CN116221051A - 一种柱塞泵 - Google Patents
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Abstract
本发明属于往复泵技术领域。本发明公开了一种柱塞泵，包括缸体、连杆、第一柱塞和第二柱塞；所述缸体上设有位于同一直线上的第一柱塞腔和第二柱塞腔，所述第一柱塞腔处设有第一进口和第一出口，所述第二柱塞腔处设有第二进口和第二出口；所述第一柱塞和所述第二柱塞分别位于所述第一柱塞腔和所述第二柱塞腔，所述连杆的两端分别与所述第一柱塞和所述第二柱塞连接；所述连杆能够相对所述缸体进行直线往复移动，以带动所述第一柱塞和所述第二柱塞分别在所述第一柱塞腔和所述第二柱塞腔中进行往复移动。在本发明的柱塞泵中，利用连杆推动柱塞不会使连杆相对柱塞摆动，使得连杆不会在柱塞上施加径向分力，减少柱塞和缸体的摩擦，延长使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于往复泵技术领域，具体涉及一种柱塞泵。
背景技术
往复式柱塞泵是容积泵的一种，其工作原理为，通过驱动曲轴旋转，配合连杆带动柱塞移动，使得柱塞在缸体内往复运动(即不间断的进行推送和回拉动作)，配合单向阀，进行吸放过程，从而将油液吸入，再压缩排出，其大量应用于油田行业，通常用于将液体载至注入地下层中，所以也称油田注入泵。
但是，目前的往复式柱塞泵在使用时还存在以下缺陷：
1、现有的往复式柱塞泵在使用时，一般需要通过曲轴和连杆配合带动柱塞往复移动，而连杆在工作时需要不断地摆动，使得连杆在推动柱塞移动时，会对柱塞施加径向的分力，会增加柱塞和缸体内壁的摩擦，影响往复式柱塞泵的寿命；
2、现有的往复式柱塞泵柱塞行程一般为曲轴的旋转直径长度，当柱塞需要较长行程时，一般缸体外曲轴旋转也需要很大空间，使得往复式柱塞泵的体积就会很大，不利于往复式柱塞泵的广泛使用；
3、现有的往复式柱塞泵在柱塞移动到缸体两端时，需要停止然后换向移动，这种工作方式会使排出的油液压力波动非常大，会影响往复式柱塞泵和所在液压系统中其他元件的使用寿命。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种柱塞泵，以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。
该柱塞泵，包括缸体、连杆、第一柱塞和第二柱塞；所述缸体上设有位于同一直线上的第一柱塞腔和第二柱塞腔，所述第一柱塞腔处设有第一进口和第一出口，所述第二柱塞腔处设有第二进口和第二出口；所述第一柱塞和所述第二柱塞分别位于所述第一柱塞腔和所述第二柱塞腔，所述连杆的两端分别与所述第一柱塞和所述第二柱塞连接；所述连杆能够相对所述缸体进行直线往复移动，以带动所述第一柱塞和所述第二柱塞分别在所述第一柱塞腔和所述第二柱塞腔中进行往复移动。
优选的，所述第一进口设有第一单向阀以单向引入介质至所述第一柱塞腔，所述第二进口设有第二单向阀以单向引入介质至所述第二柱塞腔，所述第一出口设有第三单向阀以单向排出所述第一柱塞腔中的介质，所述第二出口设有第四单向阀以单向排出所述第二柱塞腔中的介质。
优选的，该柱塞泵包括连杆齿条和连杆齿轮；所述连杆齿条固定在所述连杆上，所述连杆齿轮与所述连杆齿条啮合连接，以驱动所述连杆齿条带动所述连杆进行往复移动。
优选的，该柱塞泵包括传动齿条；所述传动齿条固定连接在所述缸体上，所述缸体上设有与所述传动齿条平行的导向槽，所述连杆齿轮通过连接轴滑动连接在所述导向槽中，所述连杆齿轮同时与所述连杆齿条和所述传动齿条啮合连接。
