CN87101496A - 环状阀泵 - Google Patents

Abstract

一种偏心环状阀口系统，用于有旋转缸体的液压泵。旋转缸体有一个环状缸口平面，在上述面上有一小簇规则相间的缸口，围绕上述缸体的旋转轴线呈环形排列。一个环状阀元件有一个环状阀座表面，保持齐平地紧压上述缸口面。环状阀座表面的轴线，偏离缸体的旋转轴线，缸口在环状阀座表面的内边棱的内侧未被盖住，作为泵的排出口，而在环状阀座表面的外边边棱的外侧，作为泵的进入口。

Description

本发明属于液压泵领域，尤其涉及有旋转缸体的液压泵，而且其进口和出口，是由旋转缸体内的缸口和罩体内的固定阀口之间的配合来完成，这种类型液压泵特别用于燃料喷射系统。

现有技术中的液压系统，大多数液压泵是旋转缸体型。在这种类型泵中，在泵体内的装置例如斜盘，是和随旋转缸体旋转的活塞啮合，以推动活塞有规律地连续经过正压或压缩行程和负压或抽吸行程，而使活塞在泵体的一个180°部分是处在正压或压缩行程移动，活塞在泵体的另一个180°部分是处在负压或抽吸行程移动。旋转缸体泵，估计有95%采用腰形阀口型的进、出阀。

在一种腰形阀口型阀系统中，在泵体内固定有两个大的弓形的腰形阀口，出现在泵体的一个端罩内。其中一个大腰形阀口分布在一个180°部分用于进入，而另一个分布在另一个180°部分用于排出。这些大的固定腰形阀口，在它们的端部被阀面（land）隔开，所以它们的大小实际上稍微小于180°。环状排列的小的规则相间的缸体腰形阀口，在旋转缸体上位于环状缸口平面，并各自与相应的泵缸连通。旋转缸阀口的轴线和大的固定腰形阀口的轴线是共轴的，而小的缸阀口在一个阀面是从正压至负压突然变换，在另一个阀面是从负压至正压突然变换。

在旋转缸体液压泵内采用的现有技求的腰形阀口型阀有许多严重问题，它有固有的几何图形，特别是旋转缸阀口和大的固定腰形阀口的共轴对齐。固有问题之一是，大的固定腰形阀口和旋转缸阀口，对规定的流量和泵压力来说，要求离旋转轴线有较大的径向距离，这导致不希望有的旋转缸体阀口面紧压面对的固定腰形阀口面的高速磨擦，结果是不希望有的大磨损。

腰形阀口型阀的另一个固有问题是，长的固定腰形阀槽以它们陡的端部和短的中间阀面，形成面对的阀口表面的平面搭接，在使用中的问题是趋向于在阀面之间形成不精密的面对面密封。较大的阀口半径，造成使用中平面搭接的难题。

在长的固定腰形阀口的端部，旋转缸体阀口与阀面突然的交叉，也产生严重问题。小的旋转阀口的端部边棱对应大的固定阀口的端部边棱是突变的180°相对的几何形状，结果造成阀口非常快的开闭作用。这种阀口的突变的180°相对的几何图形，由阀口离旋转轴线不受欢迎的大的径向配置加以混合而成问题，结果造成阀口相当大的接近和脱离速度。

这样一种问题是，旋转缸体阀口边棱和大的腰形阀口阀面突变的180°交叉，有趋势在一个或两阀面造成划槽，并随后有液压流从阀面中间界面泄漏出。

旋转缸体泵的正和负加压作用，其活塞受到斜盘的施力，而加压作用基本上是正弦函数关系，在阀面泵压为零，在一个大的固定腰形阀口接近中点处正压泵压最大，而在另一个大的固定腰形阀口接近中点处负压或抽吸压最大。基本上是零压的缸体阀口突变地暴露至泵的全高压输出和全负压输入，在输出和输入端固有地导致不希望的无规则压力或“液压脉动”，而且无规则输入，在输出端将反映出更大的无规则输出。

由于制作上的困难，以及由于划沟等磨损，造成腰形阀口型旋转缸体泵的相对阀面平面度的偏差，趋向于造成垂直于阀面的总平面的轴线方向上的泄漏通道，同时为了按规定的泵流量和压力而要求的腰形阀口阀面的较大的周边，都是积累的因素，它们趋向于造成沿着径向或平行于阀面总平面的比较大的液体流失通道。这些泄漏因素严重的后果是，它使泵在低速时，输出压力的建立相当慢。由于燃料喷射泵是由发动机驱动的，这在发动机启动速度阶段是危险的缺点，而发动机的启动完全是依赖泵压的上升。

鉴于这些，以及现有技术中其他问题，本发明总的目的是提供一种新型的用于旋转缸体型液压泵的阀口系统，它比这种泵内通常采用的腰形阀口型阀，在长的使用寿命中有更严密的密封。

