CN108644104B - 柱塞式流体机械的配流盘和柱塞式流体机械 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种柱塞式流体机械的配流盘和应用该配流盘的柱塞式流体机械。配流盘上设有相互隔离的低压油槽和高压油槽，配流盘的配流面上位于低压油槽和高压油槽之间的一过渡区域设有第一槽和第二槽，第一槽和第二槽与高压油槽的端部相连通；第一槽和第二槽被配置为：所述柱塞式流体机械的柱塞在离开所述低压油槽向所述高压油槽靠近的过程中，先与所述第一槽连通，然后再与所述第一槽和所述第二槽同时连通。本发明的配流盘减小柱塞式流体机械工作时油液的压力冲击和流量脉动，进一步降低柱塞式流体机械的工作噪声。

Description

柱塞式流体机械的配流盘和柱塞式流体机械

技术领域

本发明涉及一种配流盘，特别涉及一种柱塞式流体机械的配流盘和柱塞式流体机械。

背景技术

柱塞式流体机械，例如柱塞泵，具有高功率密度、高压力和大流量等优点，是液压传动中结构复杂、技术要求很高的元件。

随着社会发展，人们对工作环境的要求越来越高，噪声是决定工作环境优劣的一个重要衡量指标。欧美等先进工业发达国家对液压柱塞泵的噪声控制也有着明确的规定。因此，减振降噪也是对柱塞式流体机械发展的重要要求。

柱塞泵由于缸体柱塞孔数量的限制，造成其输出的油液的不连续；加之配流盘上吸油、压油腔的分离结构使柱塞泵工作时产生了较大的流量脉动和液压冲击。液压冲击和流量脉动是引起柱塞泵噪声的主要原因之一。而液压冲击和流量脉动与柱塞泵本身的结构有关，受限于结构，该不利因素只能减缓，不能完全消除。

柱塞泵工作过程中，柱塞腔在排油腔、吸油腔之间周期性转移，腔内油液压力也成周期性高低转换，快速压缩和膨胀，产生配流压力冲击和流量脉动。配流盘上的预升压槽结构的设置，可以有效减小压力冲击和流量脉动，促使柱塞腔油液压力平缓过渡。因此，预升压槽结构对压力冲击和流量脉动有重大影响。配流盘上合理的预升压槽结构，可以显著地降低柱塞泵的压力冲击和流量脉动。

现有的技术方案中，采用单一的三角预升压槽或U形预升压槽或阻尼孔等，减小压力冲击和流量脉动的效果不理想，柱塞泵的噪声较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柱塞式流体机械的配流盘，其结构可以进一步减小柱塞式流体机械工作时油液的压力冲击和流量脉动，进一步降低其噪声。

本发明第一方面公开一种柱塞式流体机械的配流盘，所述配流盘上设有相互隔离的低压油槽和高压油槽，其特征在于，所述配流盘的配流面上位于所述低压油槽和所述高压油槽之间的一过渡区域设有第一槽和第二槽，所述第一槽和第二槽与所述高压油槽的端部相连通；所述第一槽和所述第二槽被配置为：所述柱塞式流体机械的柱塞在离开所述低压油槽向所述高压油槽靠近的过程中，先与所述第一槽连通，然后再与所述第一槽和所述第二槽同时连通。

进一步地，所述柱塞从与所述第一槽连通至与所述高压油槽的端部连通的过程中，所述柱塞、所述过渡区域和所述第一槽之间形成的通流面积扩大；和/或，所述柱塞从与所述第二槽连通至与所述高压油槽的端部连通的过程中，所述柱塞、所述过渡区域和所述第二槽之间形成的通流面积扩大。

进一步地，所述柱塞从与所述第一槽和所述第二槽同时连通至与所述高压油槽的端部连通的过程中，所述柱塞、所述过渡区域和所述第一槽之间形成的通流面积的扩大倍率小于所述柱塞、所述过渡区域和所述第二槽之间形成的通流面积的扩大倍率。

进一步地，所述第一槽和所述第二槽各自包括第一端和第二端，所述第一槽的第二端和所述第二槽的第二端与所述高压油槽的端部相连通，所述第一槽和所述第二槽为从各自的第一端向第二端横截面积扩大的条状凹槽。

进一步地，所述第一槽的长度大于所述第二槽的长度。

进一步地，所述配流面上包括配流圆和配流中线，所述柱塞工作时柱塞中心沿所述配流圆旋转，所述配流中线通过所述配流圆的圆心并平分所述配流圆位于所述低压油槽和所述高压油槽之间的所述过渡区域上的圆弧，所述第一槽的第一端从所述高压油槽向所述低压油槽方向越过所述配流中线。

