CN2505607Y - 带有空气分离器的液压泵 - Google Patents

Abstract

一种包含旋流空气分离器的液压泵,用以将空气从所抽取的汽油中去除。这些空气通过一个排气腔排入大气,该旋流分离器包括一个用于捕获空气泡的排气管;该排气管和孔口直径的选择,应基本上能捕获所有的空气泡;一个浮动阀将该排气腔耦合到该泵的进口;一个限制输出控制阀用以调节泵内压力,在旋流分离器中形成的空气泡堆保持相对恒定,并被排气管有效地捕获。

Description

带有空气分离器的液压泵

技术领域

本实用新型涉及液压泵，特别是一种带有能将气体从所抽取的汽油中分离的装置的液压泵。

背景技术

在液压泵特别是汽油泵中，天然气或空气在泵的进口侧渗漏，引起空气与流出该泵的液体相混合，使该液体数量少于流量表的读数。

这在汽油配给领域上是一个特别麻烦的问题，因为消费者将为汽油付款，而规则要求在所抽取的汽油中的空气数量被控制在最小值，以便消费者按照流量表的读数能够得到较纯的汽油。随着汽油价格的上涨，减小燃油配给计量误差的期望值也自然上升。

在1973年2月13日授予P.Zanoni(并让与目前的受让人)的美国专利3,715,863中，公开了一种汽油泵，至今它已提供了解决有关汽油泵的空气问题的一种适当的方案。然而，采用这一装置，仍有可能使多达4％的空气通过该系统而泵出。在很多市场上，这种空气必须少于输出量的0.5％。所有汽油泵市场都期盼这种改进的性能。

在汽油泵中，去除空气的效率通过一系列测试孔来度量，它们位于泵的空气入口直至汽油入口。这些孔的直径范围从0.1mm起，按0.1mm的增量递增，直到达到临界点，即泵中断抽吸，停止供液。用1.2mm的测试孔，在采用以往技术(美国专利3,715,863所述)的旋流分离腔中的空气泡的直径变得大于排气管，因此旁路分离腔而在出口处混入汽油，这将导致大约4％的计量误差。

如果排气管和孔口的直径增大而不改进泵的其它部分，该排气管也要采用增大汽油的流速，汽油进入排气腔并且必须回到泵的入口。这样，通过增大排气管的直径，例如从1/2英寸增大到3/4英寸，孔径从0.089英寸增大到0.15英寸，我们发现进入排气腔的汽油的流量从1加仑/分钟增大到2.5加仑/分钟。这导致汽油从排气腔中排出，因为安装在以往技术装置中的浮动阀不能处理增多的旁路汽油。另外，我们发现，在某个平衡位置，而使喷口处于全开位置时，泵的入口处的控制阀出现颤动，或振动。这是部分由于空气在出口处扩张，降低加在阀上的压力，直到弹簧的反向压力将阀关闭，这一循环不断重复，引起阀颤动。

如果允许空气通过一个1.2mm及以上直径的测试孔进入泵的进口侧，如同某种场合下在从储油罐连接到泵的入口管上存在空气漏洞，那么旋流分离器中的空气泡将自然增大到如此尺寸，以至不能被较小直径的排气管所有效捕获。控制阀不规则振动变得明显增大，大大降低了泵的运行效率，并在泵的出口处把大量的空气引入燃油中。

因此，在几乎无限的空气氛围中，为了给泵提供改进的空气去除性能，彼此相关的排气管、浮动阀和控制阀的标准，必须考虑采用本实用新型的泵提供改进性能的可能性。

发明内容

本实用新型需要解决的技术问题是设计一种带有空气分离器的液压泵，用于从储油罐中配给燃油，能够基本上消除所抽燃油中的空气，以克服现有技术存在的上述缺陷。

本实用新型的液压泵包括：

一个机壳，带有进液口，出液口，和空气出口，所述的机壳形成泵的腔体，其中包括一个内置的泵，安装在进液口与出液口之间；以及一个圆筒形的旋流分离器，所述机壳内还进一步包括一个排气腔，它带有一个壁，用于分隔上述旋流分离器和排气腔，其中所述的壁包括一个与旋流分离器同轴的孔；