本发明的另一目的是提供一种用于旋转缸体型液压泵的阀口系统，它采用了一种新型的环状阀座面，该阀座面相对旋转缸体的旋转轴线是偏心地定位的。

本发明的另一目的是提供一种新型的用于旋转缸体型液压泵的偏心环状阀结构，它有不中断的对称几何形状，在使用中特别适用于平面搭接，保证阀口表面有效的面对面密封。

本发明的又一目的是提供一种其特性适用于旋转缸体型液压泵的环状阀口系统，其旋转缸口表面和缸口相对本发明的新型偏心环状阀元件有窄的锐角的进入和离开角度，在操作期间减小磨损，又避免划沟和随后泄漏的任何趋势，而且使用中造成连续的自行清洁作用和微表面搭接。

本发明还有一个目的是提供新型的用于旋转缸体型液压泵的环状阀口系统，其弧形环状阀座出口和入口边棱，以及旋转环状簇的缸口几何形状，使其环状阀座和缸口阀表面，对可比较的泵流量和泵压，比通常的腰形阀口型系统的阀表面，其面积可小得多。这更小的面积由于其更小得多的阀面周边，不仅减小了泄漏，也使阀面的更精确的配合平面度，能够被制作和保持。

本发明还有一个目的是提供一种用于旋转缸体型液压泵的偏心环状阀阀口系统，其中，阀面的精确度以及用于液压液体流量和压力的面积相当小，能使在配合的阀面中间的液压流体泄漏大大减小，致使在泵速非常低时，泵的输出压力上升很快，本发明的阀系统被用在发动机驱动的燃料喷射泵时，而且发动机的启动是完全地依赖发动机低速时泵压的上升，这是非常关键的优点。

本发明还有另一个目的是提供一种新型的用于旋转缸体液压泵的偏心环状阀口系统，其旋转缸口在弧形环状阀座固定的排出和进入阀口边棱处打开和关闭，是逐渐的而不象在同类液压泵通常采用的腰形口型阀那样是突变的，其阀口特性总的是跟随泵的特性，因此无规则的输出压力或液压脉动可以减小。

在旋转缸体型液压泵中，活塞和压缸旋转通过泵体第一个180°部分，其活塞沿压缩或输出行程移动，而通过泵体的第二个180°部分时，其活塞是沿着抽吸或输入行程移动。根据本发明，缸体被提供有缸口面，通常是相对于缸体的旋转轴线的径向方向定向的，缸体还在缸口面开有呈圆形排列的规则相间的缸口，各个缸口与相应的一个压缸连通。一个一般是环状的阀元件有一个圆环状阀座表面，该表面与缸口表面面对面啮合，而环状阀座表面的轴线相对于缸体和缸口的旋转轴线偏心地偏移。这环状阀座轴线的偏心的偏移，最好是朝向泵体的压缩或排出的180°部分，造成压缩或排出压缸暴露在环状阀座面的内边棱之内，而作为泵出的液压液体的正压排出口，同时造成抽吸或吸入缸暴露在环状阀座面的外边棱之外，而作为从液压液体源来的液体的抽吸入口。排出液体的压力作用在环状阀元件，来保持环状阀座表面向下紧压着缸口面，因此更为抵消了液压液体的提升力，这些液压液体是作用在缸口面和阀座面之间的分界面内，而且启动弹簧的偏压也作用在环状阀元件上，以便一齐偏压着缸口表面，直至排出液体压力上升完成这功能。

本发明的这些和其它目的，由下文中结合附图的叙述就可以更加清楚。

图1    是实施本发明的环状阀泵的立体图;

图2    是本发明的环状阀泵向着阀端罩看去的侧视图;

图3    是沿图2的3-3线截取的轴向剖视图，该剖面是经过泵的旋缸体的旋转轴线，然后偏移使之也经由本发明的环状阀元件的轴线而截取的;

图4    是沿图2的4-4线截取的轴向剖视图，该剖面既与旋转缸体的旋转轴线重合，也与本发明的环状阀元件的轴线重合;

图5    是沿图3的5-5线截取的横剖视图;

图6    和图6A是沿图4的6-6线截取的局部放大剖视图;

图7    是沿图4的7-7线截取的局部放大剖视图。

参照附图，首先具体参照图1-4，本发明的环状阀泵一般用10标志，通常装在一个带有端部14和16的圆柱形泵体12内，泵体12包括圆柱形壳18，固定到壳18一端的阀端罩20，及固定到壳18另一端的轴端罩22。阀端罩20包含本发明的环状阀元件，它偏心地与泵的环形配置的缸口相配合，构成了本发明的进口和出口的通道。另一方面，轴端罩22同轴支承着泵轴，泵轴的驱动端从轴端罩向外伸出。

