统，响应频率低，在高速运动情况下存在严重运动滞后，即需打开单向阀时未打开，需关闭时未关闭，从而导致阀式径向柱塞泵泄露增加，容积效率下降。此外当以纯水（包括海水、淡水等）作为工作介质时，由于水的黏度远低于矿物油，其泄漏更加显著。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种进出口可互换的机动阀配流的双向径向柱塞泵及其配流方法。
本发明采用如下技术方案：
一种机动阀配流的双向径向柱塞泵，其改进之处在于：所述的柱塞泵包括安装在一起的上泵体和下泵体，动内圈式直流电机的外壳通过壳体与上泵体和下泵体固定连接，在上泵体和下泵体之间的空腔内安装一个柱塞组件和两个机动配流阀组件；所述的柱塞组件包括柱塞外圈，该柱塞外圈的内壁为平滑过渡的曲线，在柱塞外圈内设置柱塞缸，在柱塞缸的柱塞腔两端各安装有一个柱塞，这两个柱塞之间通过弹簧相连，在弹簧弹力的作用下使两个柱塞分别抵紧柱塞外圈的内壁；所述的机动配流阀组件包括配流阀外圈，所述配流阀外圈与上泵体和下泵体间通过轴承实现径向支撑，所述配流阀外圈与柱塞外圈之间通过圆柱销相连，该配流阀外圈的内壁为平滑过渡的曲线，在配流阀外圈内设置阀体，阀体内的阀芯在配流阀弹簧弹力的作用下抵紧配流阀外圈；上述的两个机动配流阀组件彼此中心对称并将柱塞组件夹在中间，使柱塞组件的柱塞腔可以分别通过其两端机动配流阀组件的阀口与壳体两端的接头相通，动内圈式直流电机的内圈通过圆柱销与柱塞外圈和配流阀外圈固定连接。
进一步的，上泵体和下泵体之间通过O型圈实现端面密封。
进一步的，柱塞外圈的内壁曲线分为四段，相对的两段曲线彼此中心对称且弧度相等、相邻的两段曲线弧度不相等。
进一步的，配流阀外圈的内壁曲线分为四段，相对的两段曲线彼此中心对称且弧度相等、相邻的两段曲线弧度不相等。
进一步的，在柱塞和阀芯的外表面上均套设有格莱圈。
进一步的，机动配流阀组件阀芯横截面直径长度与阀口横截面的直径长度相等。
进一步的，机动配流阀组件阀芯两端与外环境介质相接触的横截面积相等。
进一步的，两个机动配流阀组件在周向上成一定夹角安装。
一种配流方法，使用上述的双向径向柱塞泵，其改进之处在于：将壳体两端的接头接入液压系统中，电机启动后其内圈可以带动柱塞外圈和配流阀外圈同步旋转；在配流阀外圈内壁曲线的作用下，阀芯在克服配流阀弹簧弹力向下运动和在配流阀弹簧弹力作用下向上运动之间不断周期往复循环，其中阀芯向下运动时机动配流阀组件处于开启状态、向上运动时机动配流阀组件处于关闭状态，由于两个机动配流阀组件彼此中心对称，使两个机动配流阀组件交替处于开启状态；在柱塞外圈内壁曲线的作用下，柱塞在克服弹簧弹力向内运动和在弹簧弹力作用下向外运动之间不断周期往复循环，柱塞向内运动时柱塞腔容积减小，压力增加，可以将流体从开启的机动配流阀组件压出，柱塞向外运动时柱塞腔容积增加，压力减小，可以将流体从开启的机动配流阀组件吸入，电机旋转一周，两个机动配流阀组件交替开启四次，柱塞往复运动两次，完成压液和吸液各两次。
本发明的有益效果是：
本发明所公开的机动阀配流的双向径向柱塞泵及其配流方法，采用两个机动阀（机动配流阀组件）代替普通单向阀进行配流，工作时一个作吸液阀另一个作压液阀用，大大减轻了因阀门惯性引起的运动滞后对径向柱塞泵性能的影响，有效减少泄露，显著增加了径向柱塞泵的容积效率。两个柱塞对称布置，使其对柱塞外圈的作用力相互抵消。将径向柱塞泵直接置于动内圈式直流电机的内圈中，采用电机驱动柱塞外圈和配流阀外圈与泵体之间相对转动，使柱塞和阀芯球形端部沿内壁曲线滑动，这样可以有效简化系统结构，提高工作效率，同时电机反转即可实现径向柱塞泵进出液口互换，使其具有双向工作能力。从机动配流阀组件的内部结构来看，阀芯横截面直径长度与阀口横截面的直径长度相等，使同腔室内流体介质作用于阀芯上的静压力相互抵消；同时阀芯两端与外环境介质相接触的横截面积也相等，使环境压力作用在阀芯上的合力也为零，因此可以实现双向配流，并为阀式径向柱塞泵双向工作创造了条件。
