CN1097166C - 带有径向活塞和可变排量的液压机 - Google Patents

Abstract

带有径向活塞和可变排量的液压机包括一个定子(2)，一带有曲柄(18)的曲轴(1)在定子内转动，曲柄(18)具有可沿行程方向(V)运动的偏心环(8)；定位所述偏心环的装置；一系列液压缸(4)和作用在曲柄上的对应的活塞(5)，定位装置包括定位在行程(V)的轴线上且连接于一内螺纹(19)的螺纹(12、11、10)，内螺纹(19)形成在轴(1)的行程方向；而且，螺纹借助于一传动装置(25)从定子的外部被驱动，传动装置(25)包括带有一中间轮(22)的螺旋齿轮(10、22、23)，该中间轮具有相对行程(V)和驱动轴的轴线(R)的方向的倾斜轴线。该液压机可作为发动机或泵用在开路或闭路中。

Description

带有径向活塞和可变排量的液压机

本发明涉及带有径向活塞和可变排量的一液压机，即带有径向设置在单根曲柄上的诸活塞的一液压发动机，在液压发动机是带有相对定子处在固定位置的液压缸组且具有用以改变排量的一装置的类型，所述发动机可用作闭路和开路中的一泵。

该技术领域的现状是包括带有能以两个或三个排量运作的径向液压缸的液压发动机。它们装配有通过曲柄内的复动液压缸而致动的曲柄和径向可动偏心环。所述液压缸的完全回缩将曲柄缩回至其最小的偏心度，由此将发动机设定在其最小的排量，另一方面，曲柄的完全伸展将伸展至其最大的偏心度，由此将发动机设定在其最大的排量。

而且，因将排量仅调节至两个值所带来的困难，可变排量的发动机具有相当大的缺点，此外，由于曲柄内部的液压缸的尺寸及其动作，它们难以制造，因为它需要比入口系统压力高的压力或具有具有较大的面积，以抵消施加在曲柄上的力。

为了克服所述缺点，对所述曲柄附加了某些装置并具有两个臂长。

第一机械装置具有在所述内部液压缸的两个腔体的其中一个内部沿径向伸展的一构件，以限制其冲程。但是，由于径向伸展构件的不确定的定位，使得它不可使用，该解决办法已证明是不可靠的。已不再制造。

第二电子装置使用一成比例的CVM液压阀来控制曲柄内的所述液压缸，由此在操作的所有时间内连续地控制排量。存在通过适当的传感器测得的各种参考信号：转动速度、入口压力、输出转矩或所述参数的组合，通过使入口管中的压力保持一恒定值，就可能获得所谓的“恒功率”转矩曲线。该系统被计算机化的电子装置控制，该电子装置使所有的变量同时被监控且直接控制所述比例阀。

而且，这样的一电子装置使得在要得到的排量的最小和最大值之间所需的连续控制成为可能的同时，它的制造成本较高，所以它不适合应用于只在某些时刻需要改变排量的情况，例如用于生产塑料零件的挤压机中。实际上塑料制品挤压机只在当建立一新的生产过程时需要调节液压发动机的排量，在挤压机为生产一不同的零件必须调节之前，不需要改变发动机的排量。如果将用以控制排量变化的所述电子设备使用在塑料制品挤压机上，成本将特别高，且没有利用连续控制排量的大部分特定性能。

在该技术领域的状态中已知道，在US-A-3771423中，揭示了用于液压径向活塞泵或发动机的位于一静止枢轴上的一传动装置，当它改变活塞的冲程时，允许枢轴支承在每个端部。通过枢轴流动的是液压流体，传动装置是位于枢轴中的副轴形成的，且带有连接在枢轴端部的一对螺杆，但是，如相关的描述和附图所示，传动机构可合适地由带有位于所述一对螺杆上的相关齿轮的有齿链形成。

已有技术中的这些实施例只针对带有静止枢轴的液压径向泵-发动机类型，即，在该类型机械中的轴相对液压缸是可转动的，且不允许减小重量且获得液压径向活塞-泵的现代结构。因此在该类型的液压机中改变冲程的旧方法是众所周知的，但没有一种当今的液压机采用它，因为它们没有枢轴，但具有上述可转动的带有固定或可变冲程的曲轴和一静止液压缸。

而且在已有技术中已知道，US-A-2504041揭示了带有径向活塞和可变排量的一液压机，它包括一定子，一曲轴在其内转动，曲柄带有沿形成方向的偏心环；定位所述偏心环的装置；一系列液压缸和对应的活塞；其中所述定位装置包括与一键槽上的键的类似齿相啮合的一对尖端架，该键槽可滑进曲轴中。该机械还具有用以控制入口阀门机构的定时装置，以补偿因弹性所造成的损失。

