CN111828310A - 一种具有叶片特征的径向异形柱塞泵及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有叶片特征的径向异形柱塞泵及其工作方法，柱塞泵包括左配流盘；右配流盘，其中分布有两对吸、排油窗口，分别与泵壳上的吸油口a、排油口b相通；定子，其内表面曲线由半径不等的圆弧与过渡曲线间隔分布组成；圆筒状的转子，其同心安放于上述定子的内部；多个柱塞槽，其呈放射状沿上述转子的周向均布；配流轴外表面通过衬套与所述圆筒状转子的内孔相套接；多个叶片式柱塞，其以能够在上述柱塞槽中滑动的方式插入到上述柱塞槽中且叶片式柱塞顶端部能够与上述转子内表面滑动接触。本发明柱塞泵具有流量大、脉动低的优点，同时耐高压性能好。

Description

一种具有叶片特征的径向异形柱塞泵及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种具有叶片特征的径向异形柱塞泵及其工作方法。

背景技术

随着高压、高速化方向的发展，高压、大流量液压泵在实际工程应用中所占比重越来越大。叶片与柱塞泵是主要的两种容积泵。叶片泵结构紧凑，具有重量轻、效率高、运转平稳等优点，但在应用中叶片泵叶片易损且不能承受高压，叶片泵工作时易出现泄漏大，输出流量脉动大以及噪声与振动问题，因此叶片泵只适用于中低压液压系统。柱塞泵由于其封闭体积良好的密封性，可以应用于高压系统中。然而，因柱塞泵的柱塞数在设计中受限的原因，其输出流量不可避免地受到了限制。同时，两种泵型的摩擦副（即叶片与定子内表面之间、斜盘与柱塞滑靴及柱塞与柱塞槽之间）的磨损问题。

为了提高液压泵的流量输出，目前多采用单级泵并联或单级转子结构的多排布置，实现流量的叠加，从而提高液压泵的流量。此种方案在泵流量提升的同时，不可避免增加流量的脉动性并增大了泵的体积。另一方面，通过对单一泵型的液压泵结构的改进及优化，以提升泵的性能，减小泵的流量脉动性，缓解泵的摩擦副磨损问题以提升泵的耐高压性及效率。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出一种具有叶片特征的径向异形柱塞泵及其工作方法，该柱塞泵具有流量大、脉动低的优点，同时耐高压性能好。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下的技术方案：

一种具有叶片特征的径向异形柱塞泵，包括：

泵壳，其上设有吸油口a和排油口b；

传动轴，一端伸入所述泵壳内部，通过中间套与泵的转动部分驱动连接，另一端延伸在泵壳外部与驱动单元连接；

配流轴，设置在所述泵壳内部，且与所述传动轴同轴安装；

配流轴上设有吸、排油通道，配流轴上的吸油通道与泵壳上的吸油口a相通，配流轴上的排油通道与泵壳上的排油口b相通；

定子，其内表面曲线由两段小半径圆弧与两段大半径圆弧以及过渡曲线间隔分布组成；

右配流盘，其中分布有两对吸、排油窗口，分别与泵壳上的吸油口a、排油口b相通；

所述泵的转动部分包括：

左配流盘；

圆筒状的转子，其同心安放于上述定子的内部，且可相对于上述定子进行旋转；

多个柱塞槽，其呈放射状沿上述圆筒状的转子的周向均匀布置，每个柱塞槽在所述圆筒状的转子上沿圆筒状的转子的径向贯穿设置；

所述配流轴外表面通过衬套与所述圆筒状的转子的内孔相套接；

多个叶片式柱塞，其以能够在上述柱塞槽中滑动的方式插入到上述柱塞槽中且叶片式柱塞顶端部能够与上述转子内表面滑动接触；

多个第一封闭体积单元其由所述叶片式柱塞、左配流盘、右配流盘以及定子内表面、转子外表面组成；

多个第二封闭体积单元其由所述叶片式柱塞、所述柱塞槽以及衬套形成。

所述泵壳包括：泵盖、中间泵体和右泵体，上述泵盖、中间泵体和右泵体通过螺纹连接组件连接固定；所述中间泵体上设置所述吸油口a，所述右泵体上设置所述排油口b。

所述中间套、左配流盘以及转子通过螺纹连接组件c连接固定；所述右配流盘和定子通过螺纹连接组件b连接固定，中间套通过连接键b与传动轴连接。

所述定子包括两个，两个定子沿配流轴轴向并排放置；所述转子包括两个，两个转子沿配流轴轴向并排放置。

所述泵盖、中间泵体和右泵体的连接处设有密封环。

所述叶片式柱塞的侧面和叶片式柱塞的顶部端面设有表面织构结构。

一种基于所述具有叶片特征的径向异形柱塞泵的工作方法，

当转子转动时，由于定子内表面曲线由两段小半径圆弧与两段大半径圆弧以及过渡曲线间隔分布组成，使得多个第一封闭体积单元体积依次从小到大，再由大变小，油液分别通过所述右配流盘上的吸、排油窗口吸入与排出，通过泵壳上的吸油口a吸入低压油，通过其排油口b排出高压油液；

