CN108757363B - 一种柱塞泵及高压清洗机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种柱塞泵及高压清洗机，高压清洗机包括清洗枪和柱塞泵（1），柱塞泵包括泵体（7），泵体（7）具有顺次连通的进水口（9）、进水端储水腔（12）、柱塞腔（13）和高压出水口（10），柱塞腔（13）的数目至少为四个且周向均匀分布在进水端储水腔（12）的周侧；泵体（7）内还具有若干高压流道和一出水流道（17），每个高压流道的一端连接一个柱塞腔（13），其另一端连接出水流道（17），出水流道（17）连接高压出水口（10）；高压流道分布在区域（100）的外侧，区域（100）的外缘与柱塞腔（13）的壁形成内切。本发明具有的有益效果：采用更多的柱塞，流量脉动率更小，出水压力稳定性较三柱塞泵有所提高。

Description

一种柱塞泵及高压清洗机

技术领域

本发明属于清洗机技术领域，具体涉及一种柱塞泵及高压清洗机。

背景技术

柱塞泵是高压清洗机最常用的泵，通过动力装置（电机、汽油机、柴油机等）驱动柱塞泵将普通压力的水增压后输出，达到高效清洗清洁地面、车辆、其他物品的目的。现有的高压清洗机限于产品体积、重量、结构限制和成本的考虑，普遍采用的是三柱塞泵，流量脉动率较大、清洗不够平稳。对于柱塞泵而言，其柱塞数量的多少、内部流道的排布方式、流道的结构设计对于高压清洗机流量脉动大小、压力稳定性、制造成本等均有至关重要的影响，是高压清洗机领域设计人员研究最多的内容之一。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种柱塞泵及高压清洗机，其柱塞泵的体积更小，成本更低，流量脉动更小，压力更稳定，并且相对现有多柱塞泵结构强度更高，具有更高压力输出，应用范围更广。

为解决现有技术问题，本发明公开了一种柱塞泵，包括泵体和斜盘，泵体具有顺次连通的进水口、进水端储水腔、柱塞腔和高压出水口，柱塞腔内安装有柱塞，斜盘推动柱塞在柱塞腔内运动，柱塞腔的数目至少为四个，且围绕斜盘的旋转轴心在同一圆周上均匀分布；

在柱塞腔远离柱塞的端部设有进水流道，进水端储水腔通过进水流道与柱塞腔相连通，并且在进水流道中设置有一进水单向阀；

在每个柱塞腔通过设置在其一侧的高压流道与柱塞腔相通，高压流道的另一端连接出水流道，出水流道连接高压出水口；

高压流道分布在区域的外侧，区域为柱塞腔所围成的内切圆所在区域；

出水流道与每个高压流道连接处均设置有一出水单向阀。

作为优选方案，

区域内设有一水封进水腔，水封进水腔与进水端储水腔相通，每个柱塞腔中还都设置有一水封组件，水封进水腔通过水封进水孔连通至每个柱塞腔。

作为优选方案，

水封组件包括沿轴向顺次设置的一低压水封环、一柱塞垫片和一高压水封环；柱塞垫片具有一水封通道，水封通道与水封进水孔连通。

作为优选方案，

泵体中还设置有一泄压腔，泄压腔连通出水流道，其另一端连通进水端储水腔，泄压腔中设置有一减压阀，减压阀包括堵头、钢球、弹簧和钢球座，钢球座设置于泄压腔的内端，堵头安装在泄压腔位于泵体上的外端；弹簧设置在钢球座中，钢球设置于弹簧与堵头之间，堵头的内端具有连通出水流道和泻压腔的过孔，钢球座具有连通泄压腔和进水端储水腔的过孔；钢球靠近堵头这端与堵头实现密封，钢球靠近钢球座这端与钢球座实现密封。

作为优选方案，

所有高压流道均分布于区域的同一侧，并且所有高压流道的出口端的开口方向一致。

作为优选方案，

柱塞腔的数目为五个，高压流道分为第一流道、第二流道、第三流道、第四流道和第五流道；第二流道和第三流道分别位于第一流道的两侧，第四流道位于第二流道的外侧，第五流道位于第三流道的外侧；