优选的，该柱塞泵包括齿轮架；所述齿轮架与所述缸体滑动连接，能够相对于所述缸体进行往复移动；所述连接轴与所述齿轮架连接，能够随所述齿轮架进行沿所述导向槽的往复移动。
优选的，该柱塞泵包括双向齿条和不完全齿轮；所述双向齿条固定在所述齿轮架上，所述双向齿条的两侧分别设有所述不完全齿轮，并且两侧的所述不完全齿轮能够与所述双向齿条形成交替啮合连接，以驱动所述双向齿条进行往复移动。
优选的，该柱塞泵包括驱动电机、传动齿轮和驱动齿轮；所述传动齿轮与所述驱动电机的输出轴连接，并且同时与所述驱动齿轮啮合，以驱动所述驱动齿轮进行转动；每一个所述不完全齿轮对应设置一个同轴固定连接的所述驱动齿轮。
优选的，该柱塞泵设有多个所述连杆，并且每一个所述连杆上分别设有所述第一柱塞和所述第二柱塞，所述第一柱塞和所述第二柱塞分别位于独立的第一柱塞腔和所述第二柱塞腔，所述缸体上设有分别与每一个所述第一柱塞腔连通的所述第一进口和所述第一出口以及与每一个所述第二柱塞腔连通的所述第二进口和所述第二出口；多个所述第一进口和多个所述第二进口相互连通，多个所述第一出口和多个所述第二出口相互连通，多个所述第一柱塞在对应的多个所述第一柱塞腔中依次完成行程，多个所述第二柱塞在对应的多个所述第二柱塞腔中依次完成行程。
优选的，该柱塞泵设有多个传动齿轮；多个所述传动齿轮间隔设置，所述传动齿轮的两侧分别设有所述驱动齿轮，相邻两个所述传动齿轮之间通过所述驱动齿轮传动连接；每一个所述连杆均通过所述传动齿条、所述传动齿轮、所述齿轮架和所述双向齿条与所述不完全齿轮形成传动连接。
优选的，相邻两个所述双向齿条之间的不完全齿轮交替与其两侧的所述双向齿条进行啮合传动连接，并且依次设置的多个不完全齿轮以相对偏差一定角度的方式设置；所述双向齿条由其一侧的所述不完全齿轮驱动至移动终端后，切换至与其另一侧的所述不完全齿轮形成啮合传动连接，并且由切换后的所述不完全齿轮进行反向移动的驱动。
本发明的柱塞泵具有以下有益技术效果：
1、在本发明中，通过在连杆的两端分别设置柱塞，利用连杆带动两个柱塞分别在两个柱塞腔中进行往复移动，使得连杆在推动柱塞时，不会相对柱塞摆动，使得连杆不会在柱塞上施加径向分力，减少柱塞和缸体的摩擦，延长使用寿命。
2、在本发明中，通过设置传动齿条和连杆齿条并且分别与连杆齿轮形成配合，其中连杆齿条设置在连杆上，传动齿条固定设置在缸体上，使得在连杆齿轮沿导向槽进行往复移动时，由于连杆齿轮和传动齿条配合，使得连杆齿轮在移动时转动，而由于连杆齿轮一边移动一边转动，使得连杆上的连杆齿条不仅跟随连杆齿轮移动，而且通过连杆齿轮驱动连杆齿条带动连杆同时移动，使得连杆齿轮会通过连杆齿条带动连杆移动更远的距离，使得柱塞的行程可以更远，进而可以减小该柱塞泵整体的体积，有利于柱塞泵的广泛使用。
3、在本发明中，通过设置多个柱塞同时工作，且柱塞工作依次进行工作，使得柱塞交替移动到缸体两端，使得在柱塞停止换向时，其他柱塞依然在正常移动工作，进而可以减小柱塞泵的压力波动，延长柱塞泵的使用寿命。
附图说明
图1为本实施例柱塞泵的剖面结构示意图；
图2为图1中沿A-A方向的剖面结构示意图；
图3为图1中沿B-B方向的剖面结构示意图；
图4为图2中沿C-C方向的剖面结构示意图；
图5为图2中沿D-D方向的剖面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细介绍。
