CN220539879U - 一种气压驱动的安全式调速水泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种气压驱动的安全式调速水泵；涉及调速水泵领域，包括水泵壳，水泵壳内部转动配合有轴连轴承，轴连轴承一端连接叶轮；主动组件转动套设在水泵壳外，通过离合组件配合轴连轴承远离叶轮的一端，主动组件包括皮带轮；气动调速组件位于水泵壳和主动组件之间并连接于水泵壳，包括气缸、活塞和滑环，活塞滑动配合气缸，活塞的输出端抵接于滑环；针对目前线圈驱动水泵进行调速无法满足大扭矩需求而容易导致过热的问题，采用气动调速组件作为驱动力矩输入机构，取代现有调速水泵中的线圈和铁芯结构，避免线圈发热问题，气动调速组件可以接入外部气源，从而不受皮带轮外径空间限制，通过气压驱动实现水泵的变转速，满足水泵调节的需求。

Description

一种气压驱动的安全式调速水泵

技术领域

本实用新型涉及调速水泵领域，特别涉及一种气压驱动的安全式调速水泵。

背景技术

用于汽车、牵引车、工程机械等机械工程所用的内燃发动机都配备有冷却系统，水泵提供发动机冷却水。随着排放法规的日益严苛，可调节转速的水泵已得到应用。目前市场上调速水泵多采用电磁结构，通过控制线圈通断，实现水泵变速。

中国专利(公开号CN115614141A)公开了一种车用安全式调速水泵及方法，包括水泵壳体，水泵壳体内设置轴连轴承，轴连轴承一端套装有叶轮，另一端与从动轴连接；所述水泵壳体外侧通过皮带轮轴承与皮带轮连接，所述从动轴装有弹簧式安全调速装置，弹簧式安全调速装置在工作时将皮带轮的转速全部或一部分传递给从动轴，在外部线路发生故障时将皮带轮的转速全部传递给从动轴。皮带轮腔体内置有铁芯部件，所述铁芯部件包括铁芯，铁芯中置有线圈，当线圈通电时，线圈产生的磁力将驱动盘吸合，使驱动盘与皮带轮的端面贴合，驱动盘与摩擦片部件的摩擦面分离，磁铁与散热盘相对转动产生电磁感应现象，带动散热盘差速转动，此时弹簧式安全调速装置将皮带轮部分转速传递到从动盘；当线圈不通电时或者电路发生故障时，弹簧式安全调速装置将皮带轮全部转速传递到从动盘；其采用线圈产生电磁力作为驱动力，但对于大扭矩需求的水泵，需要增加线圈体积来增大驱动力，因此存在线圈发热和增加产品重量问题；而且皮带轮腔体内置铁芯部件，由于皮带轮外径限制，当需求大扭矩时，无法满足使用要求

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种气压驱动的安全式调速水泵，采用气动调速组件作为驱动力矩输入机构，取代现有调速水泵中的线圈和铁芯结构，避免线圈发热问题，气动调速组件可以接入外部气源，从而不受皮带轮外径空间限制，通过气压驱动实现水泵的变转速，满足水泵调节的需求。

为了实现上述目的，采用以下技术方案：

一种气压驱动的安全式调速水泵，包括：

水泵壳，内部转动配合有轴连轴承，轴连轴承一端连接叶轮；

主动组件，转动套设在水泵壳外，通过离合组件配合轴连轴承远离叶轮的一端，主动组件包括皮带轮，以从外部获取回转动力；

气动调速组件，位于水泵壳和主动组件之间并连接于水泵壳，包括气缸、活塞和滑环，活塞滑动配合气缸，活塞的输出端抵接于滑环，以驱动滑环沿轴向往复滑动，滑环作用于离合组件，以使离合组件分离或结合。

进一步的，所述离合组件包括外花键套、内花键套、摩擦底板和碟簧，外花键套套设在内花键套和摩擦底板外，外花键套外圈啮合于主动组件的花键槽，内花键套配合轴连轴承，外花键套通过摩擦片组件配合内花键套，摩擦底板转动套设于轴连轴承外，碟簧一端抵接摩擦底板，中间抵接外花键套，另一端抵接滑环，外花键套相对于摩擦底板沿轴向往复移动以驱动摩擦片组件相分离或结合。

进一步的，所述摩擦片组件包括外摩擦片和内摩擦片，外花键套内圈通过花键配合有多个外摩擦片，内花键套外圈通过花键配合有多个内摩擦片，外摩擦片和内摩擦片沿轴向依次交替布置，摩擦片组件一端抵接摩擦底板，另一端抵接挡圈，挡圈卡合于外花键套。