附图说明
图1是现有阀式径向柱塞泵的工作原理图；
图2是本发明实施例1所公开双向径向柱塞泵的内部结构示意图；
图3是本发明实施例1所公开柱塞组件的内部结构示意图；
图4是本发明实施例1所公开柱塞外圈的结构示意图；
图5是本发明实施例1所公开机动配流阀组件的内部结构示意图；
图6是本发明实施例1所公开配流阀外圈的结构示意图；
图7是本发明实施例1所公开柱塞外圈与配流阀外圈的连接结构示意图；
图8是本发明实施例1所公开配流方法中阀芯向下运动时机动配流阀组件处于开启状态时的示意图；
图9是本发明实施例1所公开配流方法中柱塞克服弹簧弹力向下运动进行压液时的示意图；
图10是本发明实施例1所公开配流方法在电机旋转一周过程中两个机动配流阀组件的阀芯与柱塞组件柱塞的位移曲线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。
实施例1，如图2所示，本实施例公开了一种机动阀（即由机械驱动的阀，在本实施例中是指在电机驱动下工作的两个机动配流阀组件）配流的双向径向柱塞泵，所述的柱塞泵包括安装在一起的上泵体3和下泵体2，动内圈式直流电机1的外壳通过壳体8与上泵体和下泵体固定连接，在上泵体和下泵体之间的空腔内安装一个柱塞组件5和两个机动配流阀组件6；如图3-4所示，所述的柱塞组件包括柱塞外圈10，该柱塞外圈的内壁为平滑过渡的曲线，在柱塞外圈内设置柱塞缸14，在柱塞缸的柱塞腔两端各安装有一个柱塞12，这两个柱塞之间通过弹簧15相连，在弹簧弹力的作用下使两个柱塞分别抵紧柱塞外圈的内壁；如图5-6所示，所述的机动配流阀组件包括配流阀外圈19，所述配流阀外圈与上泵体和下泵体间通过轴承4实现径向支撑，如图7所示，所述配流阀外圈与柱塞外圈之间通过圆柱销9相连，该配流阀外圈的内壁为平滑过渡的曲线，在配流阀外圈内设置阀体16，阀体内的阀芯17在配流阀弹簧18弹力的作用下抵紧配流阀外圈；上述的两个机动配流阀组件彼此中心对称（本实施例中所说的中心对称是指将对象之一沿轴向旋转180°后可以与另一对象完全重合或镜像对称）并将柱塞组件夹在中间，使柱塞组件的柱塞腔可以分别通过其两端机动配流阀组件的阀口与壳体两端的接头7相通，动内圈式直流电机的内圈通过圆柱销11与柱塞外圈和配流阀外圈固定连接。
在本实施例中，上泵体和下泵体之间通过O型圈实现端面密封。柱塞外圈的内壁曲线分为四段，相对的两段曲线彼此中心对称且弧度相等、相邻的两段曲线弧度不相等。配流阀外圈的内壁曲线分为四段，相对的两段曲线彼此中心对称且弧度相等、相邻的两段曲线弧度不相等。在柱塞和阀芯的外表面上均套设有格莱圈13以实现直线动密封。机动配流阀组件阀芯横截面直径长度与阀口横截面的直径长度相等。机动配流阀组件阀芯两端与外环境介质相接触的横截面积相等。两个机动配流阀组件在周向上成一定夹角安装。
本实施例还公开了一种配流方法，使用上述的双向径向柱塞泵，将壳体两端的接头接入液压系统中，电机启动后其内圈可以带动柱塞外圈和配流阀外圈同步旋转；在配流阀外圈内壁曲线的作用下，阀芯在克服配流阀弹簧弹力向下运动和在配流阀弹簧弹力作用下向上运动之间不断周期往复循环，如图8所示，其中阀芯向下运动时机动配流阀组件处于开启状态、向上运动时机动配流阀组件处于关闭状态，由于两个机动配流阀组件彼此中心对称，使两个机动配流阀组件交替处于开启状态；在柱塞外圈内壁曲线的作用下，柱塞在克服弹簧弹力向内运动和在弹簧弹力作用下向外运动之间不断周期往复循环，如图9所示，柱塞向内运动时柱塞腔容积减小，压力增加，可以将流体从开启的机动配流阀组件压出，柱塞向外运动时柱塞腔容积增加，压力减小，可以将流体从开启的机动配流阀组件吸入，如图10所示，电机旋转一周，两个机动配流阀组件交替开启四次，柱塞往复运动两次，完成压液和吸液各两次。