CN114623075A - 一种立式往复泵液力端及应用该液力端的增压泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立式往复泵液力端及应用该液力端的增压泵，其中，本发明的液力端包括支座，支座上安装有若干个分泵体模块，分泵体模块包括泵主体，泵主体内部沿竖直方向设有柱塞通道，柱塞通道内设有柱塞，泵主体内部设有阀安装通道，阀安装通道与柱塞通道两个通道的中轴线之间成α夹角，0°≤α≤90°，阀安装通道内设有进液阀组和排液阀组，在进液阀组和排液阀组之间设有连通阀安装通道与柱塞通道的中间通道；增压泵包括液力端，还包括动力端，动力端为柱塞做往复运动提供动力。本发明具有可在高度受限的空间使用、可以快速进行拆装、维修时拆装方便且维修成本低的优点。

Description

一种立式往复泵液力端及应用该液力端的增压泵

技术领域

本发明涉及往复泵技术领域，特别是一种立式往复泵液力端及应用该液力端的增压泵。

背景技术

立式往复泵具有占地面积小，柱塞及其密封件不易偏磨，使用寿命长等优点，已广泛应用于各个领域。由于立式往复泵的液力端中的柱塞是垂直于地表作往复运动的，其阀腔孔常布置于与柱塞孔同轴的下端，这样布置的阀运动方向垂直于地表，阀运动顺畅、不偏磨。但是由于拆装阀组须先拆掉柱塞及密封，阀组安装维修不便。液力端的高度是柱塞及密封组件加阀组件高度之和，常规的立式往复泵要在动力端和液力端之间留出足够的空间，才能够拆装柱塞、密封组件及阀组件，所以泵的总高度偏高，不利于安装在高度受限的空间，且随着泵高度增加，泵的稳定性变差，振动也会增加。

另外，在输送高压液体的过程中，往复泵液力端的进口压力较大，部分应用领域选择的进口压力都在5MPa以上。在这种情况下，液力端的进口压力会反作用于柱塞，往复泵在运行过程中，由于进口压力的作用，十字头销在轴向推、拉过程中都会受力，动力端的十字头销与销套、曲轴与曲轴瓦之间会因没有供油间隙而得不到润滑，导致往复泵的动力端运动件干摩擦发热。

为解决上述技术问题，目前已经出现了一种以平衡管技术为核心的液力平衡往复泵。液力平衡原理就是设定柱塞为直径不同的主副结构，主柱塞与副柱塞之间会形成一个环形面积，使这个环形面积处于一个液力平衡腔中，液力平衡腔与泵进口或泵出口相连通，那么环形面积处就会受到来自泵进口或泵出口的压力，使柱塞前后移动过程中达到一个液力平衡的状态，柱塞运行时十字头销与销套、曲轴与曲轴瓦可以脱开进润滑油，以减少动力端发热情况。如专利申请号CN201320246303.2公开的液力平衡式增压注水泵以及专利申请号CN200720018970.X公开的可调式组合阀液力平衡泵头，均是应用这种平衡管结构的液力平衡往复泵。

但是，当现有的液力平衡往复泵的以上优点结合到立式往复泵中时，由于主副结构的柱塞相比于普通柱塞长度更长，不利于安装在高度受限的空间，泵体内部也会因为平衡腔和平衡源支路的设计而更加臃肿。因此，所以如何提供一种可在高度受限空间使用的立式往复泵成为了本技术领域人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种立式往复泵液力端及应用该液力端的增压泵。本发明具有可在高度受限的空间使用、可以快速进行拆装、维修时拆装方便且维修成本低的优点。

本发明的技术方案：一种立式往复泵液力端，包括支座，所述支座上安装有若干个分泵体模块，所述分泵体模块包括泵主体，泵主体内部沿竖直方向设有柱塞通道，柱塞通道内设有柱塞，所述泵主体内部设有阀安装通道，所述阀安装通道与柱塞通道两个通道的中轴线之间成α夹角，0°≤α≤90°，所述阀安装通道内设有进液阀组和排液阀组，在进液阀组和排液阀组之间设有连通阀安装通道与柱塞通道的中间通道。