第一流道的长度为L1，第二流道的长度为L2、第三流道的长度为L3，第四流道的长度为L4，第五流道为L5，其中，L1<L2=L3<L4=L5。

作为优选方案，

第四流道以柱塞腔为起点顺次包括水平小径流道A、竖直小径流道A和竖直大径流道A；

第五流道以柱塞腔为起点顺次包括水平小径流道B、竖直小径流道B和竖直大径流道B；

第一流道、第二流道、第三流道、竖直大径流道A和竖直大径流道B具有相同的内径且相互平行设置。

作为优选方案，

所有高压流道分别分布于区域的不同侧，从而使相邻两个高压流道之间具有较大的间距，并且所有高压流道内的出水单向阀与柱塞腔之间保持最小距离。

作为优选方案，

高压流道的最小内径均相等。

作为优选方案，

高压流道的最小内径不等，高压流道的路径越短则其最小内径越小。

作为优选方案，

泵体上，至少在任意两个相邻的高压流道之间的位置设置有平行于柱塞腔的安装连接孔。

本发明还公开了一种高压清洗机，包括清洗枪和柱塞泵，柱塞泵包括泵体，泵体具有顺次连通的进水口、进水端储水腔、柱塞腔和高压出水口，柱塞腔的数目至少为五个且周向均匀分布在进水端储水腔的周侧；

泵体内还具有若干高压流道和一出水流道，每个高压流道的一端连接一个柱塞腔，其另一端连接出水流道，出水流道连接高压出水口；

高压流道分布在区域的外侧，区域的外缘经过柱塞腔的中心。

本发明具有的有益效果：

1.采用更多的柱塞，流量脉动率更小，出水压力稳定性较三柱塞泵有所提高。

2.内部流道布局紧凑，整体结构更加紧凑，泵的整体体积更小，为清洗机的小型化提供了有利条件。

3.各流道进水流量更加均匀，进一步降低了流量脉动率、压力、流量输出更平稳，用户体验效果更好。

4.高压流道沿柱塞腔的外围布置，高压流道间的间距更大，有效避免高压流道间的干扰、开裂等，强度大大提高，适用更大输出压力。

5.柱塞上设有两道水封环，在柱塞腔所包围内部区域设有水封进水孔进入两道水封环之间，大大提高密封效果，寿命也大大提升。

6.该多柱塞泵上设有减压阀，钢珠可实现双向密封，很好地解决了泵的自吸和易启动问题。

7.当所有高压流道分别分布于区域的不同侧时高压流道间距可以根据需要进行设置，泵的耐压强度大大提高，同时由于所有高压流道的长度相对最短并且长度比较接近，提高单向阀动作灵敏度，有效降低泵的脉动、震动及噪音等，高压流道内的出水单向阀与柱塞腔之间保持最小距离大大提高泵的自吸液效果。

附图说明

图1是本发明中柱塞泵在前视视角下的结构立体图；

图2是本发明中柱塞泵在右视视角下的结构立体图；

图3是图2中柱塞泵被Y平面截后沿X-X线的结构剖视图；

图4是本发明中柱塞泵在后视视角下的结构立体图（缸体与泵体分离状态）；

图5是本发明中泵体的泵盖一侧的结构立体图；

图6是本发明中泵体的缸体一侧的结构立体图；

图7是图6中泵体的结构正视图；

图8是图7中沿A-A线的结构剖视图；

图9是图5中泵体的结构仰视图；

图10是图9中沿B-B线的结构剖视图；

图11是图1中泵体泵盖一侧的结构正视图；

图12是图11中沿C-C线的结构剖视图；

图13是图11中沿D-D线的结构剖视图；

图14是图11中泵体的结构左视图；

图15是图14中沿E-E线的结构剖视图;

图16是本发明高压流道另一种分布情形的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

一种高压清洗机，包括清洗枪和柱塞泵1。柱塞泵1能够将外部水源增压并通过清洗枪喷出，起到高压冲洗的作用。

如图1至15所示，柱塞泵1包括泵体7、缸体2、斜盘4、柱塞5、柱塞架3和泵盖8。缸体2、柱塞架3、泵体7和泵盖8沿轴向依次连接；其中缸体2与柱塞架3通过短螺钉27连接，柱塞架3、泵体7和泵盖8通过长螺钉26连接。缸体2具有一个工作腔，斜盘4通过轴承6转动安装于工作腔中，其外端伸出缸体2外从而与动力装置连接，用于动力的输入。