进一步地，所述第二槽的第一端从所述高压油槽向所述低压油槽方向越过所述配流中线；或者，所述第二槽的第一端和第二端位于所述配流中线的同一侧；或者，所述第二槽的第一端的顶部位于所述配流中线上。

进一步地，所述第一槽和所述第二槽分别为横截面积从各自的第一端向第二端渐扩的渐扩槽。

进一步地，所述第一槽的横截面积的渐扩率小于所述第二槽的横截面积的渐扩率。

进一步地，所述第一槽和所述第二槽均为三角槽。

本发明还公开一种柱塞式流体机械，包括柱塞和上述的配流盘。

进一步地，所述第一槽和所述第二槽各自包括第一端和第二端，所述第一槽的第二端和所述第二槽的第二端与所述高压油槽的端部相连通，所述配流盘还包括与所述柱塞的上死点和下死点分别对应的第一对应点位和第二对应点位，所述第一槽的第一端越过所述第一对应点位和第二对应点位的连线。

进一步地，所述第二槽的第一端越过所述第一对应点位和第二对应点位的连线；或者，所述第二槽的第一端和第二端位于所述第一对应点位和第二对应点位的连线的同一侧；或者，所述第二槽的第一端的顶部位于所述第一对应点位和第二对应点位的连线上。

进一步地，所述柱塞式流体机械为柱塞泵，所述低压油槽为所述柱塞泵的吸油腔，所述高压油槽为所述柱塞泵的排油腔。

进一步地，所述柱塞式流体机械为柱塞马达，所述配流盘的低压油槽为所述柱塞马达的排油腔，所述高压油槽为所述柱塞马达的注油腔。

基于本发明提供的柱塞式流体机械的配流盘，通过在配流盘的配流面上低压油槽和高压油槽之间的区域设置与柱塞先后连通的第一槽和第二槽，当其应用在柱塞泵上工作时，柱塞在从低压油槽吸油完成向高压油槽排油的过程中，通过与第一槽和第二槽的先后连通，能够减少柱塞从吸油到排油过程中的压力冲击和流量脉动，有助于使其运转更平稳，降低柱塞式流体机械工作时产生的噪声。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一个实施例的配流盘的结构示意图；

图2为图1所示实施例的三角槽的A-A向剖视图；

图3为图1所示实施例的三角槽的C-C向剖视图；

图4为图1所示实施例的三角槽的B-B向剖视图；

图5为本发明另一个实施例的配流盘的结构示意图；

图6为图5所示实施例的第一槽的G3-G3向剖视图；

图7为图5所示实施例的第二槽的G4-G4向剖视图；

图8为本发明一个实施例的柱塞泵的柱塞腔内油压压力曲线示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

图1为本发明一个实施例柱塞式流体机械的的配流盘。

如图1所示，配流盘上设有相互隔离的低压油槽2和高压油槽7，配流盘的配流面1上位于低压油槽2和高压油槽7之间的一过渡区域上设有第一槽3和第二槽5，第一槽3和第二槽5与高压油槽7的端部相连通；柱塞式流体机械的柱塞在离开低压油槽2向高压油槽7靠近的过程中，先与第一槽3连通，然后再与第一槽3和第二槽5同时连通。

如图1所示，柱塞从与第一槽3连通至与高压油槽7的端部连通的过程中，柱塞、过渡区域和第一槽3之间形成的通流面积扩大。柱塞从与第二槽5连通至与高压油槽7的端部连通的过程中，柱塞、过渡区域和第二槽5之间形成的通流面积扩大。

在图1对应的实施例中，前述通流面积扩大是逐渐扩大。在其它实施例中，如图5对应的实施例中，前述通流面积扩大也可以是分段台阶式扩大，其中每一段可以是等截面段，也可以是截面渐扩的段。

柱塞、过渡区域和第一槽3之间限定沟通柱塞与高压油槽7之间的油液流道。该柱塞与高压油槽7之间的油液流道横截面积最小处的面积即为柱塞、过渡区域和第一槽3之间形成的通流面积。柱塞、过渡区域和第二槽5之间形成的通流面积与上述柱塞、过渡区域和第一槽3之间形成的通流面积意义相同。

