CN110566430B - 微型电磁振荡止回泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微型电磁振荡止回泵，包括外筒和下端盖，外筒内设有线圈骨架和永久磁铁；线圈骨架中心设有第一轴套，第一轴套具有安装腔，安装腔安装有第一单向阀；第一轴套和下端盖之间设有芯轴，芯轴外表面设有凸块，凸块两侧芯轴外分别套设有第一、第二弹簧；芯轴上端通过第一滑动轴承安装在安装腔内，芯轴下端通过第二滑动轴承安装在下端盖上；芯轴具有中空的腔道，腔道内设有第二单向阀；下端盖外设有出水口，出水口与腔道连通，出水口设有第三单向阀；外筒、下端盖外设有缸盖，缸盖设有进液口和出液口，进液口与安装腔连通，出液口通过第三单向阀与出液管连通；本发明部件集成一体，具有恒流、恒压、止回保压、寿命长的特点。

Description

微型电磁振荡止回泵

技术领域

本发明涉及一种微型电磁振荡止回泵(液压泵)，适用于精确控制的液压系统环境以及各种小型、微型精密仪器、液压装置中。

背景技术

传统的往复式泵，是通过一套机构将电机的旋转运动转化为驱动柱塞的往复直线运动，如曲柄连杆机构、凸轮机构等。这些机构体积较大，结构复杂。而电磁泵是一种将电磁线圈和柱塞直接结合为一体微小型泵，该类泵体形小，便于安装，利于系统小型化。直线电磁振荡泵是电磁泵中的一种，直线电磁振荡泵广泛用于各类计量泵、喷雾加湿器、医疗、微量循环液、冷却系统、恒温循环器、恒温槽、飞机供油润滑系统、激光冷却系统、真空冷却系统、肾透析机、医疗实验装置、暖通用电动液压执行器等。如申请公布号为CN105221406A的专利文献公开的一种电磁震荡泵，包括：阀体，设置有中心孔；泄压阀，设置在所述中心孔内；柱塞，包括设置在所述中心孔中的柱塞头，所述柱塞头的自由端的端部设置有密封件，所述密封件抵压在所述中心孔的孔壁上，所述密封件与所述柱塞头能够同步地沿所述中心孔的轴向移动；吸水阀，设置在所述柱塞头上，与所述泄压阀相对设置；其中，所述泄压阀、阀体、柱塞头、密封件以及吸水阀形成密封空间。该电磁震荡泵的工作原理：当电磁线圈通电时，在电磁力的作用下柱塞13向右运动，复位弹簧14被压缩，泵容积腔内体积增大，压力降低，单向球阀24关闭，阀芯25与柱塞13分离，介质流入并充满容积腔；当柱塞13到达右极限位置后，电磁力从峰值开始减小，在复位弹簧14的作用下，柱塞13向左运动，阀芯25闭合，容积腔体积缩小，压力升高，使单向球阀24打开，介质从出水口流出：然后又在电磁力的作用下，柱塞13从右极限位置向左运动，如此周而复始运动，介质便从出水口源源不断地流出。

但目前使用的电磁泵在面对止回保压、维持适时状态的微型液压泵源的要求，尚无任何成熟、稳定的产品可以满足，在实际应用中结构、体积也造成了输出压力低，流量小的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种微型化、恒压力、恒流量、能止回保压、超长使用寿命的微型电磁振荡止回泵。

为解决上述技术问题，本发明微型电磁振荡止回泵包括外筒和下端盖，所述下端盖安装在外筒下方，所述外筒内设置有线圈骨架和永久磁铁(环形)，所述线圈骨架、永久磁铁上下分布，所述线圈骨架上安装有线圈，线圈骨架外设置有线圈罩。

所述线圈骨架中心设置有第一轴套，所述第一轴套上端伸出外筒，所述第一轴套内具有安装腔；在所述第一轴套上端，所述安装腔内安装有第一单向阀。

所述第一单向阀包括上轴套和下轴套，所述上轴套设置有第一流道，所述下轴套与安装腔连通；所述下轴套内设置有第一阀芯和第一阀芯弹簧，所述第一阀芯、第一阀芯弹簧上下设置，所述第一阀芯弹簧支撑第一阀芯将第一流道堵塞。

