CN2578556Y - 电液控制式高压柱塞泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电液控制式高压柱塞泵，它包括不锈钢－密封圈式、不锈钢－盘根式、非不锈钢－密封圈式与非不锈钢－盘根式4种类型，每种类型都由泵头、液压部分与电控部分组成，其中液压部分包括液压缸、换向回路、补液回路、保护回路与油源；电控部分包括启动电路、换向电路、补液电路、高低压、温度和液位保护电路及电机电路等。该泵具有结构简单、冲次低(30次/分)、振动小、压力平稳、流量连续可调和寿命长等优点。

Description

电液控制式高压柱塞泵

所属技术领域

本实用新型涉及到一种电液控制式高压柱塞泵，该泵属于高压柱塞泵类，是油田、矿山及工业中不可缺少的重要设备，用此可以产生并输送高压水、高压泥浆或高压聚合物等流体。

背景技术

现有的高压柱塞泵多为曲轴连杆式，它具有冲次高、振动大(噪声可达85～90db)、机箱及柱塞寿命短和运送流体的流量难以改变等缺点。另外，运送聚合物时还常因剪切次数过高而降低聚合物的效率。近来也有关于液压式高压柱塞泵的报导，但设计多不完善、结构复杂、压力及流量波动大、效率低，因此尚无正式产品问世。

发明内容

本实用新型的任务是提出一种电液控制式高压柱塞泵，使其能克服现有高压柱塞泵的各种缺点，具有结构简单、振动小、冲次低(30次/分)、流量连续可调、压力平稳和寿命长等优点。

实施本实用新型的技术措施是，该泵共分四种类型，即不锈钢-密封圈式、不锈钢-盘根式、非不锈钢-密封圈式和非不锈钢-盘根式等4种。每种类型都包括泵头、液压部分和电控部分，其中液压部分包括油缸、换向回路、补液回路、保护回路与油源等5等分；电控部分包括启动电路、换向电路、补液电路、保护电路和电机电路等5部分，下边分别加以介绍。

1、不锈钢-密封圈式高压柱塞泵，该泵的泵头由单出杆液压缸组成，液压缸中的活塞将其分成左、右两腔，每腔中都有一个进液活门与一个排液活门。两腔中的进液活门并联、排液活门并联，由此构成总的进液口与排液口；油缸也是一个单出杆液压缸，其伸出杆与泵头的伸出杆相连，实际上泵头的液压缸与油缸组成一个双活塞、4腔液压缸。该4腔液压缸的中间隔离壁较厚，壁间有一个环形腔并在圆周上均布6个小孔直通腔外，以起到油、液隔离的作用。该泵液压部分的换向回路由一个二位四通电液换向阀、两个磁性开关与一个磁环组成，其中两个磁性开关分别置于泵头缸体外边的两侧，而磁环则装在泵头无出杆侧的活塞端部并用螺母将其固定在活塞中心伸出的短轴上。当活塞运动到磁环与磁性开关在同一个垂直面上时，磁性开关动作使换向阀换向，从而改变了活塞的运动方向；补液回路由皮囊式蓄能器、二位三通电磁换向阀和一个进液活门与一个排液活门组成，两个活门与蓄能器相通，又分别与泵头的进液活门与排液活门相并联。蓄能器的皮囊并不充氮气而是令其进气口与二位三通电磁换向阀的A口相通，换向阀的P口与T口分别与油源的高压口与回油口相通；保护回路由带有高、低压电接点的压力表、温度传感器和液位传感器分别组成高、低压力保护器、温度保护器和液位保护器，一旦超出限定值，泵便自动停机；油源由电机、手动变量柱塞泵、精、粗油滤、单向阀、电磁泄荷溢流阀、远程调压阀和油箱组成。

电控部分的启动电路由启动按钮、停机按钮、接触器、延时继电器、溢流阀的泄荷线圈及电机电路中热继电器的一个常闭触点及保护电路中继电器的一个常闭触点组成；换向电路由一个继电器、两个磁性开关和一个二位四通电液换向阀的电磁铁线圈组成；补液电路由二个延时继电器、一个二位三通电磁换向阀电磁铁线圈和换向电路中继电器的一个常闭触点和一个常开触点组成；保护电路分别由温度传感器、液位传感器和高低压电接点及一个继电器组成；电机电路由电机、热继电器、接触器的三个常开触点和空气开关组成。