与现有技术相比，本发明液力端的有益效果体现在：本发明将整泵体组件更换为若干个分泵体模块，维修时针对有故障的分泵体模块可在不拆除动力端的前提下将其从支座上拆下，方便维修。若单个分泵体模块损坏，可快速拆装，进行单独更换，维修成本小，且不需要预留动力端和液力端之间拆装柱塞的空间，可将立式往复泵整体高度降低，可在高度受限的空间使用。

作为本发明的分泵体模块，内部采用完全独立的柱塞通道和阀安装通道，两个通道之间仅通过中间通道进行连接，由于两个通道相互独立，并非像常规立式往复泵液力端一样同通道上下布置，本发明柱塞通道和阀安装通道也有助于分泵体模块高度的降低，使得采用本发明分泵体模块的立式往复泵高度进一步降低；同时，由于柱塞通道和阀安装通道是相互独立的，也使得阀安装通道内的进液阀组、排液阀组与柱塞通道内的柱塞也是相互独立，进液阀组、排液阀组和柱塞可独立拆装，出现故障时可单独更换，大大降低了本发明的使用成本和维修成本。

前述的一种立式往复泵液力端中，所述阀安装通道与柱塞通道平行布置，α=0°，所述进液阀组设置在阀安装通道的下部，排液阀组设置在阀安装通道的上部。

前述的一种立式往复泵液力端中，所述支座集成有若干个进液通道，每个进液通道连通阀安装通道的进液阀组所在端，若干个进液通道汇聚到集成在支座上的总进液管处。

前述的一种立式往复泵液力端中，所述支座上设有定位销，泵主体的底部设有定位孔，分泵体模块通过定位销与定位孔的配合定位连接在支座上，当定位销与定位孔的配合解除后，分泵体模块可沿水平方向从支座上拆除。

前述的一种立式往复泵液力端中，所述支座整体呈圆盘状，支座的中心设有分隔组件，所述分隔组件包括若干块通过支座中心且沿圆周均布的隔板，相邻两块隔板之间布置一个分泵体模块。

前述的一种立式往复泵液力端中，在各分泵体模块的阀安装通道的排液阀组所在端设置有连接管，相邻两个分泵体模块的连接管相连通，在其中一个分泵体模块的阀安装通道的排液阀组所在端设置总排液管，各分泵体模块通过连接管将各自的排液汇聚到总排液管处。

前述的一种立式往复泵液力端中，所述中间通道的一端连接进液阀组和排液阀组之间阀腔，该端相对于水平面的高度为第一高度，中间通道的另一端与柱塞通道的底部相连接，该端相对于水平面的高度为第二高度，所述第一高度高于第二高度。

前述的一种立式往复泵液力端中，所述柱塞通道与柱塞之间由下至上依次设有主密封、油环和副密封，所述柱塞通道内壁设有对主密封轴向限位的台阶，台阶给予主密封轴向向上的作用力，所述副密封的上方设有对其轴向向下压紧的调节螺帽。

前述的一种立式往复泵液力端中，所述主密封的下方设有第一补偿弹簧，第一补偿弹簧的一端抵住主密封，另一端抵住柱塞通道的底部。

前述的一种立式往复泵液力端中，所述泵主体内部设有存油柱，所述存油柱经小孔与油环相连通。

前述的一种立式往复泵液力端中，所述存油柱与柱塞通道平行布置。

前述的一种立式往复泵液力端中，所述阀安装通道的两端贯通。

应用前述的一种立式往复泵液力端的增压泵，还包括动力端，所述动力端为柱塞做往复运动提供动力。

前述的一种增压泵中，所述动力端包括中间杆组件，所述中间杆组件经卡箍与液力端的柱塞相连接；所述中间杆组件包括平衡腔体，平衡腔体内部轴向安装有中间杆，所述中间杆包括上下连接的第一杆体和第二杆体，第一杆体的直径小于第二杆体的直径，第一杆体和第二杆体之间由一段第一曲面过渡连接，所述第一曲面在中间杆轴向方向上的投影为一个圆环面，该圆环面的面积等于柱塞下端面的面积；

