CN112610438A - 一种活塞泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活塞泵，解决了现有技术中活塞泵结构复杂、效率不佳的问题。本发明包括壳体，壳体上开设有出油口，所述壳体内设有泵芯组件，泵芯组件上设有至少一组四相位吸排油机构，壳体的前后两端分别设有上端盖和下端盖，泵芯组件的前端与设置在上端盖的传动机构相连接，所述下端盖上设有与泵芯组件相对应的进油口。本发明采用两组四相位吸排油机构，四相位吸排油机构每转动一周可完成吸排油四次，大大简化了机构，结构简单，重量轻，转子质量轻，机械损失小，效率高。

Description

一种活塞泵

技术领域

本发明涉及泵技术领域，特别是指一种活塞泵。

背景技术

活塞泵主要用于油路系统中，为系统提供高压和动力驱动。传统的液压泵主要有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵三种。齿轮泵主要靠齿轮的啮合改变容积大小来实现吸油和排油，该液压泵虽然结构简单但是重量较重而且工作震动和噪音较大。叶片泵主要靠叶轮的旋转，利用离心力实现吸油和排油，该种液压泵虽然流量均匀、噪声较小但是叶片易咬死、结构较齿轮泵复杂，零件制造精度较高。柱塞泵主要由泵体、主轴、芯轴、柱塞部分、缸体以及配流盘组成，该种液压泵虽然有参数高、效率高和寿命长等优点但是该种泵结构较复杂、零部件较多，制造工艺要求较高、成本较贵，油液对污染比较敏感对使用和维护要求较高。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种活塞泵，解决了现有技术中活塞泵结构复杂、效率不佳的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种活塞泵，包括壳体，壳体上开设有出油口，所述壳体内设有泵芯组件，泵芯组件上设有至少一组四相位吸排油机构，壳体的前后两端分别设有上端盖和下端盖，泵芯组件的前端与设置在上端盖的传动机构相连接，所述下端盖上设有与泵芯组件相对应的进油口。

所述泵芯组件包括固定在壳体内的缸体，缸体的中心部设有缸体衬套，缸体衬套内设有柱塞组件，缸体的前后两端均设有曲面导轨，曲面导轨与四相位吸排油机构相配合，缸体上设有相连通的轴向油道和径向油口，缸体衬套上设有与径向油口相对应的开口。

所述柱塞组件包括柱塞，柱塞内同轴设有传动轴，传动轴与柱塞之间设有耐磨套，柱塞的外壁上沿周向设有吸油槽，相邻两个吸油槽的开口方向相反；传动轴和柱塞分别与四相位吸排油机构相配合，柱塞、缸体衬套及四相位吸排油机构相配合的同心环之间形成吸压油腔；曲面导轨的外端面为凸轮曲面，凸轮曲面的相位差为90度，四相位吸排油机构与曲面导轨配合形成吸排油。

所述泵芯组件上设有两组四相位吸排油机构，四相位吸排油机构分别设置在泵芯组件的柱塞组件的两端且与柱塞组件相配合。

所述四相位吸排油机构包括内悬架和外悬架，内悬架和外悬架之间设有同心环，同心环滑动套设在柱塞组件的柱塞上且与外悬架连接，内悬架与柱塞组件的柱塞相连接，外悬架与柱塞组件的传动轴相连接。

所述内悬架和外悬架同轴线设置，且内悬架和外悬架之间的夹角为90°，内悬架上设有内滚轮组件，外悬架上设有外滚轮组件，内滚轮组件和外滚轮组件均与位于泵芯组件同侧的曲面导轨相配合。

所述内悬架的两端均设有内安装槽，外悬架的两端均设有外安装槽，内滚轮组件设置在内安装槽内，外滚轮组件安装在外安装槽内；内滚轮组件和外滚轮组件均包括锥面滚轮套，锥面滚轮套内设有大滚轮轴，大滚轮轴通过第一轴承与锥面滚轮套转动连接。

所述同心环上设有一体成型的耳座，耳座上设有连接孔，外滚轮组件的大滚轮轴插入所述连接孔。

所述传动机构包括联轴器，联轴器的轴端通过平面轴承和深沟球轴承与上端盖转动连接，平面轴承和深沟球轴承之间设有机械密封，联轴器的轴端伸出上端盖与驱动件相连接且轴端通过轴用挡圈限位；联轴器的连接端位于上端盖内且与四相位吸排油机构相配合，联轴器通过四相位吸排油机构带动泵芯组件转动。