结合图1至图5所示，本实施例柱塞泵，包括缸体1、七个连杆2、七个第一柱塞3以及七个第二柱塞4。缸体1上设有七个第一柱塞腔5和七个第二柱塞腔6，并且七个第一柱塞腔5和七个第二柱塞腔6一一对应且分别位于同一直线上。其中，在每一个第一柱塞腔5处均设有第一进口61和第一出口63，在每一个第二柱塞腔6处均设有第二进口62和第二出口64，并且所有的第一进口61和第二进口62相互连通后与该柱塞泵的总进口100连通，所有的第一出口62和所有的第二出口64相互连通后与该柱塞泵的总出口200连通。七个第一柱塞3分别位于七个第一柱塞腔5中，七个第二柱塞4分别位于七个第二柱塞腔6中。七个连杆2的两端分别与七个第一柱塞3以及七个第二柱塞4进行连接，七个连杆2能够分别相对于缸体1进行相对直线往复移动，以分别带动对应的柱塞在对应的柱塞腔中进行往复移动。
在本实施例的柱塞泵中，通过在连杆的两端分别设置柱塞，利用连杆带动两个柱塞分别在两个柱塞腔中进行往复移动，使得连杆在推动柱塞时，不会相对柱塞摆动，使得连杆不会在柱塞上施加径向分力，减少柱塞和缸体的摩擦，延长使用寿命。
结合图3所示，在本实施例的第一进口61处设有第一单向阀71，以单向引入介质至第一柱塞腔5，第二进口62设有第二单向阀72以单向引入介质至第二柱塞腔6，第一出口63设有第三单向阀73以单向排出第一柱塞腔5中的介质，第二出口64设有第四单向阀74以单向排出第二柱塞腔6中的介质。
此时，利用对应柱塞腔处设置的单向阀，就可以在柱塞进行往复移动的过程中，形成对介质的自动引入以及对压缩做功后介质的自动排出，实现同一连杆两端柱塞对介质的自动连续做功输出，提高该柱塞泵操作控制的便捷性。
结合图2和图3所示，在本实施例的柱塞泵中，还包括连杆齿条8和连杆齿轮9。其中，在每一个连杆2上分别固定有一个连杆齿条8，每一个连杆齿轮9与对应的一个连杆齿条8形成啮合连接，以驱动对应连杆齿条8进行往复移动。
此时，通过驱动连杆齿轮的转动，就可以利用连杆齿条带动对应的连杆进行往复移动，进而带动连杆两端柱塞的往复移动，实现对介质的连续做功输出。
进一步，结合图2和图3所示，本实施例的柱塞泵中，还设有七个传动齿条10。七个传动齿条10分别固定连接在缸体1上，并且在缸体1上设有与七个传动齿条10分别平行的七个导向槽11，而七个连杆齿轮9则分别通过七个连接轴12滑动连接在七个导向槽11中，每一个连杆齿轮9同时与对应的连杆齿条8和传动齿条10形成啮合连接。
此时，通过驱动连杆齿轮沿导向槽的往复移动，就可以在连杆齿轮与传动齿条之间的啮合连接下，使连杆齿轮移动的同时进行转动，从而驱动连杆齿条进行往复移动，使得连杆上的连杆齿条不仅跟随连杆齿轮进行移动，而且通过连杆齿轮的转动而驱动连杆齿条带动连杆同时移动，使得连杆齿轮会通过连杆齿条带动连杆移动更远的距离，从而使得柱塞的行程可以更远，实现该柱塞泵更大排量的输出，并且还可以减小该柱塞泵的整体体积，进而有利于该柱塞泵的广泛使用。
结合图2和图3所示，在本实施例的柱塞泵中，还设有齿轮架13。七个齿轮架13分别与缸体1形成滑动连接，能够分别相对于缸体1进行直线往复移动。七个连接轴12分别与七个齿轮架13连接，从而能够随对应齿轮架13沿导向槽11进行往复移动。此时，通过驱动齿轮架相对于缸体进行往复移动，就可以带动连接轴沿导向槽进行往复移动，进而带动对应连杆进行往复移动。