中间杆上下运动时，平衡腔体内第一曲面行程所对应的区域形成液力平衡腔，所述平衡腔体的侧壁设有连通液力平衡腔的进液口，所述进液口与分泵体模块的阀安装通道的进液阀组所在端相连通。

前述的一种增压泵中，所述中间杆与平衡腔体内壁之间设有密封组件，密封组件包括由上至下依次设置的压板、防转块、第一导向套、上密封体、支撑环、第二补偿弹簧、下密封体、第二导向套和压紧螺帽，所述第二补偿弹簧布置在液力平衡腔内。

前述的一种增压泵中，所述进液口与分泵体模块的阀安装通道的进液阀组所在端之间设有隔离油缸，所述隔离油缸的一端经第一油路连接分泵体模块的阀安装通道的进液阀组所在端，另一端经第二油路连接液力平衡腔，所述第二油路上连接有蓄能器。

前述的一种增压泵中，所述平衡腔体与支座为一体式连接的结构。

前述的一种增压泵中，所述中间杆的底部安装有调心组件，通过卡箍将调心组件与液力端的柱塞相连。

附图说明

图1是本发明液力端的内部结构示意图；

图2是本发明液力端的俯视图；

图3是泵主体的结构示意图；

图4是存油柱与柱塞通道相对位置关系示意图；

图5是本发明一种增压泵的结构示意图；

图6是中间杆组件的结构示意图；

图7是进液口与分泵体模块的阀安装通道的进液阀组所在端之间管路图。

附图标记：1-支座，2-分泵体模块，3-泵主体，4-阀安装通道，5-中间通道，6-连接管，7-总排液管，11-进液通道，12-总进液管，13-定位销，14-隔板，31-柱塞通道，32-柱塞，33-定位孔，34-主密封，35-油环，36-副密封，37-调节螺帽，38-第一补偿弹簧，39-存油柱，41-进液阀组，42-排液阀组，100-动力端，200-中间杆组件，201-平衡腔体，202-中间杆，203-液力平衡腔，204-进液口，205-调心组件，300-卡箍，310-小孔，401-压板，402-防转块，403-第一导向套，404-上密封体，405-支撑环，406-第二补偿弹簧，407-下密封体，408-第二导向套，409-压紧螺帽，500-隔离油缸，501-第一油路，502-第二油路，503-蓄能器，2021-第一杆体，2022-第二杆体，2023-第一曲面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例1：一种立式往复泵液力端，结构如图1至图4所示，本实施例采用3缸均布的方式，包括支座1，支座1上安装有3个分泵体模块2，分泵体模块2包括泵主体3，泵主体3内部沿竖直方向设有柱塞通道31，柱塞通道31内设有柱塞32，泵主体3内部设有阀安装通道4，阀安装通道4与柱塞通道31两个通道的中轴线之间成0°夹角，也即阀安装通道4与柱塞通道31平行布置，该设置使得阀组和柱塞32及其密封组能平行安装，在保持柱塞32沿竖直方向运动的前提下，拆装进液阀组41和排液阀组42不用动柱塞32以及与柱塞32配合的密封组，可实现进液阀组41和排液阀组42的快速更换，且使液力端高度进一步降低，阀安装通道4内设有进液阀组41和排液阀组42，在进液阀组41和排液阀组42之间设有连通阀安装通道4与柱塞通道31的中间通道5。

另外，阀安装通道4与柱塞通道31平行布置也使得本发明的泵主体3更加易于加工，仅需在竖直方向上加工出两个通道即可。

作为优选，进液阀组41设置在阀安装通道4的下部，排液阀组42设置在阀安装通道4的上部。

作为优选，支座1集成有3个进液通道11，每个进液通道11连通阀安装通道4的进液阀组41所在端，3个进液通道11汇聚到集成在支座1上的总进液管12处，也即支座1为一个总进液端，同时将输入的液体通过各进液通道11合理分配到支座1上的各个点位，使得液力端的进液更加方便、稳定。