所述第一轴套和下端盖之间设置有芯轴，所述芯轴穿过永久磁铁；所述芯轴外表面设置有凸块，在所述凸块两侧，所述芯轴外分别套设有第一弹簧、第二弹簧；所述芯轴上端通过第一滑动轴承安装在安装腔内，所述第一弹簧位于凸块与第一滑动轴承之间；所述芯轴下端通过第二滑动轴承安装在下端盖上，所述第二弹簧位于凸块与下端盖之间；所述芯轴具有中空的腔道，所述腔道内设置有第二单向阀。所述凸块外安装有移动轴套，所述移动轴套穿过永久磁铁，所述第一弹簧、第二弹簧位于芯轴与移动轴套之间。

所述第二单向阀包括第二阀芯、第二阀芯弹簧、第一凸环和第二凸环，所述第一凸环、第二凸环设置在腔道内壁，所述第二阀芯、第二阀芯弹簧安装在第一凸环和第二凸环之间，所述第二阀芯、第二阀芯弹簧上下设置，所述第二阀芯弹簧支撑第二阀芯将第一凸环堵塞。所述第二阀芯为顶端封闭的管状，所述第二阀芯外具有外凸环，所述第一凸环和第二凸环之间设置有第三凸环，所述第一凸环和第三凸环通过限制外凸环，将第二阀芯限制在第一凸环和第三凸环之间运动。所述第二阀芯上部侧面设置有进液孔，所述进液孔与所述第二阀芯的中心孔连通。

所述下端盖上设置有出水口，所述出水口与腔道连通，所述出水口设置有第三单向阀；具体地，所述下端盖外可以设置有出液管(出水口与出液管相通)，所述出液管与腔道连通，所述出液管上设置有第三单向阀，即通过出液管设置第三单向阀。所述下端盖内具有内轴圈，所述第二弹簧位于内轴圈内。

所述第三单向阀包括第三阀芯和安装芯，所述安装芯安装在出水口，具体地，安装芯套置在出水口外的出液管端部，所述安装芯具有第三流道，所述第三流道与出液管连通；所述第三阀芯通过叶片支撑可上下活动地安装在第三流道下方，所述叶片安装在安装芯上。

所述外筒、下端盖外设置有缸盖，所述缸盖上设置有进液口和出液口，所述进液口与安装腔连通，所述出液口通过第三单向阀与出液管连通。具体地，所述缸盖由上缸盖和下缸盖构成，所述进液口安装在上缸盖上，所述出液口安装在下缸盖上。

为了对出液口进行固定、密封，在所述缸盖内，所述出液管、第三单向阀外设置有固定轴套，所述固定轴套与出液管、第三单向阀之间均设置有一个或多个密封圈。

本发明原理是：通电后电磁线圈在交变电流作用下产生交变磁场，使线圈绕组产生的磁极性与永久磁铁(环形磁钢)的磁极性相同或相反，使得芯轴做往复震荡运动。

当泵接通电源后，电磁线圈在交变电流的作用下产生交变磁场，当线圈绕组产生的极性与永磁体的极性相同时，在磁极与永磁体共同作用下产生向上的合成推力。合成推力克服弹簧力，摩擦力等，使得动子向上运动。当电磁力减弱不足以克服压缩的弹簧力时，弹簧力与永磁体相互作用产生向下的推力，使得动子向下运动。无论向上运动还是向下运动，永磁体都会给予动子柱塞一个力，该力分解后会在柱塞上产生一个轴向力和一个径向力。轴向力参与动子柱塞的往复运动，径向力使得柱塞悬浮于永磁体中，不发生倾斜，从而减小柱塞的摩擦接触。动子柱塞向右运动时，工作腔容积增大，腔内压力小于泵进口压力，油液流入工作腔；当动子向左运动时，工作腔容积减小，腔内油液压力大于泵出口处压力，油液经柱塞通过出口排除。如此，在通入正弦交变电流时，泵产生的正弦交变推力使得动子柱塞往复运动，不断地吸入和排除油液。

无论芯轴向上或是向下运动，永久磁铁都会给予芯轴一个轴向力和一个径向力。轴向力参与芯轴的往复运动，径向力使得芯轴悬浮于永磁体中，忽略微小的附加径向力，柱塞近似于无摩擦。从而大大延长泵的使用寿命。

上述芯轴悬浮起来，摩擦近乎为零，从而大大延长泵的使用寿命。芯轴悬浮原理是：芯轴与滑动轴承存在间隙(悬浮在间隙内)配合，此间隙不会造成芯轴和轴承的磨损，甚至造成芯轴和轴承卡死，也不会造成油液反向泄漏，使得泵的压力上不去和流量不稳定。