本实施例的配流盘应用于轴向柱塞泵工作时，柱塞泵的柱塞从低压油槽2吸油完成后向高压油槽7转动的过程中，柱塞首先通过第一槽3与高压油槽7连通，第一槽3能够向柱塞中引入高压油槽7中的油液对柱塞腔内压力进行预升压，然后柱塞与第一槽3和第二槽5同时连通，对柱塞腔内压力进行第二次预升压。通过柱塞腔内的压力两次分级升压，避免了柱塞腔内一次升压造成的较大压力冲击和流量脉动，相比于一次升压柱塞腔内油液的压力升高更平稳，降低了柱塞在从低压油槽2向高压油槽转动过程中油压的超调量，使柱塞泵的运转更平稳，降低了工作时产生的噪声。

柱塞、过渡区域和第一槽3以及和第二槽5之间形成的通流面积在柱塞运转过程中扩大，可以使柱塞腔内油液的压力升高更加平稳，降低噪声的效果更好。

在一些实施例中柱塞从与第二槽5连通至与高压油槽7的端部连通的过程中，柱塞、过渡区域和第一槽3之间形成的通流面积的扩大倍率小于等于柱塞、过渡区域和第二槽5之间形成的通流面积的扩大倍率。扩大倍率指在柱塞这一运动过程中通流面积的扩大速度。

柱塞从与第一槽3接通到与第一槽3和第二槽5同时接通再到与高压油槽7的端部接通，柱塞腔内压力首先得到预升压，然后柱塞腔内压力超调，然后柱塞腔内压力下降达到高压油槽7内的排油压力。上述设置，可以使第一槽3设置得更加细长，从而能够更早地连通柱塞，延长柱塞腔与高压油槽7的连通时间，同时保证柱塞腔的预升压过程及柱塞腔内压力下降过程的匹配，使得柱塞腔内压力在整个过程中的压力变化更加平稳，进一步降低冲击和流量脉动，减轻噪声。

在一些实施例中，如图1所示，第一槽3和第二槽5包括第一端和第二端，第一槽3的第二端和第二槽5的第二端与高压油槽7的端部相连通，第一槽3和第二槽5为从各自的第一端向第二端横截面积扩大的条状凹槽。配流盘应用于轴向柱塞泵工作时，第一槽3和第二槽5为条状凹槽，可以使得配流盘盘面布局更加紧凑。

在一些实施例中，第一槽3的长度大于第二槽5的长度。

在一些实施例中，配流面1上包括配流圆和配流中线，配流盘应用于轴向柱塞泵时，柱塞泵的柱塞工作时柱塞中心沿配流圆旋转，配流中线通过配流圆的圆心并平分配流圆位于低压油槽3和高压油槽7之间的过渡区域上的圆弧，第一槽3的第一端从高压油槽7向低压油槽3方向越过所述配流中线。第一槽3的第一端越过配流中线，有助于延长柱塞与高压油槽7的连通时间。

在一些实施例中，第二槽5的第一端从高压油槽7向低压油槽3方向越过配流中线。

在一些实施例中，第二槽5的第一端和第二端位于配流中线的同一侧。

在一些实施例中，第二槽5的第一端的顶部位于配流中线上。

在一些实施例中，第一槽3和第二槽5为横截面积从各自的第一端向第二端渐扩的渐扩槽。其中渐扩槽为横截面积无突变渐增的槽。第一槽3和第二槽5设置为渐扩槽，有助于柱塞与高压油槽连通过程的渐入和渐深，进一步提高柱塞油液变化的平稳性。

在一些实施例中，第一槽3和第二槽5为渐扩槽时，第一槽3的横截面积的渐扩率小于第二槽5横截面积的渐扩率。渐扩率指在柱塞向高压油槽7靠近过程中第一槽3和第二槽5的横截面积的变化速率。上述设置，可以使得第一槽3可以设置得更加细长，可以更早的连通柱塞，同时保证柱塞腔的预升压过程及柱塞腔内压力下降过程的匹配。

在一些实施例中，如图1所示，第一槽3和第二槽5为三角槽。进一步地，如图2、图3所示，第一槽3的槽宽角α和槽深角k分别小于第二槽5的槽宽角β和槽深角δ。第一槽3对输入柱塞腔内油液压力的阻尼比第二槽5的大，三角槽的阻尼效果好，能有效减小柱塞腔内压力冲击。

在一些实施例中，第一槽3和第二槽5还可以是其他形状的槽，如图5-7所示，第一槽3为横截面为弧形的弧形槽，第一槽3前半段和后半段槽横截面积各自保持不变，后半段横截面积比前半段大。第二槽5为横截面为弧形的弧形槽，第二槽5前半段槽横截面积和后半段横截面积都保持增大，后半段横截面积相对前半段有一个突变增大。该种设置，也能够减小柱塞腔内压力冲击和流量脉动，降低柱塞式流体机械的工作噪声。