2、不锈钢-盘根式高压柱塞泵，该泵的泵头由缸体、柱塞、盘根、端盖、连接套筒和一个进液活门及一个排液活门组成。其中柱塞与一个双出杆油缸的一个伸出杆相连，并将端盖的伸出部分套在油缸的端头，将连接套筒与油缸端头的垂直圆盘用六个螺栓相固连，使泵头与油缸组成一个同轴刚体，即泵头与油缸的缸体同轴，泵头的柱塞即是油缸的一个伸出杆。油缸为双出杆式，其另一侧伸出杆依同理也连接另一个相同的泵头。由此组成由一个双出杆油缸带两个具有盘根的泵头的高压柱塞泵。其中油缸端盖与泵头端盖之间仍有一个环形腔，并有均布的六个出液口，以防止油、液混合。此外，两个泵头的进液口与排液口仍然分别并联。该泵的其它部分与不锈钢-密封圈式高压柱塞泵相同。

3、非不锈钢-密封圈式高压柱塞泵，该泵与不锈钢-密封圈式高压柱塞泵相同，只是去掉了磁性开关和磁环，并将隔离壁中的环形腔的轴向长度增加到一个冲程的距离，相应油缸杆也增长一个冲程的距离，并在油缸杆上固定一个圆盘，同时在此段缸壁上通过开槽的办法加装两个换向用的接近开关，用以代替磁性开关与磁环。

4、非不锈钢-盘根式高压柱塞泵，该泵与不锈钢-盘根式高压柱塞泵相同，只是去掉磁性开关及磁环，而将一个泵头的端盖与相邻的油缸端盖之间的环形腔轴向长度加长到一个冲程的距离，相应的油缸杆也加长一个冲程的距离，并在对应的油缸杆上加装一个圆盘，在对应的缸壁上通过开长孔的方式加装两个接近开关，用以代替磁性开关与磁环。

附图说明

下面结合附图所示的实施例，对本实用新型作进一步说明。其中

图1是本实用新型的不锈钢-密封圈式高压柱塞泵的泵头与液压部分示意图；

图2是本实用新型的电控图；

图3是本实用新型的不锈钢-盘根式高压柱塞泵的油缸与泵头的组合示意图。

具体实施方式

1、不锈钢-密封圈式高压柱塞泵，由图1可知本实用新型的不锈钢-密封圈式高压柱塞泵的泵头1由单出杆液压缸的缸筒2、活塞4、活塞杆5、进液门7与7′和排油活门8与8′组成。其中活塞4将缸筒分成两个腔，相当于两个泵头，进液活门7与排液活门8与右腔相通，而进液活门7′与排液活门8′与左腔相通，其中进液活门7与7′并联，排液活门8与8′并联，由此组成了该高压柱塞泵的总进液口I与总排液口E。图1中的油缸3由缸筒2′活塞4′和活塞杆5组成。其中油缸杆与泵头柱塞为同一根圆柱体，油缸筒2′与泵缸筒2也为一同轴的缸筒，在两个缸筒中间有一个隔离壁10将油缸与泵头分开，在隔离壁10中间有一个环形腔10′并在圆周上均布6个通孔T，以泄掉来至油缸和泵头的油及液体，从而起到油、液分离的作用。图1中的换向回路由磁性开关K₁、K₂、磁环6和二位四通电液换向阀11组成；补液回路由进液活门7″、排液活门8″、皮囊式蓄能器9和二位三通电磁换向阀12组成，其中进液活门7″的进口与进液活门7和7′的进口并联，出口与排液活门8″的进口及蓄能器9的液压口C相连通，排液活门8″的出口与排液活门8及8′的出口并联，蓄能器的皮囊进气口并不充氮气，而是与二位三通电磁换向阀12的A口相通，换向阀的P口与T口分别与油源的高压口与回油口相通；保护回路分别由带有高、低压电接点K_G与K_D的压力表23组成高、低压保护器、由温度传感器21组成温度保护器和由液位传感器20组成液位保护器；油源由电机13、手动变量柱塞泵15、单向阀16、粗油虑14、精油滤17、电磁泄荷溢流阀18、远程调压阀19和油箱22组成。