当芯轴向下运动时，容积(安装腔的容积)增大，相比泵外形成负压，液体(如油)通过第一单向阀(处于导流状态)被吸入安装腔(也称工作腔)，此时第二单向阀、第三单向阀截止(即关闭)。芯轴向上运动时，安装腔容积变小，腔内形成正压，第一单向阀截止，液体冲破第二单向阀、第三单向阀，使第二单向阀、第三单向阀导通，液体经出液口排出，排出后液体进入液压系统。在出液时，即芯轴向上运动时，由于第一单向阀的作用(截止)，泵体内(具体为安装腔、腔道内)的压力不会排出泵体外，如排到液压系统中，不会造成压力损失(将导致输出压力低，流量小)，不会扰乱泵体外系统(如液压系统)压力(将造成泵体外系统压力忽大忽小)，确保了恒流、恒压。保证液体即使反向流动也不会从进油口流出，这样的装置确保泵吸入时的初始压力值，进而保证稳定的高压力和输出流量。

当泵体外系统压力高于泵的出口压力，或系统断电时，芯轴处于停止状态时，传统电磁泵都不能止回，不能继续维持系统的即时平衡状态，使之平衡保压，或需要另行设置保压回路方可实现。而本发明通过缸盖内第一单向阀、第二单向阀和第三单向阀组件，三者紧密结合为一体，使得泵体外系统(如液压系统)中的压力依然精确地保持不变，起到泵源与系统间的止回保压作用。同时，这种高度集中、紧凑的设计，使得本发明微型化、高性能的目标得以实现。芯轴做往复震荡运动，周而复始，实现液体的输送。

当芯轴向上运动时，安装腔容积减小，液体受压，通过第二单向阀，而同时出液管腔体容积增大，通过第一单向阀的液体流入并充满出液管；当芯轴向下运动时，安装腔容积增大，液体通过第一单向阀进入安装腔。出液管容积减小，第三单向阀关闭，使得出液管的压力能保持不变，出液管腔体内压力升高，液体冲开第三单向阀进入系统。此时泵出口处的压力是安装腔内液体压力和出液管腔体内压力之和。在额定流量范围内(活塞所能产生的流量范围)，本发明的电磁振荡止回泵是一种流量不随系统压力而改变的定量泵。第三单向阀的功能，既有止回保压作用，又兼具使泵储能增压作用。

本发明的微型电磁振荡止回泵利用了直线电磁振荡泵的基本原理，部件集成一体，具有恒流、恒压、止回保压、寿命长的特点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明爆炸图。

图2为本发明剖面立体图。

图3为本发明剖面图。

图4为第一单向阀示意图。

图5为第二单向阀示意图。

具体实施方式

如图1-5所示，微型电磁振荡止回泵包括外筒6和下端盖7，所述下端盖7安装在外筒6下方。所述外筒6、下端盖7外设置有缸盖，所述缸盖由上缸盖1和下缸盖3构成，上缸盖1上安装有进液口2，下缸盖3上安装有出液口4。

所述外筒6内设置有线圈骨架8和永久磁铁15，所述线圈骨架8、永久磁铁15(选择环形磁钢)上下分布，所述线圈骨架8上安装有线圈，线圈骨架8外设置有线圈罩9，线圈的电源线23从线圈罩9、外筒6、上缸盖1穿出，在上缸盖1上，电源线23通过螺母22固定。

所述线圈骨架8中心设置有第一轴套10，所述第一轴套10上端伸出外筒6(具体地，第一轴套10穿过外筒6的上顶面中心)，所述第一轴套10内具有安装腔44。在所述第一轴套10上端，所述安装腔44内安装有第一单向阀。如图4所示，第一单向阀包括上轴套29和下轴套31，所述上轴套29设置有第一流道30，第一流道30与上缸盖1上进液口2连通。下轴套31与安装腔44连通，具体地，下轴套31上设置有孔24(如图2所示)。下轴套31内设置有第一阀芯32(选择钢球，或是其他形状部件，只要满足在第一阀芯弹簧33支撑下能够实现将第一流道30堵塞即可)和第一阀芯弹簧33，所述第一阀芯32、第一阀芯弹簧33上下设置，所述第一阀芯弹簧3332支撑第一阀芯32将第一流道30堵塞。当第一流道30存在液流压力(或其他气压)，且压力大于第一阀芯弹簧33支撑力度时，第一阀芯32无法继续堵塞第一流道30，第一流道30内液体便可流入下轴套31，由于下轴套31与安装腔44连通(通过下轴套31上孔24)，液体便流入安装腔44内，进而进入下述芯轴11的中空腔道45内。而当液体反向流动时，由于第一阀芯弹簧33的支撑力，第一阀芯32在第一流道30口将第一流道30堵塞，即实现第一单向阀的截止。