最后，已有技术包括带有可变排量的径向活塞液压泵，其中通过沿径向移动外部环可获得偏心度，每个活塞的滑脚在外部环上滑动，尽管液压缸与驱动轴一致地转动，因产生输出转矩时产生的力的几何形状，这样的结构只在用于泵时是有利的，但不能应用于发动机。

以实现能够克服所述缺点的在径向活塞液压发动机/泵中用以改变排量的一装置的观点，可对本领域的状态进行相当大的改进。

从以上所述中可看出，产生了解决该技术问题的需求，即研制出带有径向活塞和可变排量的一液压机，它具有连续的可变排量，制造经济且易于使用。

本发明通过采用以下方案解决了上述的技术问题，在第一实施例中：带有径向活塞和可变排量的一液压机，它包括一个定子，一带有曲柄的曲轴在定子内转动，曲柄具有沿行程方向的可动偏心环；定位所述偏心环的装置；一系列

液压缸和对应的活塞，活塞通过滑脚作用在曲柄上，且由环约束与其共中心，所述定位装置包括定位在行程的轴线上且连接于一内螺纹的螺纹，内螺纹形成在轴的行程方向；而且，所述定位装置装配有从定子的外部至螺纹的传动装置。

在一较佳实施例中，本发明示出：至螺纹的所述传动装置包括齿轮。

在另一较佳实施例中，本发明示出：所述齿轮具有螺旋齿圈和相对行程和驱动轴的方向带有倾斜轴线的一中间轮。

在另一较佳实施例中，本发明示出：来自外侧的所述传动装置装配有指示曲柄位置的一校对盘和将传动传递至螺纹的一外部控制曲柄。

在另一较佳实施例中，本发明示出：位于齿轮下游的所述传动装置包括一轴向枢轴，该轴向枢轴可转动地连接在带有端面齿的一个或多个套管上，并且一锁定装置位于枢轴和套管之间。

在另一较佳实施例中，本发明示出：包括可转动地连接在带有端面齿的至少一个套管上的一轴向枢轴的所述传动装置被安装在所述轴向枢轴和所述套管上的一机构驱动。

在另一较佳实施例中，本发明示出：用以驱动到达螺纹的所述传动装置的机构包括一电动机。

本发明的优点是：带有用以改变排量的螺旋齿轮的径向活塞液压发动机制造简单且性能可靠；当改变生产的零件时，塑料制品挤压机的操作者可将液压发动机的排量调节至需要值，以获得注入的最大效率。而且，在大多数情况下，这意味着挤压机使液压发动机在恒压力下运作，由此大大减小了噪音程度，这归因于对管子和液压缸中的流体的压力反向的更有效的控制。而且，排量的调节是连续的，只在需要将外部曲柄锁定在校对盘上时，才步进调节排量；由于带有一驱动发动机，较佳地为电动机，轴向枢轴的角度位置，因此可依需要调整可动偏心环的径向位置，以在排量的最小和最大值之间获得连续的调节。

最后，同一液压机既可以作为发动机，也可以作为泵，这归因于众所周知的容积式机械的可逆性，以及能够在闭路和开路中运作的可能性，即，直接从油箱中吸入，而没有利用其他辅助的供给泵。

在所附的三幅图中仅作为例子示出了本发明的一个实施例，在附图中：

图1是具有用以改变排量的装置的一径向活塞发动机/泵的局部纵剖视图；

图2是沿图1中B-B线的放大的剖视图，示出了带有控制机构的驱动轴的部分。

图3是沿图1中A-A线的剖视图，简要示出了带有可动偏心环的径向活塞和曲柄。

标号如下：在图1中，1是通过滚动轴承3可转动地连接在定子2上的曲轴；4是和谐振荡地连接于所述定子的液压缸  5是装配有液压静力悬挂的滑脚6的活塞，该滑脚6连接在可动偏心环8的外圆柱表面7上；所述活塞借助于所述滑脚与所述表面7保持接触，且通过环9与其共中心；10是螺旋齿轮，在它的每个圆柱形末端11上用键固定有带螺纹的衬套12；13是所述偏心环8的各内表面，它们彼此平行且平行于轴1的转动轴线R；所述衬套12和螺旋齿轮的末端11借助于不同材料的垫片14与内表面13相接触；15是连接齿，它位于与上突出部16相接触的所述偏心环和驱动轴1的下部17之间  V是螺旋齿轮10的轴线，它与曲柄18的行程方向以及与至轴1的所述突出部上的一导轨中死点PMS和PMI的汽缸4的轴线一致；19是所述带螺纹衬套12的内连接螺纹，它被制作成对应曲柄18的行程；20是位于所述偏心环上的轴的滑动表面，及21是轴1的表面，轴1与表面13之间有间隙以允许环8的径向运动。