结合图2和图4所示，在本实施例的柱塞泵中，还设有七个双向齿条141/142/143/144/145/146/147和八个不完全齿轮151/152/153/154/155/156/157/158。其中，七个双向齿条141/142/143/144/145/146/147分别固定在七个齿轮架13上，八个不完全齿轮151/152/153/154/155/156/157/158依次分布设置在七个双向齿条141/142/143/144/145/146/147侧边，即八个不完全齿轮与七个双向齿条依次交替设置，并且任意一个双向齿条两侧的不完全齿轮能够与该双向齿条形成交替啮合连接，以驱动该双向齿条进行往复移动。
在本实施例中，通过在七个双向齿条的两侧分别设置一个不完全齿轮，从而使双向齿条的两侧能够分别与其两侧的不完成齿轮形成啮合连接，这样，就可以借助同一双向齿条两侧的不完全齿轮与该双向齿条的交替啮合连接，形成对该双向齿条往复移动的驱动，进而实现对相应第一柱塞和第二柱塞往复移动的驱动控制。
结合图2所示，在本实施例的柱塞泵中，还设有一个驱动电机16、七个传动齿轮171/172/173/174/175/176/177和八个驱动齿轮181/182/183/184/185/186/187/188。其中，七个传动齿轮171/172/173/174/175/176/177分别对应七个连杆2而依次排列转动设置在缸体1上，并且位于中间位置的传动齿轮174与驱动电机16的输出轴形成直接连接。八个驱动齿轮181/182/183/184/185/186/187/188则分别设置在七个传动齿轮171/172/173/174/175/176/177的侧边，并分别与相邻的传动齿轮形成啮合连接，即八个驱动齿轮和七个传动齿轮依次相互啮合连接。与此同时，八个驱动齿轮181/182/183/184/185/186/187/188分别与八个不完全齿轮151/152/153/154/155/156/157/158同轴固定连接，从而由驱动齿轮带动对应不完全齿轮进行转动，而八个不完全齿轮则采用相对偏差一定角度的方式进行设置，如图4所示位置关系。
此时，通过驱动电机对中间位置传动齿轮的驱动，借助传动齿轮与驱动齿轮之间的依次传动连接，就可以带动所有的驱动齿轮进行相同方向和速度的转动，进而带动所有的不完全齿轮进行跟随转动，并且当双向齿条一侧的不完全齿轮驱动其移动至终端位置后，该不完全齿轮脱离与该双向齿条的啮合连接，而该双向齿条的另一侧不完全齿轮则转动至与该双向齿条的啮合，从而由另一侧的不完全齿轮继续驱动该双向齿条进行反向移动，达到对双向齿条的往复交替驱动操作。
在本实施例的缸体中，设置了七组柱塞以及对应的驱动结构，当然，在其他实施例中，根据使用环境和设计要求，可以调整柱塞的设置数量以及对应的驱动结构数量，以满足对排量和输出波动的要求，提高该柱塞泵的工作效果。
结合图1至图5所示，本实施例柱塞泵的工作过程，具体如下：
当本实施例的柱塞泵开始工作时，启动驱动电机16带动传动齿轮174进行转动，借助七个传动齿轮171/172/173/174/175/176/177和八个驱动齿轮181/182/183/184/185/186/187/188之间形成的齿啮合连接，带动所有的传动齿轮和驱动齿轮进行跟随转动，再由八个驱动齿轮181/182/183/184/185/186/187/188分别带动八个不完全齿轮151/152/153/154/155/156/157/158进行同向同速转动，进而由八个不完全齿轮151/152/153/154/155/156/157/158驱动七个双向齿条141/142/143/144/145/146/147进行往复交替移动。其中，通过调整八个不完全齿轮151/152/153/154/155/156/157/158之间相对偏差的角度，就可以使七个双向齿条141/142/143/144/145/146/147的移动进程不同，进而由七个双向齿条141/142/143/144/145/146/147带动对应设置的齿轮架13形成不同的移动进程。