作为优选，支座1上设有定位销13，泵主体3的底部设有定位孔33，分泵体模块2通过定位销13与定位孔33的配合定位连接在支座1上，定位销13与定位孔33的配合方式不仅能起到定位的作用，同时便于快速拆装，当定位销13与定位孔33的配合解除后，分泵体模块2可沿水平方向从支座1上拆除，也即支座1上安装分泵体模块2的部位为平面，该结构使得分泵体模块2无需在竖直方向上进行拆装，可进一步降低应用本发明液力端立式往复增压泵的整体高度。

作为优选，当分泵体模块2通过定位销13与定位孔33的配合定位连接在支座1上后，定位销13与柱塞通道31之间呈同轴布置。

作为优选，支座1整体呈圆盘状，支座1的中心设有分隔组件，分隔组件包括3块通过支座1中心且沿圆周均布的隔板14，相邻两块隔板14之间布置一个分泵体模块2，每个分泵体模块2之间更加独立，相互之间的影响更小，有助于提升本发明的稳定性。同时，支座1的造型使得分泵体模块2安装的空间利用率高，也即应用本发明液力端的立式往复增压泵结构会更加紧凑，集成度更高，不仅在竖直维度上可以节省空间，水平维度上亦是如此。

作为优选，在各分泵体模块2的阀安装通道4的排液阀组42所在端设置有连接管6，相邻两个分泵体模块2的连接管6相连通，在其中一个分泵体模块2的阀安装通道4的排液阀组42所在端设置总排液管7，各分泵体模块2通过连接管6将各自的排液汇聚到总排液管7处，通过总排液管7完成排液，由于本发明各分泵体模块2是呈圆周分布的，因此，其中一对相邻的分泵体模块2无需用连接管6连接，也能实现所有分泵体模块2的全连通，可以节省连接管6的使用，同时，不安装连接管6的一对相邻的分泵体模块2之间具有一个较大的空位，该空位处用于布置支座1的总进液管12，合理利用空间，增加了液力端的结构紧凑度和集成度。

作为优选，中间通道5的一端连接进液阀组41和排液阀组42之间阀腔，该端相对于水平面的高度为第一高度，中间通道5的另一端与柱塞通道31的底部相连接，该端相对于水平面的高度为第二高度，第一高度高于第二高度，也即中间通道5相对于水平面为一个倾斜的通道，不易积液，中间通道5连通到柱塞通道31的底部，以减小分泵体模块2交变腔容积。

作为优选，柱塞通道31与柱塞32之间由下至上依次设有主密封34、油环35和副密封36，柱塞通道31内壁设有对主密封34轴向限位的台阶，台阶给予主密封34轴向向上的作用力，副密封36的上方设有对其轴向向下压紧的调节螺帽37。

作为优选，主密封34的下方设有第一补偿弹簧38，第一补偿弹簧38的一端抵住主密封34，另一端抵住柱塞通道31的底部，当主密封34或副密封36磨损，出现泄漏倾向时，第一补偿弹簧38能通过对主密封34的作用，及时压紧密封件。

作为优选，泵主体3内部设有存油柱39，存油柱39经小孔310与油环35相连通。

作为优选，存油柱39与柱塞通道31平行布置。

本发明工作时存油柱39内的润滑油通过小孔310进入到油环35内，给柱塞32提供润滑，提高柱塞32及密封件的使用寿命。

作为优选，阀安装通道4的两端贯通，不仅便于加工，还方便进液阀组41和排液阀组42的安装。

液力端的装配过程：本发明液力端的分泵体模块2可以提前预制，取加工好的泵主体3，沿阀安装通道4竖直装入进液阀组41和排液阀组42，用螺塞压紧固定排液阀组42，沿柱塞通道31装入第一补偿弹簧38、主密封34、副密封36和柱塞32，用调节螺帽37压紧副密封36，至此分泵体模块2预制完成；随后取支座1，在支座1上通过定位销13与定位孔33的配合逐个安装分泵体模块2，分泵体模块2安装时，泵主体3会靠住支座1上相邻的两块隔板14，同时泵主体3的阀安装通道4下端也会与支座1上集成的进液通道11对准，当所有分泵体模块2装配后，用连接管6将相邻的两个分泵体模块2进行连接，其中一对相邻的分泵体模块2之间无需用连接管6连接，该空间对应着总进液管12，而总排液管7需要单独安装在其中一个分泵体模块2的阀安装通道4的排液阀组42所在端。