所述联轴器的连接端设有U型座，U型座上设有小滚轮组件，小滚轮组件分别位于四相位吸排油机构相应的传动相位内；所述小滚轮组件包括小滚轮轴和外圈套，外圈套通过小滚轮轴连接在U型座上，且小滚轮轴和外圈套之间设有轴承。

本发明采用两组四相位吸排油机构，四相位吸排油机构每转动一周可完成吸排油四次，大大简化了机构，结构简单，重量轻，转子质量轻，机械损失小，效率高。泵芯组件的柱塞组件与缸体组件之间的配合精准，容积效率高，结构紧凑，使用更加安全且对油液的污染等级要求不高，耐污染能力强。柱塞组件和同心环共同运动挤压，相互配合可以明显的降低出口流量脉动和压力脉动，减少能量损失，提高了工作效率。本发明整体设计巧妙，能够有效的简化液压泵结构，降低液压泵的重量，增加功重比，且该活塞泵与传统液压泵相比，柱塞和缸体的进出油口相互配合可以明显的降低出口流量脉动和压力脉动，压油作用面积小，作用力小，减小震动，抗冲击性好，具有较高的市场价值和推广价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明壳体结构示意图。

图3为本发明泵芯组件结构示意图。

图4为本发明泵芯组件侧视示意图。

图5为图3中A出局部放大图。

图6为本发明缸体结构示意图。

图7为本发明同心环结构示意图。

图8为本发明曲面导轨结构示意图。

图9为本发明上端盖内传动机构结构示意图。

图10为本发明上端盖内传动机构三维示意图。

图11为本发明外悬架结构示意图。

图12为本发明内悬架结构示意图。

图13为本发明柱塞组件结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，实施例1，一种活塞泵，包括壳体1，壳体1上开设有出油口6如图2所示，出油口设置在壳体的外壁上且沿径向设置。所述壳体1内设有泵芯组件2，泵芯组件2上设有至少一组四相位吸排油机构7，四相位吸排油机构每转动一周可完成吸排油四次，大大简化了机构，结构简单，重量轻，转子质量轻，机械损失小，效率高。壳体1的前后两端分别设有上端盖3和下端盖4，泵壳的下端安装有下端盖，用于密封泵芯，下端盖上有进油口用于进油。在泵壳上端有用于固定上端盖用的螺纹孔，中间有固定泵芯组件的安装槽，侧边开有出油口，下端有固定下端盖用的螺纹孔。上端盖的下端面与设置在壳体前端面上的环形槽相配合，并用来压紧缸体组件的而过防止其轴向窜动。上端盖与泵壳用0形圈密封防止漏油。泵芯组件2的前端与设置在上端盖3的传动机构9相连接，传动机构9用于将驱动件（电机）的动力传递给泵芯组件。所述下端盖4上设有与泵芯组件2相对应的进油口5，油液经进油口进入泵芯组件，在四相位吸排油机构的作用下完成高效吸排油。

进一步，如图3、6所示，所述泵芯组件2包括固定在壳体1内的缸体201，缸体的中心开有中心通孔，两端有安装孔，上端面有两个用以安装固定的耳部10，两端面有用以安装曲面导轨的凹槽。缸体201的中心部设有缸体衬套202，有缸体衬套202设置在中心通孔内，缸体衬套202内设有柱塞组件，缸体201的前后两端均设有曲面导轨210，如图8所示，曲面导轨210的导轨路径在轴向上发生变动，形成类似凸轮的传动路径，曲面导轨210与四相位吸排油机构7相配合，四相位吸排油机构7在曲面导轨的作用下进行轴向运动，改变吸压油腔大小，实现高效吸压油，即所述曲面导轨210的外端面为凸轮曲面，凸轮曲面的相位差为90度，四相位吸排油机构7与曲面导轨210配合形成吸排油。缸体201上设有相连通的轴向油道203和径向油口204，缸体衬套202上设有与径向油口204相对应的开口209。即缸体衬套上开有四个开口作为进出油口，四个进出油口有与缸体连通，缸体衬套上端面有两个用以安装固定的耳块，两端面有用以安装曲面导轨的凹槽。即缸体上开设的轴向油道203与高压腔连通，径向油口204与低压腔连通，泵芯安装到壳体里面之后，高压腔与泵壳上的出油口连通，低压腔与泵壳上的进油口连通，缩短油径，提高吸压油效率。