还有其他如下的标号：22是相对电动机的转动轴线R及螺旋齿轮10的所述转动轴线V成直角的一螺旋齿轮；它在形成所述曲柄18的行程中转动且连接到所述齿轮10上；23是安装在电动机的转动轴线R上的一带螺旋齿的传动齿杆(pinion)，它连接于所述螺旋齿轮22，且在前面被巴氏合金衬套24支承住；25是一轴向枢轴，其一侧用键固定在螺旋齿杆23上，另一侧固定在一外部曲柄26上，外部曲柄在摇动该机构之后可以向下折叠；27是流至导管28的液压流体的分配器，它可在壳体29内转动，且通过驱动轴1、借助于带齿的套管30和拉出器31以同步转动的方式运作，带齿的套管30和拉出器31连接在轴1的带有花键联轴节32的相反一端。

还有如下的一些标号：33是连接在所述分配器27上的一带齿的指示套管，且从邻近所述外部曲柄26的壳体29突出；34是用键固定在所述指示套管33上的一校对盘，指示套管33指示曲柄18的瞬间位置；35是一同轴支承件，在分配器27的壳体29的外壁的交叉处，它带有用以保持所述套管33和所述轴向枢轴25的液压流体的密封件。

最后还有以下一些标号：在图2中，36是用以连接所述偏心环8和相应表面20的壁；37是横贯曲柄18的孔，所述螺旋齿轮22位于曲柄18内且被轴承38支承住，所述孔被塞子39塞住；C是沿横过环8的径向轴线V的运行距离；在图3中，E是曲柄18的偏心度，它是所述距离C和表面20的偏心度I之和。

带有径向活塞和可变排量的液压机械的操作按以下方式进行。在操作中，对可动偏心环8的位置的固定调节，还有分配器27与驱动轴1同步运动，被指示套管33用键固定和牵引的校对盘34也设定成同步运动，外部曲柄26直接用键固定在轴向枢轴25上，枢轴25又用键固定在螺旋传动齿杆23上。基于所述环8的位置的恒定性，外部曲柄和校对盘之间可精确地进行一体的运动，且借助于校对盘指示曲柄18的位置。在实践中，外部曲柄26处在折叠位置，盘34被一未图示的外套来保护，以避免对使用者造成意外。

在需要的时候，使用者停止电动机且用手转动外部曲柄26操作，以随意改变所述可动偏心环8的偏心度，由此改变排量值。施加到外部曲柄26的运动借助于轴向枢轴25被传送到螺旋传动齿杆23，存在施加到驱动轴1上的正常阻转矩的情况下，传动齿杆23转动且将转动传递给螺旋齿轮22。所述螺旋齿轮又将运动传递给所连接的螺旋齿轮10，以此方式，外部曲柄的轴向转动转换为螺旋齿轮的转动，且借助于用键固定于其末端11又连接内螺纹19的两带螺纹的衬套12，致使可动偏心环8沿着所述齿轮10的轴线V移动至需要值。

通过不同材料的垫片14来保持环8的表面13与衬套12及螺旋齿轮的末端11之间的所有金属性接触，以避免因蠕变“烧结”造成的焊结。

在实践中，不可能目视查证所述环8的精确位置，但是，通过计算外部曲柄26的转数，或者几分之一转，同时参考校对盘34，就可精确地控制想要的电动机的排量值。

带有用以改变排量的螺旋齿轮的液压机可以装配一远程控制器，较佳地为步进型，以代替带有电动机的所述外部曲柄，在通常操作中，该控制器与驱动轴1一致地转动，而在排量的调节过程中，它将所述轴向枢轴25设定成相对指示套管33转动，如以上用于手动改变的叙述那样，结果是相对驱动轴1转动。

因为电动机是通过滑环接触来供电的，所以轴向枢轴25相对驱动轴的转动可与运动中的液压机一起进行。可用与一转动管道一起运作的一液压发动机替换控制轴向枢轴25转动的电动机。

试验表明齿杆23及齿轮22和10的螺旋齿圈较佳地倾斜成45°。

而且，为了调节螺旋齿轮10和22之间、以及后者和齿杆23之间的结构性游隙，螺旋齿轮22和螺旋齿杆23的齿圈的结构提供了沿在它们各个基座中的安装方向的轴向锥度，所以螺旋齿轮22和齿杆23的轴向调节可以消除所说的游隙。