阀端罩借助于环形的规则相间的螺栓组24固定到圆柱形壳18的一端，并靠环形的规则相间的定位销26而相对于壳18可靠地定位。环形密封垫28密封阀端罩20和圆柱形壳18之间的接合面。

在图1、图2和图4中可以看到，液体进口通道30穿过阀端罩20，与泵10的中心轴线32平行，但与之有较大的径向偏移，进口通道在泵体12的阀端14向外开口，与液体供应源连接并连通。出口通道34也部分伸过阀端罩20，在泵体12的阀端14向外开口，与接受来自环状阀泵10的压力液体的器械，如柴油或汽油燃料喷射器等连接并连通。图2和图4清楚地显示，出口通道34与本发明的环状阀元件的偏心轴线成一直线。该偏心轴线36平行于泵10的中心轴线32，但与中心轴线32径向偏移一个偏心量，在图2、4和6中用“e”来表示。这样就可以在静止的环状阀元件和旋转缸体口之间实现本发明的新型的进口和出口，这在下文将详细叙述。

轴端罩22有一个轴向孔37，泵轴38的外驱动端部从中伸出。轴端罩22借助于一组规则相间的螺栓40与圆柱形壳18相连接，靠一组规则相间的定位销42相对于壳18可靠地定位。壳18和轴端罩22之间的交接面用密封垫44密封。

通常是圆形的缸体46安装在泵轴38的内端部，缸体46有中心孔48，安放轴38的内端部。缸体46靠同轴螺丝50与泵轴38固定，螺丝头凹进到缸体46的环形口平面52之内。在轴38内端和缸体46之间的O形密封圈54提供它们之间流体密封。泵轴38是使缸体46旋转的驱动轴，因此，用啮合在轴38和缸体46的对准槽内的细长键56来将泵轴38和缸体进行键连接。

缸体46的缸口端部支承在滚针轴承组合件58上，后者一部分放置在壳18内，一部分在阀端罩20的圆周内。滚针轴承组合件58的内轴承圈60固定在缸体46上。对泵轴38和缸体46的旋转支承，是借助于安将在轴端罩22上的滚珠轴承组合件62来完成的。一对唇形密封件类型的轴密封件64安装在轴端罩通道37内，两密封件64之间的空间由通道65与泵体12外界通气，以防止两密封件之间产生压力。

一组成环形排列的缸孔66各安装一个缸套68，它们规则相间地围绕缸体46。各缸孔66和缸套68与泵10的中心轴线平行，并与之有相等的径向间隔。在附图中所示的本发明的实施例中，在七个缸孔66和套68。缸套68的外部的减小部分，从缸孔66向外伸向泵体12的轴端16，这些外部减小的部分70伸过夹持板72上的辅助通道，夹持板72借助于一组规则相间的螺丝74固定到缸体46的轴端面上，以便将缸套68夹持在缸体46上。

缸的内端或头端76由图示形状的锥形凹孔形成杯形间隙，缸端76通过相应的缸头流通通道78，与缸体46的缸口平面52上的相应缸头口80相连通。缸头流通通道78从缸头端76到缸头口80，沿轴向和径向向内倾斜，以便使缸头口80与中心轴线32的径向距离达到非常之小，这是本发明的一个重要方面。然而，却可以使缸由中心轴线32向外的径向间隔相对地大些，以便为缸、活塞和活塞致动机构提供所需要的空间量，下文将详细叙述。缸头口80是在倾斜流通通道78孔端的圆形沉头孔。

活塞82以可滑动的方式安装在每个缸套68内，在缸体46旋转期间，当活塞绕中心轴线32作圆周运动时，活塞如凸轮随动件一样被往复驱动。活塞82有内部的液体推动端83和外部的凸轮随动端84。外部凸轮随动端84通常可以是图示的球面形状，也可以是变形的锥面形状，其总锥角近似等于凸轮相对于泵10轴线32的倾斜角。各活塞82由套合在相应缸套68的外部减小部分70上的螺旋形活塞弹簧86作用，相对于其缸套68而向外推压。活塞弹簧的偏压是由各弹簧86作用到相应的弹簧导套88上，然后通过相应的导套卡环90作用到相应活塞82的靠近其外端84上。各活塞弹簧86的内端压在相应的定位垫圈92上，后者又压在挡板72上。