一个排气管，伸入所述的圆筒形旋流分离器，与上述的孔同轴，所述的排气管和孔的直径选择为能够基本上捕获旋流分离器中所有的空气泡；

一个压力驱动的控制阀，耦合于所述的出液口，它带有一个风箱(杆)，用于缓和控制阀的突然打开和关闭，以及泵中的压力涌动，从而在泵的运行过程中维持空气泡的体积相对恒定，以便从燃油中有效地消除空气泡。

排气管的直径和孔的尺寸被选择为能够容纳存在于旋流分离器中的较大的空气泡，并允许相应增大的汽油流量进入排气腔。阀部件设在排气腔与泵的入口之间，以便容纳增大的汽油流量；定位于泵的出口处的控制阀，阻止泵内压力涌动，以便空气泡的尺寸(cone)保持相对恒定，并小于排气管的直径。

本实用新型的泵，通过改变已有技术的泵的相互关联的设计参数，在排油中空气的百分比范围从0.08％到大约0.5％，对泵提供了一种具有巨大改进的空气去除性能，从而克服了现有技术存在的缺陷。

本实用新型的这些以及其它的特点、优势和目的，通过参考以下叙述以及附图，可以得到较好的理解。

附图说明

图1是本发明实施的泵的局部剖视图。

图2是图1所示的泵沿剖面线II-II的剖视图。

图3是该泵沿与图2所示截面的反向局部剖视图。

图4是图2所示阀部件的侧面俯视图。

图5是图4所示阀部件的正视图。

图6是图4所示的阀活塞及支座的横截面的局部放大视图。

具体实施方式

本发明的液压泵装置(最好参见图1至图3)包括一个下机壳10，它有一个进口12用于接受油管14，当该泵用于配给汽油或柴油燃油时，该油管从泵的进口延伸到燃油储存罐。进口12与一个借助于端盖111安装在机壳10上的套筒过滤器11相连接。该泵包括一个上机壳20，它通过垫圈22和多重紧固螺栓24，可密封地固定于下机壳。每个机壳都由适当的铝合金材料铸造。耦合于上机壳20的是一个出口管(manifold)30，它有一个进口管32耦合于出液口34，构成一个排油出口管(discharge manifold)150，借助于盖盘140和适当的螺栓141，反过来密封于下机壳10。该多出口管包括一个被法兰37包围的出口36，燃油配给管被耦合于该法兰。机壳10和20与美国专利3,715,863中所描述的机壳实质上是相同的(该专利列于本文的参考文献中)，此处简要描述了由这些机壳构成的腔体，以及经此流过的液体。

泵的进口12连通于一个通常为U形的腔体A，它包括一个由轴52驱动的旋转泵50，该轴从机壳10向外延伸到驱动轮54。驱动轮54由驱动皮带耦合到适当的驱动电机上。泵50的出口侧(最好参见图1)通过油管部件55被耦合到一个水平延伸的旋流腔60。圆锥形的旋流腔60从泵50的出口吸油液体，它可能包含低百分比的空气，并在一个含有较轻的空气泡(图1的E)的螺旋形通道中搅转液体(如图1箭头D所示)，这些空气泡沿延长的圆筒腔60聚集于螺旋线的中心。

当气泡E沿圆锥腔的螺旋方向前进时，它们在一个逐渐变细的锥体中向中心聚集，并被排气管70所捕获。排气管安装在插座71上，反过来(依次)安装在端壁72上，该壁把腔A与排气腔C分隔开。插座71包括一个孔口73，用于排出捕获的空气泡E，以及少量夹带(entrained)的燃油，它们自然也将被排气管70所捕获。如图1所示，随着空气泡的流动，以及燃油从左到右前进，这些气泡聚集并进入管70的敞开端74，该管大约3英寸长，外直径为3/4英寸，壁厚1/32英寸。

