CN112943598A

CN112943598A - 一种低脉冲高压柱塞泵

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Publication number: CN112943598A
Application number: CN202110337978.7A
Authority: CN
Inventors: 李建华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-03-30
Filing date: 2021-03-30
Publication date: 2021-06-11

Abstract

本发明属于液体动力设备技术领域，尤其涉及柴油液压动力设备技术领域，具体涉及一种低脉冲高压柱塞泵，本发明在柱塞杆与驱动杆之间设置柱塞缓冲部，通过与正恒阀相互配合，优化了柱塞泵出口介质的脉冲特性，提高了出口介质脉冲曲线的谷值，进而大幅度缓解了震动脉冲，使出口介质的压力变化平缓；采用本发明的高压柱塞泵，能够降低对泵后部件的强度要求和安装要求，降低了设备成本和安装成本。

Description

一种低脉冲高压柱塞泵

技术领域

本发明属于液体动力设备技术领域，尤其涉及柴油液压动力设备技术领域，具体涉及一种低脉冲高压柱塞泵。

背景技术

高压柱塞泵的使用压力一般应在10MPa～100MPa之间。它属于容积式泵，借助工作腔里的容积周期性变化来达到输送液体的目的；原动机的机械能经泵直接转化为输送液体的压力能；泵的容量只取决于工作腔容积变化值及其在单位时间内的变化次数，理论上与排出压力无关。往复泵是借助于活塞在液缸工作腔内的往复运动(或通过隔膜、波纹管等挠性元件在工作腔内的周期性弹性变形)来使工作腔容积产生周期性变化的。在结构上，往复泵的工作腔是借助密封装置与外界隔开，通过泵阀(吸入阀和排出阀)与管路沟通或闭合。

高压柱塞泵一般由电极经减速器后带动或内燃机经变速齿轮后带动，由于高压柱塞泵的输出介质由往复运动的柱塞杆带动，在柱塞泵中，液体介质的吸入和排出过程是交替进行的，而且活塞在位移过程中，其速度又在不断地变化之中。在只有一个工作腔的泵中，泵的瞬时流量不仅随时间而变化，而且是不连续的，因此输出流量是脉动的。

由于高压柱塞泵的出口介质压力过高且为脉动，因此对其下游配套使用的管路、接头等部件的强度要求、安装要求特别高，需大于脉动压力的峰值，但是使用这些泵后高压介质的机械运动部件的设计扭矩并不会由峰值来决定，过高的设备强度要求、安装要求增加了成本却不能达到应有的价值；同时出口介质的脉动特性会增强整体设备的震动感，噪音过大且容易使柱塞泵所安装设备的各零部件之间产生震动松动，形成生产和安全隐患。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种低脉冲高压柱塞泵，在柱塞杆与驱动杆之间设置柱塞缓冲部，通过与正恒阀相互配合，优化了柱塞泵出口介质的脉冲特性，提高了出口介质脉冲曲线的谷值，进而大幅度缓解了震动脉冲，使出口介质的压力变化平缓；采用本发明的高压柱塞泵，能够降低对泵后部件的强度要求和安装要求，降低了设备成本和安装成本。

一种低脉冲高压柱塞泵，包括：

泵体；

驱动杆，至少一部分设置在所述泵体内；

一级凸轮，设置在所述泵体内的所述驱动杆上；

一级凸轮连杆，动源端偏心铰接在所述一级凸轮上；

一级柱塞杆，至少一部分设置在所述泵体的一级柱塞腔内，尾部与所述一级凸轮连杆的驱动端驱动设置，头部设置在所述泵体的一级柱塞腔内，用于在所述一级凸轮连杆的带动下在所述一级柱塞腔内进行往复运动；