活塞82的外部凸轮随动端84顶在凸轮斜盘94上，由于缸体46的旋转而被驱动，凸轮斜盘94借助于凸轮板结构96而安置在泵体12内的固定位置上。凸轮斜盘94是一种圆环形式，以可自由转动的方式压靠在环形滚柱轴承组合件98上，后者又压靠在止推垫圈100。上轴承组合件98和止推垫圈100都放置在凸轮板结构96上。环形套筒102将斜盘同轴地绕其转轴而配置。旋转轴线在图3中用103表示。活塞弹簧86的作用力将斜盘94，轴承组合件98和止推垫圈100一起压靠在凸轮板结构96上。凸轮板结构96保持其在泵体12内的几何固定位置，这是靠凸轮板结构96的圆形端部104支承并覆盖滚珠轴承组合件62的外轴承圈，并且靠轴端罩22上的销子105销住以防止其转动而得以实现。这样，凸轮斜盘94的轴线103在图3剖面的平面上有一个相对于泵10的中心轴线32的固定倾斜角106，而这与图4剖面的平面或与图2、4和6所示环状阀元件偏心距“e”的方向成90°。斜盘轴线103的倾斜角106对本发明的环状阀泵10提供了第二个偏心，它与阀口偏心距“e”以新的方式相配合，下文将详述。

液体入口107设在壳18的壁上，使泵体12的内部可充以被泵压的液体，或需要时可将其抽空。入口107在环状阀泵10运转期间被塞住。轴38从轴端罩22向外伸出的端部设有传动键槽108。

本发明的环状阀元件一般用110表示，它安装在阀端罩20内，以便面对面接在缸体46的环形口平面52上。环状阀元件110的圆柱形本体112装配在阀端罩20的通常是互补的但稍许长些的圆柱形凹座114内。O形密封圈116和滑环118安置在圆柱形本体112的环形槽内，在阀元件110的本体112和阀端罩20的凹座114的圆柱形内表面之间提供普通的流体密封。

环状阀元件110的阀面是平贴压靠在缸体口面52上的圆环座平面120，它限定在阀元件本体112的内外圆柱面之间。环座面120的内缘122形成阀的固定的，即不旋转的出口，它又通过在阀元件110内轴向伸展的输出管道124与圆柱形凹座114连通，然后与环状阀泵10的出口通道34连通。

环座面120的外圆周126形成阀的固定的即不旋转的进口。阀端罩20的内端是环形的凹座，提供了围绕环状阀元件110的内口端的阀进口室128。从环状阀元件110的圆周上向进口室128内伸出环形的定位凸缘盘130，一组环状的规则相间的定位销132将定位凸缘盘130销住。随之阀元件110也销住，防止其相对于阀端罩20转动。销132被固定到阀端罩20上，但它与阀元件定位凸缘盘130上的互补孔轴向滑配合，使阀元件110可以沿轴向调节到一个压在缸体口面52上的最佳密封位置。

一组环形的螺旋弹簧134安装在阀端罩20上规则相间的相应的凹座136内。弹簧134压靠阀元件110的凸缘盘130，以便将阀元件环座面120平贴压靠在缸体口面52上。只有在泵建立很大的液体出口压力之前，才需要用弹簧134来产生偏压，将口面120和52压在一起，在此之后，液体出口压力本身可提供所需的偏压力，下文中将详述。

进口室128借助于安装在环形保持器140上的O形密封圈138与缸体的滚针轴承组合件58隔离，保持器140靠波形弹簧（marcel    spring）142压靠滚针轴承圈60。

有两个单独的偏心体现在本发明中，它们互相配合，以便基本上完全消除从本发明的环状阀和旋转缸体组合中流出的压力液流的不稳定性或“脉动”。偏心之一是斜盘轴线103相对于泵10中心轴线32的轴向角偏移106。另一个偏心是环状阀元件轴线36相对于泵的中心或主要轴线32的偏心距“e”，该中心或主要轴线32是泵缸体46和缸阀口80绕之旋转的轴线。这两个偏心轴线在本发明中以全新的方式互相配合，以便基本上完全消除环状阀泵10出口处的液流不稳定性或液压脉冲。这对于本发明的作为燃料喷射器泵的典型应用，特别是在压力可能非常高的地方，例如在某些压力一般可约为2000至5000psig（磅/英寸²）的柴油燃料喷射器系统中，以及在一种非常短期内的，其压力据申请人所知高达约15，000psig的新柴油燃料喷射器系统中可能很重要。

斜盘94的轴线103的倾斜角106的这一偏心，使活塞82在对缸体46的旋转以及跟着发生的缸66和活塞82的绕轴旋转的应答中，产生泵压作用。当环状阀元件偏心轴线36相对于中心轴线32的偏心距“e”的偏移方向，及凸轮斜盘轴线103相对于中心轴线32的倾斜角106的方向如附图中所示，缸体46将如图5和图6所示那样顺时针旋转，从图3或图4中所看到的上部缸状离开图5和图6的图面向上移动，而从图3或图4中所看到的下部缸，将向下移动进入图面。该旋转方向在图6中用假想箭头表示。