所述第一轴套10和下端盖7之间设置有芯轴11(也称柱塞)，所述芯轴11穿过永久磁铁15。具体地，芯轴11上部设置在第一轴套10内，芯轴11下部穿过永久磁铁15。所述芯轴11上端通过第一滑动轴承46安装在安装腔内，所述芯轴11下端通过第二滑动轴承47安装在下端盖7上。

所述芯轴11外表面设置有凸块42，在所述凸块42两侧，所述芯轴11外分别套设有第一弹簧13、第二弹簧14，所述第一弹簧13位于凸块42与第一滑动轴承46之间，所述第二弹簧14位于凸块42与下端盖7之间。所述凸块42外安装有移动轴套12，所述移动轴套12穿过永久磁铁15，所述第一弹簧13、第二弹簧14位于芯轴11与移动轴套12之间。

所述芯轴11具有中空的腔道，所述腔道内设置有第二单向阀。如图5所示，第二单向阀包括第二阀芯34、第二阀芯弹簧35、第一凸环37和第二凸环40，所述第一凸环37、第二凸环40设置在腔道内壁，所述第二阀芯34、第二阀芯弹簧35安装在第一凸环37和第二凸环40之间，所述第二阀芯34、第二阀芯弹簧35上下设置，所述第二阀芯弹簧35支撑第二阀芯34将第一凸环37堵塞。当腔道存在液流压力(或其他气压)，且压力大于第二阀芯弹簧35支撑力度时，第二阀芯34无法继续堵塞腔道，腔道内液体便可继续往下流过第一凸环37，进而进入第一凸环37下方芯轴11的中空腔道内。而当液体反向流动时，由于第二阀芯弹簧35的支撑力，第二阀芯34将在第一凸环37堵塞，即将腔道堵塞，实现第二单向阀截止。

所述第二阀芯34为顶端封闭的管状，所述第二阀芯34外具有外凸环39，所述第一凸环37和第二凸环40之间设置有第三凸环41，所述第一凸环37和第三凸环41通过限制外凸环39，将第二阀芯37限制在第一凸环37和第三凸环41之间运动。第二阀芯37向上运动，其顶端与第一凸环37实现封闭腔道，第二阀芯34突破第二阀芯弹簧35的支撑力向下运动，其顶端与第一凸环37脱离，腔道内液体流过第一凸环37。所述第二阀芯34上部侧面设置有进液孔38，所述进液孔38与所述第二阀芯34的中心孔43连通。腔道内液体流过第一凸环37后可以通过进液孔38、第二阀芯34的中心孔43流入第一凸环37下的腔道内。

所述下端盖7上设置有出水口，所述出水口与腔道连通，所述出水口设置有第三单向阀。具体地，所述下端盖7外设置有出液管17，出水口与出液管连通，所述出液管17与腔道连通，所述出液管17上设置有第三单向阀，出液管17通过第三单向阀与出液口4连通。所述下端盖7具有内轴圈16，所述第二弹簧14位于内轴圈16内。内轴圈16、出液管17与下端盖7构成一体。

所述第三单向阀包括第三阀芯28(选择钢球，或是其他形状部件，只要满足能够实现将第三流道堵塞即可)和安装芯19，所述安装芯19安装在出水口，具体地，安装芯19套置在出水口外的出液管17端部，所述安装芯19具有第三流道，所述第三流道与出液管17连通；所述第三阀芯28通过叶片20支撑可上下活动地安装在第三流道下方，所述叶片20通过壳21安装在安装芯19上。

为了对出液口4进行固定、密封，在所述缸盖内，所述出液管17、第三单向阀外设置有固定轴套18，所述固定轴套18与出液管17、第三单向阀之间均设置有一个密封圈进行密封，具体地，出液管17与固定轴套18之间设置有第一密封圈25，安装芯19与固定轴套18之间设置有第二密封圈26。同时，固定轴套18与下缸盖3之间设置有第三密封圈27。