孔73的直径为0.15英寸，管70与开口于插座71末端的圆筒紧配合，孔73借助于逐渐变细的表面75和77，被跨越在反侧，用以加强空气泡和由此所夹带燃油的收集和转送。相对于以往技术(如美国专利3,715,863所述)，利用大直径孔73，较大量的所夹带燃油也流进一体化构成于机壳20上的排气腔C，该管的直径从1/2英寸扩大到3/4英寸，该孔的直径从0.089英寸扩大到0.150英寸；利用扩大直径的孔，所夹带的燃油以大约2.5加仑/分钟的速率进入排气腔C，相比之下已有技术仅为1加仑/分钟。

一个位于上机壳20顶部的排气开口80与排气腔C连通，用于去除空气泡。所抽取的燃油流进腔C的下部82(图2)，在此，它通过阀部件90返回到主腔A。阀部件90已被用于已有技术中，包括一个浮动的浮体92，它利用紧固螺栓93耦合到第一臂94上。臂94远离浮体的一端通常是U形的，包括一对腿95和96(最好参见图5)。在腿95和96之间是支持腿101，用于加强双臂的末端。双臂95和96的末端各自包括一个曲线销承接凹槽97，用以转动穿过安装支架99的销98。支架99包括一个上孔100用以滑动支撑阀杆102，带有保持键104，用以限制阀杆102的向上运动。支架99还包括一个下导孔105(图4)，也用于阀杆102。

第二轴106从支架99伸出，与臂96和95的弯曲表面97’接触，为两臂提供滑动支承。销108从臂95和96向内延伸进入矩形凹槽109(图4和图6)，该凹槽位于阀杆102的对端，通过这种方式，利用浮体92，阀杆被提升或降低，如图6中箭头F所示。与此同时，燃油产生浮力而提升浮体向上，以致于阀杆102的锥形下端103从阀座和燃油孔107移开(最好参见图6)。孔107的直径为5/16英寸，用以容纳所夹带的流体，通过油管73引入腔C。阀杆102表面包括一个平面102’(图4和图6)，用以为臂101提供间隙。

支架99被固定于中空的底座凸台110(图2)，并借助于一个整体构造的法兰112、阀座和适当的紧固件114而固定。浮动阀部件90的支承点是销98，因此将浮体92上的浮力放大，即乘以支点销98与推动浮体92的力的中心之间的距离--与支点98和销108之间的距离--的比值。通过提供强迫的增力连杆(multiplication linkage)(最好参见图4和图5)，较小的浮体92可用于腔C，用以使阀部件90能快速打开以容纳增加的燃油流，并阻止燃油从腔C通过排气孔80而卸载。腔C中的燃油是夹带(entrained)的燃油，并借助于阀和中空的底座凸台110而旁流到主腔A。

纯燃油(即空气泡已被分离，参见图1)向下流入位于排气管70之下的腔B，通过一个圆筒形通路131流向出口控制阀130，(参见图1和图3)，圆筒形通路132通过机壳10的侧面而延伸，用于插入排油出口管(dischargemanifold)150，它被螺栓固定于机壳10上。排油管包括弯曲的排油口152，与中心圆筒腔154相连通。腔154有一个第一开放端，它允许控制阀130的插入，该阀一经安装，它将被盖盘140通过螺栓130而盖住。腔154的第二端凹进0.4英寸，超出孔152的边缘，并包括一个位于圆筒颈158上的锥形的阀座156。该颈伸进机壳10的孔132。

控制阀130包括阀杆133，将活塞134整体构造在一端，配合于设置在机壳110上的孔144内，用以形成(define)一个冲击的平底节气阀(风箱杆)(dash pot damper)，它由该泵所抽取的燃油来润滑。在活塞134的对端，杆终止于阀头135，该阀头135带有锥形座136而与阀座156配对。阀座136包括一个环状凹槽，用于插入一个密封的O型环137。

在阀头135背后，提供了一个阀盘138，由压接在阀头135上的轴衬139来定位，该阀头插入盘138。该阀头包括一个轴向延伸的孔145，它从左端穿过并进入杆133，终止于一个径向扩张的孔146。针阀147以螺纹方式安装在阀头的孔145中。当过度压力达到30-50psi(普塞)时，阀147从一个不在使用中的配给软管放出燃油，该燃油通过位于空间132中的阀头之后的轴向孔145，再通过排气孔73进入排气腔C。