一级柱塞缓冲部，设置在所述一级凸轮连杆与所述一级柱塞杆之间，用于弹性缓冲所述一级凸轮连杆至所述一级柱塞杆的运动传导；

一级单向阀，设置在所述泵体上，出口接通所述泵体的一级油液腔；

一级正恒阀，入口接通所述一级油液腔，许流通方向为所述一级油液腔的外部。

进一步的，所述一级柱塞缓冲部包括：

弹簧杆，一端固定在所述一级凸轮连杆的驱动端，另一端固定连接推动块；

活动腔，固定在所述一级柱塞杆的尾部，用于提供所述推动块的活动空间；

其中，所述推动块设置在所述活动腔内；

还包括：缓冲弹簧，套装在所述弹簧杆上，所述铰接块与所述活动腔之间。

进一步的，为了能够在提高出口介质脉冲曲线的谷值的基础上削除介质脉冲的峰值，进一步使出口介质压力变化更加平缓，所述高压柱塞泵还包括出油腔，所述一级正恒阀的出口连通所述出油腔，所述出油腔上设置有去峰正恒阀。

进一步的，为了将去峰正恒阀的动力补偿至进油腔中，将介质脉冲波峰的动能补偿至二级泵组、三级泵组的入口处，不造成能源浪费，所述高压柱塞泵还包括进油腔，通过单向阀连通油液源，所述一级单向阀的入口连通所述进油腔，所述去峰正恒阀的出口连通所述进油腔。

进一步的，为了能够进一步提高介质脉冲的谷值，优化脉冲曲线，进一步使出口介质压力变化更加平缓所述一级单向阀为正恒阀，所述高压柱塞泵还设置有加压装置，所述加压装置用于向进入所述出油腔的介质加压。

进一步的，为了实现高压柱塞泵的出口介质压力可调，所述一级单向阀为许通过压力可调的正恒阀。

进一步的，为了使各泵组之间采用差时做功或交替做功的方式，进一步使介质脉冲变得更加平缓，使整体高压柱塞泵的输出介质变为紊流，几近解决了高压柱塞泵的后端介质脉冲问题，所述高压柱塞泵还包括二级泵组，所述二级泵组包括：

二级凸轮，设置在所述泵体内的所述驱动杆上；

二级凸轮连杆，动源端偏心铰接在所述二级凸轮上；

二级柱塞杆，至少一部分设置在所述泵体的二级柱塞腔内，尾部与所述二级凸轮连杆的驱动端驱动设置，头部设置在所述泵体的二级柱塞腔内，用于在所述二级凸轮连杆的带动下在所述二级柱塞腔内进行往复运动；

二级柱塞缓冲部，设置在所述二级凸轮连杆与所述二级柱塞杆之间，用于弹性缓冲所述二级凸轮连杆至所述二级柱塞杆的运动传导；

二级单向阀，设置在所述泵体上，入口连通所述进油腔，出口接通所述泵体的二级油液腔；

二级正恒阀，入口接通所述二级油液腔，许流通方向为所述出油腔；

其中：所述二级柱塞杆与所述一级柱塞杆差时做功。

进一步的，各泵组之间采用差时做功或交替做功的方式，进一步使介质脉冲变得更加平缓，使整体高压柱塞泵的输出介质变为平流，解决高压柱塞泵的后端介质脉冲问题，所述高压柱塞泵还包括三级泵组，所述三级泵组包括：

三级凸轮，设置在所述泵体内的所述驱动杆上；

三级凸轮连杆，动源端偏心铰接在所述三级凸轮上；

三级柱塞杆，至少一部分设置在所述泵体的三级柱塞腔内，尾部与所述三级凸轮连杆的驱动端驱动设置，头部设置在所述泵体的三级柱塞腔内，用于在所述三级凸轮连杆的带动下在所述三级柱塞腔内进行往复运动；

