CN115355149A - 一种单缸双作用往复式柱塞泵 - Google Patents

一种单缸双作用往复式柱塞泵 Download PDF

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朱梅
范舟
李晓乐
栗昕羽
朱喜明
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Abstract

本发明公开了一种单缸双作用往复式柱塞泵，包括：双作用泵，双作用泵包括轴向设置的两个缸腔，两个单向水路，两个单向水路分别与两个缸腔连通，直线驱动机构，直线驱动机构的伸缩端与双作用泵的柱塞连接，该单缸双作用往复式柱塞泵通过直线连接，替代传统柱塞泵的曲柄连杆机构，提升传动效率，避免柱塞与缸壁间发生摩擦，改善柱塞换向时压力波动大的问题，减少了传动系统的占用空间，延长了部件使用寿命。

Description

一种单缸双作用往复式柱塞泵
技术领域
本发明属于柱塞泵技术领域，更具体地，涉及一种单缸双作用往复式柱塞泵。
背景技术
现在经常使用的缸间齿轮联动液压发动机柱塞泵，可以将指示功转化为液体压能，这为紧凑柱塞泵结构提供了方案。例如国内油田作业经常使用的双缸往复泵，在换向结构上采用机械行程控制取代曲柄连杆结构，利用行程启闭时的瞬时载荷变化代替摆动力作用，可以减少震动，降低噪音。还有液压驱动往复泵，它在吸液和排液的始末瞬间，会受到柱塞加减速的影响，缸内压力波动变化明显，直接导致吸液和排液总管产生压力波动，同时存在机械效率低、空间占比大、过重等问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种单缸双作用往复式柱塞泵，该单缸双作用往复式柱塞泵通过直线连接，替代传统柱塞泵的曲柄连杆机构，提升传动效率，避免柱塞与缸壁间发生摩擦，改善柱塞换向时压力波动大的问题，减少了传动系统的占用空间，延长了部件使用寿命。
为了实现上述目的，本发明提供一种单缸双作用往复式柱塞泵，包括：
双作用泵，所述双作用泵包括轴向设置的两个缸腔；
两个单向水路，两个单向水路分别与两个所述缸腔连通；
直线驱动机构，所述直线驱动机构的伸缩端与所述双作用泵的柱塞连接。
可选地，所述双作用泵包括：
缸体；
膜片，所述膜片轴向滑动连接在所述缸体内，将所述缸体分为两个所述缸腔；
所述柱塞，所述柱塞的一端轴向穿过所述缸体与所述膜片连接，所述柱塞的另一端用于连接直线驱动机构。
可选地，所述单向水路包括：
第一单向阀和第二单向阀；
进水管，所述进水管通过第一单向阀与所述缸腔连接；
出水管，所述出水管通过第二单向阀与所述缸腔连接。
可选地，所述单向水路还包括三通管，所述三通管的一端与所述缸腔连接，所述三通的另两端分别与所述第一单向阀和所述第二单向阀连接。
可选地，所述直线驱动机构包括电动推杆，所述电动推杆的伸缩端与所述柱塞的所述另一端连接。
可选地，还包括控制器，所述电动推杆包括直流电机，所述控制器与所述直流电机电连接。
可选地，所述控制器包括开关模块和调速模块，分别与所述直流电机电连接。
可选地，所述进水管和所述出水管分别设置有宝塔形接头。
可选地，两个所述单向水路分别设置在所述缸体的轴向两端。
可选地，两个所述单向水路相互平行。
本发明提供一种单缸双作用往复式柱塞泵，其有益效果在于：
1、该单缸双作用往复式柱塞泵通过直线连接，替代传统柱塞泵的曲柄连杆机构，提升传动效率，避免柱塞与缸壁间发生摩擦，改善柱塞换向时压力波动大的问题，减少了传动系统的占用空间，延长了部件使用寿命。
2、该单缸双作用往复式柱塞泵通过控制器控制柱塞的往复行程工作，方便达到精确调节工作流量的目的。
3、该单缸双作用往复式柱塞泵通过两个单向水路交替出水保证进出水肥连续，使水肥一体化机工作时各管段灌溉水肥浓度一致。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一个实施例的一种单缸双作用往复式柱塞泵的结构示意图。