进一步，如图13所示，所述柱塞组件包括柱塞205，柱塞其两端留有花键用于连接外悬架的位置，柱塞中间开有高压口和低压口，柱塞旋转时高压口和低压口与缸体上的高压孔和低压孔连通，实现配油，柱塞的轴向往复运动改变柱塞、缸体和同心环之间的密封腔，实现吸油和排油。柱塞205内同轴设有传动轴207，传动轴207与柱塞205之间设有耐磨套208，耐磨套208用以安装在传动轴上，用以支撑传动轴207和提高其耐磨性。柱塞205的外壁上沿周向设有吸油槽206，相邻两个吸油槽206的开口方向相反。压紧环11通过焊接与柱塞连接一起，柱塞衬套套柱塞上，压紧环用于压紧柱塞衬套。柱塞205的两端设有花键17用于与内悬架连接，传动轴207和柱塞205分别与四相位吸排油机构相配合7，柱塞205、缸体衬套202及四相位吸排油机构相配合7的同心环703之间形成吸压油腔8，外界低压油从进油口进入壳体，通过缸体上的通孔进入上端盖和泵芯进油口，进入泵芯中经过油道的进入吸压油腔，经过1/4圈后，吸油完成同时油腔到达泵芯出油口，此时油腔体积开始减小进行排油，再经过1/4圈后，排油完成，油腔同时到达泵芯进油口开始吸油，如此一直循环下去，每圈可以吸排油4次，提高了效率，极大地减少了泵的体积。

如图4所示，实施例2，一种活塞泵，所述泵芯组件2上设有两组四相位吸排油机构7，四相位吸排油机构7分别设置在泵芯组件2的柱塞组件的两端且与柱塞组件相配合。传动机构将动力传递给四相位吸排油机构，带动柱塞组件运动，用于吸排油。

进一步，如图11、12所示，所述四相位吸排油机构7包括内悬架701和外悬架702，内悬架位于外悬架内侧，内悬架701和外悬架702之间设有同心环703，同心环703滑动套设在柱塞组件的柱塞205上且与外悬架702连接，外悬架上的大滚轮轴外端靠轴用挡圈固定进行限位，大滚轮轴的根部与同心环的径向孔相连，从而实现了传动轴组件、同心环、外悬架、滚轮组件的同步运动。内悬架701与柱塞组件的柱塞205相连接，两者同步运动，外悬架702与柱塞组件的传动轴207相连接，两者同步运动。柱塞组件、同心环、缸体组件三者之间形成容腔，用以完成吸排油。优选地，所述内悬架701和外悬架702同轴线设置，且内悬架701和外悬架702之间的夹角为90°与曲面导轨210的外端面的凸轮曲面相对应，形成四象限吸排，提高泵送效率。内悬架701上设有内滚轮组件704，外悬架702上设有外滚轮组件705，内滚轮组件704和外滚轮组件705均与位于泵芯组件2同侧的曲面导轨210相配合。内滚轮组件704、外滚轮组件705在曲面导轨210的曲面上滚动能够实现柱塞的转动和轴向往复运动，且减小摩擦。内悬架中间有内花键槽12，用于连接柱塞，外端有通孔使用大滚轮轴安装内滚轮组件和同心环。所述外悬架中间有外花键槽13，用于连接传动轴，外端有通槽使用大滚轮轴安装滚轮组件，内部装有外滚轮组件。传动轴中间有花键用于连接外悬架，实现两者的同步运动。柱塞的两端设有花键，用于连接内悬架。

进一步，如图5所示，所述内悬架701的两端均设有内安装槽14，外悬架702的两端均设有外安装槽15，内滚轮组件704设置在内安装槽内，外滚轮组件705安装在外安装槽内；内滚轮组件704和外滚轮组件705均包括锥面滚轮套5-1，锥面滚轮套5-1内设有大滚轮轴5-2，大滚轮轴5-2通过第一轴承5-3与锥面滚轮套5-1转动连接。如图7所示，所述同心环703上设有一体成型的耳座3-1，耳座3-1上设有连接孔，连接孔为径向设置的径向孔，外滚轮组件705的大滚轮轴5-2插入所述连接孔，实现外悬架与传动轴的同步运动。