当旋转缸体46使活塞82绕中心轴线旋转时，斜盘94和活塞弹簧86共同作用，把活塞在其相应的缸66中，在全缩回和全伸出的位置之间移动。在图3中可以看到，上部活塞82a处在全缩回位置，而下部活塞82b则接近其全伸出位置。当缸体46从图3所示位置转过第一个180°时，活塞82a如同凸轮随动件一样，相对于斜盘凸轮94运行，在轴吸行程中，从其按图3所示的全缩进位置向外移到其全伸出位置，即大致相应于图3中活塞82b的位置。相反地，在从图3所示位置转动第一个180°的期间，活塞82b在压缩行程中，将从其如图3所示的大致全伸出的位置，移向其全缩进位置，即大致相应于图3中活塞82a的位置。然后，在缸体46转动另一个180°时，活塞82a在压缩行程中，将向前移回其如图3所示的全缩进位置，而活塞82b则将在抽吸行程中，向后移回其如图3所示的全伸出位置。

如图4所示，缸体46相对于其在图3的位置旋转超前90°，因此从图4看到的活塞82c和82d，接近于其轴向行程的中部，从而接近于其具有最高的移动速度。图4中的上活塞82c接近于其抽吸行程的中部，而图4中的下活塞82d接近于其压缩行程的中部。

这样，泵10的泵体12可以考虑为具有两个180°的部分，缸66，活塞82和缸口80通过它们而绕轴旋转。一个180°压缩部分，它是如图3所示的泵体12的部分和如图4所观察的泵体12的下半部。还有一个180°抽吸部分，它是图3的图面以外的泵体12的部分，及从图4所观察到的泵体12的上半部。

活塞82的轴向方向的压缩和抽吸行程伴随着活塞绕轴线32旋转运动时围绕整个缸体的正弦曲线轨迹，活塞运动减慢至接近活塞的全缩进和全伸出位置时的大致为零，这里给出了正弦曲线的顶点。它们的接近其行程中点的最大轴向运动速度，相应于反映其运动的正弦曲线的最陡的斜度。本发明的新型的偏心环状阀口，提供了横截面尺寸的变化非常接近于活塞82的正弦曲线运动图形的阀口的进口孔和出口孔，它们与活塞的运动同步，基本上完全消除了流动不稳定性或液压脉动，下文将详述。

斜板轴承组合件98的滚动作用，由于随动端84具有球面或变形锥面形状，在自由旋转斜板和活塞凸轮随动端84之间产生最小量的摩擦。当活塞端84顶着斜板94旋转时，斜板面与活塞头84在斜板面上的称为扫描轨迹的旋转啮合轨迹上啮合。虽然活塞82在其相应的缸内可自由转动，它们在缸孔内只是有些颤动或章动。

环状阀元件110的环座面120和缸口面52之间的配合阀口在图6中清楚地显示出来。图6显示出，通过相应的缸头流通通道78与相应的缸66相连通的缸口80，是如何与偏心的环座面120互相连通的，从而与环座面120的内出口圆周122及外进口圆周126互相连通。

考虑缸体46按图6所示的顺时针方向旋转，通过流通通道78a与缸内活塞82a相连通的缸口80a，处于其最大封闭位置上，并且逐渐在其环座面120的外周或进口126的径向向外的外缘变成不被覆盖，以便对进口室128暴露。在环座面126的另一侧，通过通道78b与缸内活塞82b连通的缸口80b，在环座面120的内周面或出口122的内侧已开始变成局部不被覆盖，以便与管道124连通。缸口80c超前于缸口80b，并通过通道78c与相应的缸连通，缸口80c在环状出口部分122的内侧几乎完全暴露至其最大范围。另一个超前于口80c但滞后于口80a的缸口80e，在环状出口122的内侧已经大大移过其最大开口位置，现正在移向其关闭位置。

在环座面120的另一侧，如在图6的右侧，缸口80f在座120的外周126的外侧大致半开，以连通进口室128，口80f正移向其全开位置。缸口80d已稍微移过其在环座120的外周126外侧的最大开口位置，仍然接近其全开位置，以与进口室128连通。缸口80g已经大大移过其全开位置，并正移向其在环座120的外周126的内侧的关闭位置。

这样可以看出，在由缸体46的旋转而引起的缸口80的变换期间，环状阀元件110的环座面120完成对缸口80的识别作用。环座120的内周122确定缸口80在其相应的活塞处于压缩状态时与出口管道124连通，而环座面120的外周126确定其活塞处于抽吸状态的缸口80与进口室连通。