在一些实施例中，如图1和图5所示，高压油槽7包括高压腰形孔6和高压腰形孔8，低压油槽2的另一端还设有与其连通的第三槽。第三槽例如可以为三角槽10。

本发明的实施例还公开一种柱塞式流体机械，包括柱塞和所述的配流盘。

在一些实施例中，配流盘还包括与柱塞的上死点和下死点分别对应的第一对应点位4和第二对应点位9，第一槽3的第一端越过所述第一对应点位4和第二对应点位9的连线。柱塞的上死点和下死点指的是柱塞式流体机械工作时，柱塞在运转的过程中柱塞腔容积最大处和最小处，也即对应柱塞式流体机械斜盘上倾斜最大处。对应地，配流盘地配流面上对应有第一对应点位4和第二对应点位9，第一槽3的第一端越过第一对应点位4和第二对应点位9的连线，能够在柱塞从低压油槽2吸油完成后运转到上死点前与柱塞腔内连通，对柱塞预升压，同时有助于避免柱塞腔容积扩大产生的空穴。

在一些实施例中，第二槽5的第一端越过第一对应点位4和第二对应点位9的连线。

在一些实施例中，第二槽5的第一端和第二端位于第一对应点位4和第二对应点位9的连线的同一侧。

在一些实施例中，第二槽5的第一端的顶部位于第一对应点位4和第二对应点位9的连线上。

在一些实施例中，柱塞式流体机械为柱塞泵，低压油槽3为柱塞泵的吸油腔，高压油槽7为柱塞泵的排油腔。

下面结合一个实施例的应用本发明配流盘的柱塞泵的柱塞腔内油压压力曲线示意图说明本发明的配流盘及柱塞式流体机械的工作原理。

在该实施例中，参考图1所示，配流盘包括与柱塞的上死点和下死点分别对应的第一对应点位4和第二对应点位9，第一槽3的第一端越过所述第一对应点位4和第二对应点位9的连线，第二槽5的第一端的顶部位于第一对应点位4和第二对应点位9的连线上。

如图8所示，该油压压力曲线为柱塞从接通第一槽3开始到与高压油槽7的端部连通过程中的柱塞腔内油压压力的变化示意曲线。当柱塞腔从低压油槽3离开向高压油槽7靠近过程中，柱塞腔首先与第一槽3连通，刚连通时柱塞腔内压力为P1，高压油槽7内的压力油通过第一槽3经阻尼减压后传递到柱塞腔内，对柱塞腔内压力进行第一次预升压。第一次升压后柱塞腔内压力从P1升到P2；当柱塞腔内压力达到P2时，柱塞腔边缘刚好到达第一对应点位4，此时，柱塞腔正好处于与第二槽5连通的临界位置，高压油槽7压力油开始通过第一槽3和第二槽5经阻尼减压后传递到柱塞腔内，高压油槽7的压力油开始对柱塞腔内压力进行第二次预升压。当柱塞腔中心到达第一对应点位4时，柱塞腔内压力从P2升到P3。柱塞继续旋转，柱塞腔中心越过第一对应点位4，随着柱塞腔继续向高压油槽7靠近，柱塞腔内压力持继升高，从P3升到最大值P4，然后再回落到高压油槽7的压力Ps。此方法延长了柱塞腔与高压油槽7相连通的时间，有效延长柱塞腔内压力升高的时长，有效减轻了柱塞腔内的压力冲击和流量脉动；同时，通过柱塞腔与第一槽3和第二槽5的先后接通，实现了柱塞腔内的压力两次分级升压，避免柱塞腔内一次升压造成的较大压力冲击和流量脉动。

在一些实施例中，柱塞式流体机械为柱塞马达，配流盘的低压油槽3为柱塞马达的排油腔，高压油槽7为柱塞马达的注油腔。上述配流盘应用至柱塞马达上时，也能起到与应用至柱塞泵上时减少压力冲击和流量脉动，降低工作噪音的类似效果。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (13)