斜线弹簧148被定位于阀盘138，有伸缩性地驱动该阀到达一个常闭的位置，图3所示的是当它被盖盘140压缩时的状态。

通过提供凹槽154，当阀130开始打开时，液体作用力加在后盘138的较大的表面积上，该盘紧配合于腔143的孔149，因此在燃油被配给之前，该阀不得不从基座处充分后退。当燃油配给喷嘴打开时，导管152上的背压被降低，来自泵50的液体出口压力使阀130轴向左移并充分打开(参见图3)。

借助于扩大的后盘138，在凹槽154和风箱(杆)(dash pot damper)活塞134的空间内，对阀提供控制。借助于该盘，阀130将不会上下寻找一个平衡位置，而是平滑地运行，因此可以防止压力在泵内波动。这种压力波动会引起图1中的空气泡在低压力点膨大而不被排气管捕获。

由于本实用新型的泵，带有大小从0.8mm至1.8mm进口12处的测试进气孔，在排油中空气的百分比范围从0.08％到大约0.5％。这一性能改善，表明了对已有技术装置的一系列的多种改进。因此通过发现问题的根源和性质，申请人通过改变已有技术的泵的相互关联的设计参数，对泵提供了一种具有巨大改进的空气去除性能。

对于精通这一技术的人们，以下事实将变得明显，即人们能够实现以上所描述和发表的对本实用新型的最佳实施例的各种修改，而不偏离本实用新型的权利要求的实质或范围。

Claims (13)

1.一种带有空气分离器的液压泵，包括一个带有进液口，出液口，和空气出口的机壳，其特征在于，所述的机壳形成泵的腔体中包括一个内置的泵，安装在进液口与出液口之间，以及一个圆筒形的旋流分离器，所述机壳内还进一步包括一个排气腔，它带有一个壁，用于分隔上述旋流分离器和排气腔，其中所述的壁包括一个与旋流分离器同轴的孔；

一个排气管，伸入所述的圆筒形旋流分离器，与上述的孔同轴，所述的排气管和孔的直径选择为能够基本上捕获旋流分离器中所有的空气泡；一个压力驱动的控制阀，耦合于所述的出液口，它带有一个风箱杆。

2.如权利要求1所述的泵，其特征在于，所述的孔的直径为0.15英寸。

3.如权利要求2所述的泵，其特征在于，所述的排气管是一个圆筒，外直径为3/4英寸，壁厚为1/32英寸。

4.如权利要求3所述的泵，其特征在于，还包括浮动阀部件，以及一个液流通道，用于连通所述的排气腔和泵腔；所述的浮动阀部件包括一个浮体，一个阀杆，以及一个将浮体与阀杆连接起来的杠杆部件。

5.如权利要求4所述的泵，其特征在于，所述的液流通道的直径为5/16英寸。

6.如权利要求5所述的泵，其特征在于，所述的机壳包括一个活塞接收孔，所述的控制阀包括一个阀杆，其一端带有活塞，伸入活塞接收孔。

7.如权利要求1所述的泵，其特征在于，所述的控制阀包括一个阀杆，其一端有一个阀头，所述的风箱杆包括一个活塞，它位于阀杆的另一端，该活塞接收孔构造于机壳上。

8.如权利要求7所述的泵，其特征在于所述的机壳，包括一个凹槽，其一端有一个阀座，用于密封阀头；其中所述的阀座小于凹槽，出液口远离阀座的那一端连通于所述的凹槽。

9.权利要求8所述的泵，其特征在于所述的阀头包括一个后盘，紧配合于所述的凹槽。

10.如权利要求9所述的泵，其特征在于所述的孔的直径为0.15英寸。

11.如权利要求10所述的泵，其特征在于，所述的排气管是一个圆筒，外直径为3/4英寸，壁厚为1/32英寸。

12.如权利要求11所述的泵，其特征在于，还包括浮动阀部件，以及一个液流通道，用于连通所述的第三腔和第一腔；所述的浮动阀部件包括一个浮体，一个阀杆，以及一个将浮体与阀杆连接起来的杠杆部件。

13.如权利要求12所述的泵，其特征在于，其中所述的液流通道的直径为5/16英寸。

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