在图6中描绘出围绕中心轴线32的内外假想圆144和146，以指示缸口80相应的内外边缘。内圆144指示内边缘的运动方向，以及在其运动输出阶段的打开或关闭时和在输出阶段的主要部分期间，当口80接近环座120的内边缘时，指示出口80的内部情况。在接近如图6所示的环座内周122的底部时，出口80的上边缘移到其打开位置，相对于座内边缘122成锐角。然后只有口80的上部外周边缘部分首先以该锐角被打开。同样，当口80在座内缘122的上部关闭时，它们也以相对于边缘122成锐角的情况移动，并且只有口80的很小的下外周缘部分被关闭。相反，内圆144和内座缘122的左侧的大部分长度通常都以偏心相切的关系互相平行，以致在阀口的出口的那部分，当大面积的缸口80暴露于环座边缘122的内侧，口80暴露在座缘122内的打开和关闭的变化就比较慢的完成。通过这种装置，口80的暴露，从接近内座缘122底部的打开，经过出口的主要部分，最后在接近座的出口边缘122的上边缘的关闭，非常紧密地跟随着活塞的正弦运动，从而跟随着缸口80从其相应的缸接受的液流的相应的正弦流动变化速度。这种出口的暴露和流向口的输出液流的相互关系基本上完全消除了输出液流压力的不稳定性或液压脉动。

按照同样的方式，缸口80的外缘以外圆146相对于环座126的外周126所表示的锐角关系移动，不论是其打开或关闭的运动，只有口80的很小的外部分被暴露于接近打开或关闭位置。而在抽吸阶段的主要的或中心部分，口80的很大的外部分暴露在外圆146和外座缘126部分之间，它们通常以相切的关系互相平行。因此，暴露量的变化比较慢。这样，在抽吸阶段，缸口80对进口室128的暴露比较紧密跟随着相应活塞的正弦抽吸运动，基本上完全消除输入液体的波动或液压脉动。

与本发明所获得的开口功能与泵功能的配合相比来看，在传统的腰型阀中，缸口的打开和覆盖是以缸体的全圆周速度迅速的进行，迅速地全部打开进入到大的静止的腰形口，在扫掠的整个范围内保持全打开，与大的腰形口连通，然后，在到达大腰形口端部时迅速关闭。这种突然开口，并且随之而来的突然高压和高输出容积向着低压和低泵口流出容积的变化，导致在出口处的巨大的不稳定性或液压脉动。

在图示的本发明的实施例中，有七个缸66、缸流通通道78、缸口80和活塞82，它们规则相间地环绕缸体46。从图6可见，对于七个缸泵装置和口来说，两个缸口80总是广泛暴露在出口外周122内的出口管道124，第三个缸口局部暴露，而同时有两个缸口80广泛暴露于在进口外周126外侧的进口室128，另外一个以上局部暴露。经验发现，七个缸、活塞和环状的规则相间的缸口80是一个足够的数量，足以与环状阀座面120配合，以平滑地提供各种阀口特性，上面已经详述，它通常与泵的特性相一致，不致引起任何显著的液压脉动。

本发明的环状阀有一系列特点，它们以协合的方式共同配合，与传统的腰型阀相比，可以提供更牢固的阀口面密封，不论它们是初始制造的产品，还是长期工作后的阀。

其中一个特点在于，圆环座面120的对称几何形状和环状的缸口孔组80，特别适用于应用时的平面搭接，以提供最佳的面对面密封。另一个特点在于缸口面52和缸口80分别相对于环座面120的对称的几何形状和狭小的接近和离开角，导致有清洁作用和连续微表面搭接，后者在阀经过长时间操作而磨损之后可保持配合表面的精确平面度。由于这种作用，没有任何产生沟槽的倾向，并且原始的牢固的防漏密封可以长期保持。

另外的在提供可靠的口密封方面与其它特点相配合的非常重要特点在于，偏心的环座面120和环形的缸口组80的几何形状，使阀面的面积和随之而来的外周边，都比传统的腰型阀要小得多。这种更小的尺寸，使配合的口面的平面度可以制造和保持得更精确。硬精确的平度度使配合阀面在其面对面的方向，即在垂直于面的方向更加紧密在一起，使在阀的垂直即轴向方向上的池漏途径减至最小。而由更小的阀面获得的减小的周界，使得在平行于平面的方向，或在阀的总的径向方向上的液体池漏途径减小了。而且，与环座面120相接合的旋转缸口面52部分的半径愈小，导致减小了磨擦速度，它是正比于半径的，因此减少了磨损。

与环座面120面接触的缸体口面52的部分，其速度的绝对限度实际上是很低的。这样，在本发明的用作燃料喷射泵目的样机中，密封环座面的外径约为1英寸，其偏心约为3／16英寸。结果，扫过环座面120的缸体口面52的直径约为1／18英寸，该直径再乘以π（3.14），得出扫过表面的外周约为4.32英寸，对于一台典型的转速为2400转／分柴油发动机，用普通曲柄来驱动环状阀泵10，扫过表面的外周速度约为14.4英尺／秒，这种扫过环座面120的口面52平均速度大大小于14.4英尺／秒。