泵体7具有顺次连通的进水口9、进水端储水腔12、柱塞腔13和高压出水口10，柱塞腔13的数目为五个且周向均匀分布在进水端储水腔12的周侧。柱塞腔13的轴线与进水端储水腔12的轴线平行。每个柱塞腔13中滑动安装有一个柱塞5，柱塞5的外端穿过柱塞架3与斜盘4的内侧端面形成滑动接触。斜盘4旋转从而驱动柱塞5在柱塞腔13中直线移动，柱塞5在弹簧作用下复位。进水端储水腔12通过五个进水流道16分别连通每个柱塞腔13，每个进水流道16中设置有一进水单向阀14。

泵体7内还具有若干高压流道和一出水流道17，每个高压流道的一端连接一个柱塞腔13，其另一端连接出水流道17，出水流道17连接高压出水口10。高压流道的数目与柱塞腔13的数目相同，从而形成单独的水流路径。高压流道分布在区域100的外侧，区域100的外缘与每个柱塞腔13的壁形成内切。由于柱塞腔13沿进水端储水腔12周向均匀分布，因此区域100在垂直于柱塞腔13的平面上的投影为圆形。

由于柱塞腔13的数目为五个，因此高压流道分为第一流道51、第二流道50、第三流道52、第四流道30和第五流道40。每个高压流道的出水方向的末端均设置有出水单向阀15，五个出水单向阀15沿垂直于柱塞腔13的直线依次排列。

由于高压流道的数目不止一个，因此在泵体7内分布可以有多种情形，一种最典型的情形是：所有高压流道均分布在区域100的同一侧，该情形下，所有高压流道的出口端的开口方向一致从而更便于出水。由于出水流道17与每个柱塞腔13的距离不同，作为一种典型的分布方式，五个柱塞腔13中仅有一个柱塞腔13与出水流道17的距离最近，该柱塞腔13通过第一流道51连接出水流道17，因此第一流道51位于中间；有两个柱塞腔13与出水流道17的距离次之，这两个柱塞腔13分别通过第二流道50和第三流道52连接出水流道17，因此第二流道50和第三流道52分别位于第一流道51的两侧；其余两个柱塞腔13与出水流道17的距离最远，这两个柱塞腔13分别通过第四流道30和第五流道40连接出水流道17，因此第四流道30位于第二流道50的外侧，第五流道40位于第三流道52的外侧。

具体地，第一流道51的长度为L1，第二流道50的长度为L2、第三流道52的长度为L3，第四流道30的长度为L4，第五流道40为L5，其中，L1<L2=L3<L4<L5。

第一流道51、第二流道50、第三流道52、第四流道30和第五流道40均垂直于柱塞腔13。

更具体地，第四流道30以柱塞腔13为起点顺次包括水平小径流道A33、竖直小径流道A32和竖直大径流道A31；第五流道40以柱塞腔13为起点顺次包括水平小径流道B43、竖直小径流道B42和竖直大径流道B41。

水平小径流道A33和水平小径流道B43均以垂直方式贯通相应的柱塞腔13，因此可以保证五个出水单向阀15之间的距离足够大，保证高压部分的强度。

另一种典型的情形是：一部分高压流道相互平行分布在区域100的一侧，而其余高压流道相互平行分布在区域100的另一侧，如图16所示，即该情形下前一部分的高压流道中水流方向与其余高压流道中水流方向不同。第一流道51、第二流道50和第三流道52位于同一侧且出水方向相同，而第四流道30和第五流道40位于另外的一侧且出水方向与前述三个相反。这种分布方式相对于所有高压流道均位于同一侧的分布方式，能够使得相邻两个高压流道之间的间距可以设计的更大，从而使泵的耐压强度大大提高，同时所有高压流道的长度相对变短且彼此之间的长度差进一步减小，这就能够提高每个高压流道内的出水单向阀15的动作灵敏度，有效降低泵的脉动、震动及噪音等。还可以使所有高压流道内的出水单向阀15与柱塞腔13之间保持最小距离，大大提高泵的自吸液效果。

对于所有的高压流道，其可以是内径不变的圆柱状流道，也可以是内径变化的阶梯状流道，因此作为一种典型情形，高压流道的最小内径均相等，且第一流道51、第二流道50、第三流道52、竖直大径流道A31和竖直大径流道B41相互平行设置。

作为另一种典型情形，高压流道的路径越短则其最小内径越小。

泵体7上，第四流道30与第二流道50之间的位置以及第五流道40与第三流道52之间的位置分别设置有平行于柱塞腔13的安装连接孔。在长螺钉26贯穿泵体7时可通过穿过安装连接孔进行柱塞架3和泵盖8的连接，这样就能有效利用泵体7的结构实现整体尺寸的减小。