进一步的，所述外花键套内圈设有阶梯面，碟簧位于阶梯面与摩擦底板之间，滑环端部同时抵接外花键套端面和碟簧一端或只抵接外花键套端面。

进一步的，所述气缸一端设有导向环，导向环外圈卡合于气缸，用于限制活塞轴向位移量，滑环与活塞之间转动连接。

进一步的，所述主动组件还包括磁铁固定盘，磁铁固定盘内圈设有配合离合组件的花键槽，磁铁固定盘一端连接有磁铁，轴连轴承一端连接有散热盘，散热盘上连接有与磁铁相对应的导磁软铁，磁铁固定盘通过磁铁作用于导磁软铁以驱动散热盘差速转动。

进一步的，所述磁铁沿磁铁固定盘环向设置有多个，导磁软铁沿散热盘环向设置有至少一个。

进一步的，所述气缸内部形成环形腔体，活塞呈环形并滑动设置于环形腔体内，活塞与气缸之间形成气室，气室接入外部气源以调整体积，驱动活塞沿轴向移动。

进一步的，所述水泵壳内设置有气道，气道一端接入气缸内的气室，另一端延伸至水泵壳表面形成接口，用于接入外部气源。

进一步的，所述主动组件通过轴承转动配合水泵壳，气动调速组件与轴连轴承之间设有轴套分隔。

与现有技术相比，本实用新型具有的优点和积极效果是：

(1)针对目前线圈驱动水泵进行调速无法满足大扭矩需求而容易导致过热的问题，采用气动调速组件作为驱动力矩输入机构，取代现有调速水泵中的线圈和铁芯结构，避免线圈发热问题，气动调速组件可以接入外部气源，从而不受皮带轮外径空间限制，通过气压驱动实现水泵的变转速，满足水泵调节的需求。

(2)气动调速组件的动力源可以置于皮带轮外，通过气压驱动实现离合组件的分离和结合，从而实现水泵的变转速，从而达到节油效果；气压驱动本身带有阻尼，在变速过程中冲击小，对水泵各个零部件损伤小，寿命延长，当在气压故障的情况下，能保持水泵全速运转，为安全式调速水泵。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型实施例中气压驱动的安全式调速水泵的结构示意图。

图2为本实用新型实施例中内摩擦片的结构示意图。

图3为本实用新型实施例中外摩擦片的结构示意图。

图4为本实用新型实施例中碟簧的结构示意图。

图5为本实用新型实施例中碟簧的侧视示意图。

图中，1、气缸；2、活塞；3、挡圈；4、滑环；5、碟簧；6、外花键套；7、摩擦底板；8、内摩擦片；9、外摩擦片；10、加厚摩擦片；11、散热盘；12、磁铁固定盘；13、磁铁；14、导磁软铁；15、皮带轮；16、内花键套；17、挡圈；18、水泵壳；19、叶轮；20、轴连轴承。

具体实施方式

本实用新型的一种典型的实施方式中，如图1-图5所示，提出了一种气压驱动的安全式调速水泵。

目前调节水泵转速的驱动组件采用线圈配合铁芯，线圈产生电磁力作为驱动力，但对于大扭矩需求的水泵，需要增加线圈体积来增大驱动力，因此存在线圈发热和增加产品重量问题；而且皮带轮15腔体内置铁芯部件，由于皮带轮15外径限制，当需求大扭矩时，无法满足使用要求。

基于此，本实施例提供一种气压驱动的安全式调速水泵，采用气压系统作为驱动力矩输入机构，取代线圈和铁芯结构，从而避免了线圈发热问题，气压源可以布置在水泵外，不受皮带轮15外径空间限制，气压出现故障时，离合组件能够恢复结合状态，保持水泵全速运转，满足安全运行和调速的需求。

下面，结合附图对气压驱动的安全式调速水泵进行详细说明。

参见图1，一种气压驱动的安全式调速水泵，包括水泵壳18、主动组件和气动调速组件，水泵壳18内部转动配合有轴连轴承20，轴连轴承20一端连接叶轮19；主动组件转动套设在水泵壳18外，通过离合组件配合轴连轴承20远离叶轮19的一端，主动组件包括皮带轮15，以从外部获取回转动力；气动调速组件位于水泵壳18和主动组件之间并连接于水泵壳18，包括气缸1、活塞2和滑环4，活塞2滑动配合气缸1，活塞2的输出端抵接于滑环4，以驱动滑环4沿轴向往复滑动，滑环4作用于离合组件，以使离合组件分离或结合。