三级柱塞缓冲部，设置在所述三级凸轮连杆与所述三级柱塞杆之间，用于弹性缓冲所述三级凸轮连杆至所述三级柱塞杆的运动传导；

三级单向阀，设置在所述泵体上，入口连通所述进油腔，出口接通所述泵体的三级油液腔；

三级正恒阀，入口接通所述三级油液腔，许流通方向为所述出油腔；

其中：所述一级柱塞杆、二级柱塞杆和三级柱塞杆之间交替做功。

进一步的，所述二级正恒阀和三级正恒阀均为许通过压力可调的正恒阀。

进一步的，所述二级单向阀和三级单向阀均为正恒阀。

采用上述技术方案，本发明还能够带来以下有益效果：

1、本发明设置了去峰正恒阀，能够在提高出口介质脉冲曲线的谷值的基础上削除介质脉冲的峰值，进一步使出口介质压力变化更加平缓。

2、本发明设置统一的进油腔，将去峰正恒阀的动力补偿至进油腔中，将介质脉冲波峰的动能补偿至二级泵组、三级泵组的入口处，不造成能源浪费。

3、本发明设置加压装置，用于向进入所述出油腔的介质加压，能够进一步提高介质脉冲的谷值，优化脉冲曲线，进一步使出口介质压力变化更加平缓。

4、本发明设置多级泵组，各泵组之间采用差时做功或交替做功的方式，进一步使介质脉冲变得更加平缓，使整体高压柱塞泵的输出介质变为紊流，三级后变为平流，解决了高压柱塞泵的后端介质脉冲问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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它的附图。

图1为本发明具体实施方式中一种低脉冲高压柱塞泵的运动部分整体视图；

图2为本发明具体实施方式中一种低脉冲高压柱塞泵的运动部分俯视图；

图3为本发明具体实施方式中传统高压柱塞泵的后端介质脉冲曲线；

图4为本发明具体实施方式中一种低脉冲高压柱塞泵的后端介质脉冲曲线；

图5为本发明具体实施方式中安装有去峰装置后一种低脉冲高压柱塞泵的后端介质脉冲曲线；

图6为本发明具体实施方式中安装有去峰装置并设置三级泵组后一种低脉冲高压柱塞泵的后端介质脉冲曲线；

其中：

2、驱动杆；3、一级凸轮；4、一级凸轮连杆；5、一级柱塞杆；6、一级柱塞缓冲部；9、一级单向阀；10、一级正恒阀；602、弹簧杆；603、推动块；604、活动腔；605、缓冲弹簧；11、出油腔；12、去峰正恒阀；13、进油腔；14、二级泵组；141、二级凸轮；142、二级凸轮连杆；143、二级柱塞杆；144、二级柱塞缓冲部；147、二级单向阀；148、二级正恒阀；15、三级泵组；151、三级凸轮；152、三级凸轮连杆；153、三级柱塞杆；154、三级柱塞缓冲部；157、三级单向阀；158、三级正恒阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。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。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本发明，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

传统的高压柱塞泵高压柱塞泵的输出介质由往复运动的柱塞杆带动，在柱塞泵中，液体介质的吸入和排出过程是交替进行的，而且活塞在位移过程中，其速度又在不断地变化之中。在只有一个工作腔的泵中，泵的瞬时流量不仅随时间而变化，而且是不连续的，因此输出流量是脉动的，其脉动曲线如图3所示。

在本发明的一个实施例中，提出一种低脉冲高压柱塞泵，如图1所示，包括：

泵体，用于提供各部件的安装框架，在本实施例中采用现有技术；

驱动杆2，至少一部分设置在泵体内；

一级凸轮3，设置在泵体内的驱动杆2上；

一级凸轮3连杆，动源端偏心铰接在一级凸轮3上；

一级柱塞杆5，至少一部分设置在泵体的一级柱塞腔内，尾部与一级凸轮连杆4的驱动端驱动设置，头部设置在泵体的一级柱塞腔内，用于在一级凸轮连杆4的带动下在一级柱塞腔内进行往复运动；