进一步地，进水端储水腔12具有一水封进水腔28，每个柱塞腔13中还都设置有一水封组件60，水封进水腔28通过若干水封进水孔64连通至每个柱塞腔13。更具体地，水封组件60包括沿轴向顺次设置的一低压水封环61、一柱塞垫片63和一高压水封环62；柱塞垫片63具有一水封通道，水封通道与水封进水孔64连通。进水端储水腔12中的一部分水通过水封进水孔64和水封通道进入水封组件60中，对柱塞5提供良好的密封。

泵体7中还设置有一泄压腔，泄压腔连通出水流道17，其另一端连通进水端储水腔12，泄压腔中设置有一减压阀20。更具体地，减压阀20包括堵头21、钢球22、弹簧23和钢球座24；钢球座24设置于泄压腔的内端，堵头21安装在泄压腔位于泵体7上的外端；弹簧23设置在钢球座24中，钢球22设置于弹簧23与堵头21之间；堵头21的内端具有分别连通出水流道17与出水流道17的过孔。所述钢球22靠近所述堵头21这端与所述堵头21实现密封，所述钢球22靠近所述钢球座24这端与所述钢球座24实现密封。

柱塞泵1自吸时，柱塞泵1内无水，钢球22在弹簧23的弹力作用下与堵头21内端形成封堵，柱塞泵1内进水部分和出水部分被隔开。柱塞泵1启动后，空气从高压出水口10排出，柱塞泵1内形成真空，可以从进水口9自行吸水。柱塞泵1接水管进水且柱塞泵1内有水时，在动力装置未能正常启动的情况下，水压将钢球22推开，钢球22与堵头21分离，柱塞泵1内的水通过钢球座24流回至进水端储水腔12中实现卸压。柱塞泵1接进水且柱塞泵1内有水时，在动力装置正常启动的情况下，水压将钢球22推开，钢球22与堵头21分离，同时钢球22在高压作用下与钢球座24接触形成封堵，实现柱塞泵1内高低压的分流，保证泵的正常工作。

高压出水口10的内部流道中设置有出水总阀29和真空管。高压出水口10上还设置有皂液洗液口11，皂液洗液口11的内部流道中设置有皂液单向阀54。皂液洗液口11外接皂液管可以实现皂液与高压水流的混合从而提高清洗能力。

泵体7上还设置有卸荷阀25，卸荷阀25的内部与高压出水口10的内部流道连通。当清洗机为汽油清洗机时（即驱动斜盘的动力装置为汽油机），关枪时高压出水口的高压水通过泄荷阀回流到储水腔，实现循环工作。

泵体7上还设置有热保护器29，热保护器29的内部流道与进水端储水腔12连通。热保护器29的作用是：当枪关闭而泵不停机时，泵内温度会升高，通过该部件排出热水，进水补充冷水，给泵内降温。

进水口9外接水管，水流通过进水口9依次进入进水端储水腔12和柱塞腔13。柱塞5在斜盘4的驱动下内缩，从而将柱塞5内端柱塞腔13中的水压入出水流道17中，随着斜盘4的转动，柱塞5轮流将柱塞腔13中的水压入出水流道17中，并经过高压出水口10进入清洗枪中，最后通过清洗枪喷出高压水流。

根据柱塞泵设计理论，柱塞数越多，柱塞泵的压力脉动越小，运行越平稳，且柱塞数优选为奇数。经过实验可知，柱塞数为三个时，泵的流量脉动率为14%，而柱塞数为五个时，流量脉动率为5%。可见，相对于现有三柱塞，多个柱塞可以有效降低泵的脉动，提高用户体验。结构上，五个柱塞在圆周上均匀布置，相互之间的角度为72°。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种柱塞泵，包括泵体（7）和斜盘（4），所述泵体（7）具有顺次连通的进水口（9）、进水端储水腔（12）、柱塞腔（13）和高压出水口（10），所述柱塞腔（13）内安装有柱塞（5），所述斜盘（4）推动所述柱塞（5）在所述柱塞腔（13）内运动，其特征在于：

所述柱塞腔（13）的数目至少为四个，且围绕所述斜盘（4）的旋转轴心在同一圆周上均匀分布；

在所述柱塞腔（13）远离所述柱塞（5）的端部设有进水流道（16），所述进水端储水腔（12）通过所述进水流道（16）与所述柱塞腔（13）相连通，并且在所述进水流道（16）中设置有一进水单向阀（14）；