以图4所示为例，当驱动电机16带动八个不完全齿轮151/152/153/154/155/156/157/158进行顺时针方向转动时，当不完全齿轮157带动双向齿条147向下移动至最低点时，不完全齿轮157脱离与双向齿条147的啮合，而不完全齿轮158则转动至与双向齿条147形成啮合，进而由不完全齿轮158继续带动双向齿条147进行反向的向上移动，实现双向齿条147对应柱塞的往复移动，同理，当不完全齿轮156带动双向齿条146向下移动至最低点时，不完全齿轮156脱离与双向齿条146的啮合，而不完全齿轮157则转动至与双向齿条146形成啮合，进而由不完全齿轮157继续带动双向齿条146进行反向的向上移动，实现双向齿条146对应柱塞的往复移动，依次动作，当不完全齿轮152带动双向齿条141向上移动至最高点时，不完全齿轮152脱离与双向齿条141的啮合，而不完全齿轮151则转动至与双向齿条141形成啮合，进而由不完全齿轮151带动双向齿条141进行反向的向下移动，实现双向齿条146对应柱塞的往复移动，即不完全齿轮进行图4所示顺时针方向转动时，每一个双向齿条由其左侧不完全齿轮驱动而进行向下移动，由其右侧不完全齿轮驱动而进行向上移动。由此通过八个不完全齿轮151/152/153/154/155/156/157/158不断的旋转就可以与七个双向齿条141/142/143/144/145/146/147形成配合，从而使七个双向齿条141/142/143/144/145/146/147按顺序依次进行往复运动，进而带动对应的齿轮架13进行往复移动，实现七组柱塞的往复移动。
其中，齿轮架13的往复移动，可以带动对应的连接轴12在导向槽11内进行往复滑动，从而由连接轴12带动连杆齿轮9沿传动齿条10形成相对移动而转动，使连杆齿轮9移动的同时进行转动，从而使连杆齿条8随连杆齿轮9进行移动，同时连杆齿轮9的转动驱动连杆齿条8进行移动，进而由转动的连杆齿轮9驱动对应的连杆齿条8进行相对于缸体1的往复移动，由此实现对连杆2相对于缸体1进行往复移动的控制，由连杆2带动对应第一柱塞3和第二柱塞4在相应的第一柱塞腔5和第二柱塞腔6中进行往复移动。根据图3所示，当连杆2向下移动时，第一柱塞腔5的容积变大，第二柱塞腔6的容积变小，第一单向阀71和第四单向阀74均开启、第二单向阀72和第三单向阀73均关闭，通过总进口100和第一进口61将介质吸入第一柱塞腔5，通过第二出口64和总出进口200将第二柱塞腔6中经过压缩做功的介质排出；反之，当连杆2向上移动时，第一柱塞腔5的容积变小，第二柱塞腔6的容积变大，第一单向阀71和第四单向阀74均关闭、第二单向阀72和第三单向阀73均开启，通过总进口100和第二进口62将介质吸入第二柱塞腔6，通过第一出口63和总出进口200将第一柱塞腔5中经过压缩做功的介质排出，从而实现该柱塞泵的工作。
Claims (10)
1.一种柱塞泵，其特征在于，包括缸体、连杆、第一柱塞和第二柱塞；所述缸体上设有位于同一直线上的第一柱塞腔和第二柱塞腔，所述第一柱塞腔处设有第一进口和第一出口，所述第二柱塞腔处设有第二进口和第二出口；所述第一柱塞和所述第二柱塞分别位于所述第一柱塞腔和所述第二柱塞腔，所述连杆的两端分别与所述第一柱塞和所述第二柱塞连接；所述连杆能够相对所述缸体进行直线往复移动，以带动所述第一柱塞和所述第二柱塞分别在所述第一柱塞腔和所述第二柱塞腔中进行往复移动。