图中示出了带有摆动汽缸即不带有连接杆的一径向活塞液压发动机/泵。本发明也可以具有相同的效果地应用到带有固定到定子上的汽缸且带有位于活塞和曲柄18之间的连接杆的液压发动机/泵中。

在实践中，如果材料、尺寸及操作细节与所示的那些不同，但在技术上应等同于不脱离本发明的司法界定范围的所示的那些内容。

以驱动可排量螺旋齿轮装置的方法，变化是可行的。因此，即使稍微欠佳，为了改变排量的目的，转动可只安排在构造时或当改变发动机/泵的用途时通过技术干预进行，按照本发明它装备有改变排量的装置，以预定的固定排量设定，以避免未授权人的篡改。外部曲轴26的转动可以没有中间位置地发生，控制可动偏心环8的螺旋装置只能将机器调节至最大或最小排量。

最后，校对盘34可再细分为用以安装所述外部曲柄26的带齿的诸部分，以精确地转动通过一圈的诸部分。为了获得相对转动的无级变化，位于所述校对盘34和外部曲柄26之间的部分可用一离合器机构实现，由此消除对上述各个预定的细分部分的需要，且允许排量的连续改变。

最后，即使稍微欠佳，轴向枢轴25的驱动可与运动中的液压机一起通过差动齿轮装置或周转轮系来致动，这些装置或轮系连接到所述枢轴和套管33，且在其壳体外部手动操作；驱动轴1的转动提供了改变枢轴和套管之间相对角度(reciprocal angle)的驱动力，至少一个中间齿轮的使用可以实现驱动的反转。可用摩擦轮来替换齿轮实现所述齿轮装置的作用。

Claims (14)

1.带有径向活塞和可变排量的液压机，它包括一个定子(2)，一带有曲柄(18)的曲轴(1)在定子内转动，曲柄(18)具有沿行程方向(V)的可动偏心环(8)；定位所述偏心环的装置；一系列液压缸(4)和对应的活塞(5)，活塞(5)通过滑脚(6)作用在曲柄上，且通过环(9)的约束与其共中心，其特征在于：所述定位装置包括定位在行程(V)的轴线上且连接于一内螺纹(19)的螺纹(12、11、10)，内螺纹(19)形成在可转动的曲轴(1)的行程方向；而且，所述定位装置装配有从曲轴的外部至螺纹的传动装置(25)。

2.如以上权利要求所述的液压机，其特征在于：至螺纹的所述传动装置包括齿轮(10、22、23)。

3.如以上权利要求所述的液压机，其特征在于：所述齿轮具有螺旋齿圈和相对行程(V)和驱动轴(R)的方向带有倾斜轴线的一中间轮(22)。

4.如以上权利要求所述的液压机，其特征在于：齿圈的螺旋的倾斜角度是45度。

5.如权利要求1、2、3中的一项所述的液压机，其特征在于：来自外侧的传动装置装配有指示曲柄位置的一校对盘(34)和将传动传递至螺纹的一外部控制曲柄(26)。

6.如权利要求2、3中的一项所述的液压机，其特征在于：位于齿轮下游的所述传动装置包括一轴向枢轴，该轴向枢轴可转动地连接于带有端面齿的一个或多个套管(33、30)，并且一锁定装置(25、34)位于枢轴和套管之间。

7.如权利要求3、4中的一项所述的液压机，其特征在于：如果所述齿轮被安装到它们的各个基座上，齿轮(22、23)的齿圈沿轴向成锥形。

8.如权利要求1、2、3中的一项所述的液压机，其特征在于：包括可转动地连接于带有端面齿(33)的至少一个套管的一轴向枢轴(25)的所述传动装置被安装在所述轴向枢轴(25)和所述套管(33)上的一机构驱动。

9.如以上权利要求所述的液压机，其特征在于：驱动到达螺纹(12)的所述传动装置的机构是一电动机。

10.如以上权利要求所述的液压机，其特征在于：该电动机是步进型的。

11.如以上权利要求8所述的液压机，其特征在于：驱动到达螺纹(12)的所述传动装置的机构是一液压发动机。

12.如以上权利要求6、8中的一项所述的液压机，其特征在于：所述轴向枢轴(25)和带有端面齿(33)的相应套管位于分配器(27)的边侧。

13.如以上权利要求中的一项所述的液压机，其特征在于：螺纹(12)通过垫片与所述可动偏心环(8)的各个表面(13)相接触，垫片的材料与环、螺纹和/或支承螺纹的齿轮(10、11)的材料不同。

14.如权利要求8所述的液压机，其特征在于：所述齿轮包括连接于轴向枢轴(25)和套管(33)且从其外侧壳体手动操作的差动齿轮和用于驱动倒转的至少一个中间齿轮。

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