当转子转动时，由于定子内表面曲线由两段小半径圆弧与两段大半径圆弧以及过渡曲线间隔分布组成，紧贴于定子内表面的叶片式柱塞在柱塞槽中形成的往复运动，叶片式柱塞在柱塞槽中伸出、缩回使得多个第二封闭体积单元体积从小到大，再由大变小，形成泵的吸、排油过程，通过配流轴上的吸油与排油通道从泵壳上的吸油口a吸入低压油液，从泵壳上的排油口b排出高压油液；

转子旋转一周，以上两部分封闭体积单元吸、排油的油液量的叠加合成的总流量。

有益效果：

（1）将叶片泵与柱塞泵结构有机结合，提出新型具有叶片结构特征的异形径向柱塞复合泵结构，通过两部分流量叠加且脉动性互补，从而提高复合泵流量并有效降低流量脉动性。

（2）将表面织构技术应用于所提出复合泵的摩擦副，当泵工作时，在泵的摩擦副表面形成微小的动压支承，有效的改善叶片式柱塞与柱塞槽、柱塞顶部端面与定子内表面之间的摩擦性能，减少磨损，防止油液泄漏，提高复合泵的效率。

附图说明

图1是具有叶片特征的径向异形柱塞泵结构A-A剖视图

图2是具有叶片特征的径向异形柱塞泵结构B-B剖视图

图3是本发明右配流盘的主视图；

图4是图3的侧视图；

图5是图4的剖视图；

图6是本发明左配流盘的主视图；

图7是图6的G向剖视图；

图8是本发明中间套的主视图；

图9是图8的侧视图；

图10是叶片式柱塞表面微结构示意图。

其中：

1为传动轴、2为连接键a、3为传动轴套、4为螺连接组件a、5为泵盖、6为中间泵体、7为轴承、8为中间套、9为左配流盘、10为定子a、11为定子b、12为转子a、13为转子b、14为右泵体、15为右配流盘、16为配流轴、17为衬套、18为叶片式柱塞、19为密封环a 、20为密封环b、 21为螺纹连接组件b、22为螺纹连接组件c、23为密封环c、24为连接键b、25为卡环、26为螺纹连接组件d。

具体实施方式

下面结合说明书附图以及具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。

本发明提出的一种具有叶片特征的径向异形柱塞泵，如图1、图2所示，其结构由泵盖5、中间泵体6、右泵体14通过螺纹连接组件a4、螺纹连接组件d26连接固定，组成泵的壳体，泵的转动部分安放其中。

传动轴1安放于传动轴套3及轴承7中，轴承7由卡环25定位于传动轴1上。通过连接键a2由电机带动旋转。泵的配流轴16上安装有衬套17、左配流盘9及右配流盘15。

右配流盘15中分布有两对吸、排油窗口，分别与中间泵体6的吸油口a以及右泵体14的排油口b相通。

转子a12与转子b13并排安放于衬套17的外表面，衬套17安装于配流轴16的外表面。

配流轴16设有两对吸、排油通道，分别与中间泵体6的吸油口a以及右泵体14的排油口b相通。转子a12与转子b13上沿径向方向均布有柱塞槽，柱塞槽内安放有叶片式柱塞18。

当泵工作时，叶片式柱塞18的端面在离心力作用下紧贴于定子a10与定子b11的内表面。

如图1所示，两个定子并排安放，其内表面由两段小半径圆弧与两段大半径圆弧以及过渡曲线间隔分布组成（图2）。

左配流盘9、转子a12，转子b13以及中间套8（图9）通过螺纹连接组件c22连接固定。

右配流盘15及定子a10，定子b11通过螺纹连接组件b21连接固定。其中，中间套8通过连接键b24与传动轴1连接。当传动轴1转动时，通过中间套8将转子带动旋转。

如图1所示，为提高泵的效率，防止油液泄漏，在泵的三处位置安放密封环a19,密封环b20和密封环c23。

为改善工作时复合泵摩擦副的摩擦性能，在叶片式柱塞18的侧面与顶部端面布有表面织构结构，如图10所示，不同形貌的表面织构按一定规则排列。

当泵工作时，在泵的摩擦副表面形成微小的动压支承，有效的改善叶片式柱塞与柱塞槽、叶片式柱塞顶部端面与定子内表面之间的摩擦性能，减少磨损，防止油液泄漏，提高本发明柱塞泵的效率。

当泵工作时，所述具有叶片特征的径向异形柱塞泵的流量由两部分流量组合而成，当封闭体积大小改变时，分别形成泵的吸、排油过程。

一部分封闭体积单元是由叶片式柱塞18、左配流盘9、右配流盘15以及定子10a,定子b11的内表面组成。

当转子转动时，由于定子内表面不同长度曲线，使得此部分封闭体积从小到大，再由大变小，油液分别通过右配流盘15上的吸、排油窗口，通过中间泵体6的吸油口a吸入低压油，通过右泵体14的排油口b排出高压油液。

