CN108757364B - 一种通过齿轮齿条传动的往复式液泵 - Google Patents

一种通过齿轮齿条传动的往复式液泵 Download PDF

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Abstract

本发明涉及往复式液泵领域，具体的说是一种通过齿轮齿条传动的往复式液泵。包括活塞缸以及滑动设置在活塞缸内腔中的活塞板，在活塞缸上并位于活塞板的一侧设有进液口和出液口，进液口位置设有第一单向阀，出液口位置设有第二单向阀，在活塞缸内腔中位于活塞板的另一侧设有用于驱动活塞板往复运动的驱动机构，驱动机构包括固定在活塞板上的活塞杆、分别设置在活塞杆远离活塞板的一端的两侧的两根齿条、转动设置在活塞缸中并用于分别与两根齿条啮合传动的两个不完全齿轮以及用于驱动两个不完全齿轮同向且同步转动的驱动组件，本发明可利用齿轮和齿条来驱动活塞板的往复运动，进而具有传动效率高，结构简单紧凑，维修成本低，使用寿命长等优点。

Description

一种通过齿轮齿条传动的往复式液泵
技术领域
本发明涉及往复式液泵领域，具体的说是一种通过齿轮齿条传动的往复式液泵。
背景技术
往复式液泵是液压系统的一个重要装置，主要依靠活塞（或柱塞）在缸体中往复运动，使密封工作容腔的容积发生变化来实现吸液、排液。具有自吸能力强，理论流量与工作压力无关，只取决于转速、泵缸尺寸及作用数，额定排出压力与泵的尺寸和转速无关，对液体污染度不很敏感等特点，主要输送的介质通常为水、油、化学剂、乳液、聚合物、泥浆、矿浆及各种带有粘度腐蚀的液体，广泛应用于市政、化工、矿山勘探等领域。
现有技术中的往复式液泵多采用曲柄滑块机构来带动活塞的往复运动，但是曲柄滑块机构却具有传动效率低，结构松散复杂，维修成本高等缺点。
发明内容
本发明旨在提供一种通过齿轮齿条传动的往复式液泵，利用齿轮和齿条来驱动活塞板往复运动，进而具有传动效率高，结构简单紧凑，维修成本低，使用寿命长等优点。
为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案为：一种通过齿轮齿条传动的往复式液泵，包括活塞缸以及滑动设置在活塞缸内腔中的活塞板，在活塞缸上并位于活塞板的一侧设有进液口和出液口，进液口位置设有第一单向阀，出液口位置设有第二单向阀，在活塞缸内腔中位于活塞板的另一侧设有用于驱动活塞板往复运动的驱动机构，驱动机构包括固定在活塞板上的活塞杆、分别设置在活塞杆远离活塞板的一端的两侧的两根齿条、转动设置在活塞缸中并用于分别与两根齿条啮合传动的两个不完全齿轮以及用于驱动两个不完全齿轮同向且同步转动的驱动组件，不完全齿轮包括半径为r的齿根部以及沿周向设置在齿根部上并呈扇形的齿部，齿部的半径为R，齿根部的外缘与对应侧齿条相切设置，齿部与对应侧齿条可啮合设置，且齿部在齿根部周向上所占角度 。
优选的，驱动组件包括转动设置在活塞缸缸壁上的两根传动轴和一根输入轴，两个不完全齿轮分别固定连接在两根传动轴上，在两根传动轴上还分别固定设有传动齿轮，输入轴的一端设置在活塞缸的外部并与动力组件连接，另一端设置在活塞缸的内腔中并固定设有与两个传动齿轮同时啮合连接的输入齿轮。
优选的，输入齿轮和传动齿轮均为完整齿轮。
有益效果
本发明提供的通过齿轮齿条传动的往复式液泵，原动机的动力直接通过齿轮齿条传递给活塞板，与现有技术中的曲柄滑块机构相比，大幅提高了泵的传动的效率，而且结构简单紧凑，便于维护。
附图说明
图1为本发明中的活塞板位于一个极限位置状态下的剖面结构示意图；
图2为本发明中的活塞板位于另一个极限位置状态下的剖面结构示意图；
图3为图1中A-A向剖面机构示意图；
图4为本本发明其中一个不完全齿轮与对应齿条配合的局部放大示意图；
图中标记：1、出液口，2、第二单向阀，3、活塞板，4、驱动机构，401、活塞杆，402、齿条，403、不完全齿轮，403-1、齿根部，403-2、齿部，404、传动轴，405、传动齿轮，406、输入齿轮，407、输入轴，5、活塞缸，6、第一单向阀，7、进液口。
具体实施方式
如图1至图4所示，本发明的一种通过齿轮齿条402传动的往复式液泵，与现有技术中的往复式液泵相同的是：本发明包括活塞缸5以及滑动设置在活塞缸5内腔中的活塞板3，在活塞缸5上并位于活塞板3的一侧设有进液口7和出液口1，进液口7位置设有第一单向阀6，出液口1位置设有第二单向阀2，第一单向阀6和第二单向阀2均需要一定的压力才能打开。在活塞缸5内腔中位于活塞板3的另一侧设有用于驱动活塞板3往复运动的驱动机构4，通过机构推拉活塞板3沿活塞缸5内腔滑动，以改变活塞缸5内腔与进液口7和出液口1连通的容积腔部分的容积，进而达到往复吸液和排液，对介质进行输送。如图1所示，当活塞板3向右运动时，容积腔内压力变小，第一单向阀6打开，第二单向阀2关闭，介质进入容积腔内；当活塞板3向左运动时，第一单向阀6关闭，第二单向阀2开启，介质从容积腔内排出。
与现有技术中的往复式液泵不同的是：本发明的驱动机构4通过齿轮和齿条402来传递动力组件的动力。
本发明的驱动机构4包括固定在活塞板3上的活塞杆401、分别设置在活塞杆401远离活塞板3的一端的两侧的两根齿条402、转动设置在活塞缸5中并用于分别与两根齿条402啮合传动的两个不完全齿轮403以及用于驱动两个不完全齿轮403同向且同步转动的驱动组件。活塞杆401与活塞板3的中心位置通过螺栓固定连接。两根齿条402在活塞杆401上以活塞杆401的中心对称分布。不完全齿轮403包括半径为r的齿根部403-1以及沿周向设置在齿根部403-1上并呈扇形的齿部403-2，齿部403-2的半径为R，齿根部403-1的外缘与对应侧齿条402相切设置，齿部403-2与对应侧齿条402可啮合设置。
驱动组件包括转动设置在活塞缸5缸壁上的两根传动轴404和一根输入轴407，两根传动轴404和一根输入轴407与活塞缸5的缸壁之间均设有滚动轴承。两个不完全齿轮403分别固定连接在两根传动轴404位于同侧的一端，在两根传动轴404的另一端还分别固定设有传动齿轮405。输入轴407的一端设置在活塞缸5的外部并与动力组件连接，另一端设置在活塞缸5的内腔中并固定设有与两个传动齿轮405同时啮合连接的输入齿轮406，输入齿轮406与两个传动齿轮405均为完整齿轮。
在本发明的实施过程中，当外接动力组件通过输入轴407将动力传递给输入齿轮406，（为了方便说明，可假设动力组件带动输入齿轮406顺时针旋转），则输入齿轮406将带动两个传动齿轮405逆时针旋转，继而传动齿轮405通过连接轴带动两个不完全齿轮403逆时针旋转同步转动。如图1所示，当上方的齿条402与上方的不完全齿轮403齿部403-2的下端啮合时，活塞板3向右运动，此时下方的不完全齿轮403与对应的齿条402处于不啮合状态，直至上方的不完全齿轮403与齿条402即将分离时，活塞板3向右到达最大行程，使本发明达到如如图2所示的状态，此时下方的齿条402开始与下方的不完全齿轮403齿部403-2的上端啮合，带动活塞板3向左运动，此时上方的不完全齿轮403与对应的齿条402处于不啮合状态。当运动至下方的不完全齿轮403与齿条402即将分离时，活塞板3向左运动至最大行程，使得本发明重新回到如图1所示的状态，齿条402重新开始与上方的不完全齿轮403啮合，重新带动活塞板3向右运动，以此实现活塞的往复运动。通过图1、图2分析可知，本发明同样适用于动力组件带动输入齿轮406逆时针旋转的情况。
为了使活塞板3不间断的往复运动且两个不完全齿轮403不同时与各自对应的齿条402啮合，由上述运动过程分析，需要满足以下条件：
1、两个不完全齿轮403以及两个不完全齿轮403所对应的齿条402在结构上必须完全相同。
2、活塞板3位于最左侧的极限位置时，如图4所示的两个不完全齿轮403的齿部403-2的端面与两个不完全齿轮403中心连线的夹角B相等。
3、每个不完全齿轮403从开始与对应齿条402的啮合到与对应齿条402啮合结束所转动的角度为180°。
则可根据上述条件推导出A、B、r以及R之间的数学关系，其中的A为齿部在齿根部周向上所占角度，即，且，进一步可计算出。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (3)