附图标记说明：
1、双作用泵；1.1、缸体；1.2、膜片；1.3、柱塞；2、单向水路；2.1、第一单向阀；2.2、第二单向阀；2.3、进水管；2.4、出水管；2.5、三通管；3、直线驱动机构；3.1、电动推杆；3.2、直流电机。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
图1示出了根据本发明的一个实施例的一种单缸双作用往复式柱塞泵的结构示意图。
如图1所示，一种单缸双作用往复式柱塞泵，包括：
双作用泵1，双作用泵1包括轴向设置的两个缸腔；
两个单向水路2，两个单向水路2分别与两个缸腔连通；
直线驱动机构3，直线驱动机构3的伸缩端与双作用泵1的柱塞1.3连接。
具体的，通过直线驱动方式替代曲柄连杆机构，避免因侧向力导致柱塞1.3与缸壁间的严重摩擦，减小了换向时压力波动大等问题，减少了传动系统的占用空间，延长了部件使用寿命，同时通过两个下同的单向水路2保证柱塞1.3完成一个周期工作时，两个缸腔内进出水肥流量一致，进而使得柱塞泵的流量均匀，提升工作效率。
在本实施例中，双作用泵1包括：
缸体1.1；
膜片1.2，膜片1.2轴向滑动连接在缸体1.1内，将缸体1.1分为两个缸腔；
柱塞1.3，柱塞1.3的一端轴向穿过缸体1.1与膜片1.2连接，柱塞1.3的另一端用于连接直线驱动机构3。
具体的，膜片1.2将缸体1.1分为互补的两个缸腔，通过柱塞1.3驱动膜片1.2在缸体1.1内往复运动，使得两个缸腔交替吸、排水肥，保证柱塞泵始终持续出水，保证流量稳定。
在本实施例中，单向水路2包括：
第一单向阀2.1和第二单向阀2.2；
进水管2.3，进水管2.3通过第一单向阀2.1与缸腔连接；
出水管2.4，出水管2.4通过第二单向阀2.2与缸腔连接。
具体的，通过第一单向阀2.1和第二单向阀2.2避免单向水路2内水肥逆流。
在本实施例中，单向水路2还包括三通管2.5，三通管2.5的一端与缸腔连接，三通的另两端分别与第一单向阀2.1和第二单向阀2.2连接。
具体的，通过三通管2.5连接进水管2.3和出水管2.4，使得水路安装维修方便。
在本实施例中，直线驱动机构3包括电动推杆3.1，电动推杆3.1的伸缩端与柱塞1.3的另一端连接。
具体的，通过电动推杆3.1驱动柱塞1.3往复运动，使得柱塞1.3运动平稳。
在本实施例中，还包括控制器，所述电动推杆3.1包括直流电机3.2，所述控制器与所述直流电机3.2电连接。
在本实施例中，控制器包括开关模块和调速模块，分别与直流电机3.2电连接。
具体的，通过控制器控制直流电机3.2的输出功率，进而改变柱塞1.3的往复工作行程和速度，可达到精确调节工作流量的目的。
进一步，调速模块为百分比表。
更进一步，控制器不仅可以改变柱塞1.3运动方向，使柱塞1.3往复运动完成进排肥料工作，还可以通过调节直流电机3.2转速，控制柱塞1.3行程比例，调节进排肥料的流量。
如表1所示，不同柱塞行程比例实验数据；
表1不同行程比例下柱塞泵输送三种流量平均时间单位:秒
Figure BDA0003818101940000051
比例在20％至40％时输送水肥用时过长，时间波动变化明显，在输送3000ml水肥时最大差值为34.0s，占平均用时的42％，说明在此行程下，新式柱塞泵往复换向及单向阀启闭响应时间较长，对工作流量影响较为明显，应加大柱塞1.3行程比例，减少柱塞1.3换向与单向阀启闭次数，增加柱塞1.3工作时间；
在40％至80％时，输送水肥溶液时间明显缩短，在输送3000ml水肥时最大差值为14.6s，占平均用时的25.9％，这表明柱塞泵工作流量与柱塞1.3行程比例呈正相关，适当增加柱塞1.3长度可达到提升柱塞泵输送流量的效果；