图2所示为本实用新型4种类型泵所共有的电控图。其中24为启动电路，它包括电路25、26和27。电路25包括启动按钮Q、接触器KM、停机按钮T、热继电器J_R的常闭触点J_R-1和保护电路33中的继电器J₂的常闭触点J_2-1；电路26包括时间继电器SJ₁和接触器KM的常闭触点KM_-2；电路27包括电磁泄荷溢流阀18的泄荷线圈XH及时间继电器SJ₁的常开触点SJ_1-1。图2中28为换向电路，它包括二位四通电液换向阀11的电磁铁线圈和与其并联的继电器J₁及换向开关K₁、K₂，其中K₁为常开触点，K₂为常闭触点。图2中29为补液电路，它由电路30、31和32组成，电路30由时间继电器SJ₂和继电器J₁的常闭触点J_1-2组成；电路32由时间继电器SJ₃和继电器J₁的常开触点J_1-3组成，电路31由二位三通电磁换向阀12的电磁铁线圈、时间继电器SJ₂、SJ₃的常闭触点SJ_2-1和SJ_3-1组成。图2中33为保护电路，它包括继电器J₂和与其串联的温度传感器21触点K_w、液位传感器20触点K_Y、高压电接点K_G和低压电接点K_D，其中K_w、K_Y、K_G与K_D为并联。图2中34为电机电路，它包括电机13、热继电器J_R、接触器K_M的常开触点KM_-3和空气开关K及熔断器FUI。

现在结合图1、图2详细说明本实用新型所述的不锈钢-密封圈式高压柱塞泵的工作原理。

·启动，当合上34电路中的空气开关K并按下启动按钮Q时，接触器KM通电，于是触点KM_-1闭合形成自锁，电机开始空载启动(溢流阀18断电泄荷)，同时电路26中KM_-2闭合，因此时间继电器SJ₁通电，其在电路27中的触点SJ_1-1须等5秒钟才闭合，由此达到延时启动的目的，其中XH为溢流阀泄荷线圈。

·换向，图1中二位四通电液换向阀11为断电状态，高压油由A口进入油缸右腔迫使活塞向左运动，于是泵头右腔增大，通过进液活门7吸进液体并充满全腔，同时左腔减小并将液体由排液活门8′排出。当活塞4右侧的磁环6与磁性开关K₁进入同一垂面时K₁闭合，于是电路28导通，换向阀11通电，油路换向使高压油由B口进入油缸左腔，活塞右移使泵头左腔吸液，右腔排液。由于继电器J₁导通其触点J_1-1闭合，使线路28达到自锁，即使磁环离开磁性开关K₁，电路28仍然导通，直到磁环6与磁性开关K₂进入同一垂面时K₂断开，电路28才断电，使系统进入下一个循环。

·补液，由于图1中手动变量柱塞泵15在运行中油的流量固定不变，因此泵头活塞4的运动为恒速，其排出的液体的流量与压力也必为恒定。但在换向时为减小冲击，活塞将减速，在换向瞬间甚至为零，因此被排出的液体流量与压力必然降低。为此本实用新型设计一种补液回路。图1中换向阀12处在通电状态，高压油将通过阀的P口和A口进入蓄能器9的上腔D，使皮囊膨胀，因而将下腔的液体通过排液活门8″排出，以补足换向时液体的不足。由于油的流量恒定当液压缸换向时多余的高压油必然进入蓄能器9上腔，因此排出的液体恰好等量的补充了其不足，使液体流量达到不变。由图1、图2可知，当泵头活塞向右运动并使K₂断开的瞬间电路28断电，因此电路32断电，时间继电器SJ₃断电，因此电路31由于SJ_3-1闭合而导通，于是开始补液。但电路30同时通电，时间继电器SJ₂导通，因此经过一段延时后触点SJ_2-1断开，使补液停止，此刻蓄能器9上腔与回油相通，在进液压力作用下，蓄能器9的上腔油被排出，完成一次补液。当泵头活塞左移到磁性开关K₁附近时K₁闭合，时间继电器SJ₂断电，SJ_2-1触点闭合又开始补液。由于电路32导通，触点SJ_3-1经过延时后又断开，于是补液又停止。由此看出泵头每换向一次便补液一段时间，使液体流量保持不变。