使用时，通电后电磁线圈在交变电流作用下产生交变磁场，使线圈绕组产生的磁极性与永久磁铁(环形磁钢)的磁极性相同或相反，使得芯轴做往复震荡运动。当芯轴11向下运动时，容积(安装腔的容积)增大，相比泵外形成负压，此时第二单向阀、第三单向阀截止(即关闭)，液体(如油)通过第一单向阀(处于导流状态)被吸入安装腔(也称工作腔)。芯轴11向上运动时，安装腔容积变小，腔内形成正压，第一单向阀截止，液体冲破第二单向阀、第三单向阀，使第二单向阀、第三单向阀导通，液体经出液口4排出，排出后如进入液压系统。周而复始，实现液体的输送。

上述实施例不以任何方式限制本发明，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种微型电磁振荡止回泵，其特征在于包括外筒和下端盖，所述下端盖安装在外筒下方，所述外筒内设置有线圈骨架和永久磁铁，所述线圈骨架、永久磁铁上下分布，所述线圈骨架上安装有线圈，线圈骨架外设置有线圈罩；所述线圈骨架中心设置有第一轴套，所述第一轴套上端伸出外筒，所述第一轴套内具有安装腔；在所述第一轴套上端，所述安装腔内安装有第一单向阀；所述第一轴套和下端盖之间设置有芯轴，所述芯轴穿过永久磁铁；所述芯轴外表面设置有凸块，在所述凸块两侧，所述芯轴外分别套设有第一弹簧、第二弹簧；所述芯轴上端通过第一滑动轴承安装在安装腔内，所述第一弹簧位于凸块与第一滑动轴承之间；所述芯轴下端通过第二滑动轴承安装在下端盖上，所述第二弹簧位于凸块与下端盖之间；所述芯轴具有中空的腔道，所述腔道内设置有第二单向阀；所述下端盖上设置有出水口，所述出水口与腔道连通，所述出水口设置有第三单向阀；所述外筒、下端盖外设置有缸盖，所述缸盖上设置有进液口和出液口，所述进液口与安装腔连通，所述出液口通过第三单向阀与出液管连通；所述第一单向阀包括上轴套和下轴套，所述上轴套设置有第一流道，所述下轴套与安装腔连通；所述下轴套内设置有第一阀芯和第一阀芯弹簧，所述第一阀芯、第一阀芯弹簧上下设置，所述第一阀芯弹簧支撑第一阀芯将第一流道堵塞；所述第二单向阀包括第二阀芯、第二阀芯弹簧、第一凸环和第二凸环，所述第一凸环、第二凸环设置在腔道内壁，所述第二阀芯、第二阀芯弹簧安装在第一凸环和第二凸环之间，所述第二阀芯、第二阀芯弹簧上下设置，所述第二阀芯弹簧支撑第二阀芯将第一凸环堵塞；所述第二阀芯为顶端封闭的管状，所述第二阀芯外具有外凸环，所述第一凸环和第二凸环之间设置有第三凸环，所述第一凸环和第三凸环通过限制外凸环，将第二阀芯限制在第一凸环和第三凸环之间运动。

2.根据权利要求1所述的一种微型电磁振荡止回泵，其特征在于：所述缸盖由上缸盖和下缸盖构成，所述进液口安装在上缸盖上，所述出液口安装在下缸盖上。

3.根据权利要求1所述的一种微型电磁振荡止回泵，其特征在于：所述凸块外安装有移动轴套，所述移动轴套穿过永久磁铁，所述第一弹簧、第二弹簧位于芯轴与移动轴套之间。

4.根据权利要求1所述的一种微型电磁振荡止回泵，其特征在于：所述第二阀芯上部侧面设置有进液孔，所述进液孔与所述第二阀芯的中心孔连通。

5.根据权利要求1所述的一种微型电磁振荡止回泵，其特征在于：在所述缸盖内，所述出液管、第三单向阀外设置有固定轴套，所述固定轴套与出液管、第三单向阀之间均设置有一个或多个密封圈。

6.根据权利要求1所述的一种微型电磁振荡止回泵，其特征在于：所述下端盖内具有内轴圈，所述第二弹簧位于内轴圈内。

7.根据权利要求1所述的一种微型电磁振荡止回泵，其特征在于：所述第三单向阀包括第三阀芯和安装芯，所述安装芯安装在出水口，所述安装芯具有第三流道，所述第三流道与出水口连通；所述第三阀芯通过叶片支撑可上下活动地安装在第三流道下方，所述叶片安装在安装芯上。