当液力端与动力端100还未装配前，各分泵体模块2的安装可以较为随意，若液力端与动力端100已经完成装配，此时若需要从液力端拆装分泵体模块2，分泵体模块2则需要严格按水平方向进行拆装。

实施例2：一种增压泵，结构如图5至图7所示，包括实施例1中的液力端，还包括动力端100，动力端100为柱塞32做往复运动提供动力。

作为优选，动力端100包括中间杆组件200，中间杆组件200经卡箍300与液力端的柱塞32相连接；中间杆组件200包括平衡腔体201，平衡腔体201内部轴向安装有中间杆202，中间杆202包括上下连接的第一杆体2021和第二杆体2022，第一杆体2021的直径小于第二杆体2022的直径，第一杆体2021和第二杆体2022之间由一段第一曲面2023过渡连接，第一曲面2023在中间杆202轴向方向上的投影为一个圆环面，该圆环面的面积等于柱塞32下端面的面积；

中间杆202上下运动时，平衡腔体201内第一曲面2023行程所对应的区域形成液力平衡腔203，平衡腔体201的侧壁设有连通液力平衡腔203的进液口204，进液口204与分泵体模块2的阀安装通道4的进液阀组41所在端相连通。

该设置使得本发明在进液时，平衡液自泵总进液管12取出，通过液力平衡腔203中圆环形面积对中间杆202向下作用以进液压力，当柱塞32往上运行时，柱塞32的下端面和中间杆202的圆环面平衡的均是进液压力，因而不论泵进口压力如何变化，都能做到完全平衡。避免了现有技术中将液力平衡源设于排液腔中而难以对柱塞32的前后两端进行有效平衡的问题，所以能有效解决往复泵的动力端100在平衡率较低的状况下运行出现易损件寿命短，泵震动大，噪声大、动力端100发热等问题。

同时，本发明的液力平衡腔203设置在动力端100的中间杆202所在处，使得本发明的柱塞32就无需采用主副双段式的结构，可以减小柱塞32的长度，从而减小本发明液力端的总高度。

作为优选，中间杆202与平衡腔体201内壁之间设有密封组件，密封组件包括由上至下依次设置的压板401、防转块402、第一导向套403、上密封体404、支撑环405、第二补偿弹簧406、下密封体407、第二导向套408和压紧螺帽409，第二补偿弹簧406布置在液力平衡腔203内。

作为优选，进液口204与分泵体模块2的阀安装通道4的进液阀组41所在端之间设有隔离油缸500，通过隔离油缸500这一中间介质，使得本发明的液力平衡稳定性更高，隔离油缸500的一端经第一油路501连接分泵体模块2的阀安装通道4的进液阀组41所在端，另一端经第二油路502连接液力平衡腔203，第二油路502上连接有蓄能器503，蓄能器503可吸收油液的脉动。

作为优选，平衡腔体201与支座1为一体式连接的结构，使得增压泵整体性更强。

作为优选，中间杆202的底部安装有调心组件205，通过卡箍300将调心组件205与液力端的柱塞32相连，拆装便捷。

本发明进液行程中由于柱塞32端面积与中间杆202的圆环形面积相等，又同时承受进液压力，做到了完全平衡。在排液行程中，柱塞32、中间杆202向下运动，进液阀组41关闭，排液阀组42打开，液体由柱塞32下部、排液阀组42、连接管6汇聚到总排液管7排出。同时进液通过第一油路501、隔离油缸500和第二油路502进入液力平衡腔203，此时柱塞32受力为进排液压力差*柱塞32端面积，以上动作循环往复进行。