·保护，由图2中电路33看出，温度、液位、高压和低压四个指标中任一个指标超差时，其对应传感器的开关都会闭合，使33电路导通，J₂继电器在25电路中的常闭触点J_2-1立即断开，因而停机。另外，当电机电路34中由于电机过载而升温时热继电器J_R导通，因而其在电路25中的常闭触点J_R-1断开，于是停机。由此看出该泵具有多种保护功能。

·调整流量，当需要改变液体排出流量时，可改变图1中的手动变量泵15的斜盘角度。

2、不锈钢-盘根式高压柱塞泵，由图3看出油缸3′为双出杆式，它由缸筒39、活塞4′、活塞杆5′、端盖38以及焊接在缸筒39外侧的垂直圆盘42组成，每根伸出杆都带一个泵头1′，泵头1′由泵缸筒41、盘根40、端盖35、连接套筒36、柱塞5′和一个进液活门7及一个排液活门8组成。油缸杆5′与泵头柱塞为一整体，油缸3′与泵头1′通过一个同轴端盖35、连接套筒36和6个螺栓37连接在一起。其中端盖35与泵缸筒41为螺纹连接并有定位段，以保证两者同轴，端盖35与油缸筒39为滑动连接，两者要求同轴，端盖35可以绕油缸筒39同轴转动。端盖35依靠连接套筒36和6个螺栓37与油缸固连在一起。油缸端盖38采用拧入式并有一段定位台阶，油缸3′通过焊接在其外侧的圆盘42和螺栓37与泵头1′同轴固连。油缸端盖38与泵头端盖35之间有一个环形腔10″，并在圆周上布均布6个通孔T，以便将两边渗出的油与液体流出去，防止油、液混合。该泵的其它部分均与不锈钢-密封圈式高压柱塞泵相同，因此其工作原理也相同，只是盘根的压紧程度需要在工作中不断调整。其调整方法是松开6个螺栓37，然后用铁棍插入通孔T中转动端盖35，当调好后再拧紧6个螺栓37。

3、非不锈钢-密封圈式高压柱塞泵，该泵的泵头和油缸与图1中所示相同，只是去掉磁性开关与磁环，并将中间隔离壁中的环形腔10′沿轴向增长到一个冲程的距离，相应的活塞杆也增加一个冲程的长度，并在这段活塞杆5上加装一个圆盘，在隔离壁10上沿轴向通过开长孔的办法固定两个接近开关K₁与K₂，用以代替磁性开关与磁环。该泵的其它部分与前两种泵相同。

4、非不锈钢-盘根式高压柱塞泵，该泵与图3所示相同，只是去掉磁性开关及磁环，并将其中的一个泵头端盖35与油缸端盖38之间的环形腔10″的轴向长度增至一个冲程的距离。并将柱塞也增加一个冲程的长度，在柱塞上加装圆盘，在端盖35的对应部分装上接近开关K₁与K₂，以代替磁环和磁性开关。

通过以上介绍可以看出本实用新型所述的4种类型泵所具有的特点：

·不锈钢-密封圈式高压柱塞泵的结构简单，总长度较短，其计算公式为

                              L＝2l+h式中L为泵总长；l为冲程；h为辅助长度，即两个活塞4及4′的厚度，隔离壁的宽度及两个缸的外端盖的厚度等；

·不锈钢-盘根式高压柱塞泵在结构上较为复杂些，泵的总长也较不锈钢-密封圈式泵长，其计算公式为

                              L＝3l+h此种泵寿命长，且能运送各种介质；

·非不锈钢-密封圈式高压柱塞泵在结构上较不锈钢-密封圈式泵要复杂些，其总长也增加一个冲程的距离，其计算公式为

                              L＝3l+h此种泵的工艺性好，且价格较为便宜；

·非不锈钢-盘根式高压柱塞泵在结构上较为复杂，且其长度最长，因为其计算公式为

                              L＝4l+h此种泵工艺性好、适应范围广、价格低和寿命长。

Claims (4)