本实施例中，水泵壳18内置轴连轴承20，轴连轴承20一端套装叶轮19，另一端依次布置气动调速组件、外花键套6、碟簧5、摩擦底板7、摩擦片组件、内花键套16。其中，气动调速组件能够进行轴向位移，外花键套6、内花键套16、摩擦底板7、摩擦片组件和碟簧5构成离合组件，摩擦片组件可通过位移变化实现结合和分离。

外花键套6为L形圆周结构，碟簧5位于摩擦底板7和外花键套6径向环面形成的空腔内，碟簧5一端与气动调速组件、外花键套6接触，另一端与摩擦底板7上侧面接触。

在内花键套16和外花键套6轴向圆环面形成空腔内布置摩擦片组件，摩擦片组件靠近碟簧5一侧与摩擦底板7接触，摩擦底板7与轴连轴承20转动连接且轴向不能移动，限制了摩擦片组件轴向位移，摩擦片组件远离碟簧5一侧由外花键套6轴向圆环面内设挡圈17槽安装的挡圈17限位并在碟簧5作用下压紧摩擦片组件。

无气压或者气压出现故障时，在碟簧5压力下，摩擦片组件处于压紧状态，水泵全速运转；当气压系统充气后，气压系统产生轴向位移时，压缩碟簧5，外花键套6沿轴向靠近摩擦片组件方向移动，摩擦片组件被放松，从而实现离合器分离，水泵一速柔性运转。

对于气动调速组件，气缸1的断面为U型圆环结构，内部形成环形腔体，底部有气孔与气道相通。活塞2呈环形并滑动设置于环形腔体内，活塞2与气缸1之间形成气室，气室接入外部气源以调整体积，驱动活塞2沿轴向移动。

水泵壳18内设置有气道，气道一端接入气缸1内的气室，另一端延伸至水泵壳18表面形成接口，用于接入外部气源。

在其他可选的实施方式中，充入气室的介质可以采用气体或液体，对应外部的气源或压力液体源。

活塞2具有内环面和外环面，外环面位于气缸1环形腔体内，内环面与滑环4转动连接；滑环4轴向远离活塞2的端面设为凸起结构，能够与碟簧5内圈相抵接；同时，滑环4还抵接与内花键套16，驱动内花键套16沿轴向往复移动。

气缸1一端设有导向环3，导向环3外圈卡合于气缸1，滑环4与活塞2之间转动连接。

结合图4和图5，碟簧5为弹簧片，整体呈圆环状，且其端面带有倾角，能够沿轴向上压缩及回弹，碟簧5的内环为键槽结构。

摩擦片底板与轴连轴承20转动连接；内花键套16为环形结构，内花键套16内环面与轴连轴承20固连，外环面为花键槽结构。

摩擦片组件包括内摩擦片8、外摩擦片9，内摩擦片8与内花键套16啮合，外摩擦片9与外花键套6啮合，内摩擦片8、外摩擦片9沿轴向可移动。如图1所示，外花键套6内圈通过花键配合有多个外摩擦片9，内花键套16外圈通过花键配合有多个内摩擦片8，外摩擦片9和内摩擦片8沿轴向依次交替布置。

结合图2和图3，内摩擦片8和外摩擦片9交替布置，且前后位置可颠倒，最少一组。

可选的，内摩擦片8两侧面设置涂层，外摩擦片9两侧面表面无涂层。

在其他可选的实施方式中，内摩擦片8两侧面无涂层，外摩擦片9两侧面表面设置涂层。

还可以配置为内摩擦片8一侧面设置涂层，外摩擦片9与内摩擦片8同一侧设置涂层。

另外，挡圈17和摩擦片组件之间设有一个环形的加厚摩擦片10，加厚摩擦片10的两侧面不设置涂层，加厚摩擦片10的厚度大于外摩擦片9的厚度，加厚摩擦片10通过键槽连接的方式与外花键套6的周向内侧面连接。靠近散热盘11一侧的第一个摩擦片设计为加厚结构。

主动组件还包括磁铁固定盘12，磁铁固定盘12内圈设有配合离合组件的花键槽，能够与离合组件的外花键套6配合。磁铁固定盘12一端连接有磁铁13，轴连轴承20一端连接有散热盘11，散热盘11上连接有与磁铁13相对应的导磁软铁14，磁铁固定盘12通过磁铁13作用于导磁软铁14以驱动散热盘11差速转动。