2.根据权利要求1所述的柱塞泵，其特征在于，所述第一进口设有第一单向阀以单向引入介质至所述第一柱塞腔，所述第二进口设有第二单向阀以单向引入介质至所述第二柱塞腔，所述第一出口设有第三单向阀以单向排出所述第一柱塞腔中的介质，所述第二出口设有第四单向阀以单向排出所述第二柱塞腔中的介质。
3.根据权利要求1所述的柱塞泵，其特征在于，该柱塞泵包括连杆齿条和连杆齿轮；所述连杆齿条固定在所述连杆上，所述连杆齿轮与所述连杆齿条啮合连接，以驱动所述连杆齿条带动所述连杆进行往复移动。
4.根据权利要求3所述的柱塞泵，其特征在于，该柱塞泵包括传动齿条；所述传动齿条固定连接在所述缸体上，所述缸体上设有与所述传动齿条平行的导向槽，所述连杆齿轮通过连接轴滑动连接在所述导向槽中，所述连杆齿轮同时与所述连杆齿条和所述传动齿条啮合连接。
5.根据权利要求4所述的柱塞泵，其特征在于，该柱塞泵包括齿轮架；所述齿轮架与所述缸体滑动连接，能够相对于所述缸体进行往复移动；所述连接轴与所述齿轮架连接，能够随所述齿轮架进行沿所述导向槽的往复移动。
6.根据权利要求5所述的柱塞泵，其特征在于，该柱塞泵包括双向齿条和不完全齿轮；所述双向齿条固定在所述齿轮架上，所述双向齿条的两侧分别设有所述不完全齿轮，并且两侧的所述不完全齿轮能够与所述双向齿条形成交替啮合连接，以驱动所述双向齿条进行往复移动。
7.根据权利要求6所述的柱塞泵，其特征在于，该柱塞泵包括驱动电机、传动齿轮和驱动齿轮；所述传动齿轮与所述驱动电机的输出轴连接，并且同时与所述驱动齿轮啮合，以驱动所述驱动齿轮进行转动；每一个所述不完全齿轮对应设置一个同轴固定连接的所述驱动齿轮。
8.根据权利要求7所述的柱塞泵，其特征在于，该柱塞泵设有多个所述连杆，并且每一个所述连杆上分别设有所述第一柱塞和所述第二柱塞，所述第一柱塞和所述第二柱塞分别位于独立的第一柱塞腔和所述第二柱塞腔，所述缸体上设有分别与每一个所述第一柱塞腔连通的所述第一进口和所述第一出口以及与每一个所述第二柱塞腔连通的所述第二进口和所述第二出口；多个所述第一进口和多个所述第二进口相互连通，多个所述第一出口和多个所述第二出口相互连通，多个所述第一柱塞在对应的多个所述第一柱塞腔中依次完成行程，多个所述第二柱塞在对应的多个所述第二柱塞腔中依次完成行程。
9.根据权利要求8所述的柱塞泵，其特征在于，该柱塞泵设有多个传动齿轮；多个所述传动齿轮间隔设置，所述传动齿轮的两侧分别设有所述驱动齿轮，相邻两个所述传动齿轮之间通过所述驱动齿轮传动连接；每一个所述连杆均通过所述传动齿条、所述传动齿轮、所述齿轮架和所述双向齿条与所述不完全齿轮形成传动连接。
10.根据权利要求9所述的柱塞泵，其特征在于，相邻两个所述双向齿条之间的不完全齿轮交替与其两侧的所述双向齿条进行啮合传动连接，并且依次设置的多个不完全齿轮以相对偏差一定角度的方式设置；所述双向齿条由其一侧的所述不完全齿轮驱动至移动终端后，切换至与其另一侧的所述不完全齿轮形成啮合传动连接，并且由切换后的所述不完全齿轮进行反向移动的驱动。
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- 2023-04-23 CN CN202310440933.1A patent/CN116221051A/zh active Pending
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