1、一种电液控制式高压柱塞泵，包括有不锈钢-密封圈式、不锈钢-盘根式、非不锈钢-密封圈式与非不锈钢-盘根式4种类型，每种类型都由泵头、液压部分和电控部分组成，其中液压部分包括油缸、换向回路、补油回路、油源和保护回路等5部分；电控部分包括启动电路、换向电路、补液电路、保护电路和电机电路等5部分，其特征在于不锈钢-密封圈式泵的泵头(1)由单出杆液压缸组成，其活塞(4)将缸筒(2)分成左、右两腔，左腔有一个进液活门(7′)和一个排液活门(8′)，右腔有一个进液活门(7)和一个排液活门(8)，其中两个进液活门(7)与(7′)并联、两个排液活门(8)与(8′)并联，构成该泵总进液口(I)与总排液口(E)；油缸(3)也是一个单出杆液压缸，其伸出杆与泵头的伸出杆相连构成统一的活塞杆(5)，泵头(1)与油缸(3)组成一个双活塞、四腔液压缸。该四腔液压缸的中间有一个隔离壁(10)，壁间有一个环形腔(10′)并在圆周上均布6个小孔(T)直通腔外；该泵的换向回路由一个二位四通电液换向阀(11)、二个磁性开关(K₁)与(K₂)和一个磁环(6)组成，两个磁性开关(K₁)与(K₂)分别固定在泵头缸筒(2)外边的两侧，磁环(6)固定在活塞(4)无出杆端的螺栓上；补液回路由皮囊式蓄能器(9)、二位三通电磁换向阀(12)、进液活门(7″)和排液活门(8″)组成，其中进液活门(7″)的出口和排液活门(8″)的进口与蓄能器(9)的液压口(C)相通，蓄能器(9)的充气口(D)与换向阀(12)的A口相通，换向阀(12)的P口与T口分别与油源的高压口和回油口相通；该泵电控部分的启动电路(24)包括电路(25)、(26)和(27)，电路(25)由启动按钮(Q)、接触器(KM)、停机按钮(T)、热继电器(J_R)的常闭触点(J_R-1)和保护电路(33)中的继电器(J₂)的常闭触点(J_2-1)组成；电路(26)由时间继电器(SJ₁)和接触器(KM)的常开触点(KM_-2)组成；电路(27)由电磁泄荷溢流阀(18)的线圈(XH)及时间继电器(SJ₁)的常开触点(SJ_1-1)组成；换向电(28)由二位四通电液换向阀(11)的电磁铁线圈和与其并联的继电器(J₁)及换向开关(K₁、K₂)组成，其中K₁为常开触点，K₂为常闭触点，而继电器(J₁)的常开触点(J_1-1)与开关K₁并联组成自锁电路；补液电路(29)由电路(30)、(31)和(32)组成，其中电路(30)由时间继电器(SJ₂)、继电器(J₁)的常闭触点(J_1-2)串联而成，电路(32)由时间继电器(SJ₃)和继电器(J₁)的常开触点(J_1-3)串联而成，电路(31)由换向阀(12)的电磁铁线圈和时间继电器(SJ₂)的常闭触点(SJ_2-1)、时间继电器(SJ₃)的常闭触点(SJ_3-1)串联组成。

2、按权利要求1所述的电液控制式高压柱塞泵，其特征在于非不锈钢-密封圈式高压柱塞泵与不锈钢-密封圈式高压柱塞泵相同，只是去掉磁性开关(K₁、K₂)与磁环(6)，并将隔离壁(10)中的环形腔(10′)的轴向长度增加到一个冲程的距离，活塞杆(5)的长度也相应增加一个冲程的距离，并在活塞杆(5)的对应段上加装一个圆盘，在隔离壁(10)上通过开长孔方式加装两个接近开关。

3、按权利要求1所述的电液控制式高压柱塞泵，其特征在于由保护回路和保护电路组成该泵的保护器，其中压力表(23)的高压电接点(K_G)和低压电接点(K_D)、温度传感器(21)的常开触点(K_W)和液位传感器(20)的常开触点(K_Y)并联后再与继电器(J₂)串联，由此分别构成了高、低压、温度和液位保护器。

4、按权利要求1所述的电液控制式高压柱塞泵，其特征在于油源由电机(13)、手动变量柱塞泵(15)、单向阀(16)、粗油虑(14)、精油滤(17)、电磁泄荷溢流阀(18)、远程调压阀(19)和油箱(22)组成。

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