在80％至100％时，输送2000ml水肥溶液最大差值仅为0.4s，说明柱塞1.3行程增加至一定比例后，对工作流无明显影响。
因此通过调节柱塞1.3行程比例精准水肥流量，达到精准施肥的目的，对水肥一体化技术的发展具有推动作用。
在本实施例中，进水管2.3和出水管2.4分别设置有宝塔形接头。
具体的，通过宝塔形接头方便连接水管。
在本实施例中，两个单向水路2分别设置在缸体1.1的轴向两端。
在本实施例中，两个单向水路2相互平行。
本实施例单缸双作用往复式柱塞泵使用时，以施加水肥使用为例，首先将进水管2.3连接肥料箱，出水管2.4接连灌溉主管道，需灌溉时应先启动水泵，保证灌溉主管道充满水；然后利用控制器启动直流电机3.2，电动推杆3.1带动柱塞1.3，使其在缸体1.1内往复运动，缸腔受负压影响，吸入并排出水肥溶液。其中控制器可以调节直流电机3.2转速及电动推杆3.1行程，可根据灌溉需要设定相应数据，保证进出水肥连续，使水肥一体化机工作时各管段灌溉水肥浓度一致。
进一步，以最大工作压力1.0Mpa，流量280L/h为例；
传统柱塞泵与电机采用皮带轮方式连接，把皮带固定在电机与柱塞泵的传动轴上，电机启动带动柱塞泵的曲柄连杆机构，使柱塞1.3往复运动完成吸液、压液的工作，使得泵箱占用空间超0.054m3、重量超过40Kg；
本申请的单向阀为304材质、3/8尺寸、进水管2.3和出水管2.4直径15mm，控制器的瞬时电流40A，持续电流30A内，可设定转速0—100百分比表，供电DC24V直流电动机，电动推杆3.1伸出速度30mm/s，扭矩300N.m，行程100mm，柱塞1.3往复周期200mm，柱塞1.3杆直径20mm，总占用空间0.022m3，重量为15Kg；
具有环保、减少加工材料、降低运输成本等优点，轻量化设计满足了水肥一体化机对注肥泵的要求。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种单缸双作用往复式柱塞泵，其特征在于，包括：
双作用泵，所述双作用泵包括轴向设置的两个缸腔；
两个单向水路，两个单向水路分别与两个所述缸腔连通；
直线驱动机构，所述直线驱动机构的伸缩端与所述双作用泵的柱塞连接。
2.根据权利要求1所述的一种单缸双作用往复式柱塞泵，其特征在于，所述双作用泵包括：
缸体；
膜片，所述膜片轴向滑动连接在所述缸体内，将所述缸体分为两个所述缸腔；
所述柱塞，所述柱塞的一端轴向穿过所述缸体与所述膜片连接，所述柱塞的另一端用于连接直线驱动机构。
3.根据权利要求1所述的一种单缸双作用往复式柱塞泵，其特征在于，所述单向水路包括：
第一单向阀和第二单向阀；
进水管，所述进水管通过第一单向阀与所述缸腔连接；
出水管，所述出水管通过第二单向阀与所述缸腔连接。
4.根据权利要求3所述的一种单缸双作用往复式柱塞泵，其特征在于，所述单向水路还包括三通管，所述三通管的一端与所述缸腔连接，所述三通的另两端分别与所述第一单向阀和所述第二单向阀连接。
5.根据权利要求1所述的一种单缸双作用往复式柱塞泵，其特征在于，所述直线驱动机构包括电动推杆，所述电动推杆的伸缩端与所述柱塞的所述另一端连接。
6.根据权利要求5所述的一种单缸双作用往复式柱塞泵，其特征在于，还包括控制器，所述电动推杆包括直流电机，所述控制器与所述直流电机电连接。
7.根据权利要求6所述的一种单缸双作用往复式柱塞泵，其特征在于，所述控制器包括开关模块和调速模块，分别与所述直流电机电连接。
8.根据权利要求3所述的一种单缸双作用往复式柱塞泵，其特征在于，所述进水管和所述出水管分别设置有宝塔形接头。
9.根据权利要求1所述的一种单缸双作用往复式柱塞泵，其特征在于，两个所述单向水路分别设置在所述缸体的轴向两端。
10.根据权利要求1所述的一种单缸双作用往复式柱塞泵，其特征在于，两个所述单向水路相互平行。
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