在每个所述柱塞腔（13）通过设置在其一侧的高压流道与所述柱塞腔（13）相通，所述高压流道的另一端连接出水流道（17），所述出水流道（17）连接所述高压出水口（10）；

所述高压流道分布在区域（100）的外侧，所述区域（100）为所述柱塞腔（13）所围成的内切圆所在区域；

所述出水流道（17）与每个高压流道连接处均设置有一出水单向阀（15）；

当所有高压流道均分布于所述区域（100）的同一侧时，所有高压流道的出口端的开口方向一致；

当所有高压流道分别分布于所述区域（100）的不同侧时，相邻两个高压流道之间具有较大的间距，并且所有高压流道内的所述出水单向阀（15）与所述柱塞腔（13）之间保持最小距离。

2.根据权利要求1所述的一种柱塞泵，其特征在于：

所述区域（100）内设有一水封进水腔（28），所述水封进水腔（28）与所述进水端储水腔（12）相通，每个柱塞腔（13）中还都设置有一水封组件（60），所述水封进水腔（28）通过水封进水孔（64）连通至每个柱塞腔（13）。

3.根据权利要求2所述的一种柱塞泵，其特征在于：

所述水封组件（60）包括沿轴向顺次设置的一低压水封环（61）、一柱塞垫片（63）和一高压水封环（62）；所述柱塞垫片（63）具有一水封通道，所述水封通道与所述水封进水孔（64）连通。

4.根据权利要求1所述的一种柱塞泵，其特征在于：

所述泵体（7）中还设置有一泄压腔，所述泄压腔连通所述出水流道（17），其另一端连通所述进水端储水腔（12），所述泄压腔中设置有一减压阀（20），所述减压阀（20）包括堵头（21）、钢球（22）、弹簧（23）和钢球座（24），所述钢球座（24）设置于所述泄压腔的内端，所述堵头（21）安装在所述泄压腔位于泵体（7）上的外端；所述弹簧（23）设置在钢球座（24）中，所述钢球（22）设置于所述弹簧（23）与所述堵头（21）之间，所述堵头（21）的内端具有连通所述出水流道（17）和所述泻压腔的过孔，所述钢球座（24）具有连通所述泄压腔和所述进水端储水腔（12）的过孔；所述钢球（22）靠近所述堵头（21）这端与所述堵头（21）实现密封，所述钢球（22）靠近所述钢球座（24）这端与所述钢球座（24）实现密封。

5.根据权利要求1所述的一种柱塞泵，其特征在于：

所述柱塞腔（13）的数目为五个，所述高压流道分为第一流道（51）、第二流道（50）、第三流道（52）、第四流道（30）和第五流道（40）；所述第二流道（50）和第三流道（52）分别位于所述第一流道（51）的两侧，所述第四流道（30）位于所述第二流道（50）的外侧，所述第五流道（40）位于所述第三流道（52）的外侧；

所述第一流道（51）的长度为L1，所述第二流道（50）的长度为L2、所述第三流道（52）的长度为L3，所述第四流道（30）的长度为L4，所述第五流道（40）为L5，其中，L1<L2=L3<L4=L5。

6.根据权利要求5所述的一种柱塞泵，其特征在于：

所述第四流道（30）以柱塞腔（13）为起点顺次包括水平小径流道A（33）、竖直小径流道A（32）和竖直大径流道A（31）；

所述第五流道（40）以柱塞腔（13）为起点顺次包括水平小径流道B（43）、竖直小径流道B（42）和竖直大径流道B（41）；

所述第一流道（51）、第二流道（50）、第三流道（52）、竖直大径流道A（31）和竖直大径流道B（41）具有相同的内径且相互平行设置。

7.根据权利要求1至6任一所述的一种柱塞泵，其特征在于：

所述高压流道的最小内径均相等。

8.根据权利要求1至6任一所述的一种柱塞泵，其特征在于：

所述高压流道的最小内径不等，高压流道的路径越短则其最小内径越小。

9.根据权利要求1至6任一所述的一种柱塞泵，其特征在于：

所述泵体（7）上，至少在任意两个相邻的高压流道之间的位置设置有平行于所述柱塞腔（13）的安装连接孔。

10.一种高压清洗机，包括清洗枪和柱塞泵（1），其特征在于：

所述柱塞泵（1）为权利要求1所述的一种柱塞泵。

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