1.一种通过齿轮齿条传动的往复式液泵，包括活塞缸（5）以及滑动设置在活塞缸（5）内腔中的活塞板（3），在活塞缸（5）上并位于活塞板（3）的一侧设有进液口（7）和出液口（1），进液口（7）位置设有第一单向阀（6），出液口（1）位置设有第二单向阀（2），在活塞缸（5）内腔中位于活塞板（3）的另一侧设有用于驱动活塞板（3）往复运动的驱动机构（4），其特征在于：驱动机构（4）包括固定在活塞板（3）上的活塞杆（401）、分别设置在活塞杆（401）远离活塞板（3）的一端的两侧的两根齿条（402）、转动设置在活塞缸（5）中并用于分别与两根齿条（402）啮合传动的两个不完全齿轮（403）以及用于驱动两个不完全齿轮（403）同向且同步转动的驱动组件，不完全齿轮（403）包括半径为r的齿根部（403-1）以及沿周向设置在齿根部（403-1）上并呈扇形的齿部（403-2），齿部（403-2）的半径为R，齿根部（403-1）的外缘与对应侧齿条（402）相切设置，齿部（403-2）与对应侧齿条（402）可啮合设置，且齿部（403-2）在齿根部（403-1）周向上所占角度。
2.根据权利要求1所述的一种通过齿轮齿条传动的往复式液泵，其特征在于：驱动组件包括转动设置在活塞缸（5）缸壁上的两根传动轴（404）和一根输入轴（407），两个不完全齿轮（403）分别固定连接在两根传动轴（404）上，在两根传动轴（404）上还分别固定设有传动齿轮（405），输入轴（407）的一端设置在活塞缸（5）的外部并与动力组件连接，另一端设置在活塞缸（5）的内腔中并固定设有与两个传动齿轮（405）同时啮合连接的输入齿轮（406）。
3.根据权利要求2所述的一种通过齿轮齿条传动的往复式液泵，其特征在于：输入齿轮（406）和传动齿轮（405）均为完整齿轮。
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