水泵壳18外侧与皮带轮15转动连接，皮带轮15远离叶轮19的一侧端面与磁铁固定盘12一侧端面固连。主动组件通过轴承转动配合水泵壳18，气动调速组件与轴连轴承20之间设有轴套分隔。

外花键套6为断面L形的套状结构，内圈设有阶梯面，内圈的阶梯环面中部位置设置一凸起结构，与碟簧5相接触，外花键套6的阶梯环面能够施加压力至碟簧5，或接受碟簧5的回弹作用。

如图1所示，散热盘11位于摩擦片组件轴向末端，散热盘11靠近摩擦片一侧内设导磁软铁14，与磁铁13位置相对设置且存在间隙，散热盘11与内花键套16固连。

可以理解的是，磁铁13和导磁软铁14位置可互换；也可以去除磁铁13，若不放置磁铁13，可实现一速0速。

气动调速组件的动力源可以置于皮带轮15外，通过气压驱动实现离合组件的分离和结合，从而实现水泵的变转速，从而达到节油效果；气压驱动本身带有阻尼，在变速过程中冲击小，对水泵各个零部件损伤小，寿命延长，当在气压故障的情况下，能保持水泵全速运转，为安全式调速水泵。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气压驱动的安全式调速水泵，其特征在于，包括：

水泵壳，内部转动配合有轴连轴承，轴连轴承一端连接叶轮；

主动组件，转动套设在水泵壳外，通过离合组件配合轴连轴承远离叶轮的一端，主动组件包括皮带轮，以从外部获取回转动力；

气动调速组件，位于水泵壳和主动组件之间并连接于水泵壳，包括气缸、活塞和滑环，活塞滑动配合气缸，活塞的输出端抵接于滑环，以驱动滑环沿轴向往复滑动，滑环作用于离合组件，以使离合组件分离或结合。

2.如权利要求1所述的气压驱动的安全式调速水泵，其特征在于，所述离合组件包括外花键套、内花键套、摩擦底板和碟簧，外花键套套设在内花键套和摩擦底板外，外花键套外圈啮合于主动组件的花键槽，内花键套配合轴连轴承，外花键套通过摩擦片组件配合内花键套，摩擦底板转动套设于轴连轴承外，碟簧一端抵接摩擦底板，中间抵接外花键套，另一端抵接滑环，外花键套相对于摩擦底板沿轴向往复移动以驱动摩擦片组件相分离或结合。

3.如权利要求2所述的气压驱动的安全式调速水泵，其特征在于，所述摩擦片组件包括外摩擦片和内摩擦片，外花键套内圈通过花键配合有多个外摩擦片，内花键套外圈通过花键配合有多个内摩擦片，外摩擦片和内摩擦片沿轴向依次交替布置，摩擦片组件一端抵接摩擦底板，另一端抵接挡圈，挡圈卡合于外花键套。

4.如权利要求2或3所述的气压驱动的安全式调速水泵，其特征在于，所述外花键套内圈设有阶梯面，碟簧位于阶梯面与摩擦底板之间，滑环端部同时抵接外花键套端面和碟簧一端或只抵接外花键套端面。

5.如权利要求1所述的气压驱动的安全式调速水泵，其特征在于，所述气缸一端设有导向环，导向环外圈卡合于气缸，用于限制活塞轴向位移量，滑环与活塞之间转动连接。

6.如权利要求1所述的气压驱动的安全式调速水泵，其特征在于，所述主动组件还包括磁铁固定盘，磁铁固定盘内圈设有配合离合组件的花键槽，磁铁固定盘一端连接有磁铁，轴连轴承一端连接有散热盘，散热盘上连接有与磁铁相对应的导磁软铁，磁铁固定盘通过磁铁作用于导磁软铁以驱动散热盘差速转动。

7.如权利要求6所述的气压驱动的安全式调速水泵，其特征在于，所述磁铁沿磁铁固定盘环向设置有多个，导磁软铁沿散热盘环向设置有至少一个。

8.如权利要求1所述的气压驱动的安全式调速水泵，其特征在于，所述气缸内部形成环形腔体，活塞呈环形并滑动设置于环形腔体内，活塞与气缸之间形成气室，气室接入外部气源以调整体积，驱动活塞沿轴向移动。

9.如权利要求8所述的气压驱动的安全式调速水泵，其特征在于，所述水泵壳内设置有气道，气道一端接入气缸内的气室，另一端延伸至水泵壳表面形成接口，用于接入外部气源。

10.如权利要求1所述的气压驱动的安全式调速水泵，其特征在于，所述主动组件通过轴承转动配合水泵壳，气动调速组件与轴连轴承之间设有轴套分隔。