大滚轮轴外端靠挡圈固定，同样地，外悬架两端上安装有内滚轮组件，内部有同心环和传动轴，传动轴连接另外一端的外悬架实现同步运动，内外悬架之间有传动机构的小滚轮组件，保证之间角度为90度，内外滚轮组件圆柱面和曲面导轨曲面接触，当联轴器转动，联轴器通过小滚轮组件带动泵芯中的柱塞转动，由于曲面导轨对内外滚轮组件的作用促使柱塞在转动的同时又能轴向往复运动，通过曲面导轨、缸体、同心环和柱塞之间密封腔之间的容积变化实现该泵的吸油和排油。

其他结构与实施例1相同。

如图9、10所示，实施例3，一种活塞泵，所述传动机构9包括联轴器901，联轴器901的轴端通过平面轴承902和深沟球轴承903与上端盖3转动连接，即上端盖中间开有通孔用于安装联轴器、深沟球轴承，机械密封、平面轴承。上端盖安装在泵壳的上端用于密封泵芯，上端盖上有用于固定泵用的法兰盘，在法兰盘上开有安装孔。平面轴承902和深沟球轴承903之间设有机械密封904，提高密封性。联轴器901的轴端伸出上端盖3与驱动件相连接且轴端通过轴用挡圈909限位，防止其轴向窜动，驱动件可采用电机；联轴器901的连接端位于上端盖3内且与四相位吸排油机构7相配合，联轴器901通过四相位吸排油机构7带动泵芯组件2转动。所述联轴器，通过轴承固定安装在上端盖中，轴端的花键与电机轴相连接，用于传递扭矩，联轴器下端开有U型槽用于安装小滚轮组件，小滚轮组件位于四相位吸排油机构的四象限空位处，通过内外滚轮组件接触，在电机的作用下推动内外悬架转动。

进一步，所述联轴器901的连接端设有U型座905，U型座905上设有小滚轮组件16，小滚轮组件分别位于四相位吸排油机构7相应的传动相位内，即位于内外悬架之间。所述小滚轮组件包括小滚轮轴906和外圈套907，外圈套907通过小滚轮轴906连接在U型座905上，且小滚轮轴906和外圈套907之间设有轴承908。小滚轮轴用于连接小滚轮套组件和联轴器，末端用轴用卡圈限位。小滚轮组件，安装在联轴器上，实现了联轴器与内外悬架的接触传递的作用。电机通过转接轴带动上端盖组件中的联轴器组件进行转动，联轴器组件的小滚轮组件与泵芯组件上的内外悬架相接触，从而带动泵芯组件上内外滚轮组件进行转动，而内外滚轮组件在曲面导轨上进行运动，但是曲面导轨是凹凸不平的，从而实现了往复运动，运动主要分为爬坡和下坡两个阶段，由于内外悬架相差90°相位，所以内悬架组件在的爬坡时，外悬架组件一定在下坡，当柱塞在向下运动时，同心环向上运动容腔体积增加，而此时柱塞组件槽口侧到达进油口侧，开始排油，此时内悬架组件位于曲面导轨环的最低点，下一刻开始排油，内悬架组件向上运动，排油口的面积从0逐渐增加，当内悬架组件运动到1/8圈时，排油口的到面积最大，（此时槽口正对出油口），然后开始减小，当内悬架组件运动到1/4圈时（此时悬架位于曲面导轨环最低点，排油口面积减小至0，排油结束。

其他结构与实施例1相同。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种活塞泵，包括壳体（1），壳体（1）上开设有出油口（6），其特征在于：所述壳体（1）内设有泵芯组件（2），泵芯组件（2）上设有至少一组四相位吸排油机构（7），壳体（1）的前后两端分别设有上端盖（3）和下端盖（4），泵芯组件（2）的前端与设置在上端盖（3）的传动机构（9）相连接，所述下端盖（4）上设有与泵芯组件（2）相对应的进油口（5）。