1.一种柱塞式流体机械的配流盘，所述配流盘上设有相互隔离的低压油槽(2)和高压油槽(7)，其特征在于，所述配流盘的配流面(1)上位于所述低压油槽(2)和所述高压油槽(7)之间的一过渡区域设有第一槽(3)和第二槽(5)，所述第一槽(3)和第二槽(5)与所述高压油槽(7)的端部相连通；所述第一槽(3)和所述第二槽(5)被配置为：所述柱塞式流体机械的柱塞在离开所述低压油槽(2)向所述高压油槽(7)靠近的过程中，先与所述第一槽(3)连通，然后再与所述第一槽(3)和所述第二槽(5)同时连通；所述柱塞从与所述第一槽(3)连通至与所述高压油槽(7)的端部连通的过程中，所述柱塞、所述过渡区域和所述第一槽(3)之间形成的通流面积扩大，和/或，所述柱塞从与所述第二槽(5)连通至与所述高压油槽(7)的端部连通的过程中，所述柱塞、所述过渡区域和所述第二槽(5)之间形成的通流面积扩大；所述第一槽(3)和所述第二槽(5)各自包括第一端和第二端，所述第一槽(3)的第二端和所述第二槽(5)的第二端与所述高压油槽(7)的端部相连通，所述第一槽(3)和所述第二槽(5)为从各自的第一端向第二端横截面积扩大的条状凹槽，所述第一槽(3)的长度大于所述第二槽(5)的长度。

2.如权利要求1所述的配流盘，其特征在于，所述柱塞从与所述第一槽(3)和所述第二槽(5)同时连通至与所述高压油槽(7)的端部连通的过程中，所述柱塞、所述过渡区域和所述第一槽(3)之间形成的通流面积的扩大倍率小于等于所述柱塞、所述过渡区域和所述第二槽(5)之间形成的通流面积的扩大倍率。

3.如权利要求1所述的配流盘，其特征在于，所述配流面(1)上包括配流圆和配流中线，所述柱塞工作时柱塞中心沿所述配流圆旋转，所述配流中线通过所述配流圆的圆心并平分所述配流圆位于所述低压油槽(2)和所述高压油槽(7)之间的所述过渡区域上的圆弧，所述第一槽(3)的第一端从所述高压油槽(7)向所述低压油槽(2)方向越过所述配流中线。

4.如权利要求3所述的配流盘，其特征在于，

所述第二槽(5)的第一端从所述高压油槽(7)向所述低压油槽(2)方向越过所述配流中线；或者，

所述第二槽(5)的第一端和第二端位于所述配流中线的同一侧；或者，

所述第二槽(5)的第一端的顶部位于所述配流中线上。

5.如权利要求1所述的配流盘，其特征在于，所述第一槽(3)和所述第二槽(5)分别为横截面积从各自的第一端向第二端渐扩的渐扩槽。

6.如权利要求5所述的配流盘，其特征在于，所述第一槽(3)的横截面积的渐扩率小于所述第二槽(5)的横截面积的渐扩率。

7.如权利要求1至6任一所述的配流盘，其特征在于，所述第一槽(3)和所述第二槽(5)均为三角槽。

8.如权利要求7所述的配流盘，其特征在于

所述第一槽(3)的槽宽角α小于所述第二槽(5)的槽宽角β；和/或，

所述第一槽(3)的槽深角k小于所述第二槽(5)的槽深角δ。

9.一种柱塞式流体机械，其特征在于，包括柱塞和如权利要求1至8任一所述的配流盘。

10.如权利要求9所述的柱塞式流体机械，其特征在于，所述第一槽(3)和所述第二槽(5)各自包括第一端和第二端，所述第一槽(3)的第二端和所述第二槽(5)的第二端与所述高压油槽(7)的端部相连通，所述配流盘还包括与所述柱塞的上死点和下死点分别对应的第一对应点位(4)和第二对应点位(9)，所述第一槽(3)的第一端越过所述第一对应点位(4)和第二对应点位(9)的连线。

11.如权利要求10所述的柱塞式流体机械，其特征在于，

所述第二槽(5)的第一端越过所述第一对应点位(4)和第二对应点位(9)的连线；或者，

所述第二槽(5)的第一端和第二端位于所述第一对应点位(4)和第二对应点位(9)的连线的同一侧；或者，

所述第二槽(5)的第一端的顶部位于所述第一对应点位(4)和第二对应点位(9)的连线上。

12.根据权利要求9至11任一所述的柱塞式流体机械，其特征在于，所述柱塞式流体机械为柱塞泵，所述低压油槽(2)为所述柱塞泵的吸油腔，所述高压油槽(7)为所述柱塞泵的排油腔。

13.根据权利要求9至11任一所述的柱塞式流体机械，其特征在于，所述柱塞式流体机械为柱塞马达，所述配流盘的低压油槽(2)为所述柱塞马达的排油腔，所述高压油槽(7)为所述柱塞马达的注油腔。