本发明的由本发明的环状阀口而获得的泄漏非常小，从而产生极重要的优点，本发明的环状阀泵10的能力是可以在非常低的转速下，建立满操作出口压力。在泵是由发动机驱动时这是非常重要的，最好采用连杆轴速度，但也可以采用凸轮轴速度，或者可以是采用皮带，齿轮或轴传动等的任何其它所需速度。如果使用环状阀泵103将压缩燃料向燃料喷射器泵送，绝对重要的是泵10应能够在发动机的起动速度下基本上提供满压，该起动速度是很低的。对本发明的环状阀口的密封应非常致密，使得在采用本发明的环状阀泵的样机并且发动机速度低于每分钟70转之下可以获得满压力。而与需要传统的旋转缸体燃料喷射器泵（它有腰型阀口）相比，后者要求超过每分钟300转的转速。这是本发明的优于四比一的突发（four-to-one  start-up)的优点，它表明本发明阀口密封达到新的数量级。

环状阀元件110和暴露于进口室128的缸体口面52的部分，都浸没在被泵压的液体中。另外，只有几个分子厚度的液体薄膜，当缸体旋转时，在相对的两口平面，即环座120和与之对准的缸口面52的部分之间连续起作用。这些在阀口面之间的流体薄膜起润滑表面防止磨损的作用。这些薄膜实际上由存在于环状阀元件110的出口122和那些从相应的缸接纳压力液体的缸口80内的高压液体压入阀口之间的交接面内所致，这些缸口是图6中的缸口80b,80c,和80e。这些在交接面内的压力液体在工作中逐渐从口面之间流出，但速度非常之慢，以致没有表现出任何量的液体泄漏。这些在阀口面交接面内的压力液体产生推开力，企图将环座面120沿轴向推离缸口面52。推开压力分布图形在图6A中用假想线148大致表示出来，从环状阀出口122沿径向向外扩展，并围绕压力缸口80沿径向向外进一步弯曲。在环状阀元件110上的总推开力是由面积增量乘以在增量区间的压力，并对整个由推开压力图形148所限定的面积积分来确定的。当增压缸口80旋转时，推开压力图形148会连续变化，并且推开力的大小会在推开图形的范围内稍许变化。该推开力在其最坏情况下是大于夹持力的抗衡，该夹持力是由端罩120的圆柱形凹座114内的输出液体压力作用在环状阀元件110上的。夹持力的确定是由输出液体压力乘以阀元件圆柱形本体的从内径到外径之间的横截面积而得到的，其中该内径是由出口122所限定，而外径是由0形密封圈116的外周所限定。虽然图6A中的假想线148一般限定推开压力和力的圆形，应该理解，每单位面积增量的压力和力在接近出口122和增压缸口80处是最大值，从那里沿径向向外减少，直到图形线148外。然而，应该理解，整个环座面120和缸口面52的对准部分之间的交界面是由被泵压的液体薄膜进行润滑的。

作用在阀元件110上的液体压力夹持力，在围绕环状阀元件110的整个环形范围内应足够大，使环座面120牢固压置在缸口面52上，可以不管有不规则的的推开压力图形148围绕环座中心即偏心36。虽然这会引起作用在阀面之间的力在环座120－侧比在另一侧更大些，还没有发现在作用在较大力的一侧上有更大的磨损，这特别是由于阀面之间有润滑膜，并且表面之间的扫掠速度非常低。滑环118对0形密环圈116的压力为环状阀元件110提供充分的轴向移动自由度，用以将环座面120对缸体面52进行微调，以保证两阀口面之间有最佳的密封。

虽然本发明是参照最佳实施例进行描述的，应该理解，专业技术人员可以进行各种变化，而不脱离本发明在权利要求书中所限定的范围和精神。

Claims (21)

1、一种液压泵内的阀口系统，该液压泵具有一个限定了进入和排出流道的壳体和具有一个可在其内旋转的缸体，缸体具有圆形排列的规则相间的压缸，在上述各个压缸内有一个可轴向滑动的活塞，还有装置与上述活塞啮合，用于移动上述活塞，在它们各自的压缸内有规律地顺序经过压缩行程和抽吸行程，而环绕上述壳体的第一个180°部分的活塞沿压缩行程移动，同时环绕上述壳体的第二个180°部分的活塞沿抽吸行行程移动，其特征是该阀口系统包括了：

在上述缸体有一个缸口面，通常相应上述缸体的旋转轴线的径向方向定向；

在上述缸口面有多个规则相间的缸口，上述缸口的数目相当于上述压缸的数目，而且围绕上述旋转轴线圆形地排列，各个上述缸口与上述一个相应的压缸连通；

在上述壳体内具有一般的环状阀座面的一个阀件，它与上述阀口面互补并紧靠在其上，上述阀座的轴线相应上述旋转轴线偏心地朝向上述壳体的其中一个上述180°部分偏移；

上述阀座表面有弧形内边棱限定了一个内口，与其中一个上述壳体通道连通，还有弧形外边棱限定了一个外口，与另一个上述壳体通道连通；

上述与环绕壳体的上述一个180°部分的压缸连通的缸口，对着上述内口暴露，上述阀座轴线朝向该180°分偏移而上述与环绕壳体的另一个上述180°部分的压缸连通的缸口，对着上述外口暴露。