一级柱塞缓冲部6，设置在一级凸轮连杆4与一级柱塞杆5之间，用于弹性缓冲一级凸轮连杆4至一级柱塞杆5的运动传导；

一级单向阀9，设置在泵体上，出口接通泵体的一级油液腔；

一级正恒阀10，入口接通一级油液腔，许流通方向为一级油液腔的外部。

在本实施例中，如图2所示，一级柱塞缓冲部6包括：

弹簧杆602，一端固定在一级凸轮连杆4的驱动端，，另一端固定连接推动块603；

活动腔604，固定在一级柱塞杆5的尾部，用于提供推动块603的活动空间；

其中，推动块603设置在活动腔604内；

还包括：缓冲弹簧605，套装在弹簧杆602上，铰接块601与活动腔604之间。

在本实施例中，缓冲弹簧605的劲度系数需与一级正恒阀10相配合，保证当推动块603接触到一级柱塞杆5的尾部时，一级凸轮连杆4能够给与一级柱塞杆5的压力(即一级柱塞杆5给与一级油液腔的压力)能够刚好达到一级正恒阀10的开启压力。此后一级柱塞杆5给与一级油液腔的压力持续增加，一级正恒阀10的恒压作用失效，高压柱塞泵的出口，即一级油液腔的外部的介质才开始做脉动传输；

由于缓冲弹簧605的存在，在推动块603接触到一级柱塞杆5的尾部之前一级凸轮连杆4的压力已经上升，因此提高了传统高压柱塞泵的谷值，因此优化了高压柱塞泵出口介质的脉冲特性。

本实施例在柱塞杆与驱动杆2之间设置柱塞缓冲部，通过与正恒阀相互配合，优化了高压柱塞泵出口介质的脉冲特性，其脉冲曲线如图4所示，提高了出口介质脉冲曲线的谷值，进而大幅度缓解了震动脉冲，使出口介质的压力变化平缓；采用本发明的高压柱塞泵，能够降低对泵后部件的强度要求和安装要求，降低了设备成本和安装成本。

在一个实施例中，如图1所示，高压柱塞泵还包括出油腔11，一级正恒阀10的出口连通出油腔11，出油腔11上设置有去峰正恒阀12。

在本实施例中，去峰正恒阀12的开通压力设置为上述实施例的介质脉冲的波谷至波峰的4/5处，削除了介质脉冲的波峰，进一步使高压柱塞泵的出口介质压力变化变得更加平缓。其脉冲曲线如图5所示。

在一个实施例中，高压柱塞泵还包括进油腔13，通过单向阀连通油液源，一级单向阀9的入口连通进油腔13，去峰正恒阀12的出口连通进油腔13。

在一个实施例中，一级单向阀9为正恒阀；

高压柱塞泵还设置有加压装置，加压装置用于向进入出油腔11的介质加压。用于向进入出油腔11的介质加压，能够进一步提高介质脉冲的谷值，优化脉冲曲线，进一步使出口介质压力变化更加平缓。

在一个实施例中，一级单向阀9为许通过压力可调的正恒阀。

在一个实施例中，如图1或图2所示，高压柱塞泵还包括二级泵组14，二级泵组14包括：

二级凸轮141，设置在泵体内的驱动杆2上；

二级凸轮141连杆，动源端偏心铰接在二级凸轮141上；

二级柱塞杆143，至少一部分设置在泵体的二级柱塞腔内，尾部与二级凸轮141连杆的驱动端驱动设置，头部设置在泵体的二级柱塞腔内，用于在二级凸轮141连杆的带动下在二级柱塞腔内进行往复运动；