另一部分封闭体积单元是由叶片式柱塞18、转子a12与转子b13上的柱塞槽以及衬套17组成的若干封闭体积。当转子转动时，由于定子内表面不同长度曲线，紧贴于定子内表面的叶片式柱塞18在柱塞槽中形成的往复运动，叶片式柱塞18在柱塞槽中伸出、缩回使得此部分封闭体积从小到大，再由大变小，形成泵的吸、排油过程。油液通过配流轴16上的吸油与排油通道，通过中间泵体6的吸油口a吸入低压油，通过右泵体14的排油口b排出高压油液。

转子旋转一周，以上两部分封闭体积单元各吸、排油两次，排出油液叠加合成为所提出的柱塞泵的总流量。

由于在叶片式柱塞的侧面和叶片式柱塞的顶部端面设有表面织构结构，当泵工作时，在泵的摩擦副表面形成微小的动压支承，有效的改善叶片式柱塞与柱塞槽、柱塞顶部端面与定子内表面之间的摩擦性能，减少磨损，防止油液泄漏，提高复合泵的效率。

Claims (7)

1.一种具有叶片特征的径向异形柱塞泵，包括：

泵壳，其上设有吸油口a和排油口b；

传动轴，一端伸入所述泵壳内部，通过中间套与泵的转动部分驱动连接，另一端延伸在泵壳外部与驱动单元连接；

配流轴，设置在所述泵壳内部，且与所述传动轴同轴安装；

配流轴上设有吸、排油通道，配流轴上的吸油通道与泵壳上的吸油口a相通，配流轴上的排油通道与泵壳上的排油口b相通；

定子，其内表面曲线由两段小半径圆弧与两段大半径圆弧以及过渡曲线间隔分布组成；

右配流盘，其中分布有两对吸、排油窗口，分别与泵壳上的吸油口a、排油口b相通；

所述泵的转动部分包括：

左配流盘；

圆筒状的转子，其同心安放于上述定子的内部，且可相对于上述定子进行旋转；

多个柱塞槽，其呈放射状沿上述圆筒状的转子的周向均匀布置，每个柱塞槽在所述圆筒状的转子上沿圆筒状的转子的径向贯穿设置；

所述配流轴外表面通过衬套与所述圆筒状的转子的内孔相套接；

多个叶片式柱塞，其以能够在上述柱塞槽中滑动的方式插入到上述柱塞槽中且叶片式柱塞顶端部能够与上述转子内表面滑动接触；

多个第一封闭体积单元其由所述叶片式柱塞、左配流盘、右配流盘以及定子内表面、转子外表面组成；

多个第二封闭体积单元其由所述叶片式柱塞、所述柱塞槽以及衬套形成。

2.根据权利要求1所述的具有叶片特征的径向异形柱塞泵，其特征在于，所述泵壳包括：泵盖、中间泵体和右泵体，上述泵盖、中间泵体和右泵体通过螺纹连接组件连接固定；所述中间泵体上设置所述吸油口a，所述右泵体上设置所述排油口b。

3.根据权利要求1所述的具有叶片特征的径向异形柱塞泵，其特征在于，所述中间套、左配流盘以及转子通过螺纹连接组件c连接固定；所述右配流盘和定子通过螺纹连接组件b连接固定，中间套通过连接键b与传动轴连接。

4.根据权利要求1所述的具有叶片特征的径向异形柱塞泵，其特征在于，所述定子包括两个，两个定子沿配流轴轴向并排放置；所述转子包括两个，两个转子沿配流轴轴向并排放置。

5.根据权利要求2所述的具有叶片特征的径向异形柱塞泵，其特征在于，所述泵盖、中间泵体和右泵体的连接处设有密封环。

6.根据权利要求1所述的具有叶片特征的径向异形柱塞泵，其特征在于，所述叶片式柱塞的侧面和叶片式柱塞的顶部端面设有表面织构结构。

7.一种基于权利要求1～6中任一所述具有叶片特征的径向异形柱塞泵的工作方法，其特征在于，

当转子转动时，由于定子内表面曲线由两段小半径圆弧与两段大半径圆弧以及过渡曲线间隔分布组成，使得多个第一封闭体积单元体积依次从小到大，再由大变小，油液分别通过所述右配流盘上的吸、排油窗口吸入与排出，通过泵壳上的吸油口a吸入低压油，通过其排油口b排出高压油液；

当转子转动时，由于定子内表面曲线由两段小半径圆弧与两段大半径圆弧以及过渡曲线间隔分布组成，紧贴于定子内表面的叶片式柱塞在柱塞槽中形成的往复运动，叶片式柱塞在柱塞槽中伸出、缩回使得多个第二封闭体积单元体积从小到大，再由大变小，形成泵的吸、排油过程，通过配流轴上的吸油与排油通道从泵壳上的吸油口a吸入低压油液，从泵壳上的排油口b排出高压油液；

转子旋转一周，以上两部分封闭体积单元各吸、排油两次，排出油液叠加合成为所提出的柱塞泵总流量。

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