在进液行程柱塞32受力完全平衡，避免了动力端100发热。排液行程又充分利用了进液压力的能量，使泵功耗减小，完美的解决了现有技术存在的问题。

增压泵的拆装：主要为液力端和动力端100之间的连接，由于本发明平衡腔体201与支座1为一体式连接的结构，因此若首先完成了液力端的安装则再在平衡腔体201内安装中间杆202与密封组件即可，最后将液力端的柱塞32顶部与中间杆202底部的调心组件205用卡箍300连接即可，需要单独更换液力端的分泵体模块2时，解开卡箍300的连接，将分泵体模块2沿水平方向脱出即可，特别的，若仅仅是分泵体模块2的进液阀组41或排液阀组42损坏，则无需拆卸分泵体模块2，将压紧排液阀组42的螺塞拆下即能更换进液阀组41或排液阀组42。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种立式往复泵液力端，包括支座（1），所述支座（1）上安装有若干个分泵体模块（2），所述分泵体模块（2）包括泵主体（3），泵主体（3）内部沿竖直方向设有柱塞通道（31），柱塞通道（31）内设有柱塞（32），其特征在于：

所述泵主体（3）内部设有阀安装通道（4），所述阀安装通道（4）与柱塞通道（31）两个通道的中轴线之间成α夹角，0°≤α≤90°，所述阀安装通道（4）内设有进液阀组（41）和排液阀组（42），在进液阀组（41）和排液阀组（42）之间设有连通阀安装通道（4）与柱塞通道（31）的中间通道（5）。

2.根据权利要求1所述的一种立式往复泵液力端，其特征在于：所述阀安装通道（4）与柱塞通道（31）平行布置，α=0°，所述进液阀组（41）设置在阀安装通道（4）的下部，排液阀组（42）设置在阀安装通道（4）的上部。

3.根据权利要求2所述的一种立式往复泵液力端，其特征在于：所述支座（1）集成有若干个进液通道（11），每个进液通道（11）连通阀安装通道（4）的进液阀组（41）所在端，若干个进液通道（11）汇聚到集成在支座（1）上的总进液管（12）处。

4.根据权利要求2所述的一种立式往复泵液力端，其特征在于：所述支座（1）上设有定位销（13），泵主体（3）的底部设有定位孔（33），分泵体模块（2）通过定位销（13）与定位孔（33）的配合定位连接在支座（1）上，当定位销（13）与定位孔（33）的配合解除后，分泵体模块（2）可沿水平方向从支座（1）上拆除。

5.根据权利要求4所述的一种立式往复泵液力端，其特征在于：所述支座（1）整体呈圆盘状，支座（1）的中心设有分隔组件，所述分隔组件包括若干块通过支座（1）中心且沿圆周均布的隔板（14），相邻两块隔板（14）之间布置一个分泵体模块（2）。

6.根据权利要求5所述的一种立式往复泵液力端，其特征在于：在各分泵体模块（2）的阀安装通道（4）的排液阀组（42）所在端设置有连接管（6），相邻两个分泵体模块（2）的连接管（6）相连通，在其中一个分泵体模块（2）的阀安装通道（4）的排液阀组（42）所在端设置总排液管（7），各分泵体模块（2）通过连接管（6）将各自的排液汇聚到总排液管（7）处。

7.根据权利要求1所述的一种立式往复泵液力端，其特征在于：所述柱塞通道（31）与柱塞（32）之间由下至上依次设有主密封（34）、油环（35）和副密封（36），所述柱塞通道（31）内壁设有对主密封（34）轴向限位的台阶，台阶给予主密封（34）轴向向上的作用力，所述副密封（36）的上方设有对其轴向向下压紧的调节螺帽（37）。

8.根据权利要求7所述的一种立式往复泵液力端，其特征在于：所述主密封（34）的下方设有第一补偿弹簧（38），第一补偿弹簧（38）的一端抵住主密封（34），另一端抵住柱塞通道（31）的底部。

9.根据权利要求7所述的一种立式往复泵液力端，其特征在于：所述泵主体（3）内部设有存油柱（39），所述存油柱（39）经小孔（310）与油环（35）相连通。

10.一种应用如权利要求1-9中任一项所述液力端的增压泵，其特征在于：增压泵还包括动力端（100），所述动力端（100）为柱塞（32）做往复运动提供动力。

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