从图中可以看到，在柱塞外圈内壁曲线的作用下，柱塞克服弹簧弹力向内运动，柱塞腔容积减小，压力增加。此时机动配流阀a处于开启状态，机动配流阀b处于关闭状态，流体通过机动配流阀a流出柱塞腔实现流体压出。当柱塞在弹簧力作用下向外运动时，柱塞腔容积增加，压力减小。此时机动配流阀a处于关闭状态，机动配流阀b处于开启状态，流体通过机动配流阀b流入柱塞腔实现流体吸入。简单的说，在电机工作时，柱塞外圈和配流阀外圈与泵体之间相对转动，柱塞和阀芯球形端部沿内壁曲线滑动，柱塞在柱塞腔内往复运动，同时改变阀芯位置实现机动配流阀开启和关闭，从而完成周期性吸液和压液。

Claims (9)

1.一种机动阀配流的双向径向柱塞泵，其特征在于：所述的柱塞泵包括安装在一起的上泵体和下泵体，动内圈式直流电机的外壳通过壳体与上泵体和下泵体固定连接，在上泵体和下泵体之间的空腔内安装一个柱塞组件和两个机动配流阀组件；所述的柱塞组件包括柱塞外圈，该柱塞外圈的内壁为平滑过渡的曲线，在柱塞外圈内设置柱塞缸，在柱塞缸的柱塞腔两端各安装有一个柱塞，这两个柱塞之间通过弹簧相连，在弹簧弹力的作用下使两个柱塞分别抵紧柱塞外圈的内壁；所述的机动配流阀组件包括配流阀外圈，所述配流阀外圈与上泵体和下泵体间通过轴承实现径向支撑，所述配流阀外圈与柱塞外圈之间通过圆柱销相连，该配流阀外圈的内壁为平滑过渡的曲线，在配流阀外圈内设置阀体，阀体内的阀芯在配流阀弹簧弹力的作用下抵紧配流阀外圈；上述的两个机动配流阀组件彼此中心对称并将柱塞组件夹在中间，使柱塞组件的柱塞腔可以分别通过其两端机动配流阀组件的阀口与壳体两端的接头相通，动内圈式直流电机的内圈通过圆柱销与柱塞外圈和配流阀外圈固定连接。
2.根据权利要求1所述的机动阀配流的双向径向柱塞泵，其特征在于：上泵体和下泵体之间通过O型圈实现端面密封。
3.根据权利要求1所述的机动阀配流的双向径向柱塞泵，其特征在于：柱塞外圈的内壁曲线分为四段，相对的两段曲线彼此中心对称且弧度相等、相邻的两段曲线弧度不相等。
4.根据权利要求1所述的机动阀配流的双向径向柱塞泵，其特征在于：配流阀外圈的内壁曲线分为四段，相对的两段曲线彼此中心对称且弧度相等、相邻的两段曲线弧度不相等。
5.根据权利要求1所述的机动阀配流的双向径向柱塞泵，其特征在于：在柱塞和阀芯的外表面上均套设有格莱圈。
6.根据权利要求1所述的机动阀配流的双向径向柱塞泵，其特征在于：机动配流阀组件阀芯横截面直径长度与阀口横截面的直径长度相等。
7.根据权利要求1所述的机动阀配流的双向径向柱塞泵，其特征在于：机动配流阀组件阀芯两端与外环境介质相接触的横截面积相等。
8.根据权利要求1所述的机动阀配流的双向径向柱塞泵，其特征在于：两个机动配流阀组件在周向上成一定夹角安装。
9.一种配流方法，使用权利要求1所述的双向径向柱塞泵，其特征在于：将壳体两端的接头接入液压系统中，电机启动后其内圈可以带动柱塞外圈和配流阀外圈同步旋转；在配流阀外圈内壁曲线的作用下，阀芯在克服配流阀弹簧弹力向下运动和在配流阀弹簧弹力作用下向上运动之间不断周期往复循环，其中阀芯向下运动时机动配流阀组件处于开启状态、向上运动时机动配流阀组件处于关闭状态，由于两个机动配流阀组件彼此中心对称，使两个机动配流阀组件交替处于开启状态；在柱塞外圈内壁曲线的作用下，柱塞在克服弹簧弹力向内运动和在弹簧弹力作用下向外运动之间不断周期往复循环，柱塞向内运动时柱塞腔容积减小，压力增加，可以将流体从开启的机动配流阀组件压出，柱塞向外运动时柱塞腔容积增加，压力减小，可以将流体从开启的机动配流阀组件吸入，电机旋转一周，两个机动配流阀组件交替开启四次，柱塞往复运动两次，完成压液和吸液各两次。
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