2、根据权利要求1的阀口系统，其特征是上述阀座表面基本上是圆环状，而上述阀座表面的上述弧形内边棱和外边棱基本上是圆形。

3、根据权利要求2的阀口系统，其特征是上述缸口面和上述阀座表面基本上是平的。

4、根据权利要求1的阀口系统，其特征是上述内口与上述排出通道连通，上述外口与上述进入通道连通，而其上述阀座轴线是朝向上述壳体的上述第一个180°部分偏心地移动，因此上述内口是一个出口，它接受从上述压缩行程压缸来的加压液体流，并将其排放到上述排出通道，而上述外口是一个入口，它接受从上述进入通道来的液体流，并将其发放到上述抽吸行程压缸内。

5、根据权利要求4的阀口系统，其特征是上述阀座表面基本上是环状，而上述阀座表面的弧形内边棱和外边棱基本上是圆形。

6、根据权利要求5的阀口系统，其特征是上述缸口面和上述阀座表面基本是平的。

7、根据权利要求4的阀口系统，其特征是上述阀元件被放置在上述壳体的一个端罩内。

8、根据权利要求4的阀口系统，其特征是上述阀元件包括一个一般的圆柱形结构件，通常与上述阀座轴线共轴，而上述壳体其有一个一段的圆柱状的凹座，通常也与上述阀座轴线共轴，还与上述壳体排出通道连通，上述结构件一般共轴地安装在上述凹座内;

上述结构件有一个一般是轴向的液体排出通道，通过其中，其一端与上述排出口连通，其另一端与上述凹座连通，因此在上述排出口和上述壳体排出通道之间建立连通。

9、根据权利要求8的阀口系统，其特征是上述阀座表面基本上是环状的，上述阀座表面的弧形内边棱和外边棱基本上是圆形。

10、根据权利要求9的阀口系统，其特征是上述缸口面和上述阀座表面基本上是平的。

11、根据权利要求8的阀口系统，其特征是上述阀元件是被安装在上述壳体的一个端罩内。

12、根据权利要求8的阀口系统，其特征是它包括了一个一般的环状进入室，一般沿径向围绕着上述外口，致使在上述外口和上述壳体进入通道之间提供连通。

13、根据权利要求8的阀口系统，其特征是它包括了一个在上述和上述阀元件之间连接的阻挡装置，用来防止上述阀元件相对上述壳体的转动。

14、根据权利要求8的阀口系统，其特征是它包括了在上述壳体内的保持偏压装置，用来将上述阀元件朝向上述缸口面推压，以便保持上述阀座表面向下紧压着上述缸口面。

15、根据权利要求14的阀口系统，其特征是上述保持偏压装置，在上述凹座内包括排出液体的压力，作用在上述结构件的横截面上。

16、根据权利要求15的阀口系统，其特征是上述保持偏压装置的上述保持向下作用力，足够更为抵消液压液体的提升力，这些液体是从上述内口和上述与上述内口连通的缸口，流入在缸口面和阀座表面之间的分界内工作的。

17、根据权利要求16的阀口系统，其特征是它包括在上述壳体内的启动弹簧偏压装置，紧压靠着上述阀元件，用来将上述阀元件朝向上述缸口面偏压，以便在上述泵启动期间，在上述液体压力保持偏压装置足够执行保持向下作用之前，保持上述阀座表面向下紧压着上述缸口面。

18、根据权利要求1的阀口系统，其特征是上述活塞移动装置，当它们环绕上述壳体的上述第一个和第二个180°部分时，使上述活塞沿着一般是正弦曲线的轨迹移动，而各上述缸口的在所述内外口处未被覆盖的区域者，一般随这样的活塞运动而变化，致使通过上述阀口系统的液体流动通道，与由于活塞运动产生的流量是一致的，因而被上述阀口系统排放到上述壳体排出通道的液体内的液压脉动被减小。

19、根据权利要求18的阀口系统，其特征是上述活塞移动装置包括斜盘装置。

20、根据权利要求4的阀口系统，其特征是上述活塞移动装置，当它们环绕上述壳体的上述第一个和第二个180°部分时，使上述活塞按一般是正弦波轨迹移动，而各上述缸口的在上述内外口处的未被复盖区域，一般随这样的活塞运动而变化，致使通过上述阀口系统的液体流动通道，与由于活塞运动产生的流量是一致的，因而被上述阀口系统排放到上述壳体排出通道的液体内的液压脉动被减小。

21、根据权利要求20的阀口系统，其特征是上述活塞移动装置包括斜盘装置。

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