二级柱塞缓冲部144，设置在二级凸轮141连杆与二级柱塞杆143之间，用于弹性缓冲二级凸轮141连杆至二级柱塞杆143的运动传导；

二级单向阀147，设置在泵体上，入口连通进油腔13，出口接通泵体的二级油液腔；

二级正恒阀148，入口接通二级油液腔，许流通方向为出油腔11；

其中：二级柱塞杆143与一级柱塞杆5差时做功。

本实施例设置两级泵组，泵组之间采用差时做功的方式，进一步使介质脉冲变得更加平缓，使整体高压柱塞泵的输出介质变为紊流，几近解决了高压柱塞泵的后端介质脉冲问题。

在本实施例中，如图1或图2所示，高压柱塞泵还包括三级泵组15，三级泵组15包括：

三级凸轮151，设置在泵体内的驱动杆2上；

三级凸轮151连杆，动源端偏心铰接在三级凸轮151上；

三级柱塞杆153，至少一部分设置在泵体的三级柱塞腔内，尾部与三级凸轮151连杆的驱动端驱动设置，头部设置在泵体的三级柱塞腔内，用于在三级凸轮151连杆的带动下在三级柱塞腔内进行往复运动；

三级柱塞缓冲部154，设置在三级凸轮151连杆与三级柱塞杆153之间，用于弹性缓冲三级凸轮151连杆至三级柱塞杆153的运动传导；

三级单向阀157，设置在泵体上，入口连通进油腔13，出口接通泵体的三级油液腔；

三级正恒阀，入口接通三级油液腔，许流通方向为出油腔11；

其中：一级柱塞杆5、二级柱塞杆143和三级柱塞杆153之间交替做功。

在本实施例中，二级正恒阀148和三级正恒阀均为许通过压力可调的正恒阀。

在本实施例中，二级单向阀147和三级单向阀157均为正恒阀。

本实施例设置多级泵组，各泵组之间采用交替做功的方式，进一步使介质脉冲变得更加平缓，使整体高压柱塞泵的输出介质变为平流，解决了高压柱塞泵的后端介质脉冲问题。其脉冲曲线如图6所示。

本实施例采用统一的进油腔13和出油腔11，将去峰正恒阀12的动力补偿至进油腔13中，将介质脉冲波峰的动能补偿至二级泵组14、三级泵组15的入口处，不造成能源浪费。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种低脉冲高压柱塞泵，其特征在于，包括：

泵体；

驱动杆，至少一部分设置在所述泵体内；

一级凸轮，设置在所述泵体内的所述驱动杆上；

一级凸轮连杆，动源端偏心铰接在所述一级凸轮上；

2.根据权利要求1所述的高压柱塞泵，其特征在于：所述一级柱塞缓冲部包括：

其中，所述推动块设置在所述活动腔内；

3.根据权利要求1所述的高压柱塞泵，其特征在于：所述高压柱塞泵还包括出油腔，所述一级正恒阀的出口连通所述出油腔，所述出油腔上设置有去峰正恒阀。

4.根据权利要求3所述的高压柱塞泵，其特征在于：所述高压柱塞泵还包括进油腔，通过单向阀连通油液源，所述一级单向阀的入口连通所述进油腔，所述去峰正恒阀的出口连通所述进油腔。

5.根据权利要求4所述的高压柱塞泵，其特征在于：所述一级单向阀为正恒阀；

所述高压柱塞泵还设置有加压装置，所述加压装置用于向进入所述出油腔的介质加压。

6.根据权利要求1所述的高压柱塞泵，其特征在于：所述一级单向阀为许通过压力可调的正恒阀。

7.根据权利要求4所述的高压柱塞泵，其特征在于：所述高压柱塞泵还包括二级泵组，所述二级泵组包括：

二级凸轮，设置在所述泵体内的所述驱动杆上；

二级凸轮连杆，动源端偏心铰接在所述二级凸轮上；

其中：所述二级柱塞杆与所述一级柱塞杆差时做功。

8.根据权利要求7所述的高压柱塞泵，其特征在于：所述高压柱塞泵还包括三级泵组，所述三级泵组包括：

三级凸轮，设置在所述泵体内的所述驱动杆上；

三级凸轮连杆，动源端偏心铰接在所述三级凸轮上；

9.根据权利要求8所述的高压柱塞泵，其特征在于：所述二级正恒阀和三级正恒阀均为许通过压力可调的正恒阀。

10.根据权利要求8所述的高压柱塞泵，其特征在于：所述二级单向阀和三级单向阀均为正恒阀。