2.根据权利要求1所述的活塞泵，其特征在于：所述泵芯组件（2）包括固定在壳体（1）内的缸体（201），缸体（201）的中心部设有缸体衬套（202），缸体衬套（202）内设有柱塞组件，缸体（201）的前后两端均设有曲面导轨（210），曲面导轨（210）与四相位吸排油机构（7）相配合，缸体（201）上设有相连通的轴向油道（203）和径向油口（204），缸体衬套（202）上设有与径向油口（204）相对应的开口（209）。

3.根据权利要求2所述的活塞泵，其特征在于：所述柱塞组件包括柱塞（205），柱塞（205）内同轴设有传动轴（207），传动轴（207）与柱塞（205）之间设有耐磨套（208），柱塞（205）的外壁上沿周向设有吸油槽（206），相邻两个吸油槽（206）的开口方向相反；传动轴（207）和柱塞（205）分别与四相位吸排油机构相配合（7），柱塞（205）、缸体衬套（202）及四相位吸排油机构相配合（7）的同心环（703）之间形成吸压油腔（8）；所述曲面导轨（210）的外端面为凸轮曲面，凸轮曲面的相位差为90度，四相位吸排油机构（7）与曲面导轨（210）配合形成吸排油。

4.根据权利要求1~3任一项所述的活塞泵，其特征在于：所述泵芯组件（2）上设有两组四相位吸排油机构（7），四相位吸排油机构（7）分别设置在泵芯组件（2）的柱塞组件的两端且与柱塞组件相配合。

5.根据权利要求4所述的活塞泵，其特征在于：所述四相位吸排油机构（7）包括内悬架（701）和外悬架（702），内悬架（701）和外悬架（702）之间设有同心环（703），同心环（703）滑动套设在柱塞组件的柱塞（205）上且与外悬架（702）连接，内悬架（701）与柱塞组件的柱塞（205）相连接，外悬架（702）与柱塞组件的传动轴（207）相连接。

6.根据权利要求5所述的活塞泵，其特征在于：所述内悬架（701）和外悬架（702）同轴线设置，且内悬架（701）和外悬架（702）之间的夹角为90°，内悬架（701）上设有内滚轮组件（704），外悬架（702）上设有外滚轮组件（705），内滚轮组件（704）和外滚轮组件（705）均与位于泵芯组件（2）同侧的曲面导轨（210）相配合。

7.根据权利要求6所述的活塞泵，其特征在于：所述内悬架（701）的两端均设有内安装槽，外悬架（702）的两端均设有外安装槽，内滚轮组件（704）设置在内安装槽内，外滚轮组件（705）安装在外安装槽内；内滚轮组件（704）和外滚轮组件（705）均包括锥面滚轮套（5-1），锥面滚轮套（5-1）内设有大滚轮轴（5-2），大滚轮轴（5-2）通过第一轴承（5-3）与锥面滚轮套（5-1）转动连接。

8.根据权利要求7所述的活塞泵，其特征在于：所述同心环（703）上设有一体成型的耳座（3-1），耳座（3-1）上设有连接孔，外滚轮组件（705）的大滚轮轴（5-2）插入所述连接孔。

9.根据权利要求1~3、5~8任一项所述的活塞泵，其特征在于：所述传动机构（9）包括联轴器（901），联轴器（901）的轴端通过平面轴承（902）和深沟球轴承（903）与上端盖（3）转动连接，平面轴承（902）和深沟球轴承（903）之间设有机械密封（904），联轴器（901）的轴端伸出上端盖（3）与驱动件相连接且轴端通过轴用挡圈（909）限位；联轴器（901）的连接端位于上端盖（3）内且与四相位吸排油机构（7）相配合，联轴器（901）通过四相位吸排油机构（7）带动泵芯组件（2）转动。

10.根据权利要求9所述的活塞泵，其特征在于：所述联轴器（901）的连接端设有U型座（905），U型座（905）上设有小滚轮组件，小滚轮组件分别位于四相位吸排油机构（7）相应的传动相位内；所述小滚轮组件包括小滚轮轴（906）和外圈套（907），外圈套（907）通过小滚轮轴（906）连接在U型座（905）上，且小滚轮轴（906）和外圈套（907）之间设有轴承（908）。

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