CN104791210A - 一种双斜盘柱塞式变量泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双斜盘柱塞式变量泵，包括外壳、左端盖、右端盖、定子铁芯、电机绕组、转子、缸体、多个柱塞、两斜盘组件以及多个配流装置；斜盘组件包括斜盘、多个滑靴和回程盘，两斜盘分别为左斜盘和右斜盘，左斜盘固定安装在左端盖上，右斜盘可转动安装在缸体或右端盖上并能绕缸体的中心轴线转动，右斜盘上连接有变量调节机构，变量调节机构用于驱动右斜盘转动从而改变右斜盘与左斜盘的相对位置。本发明具有了体积小、流量大、噪声低、泄漏量小等优点，而且可以实现变量泵排量大范围的无级调节，有效减少了能量消耗，提高了***效率，并且有效降低了液压***的污染度水平和***故障，延长了液压***的使用寿命。

Description

一种双斜盘柱塞式变量泵

技术领域

本发明属于柱塞式电机泵领域，更具体地，涉及一种双斜盘柱塞式变量泵。

背景技术

液压柱塞式电机泵是将斜盘式柱塞泵和电动机集成在一起，具有结构紧凑、噪声低、体积小、效率高、泄漏量小等优点，是一种新型的液压动力单元，在液压传动中有重要的研究价值和应用前景。

液压泵轴每转一周，泵所排出的液体体积，称为液压泵的排量。液压泵按工作容腔周期性变化而吸入和排出的液体容积是否恒定，可分为定量泵和变量泵。排量可变的液压泵称为变量泵。

申请人之前提交的申请号为201210090290.4的“一种柱塞式电机泵”，包括外壳、电机定子、电机转子、缸体、柱塞滑靴组件、左斜盘、右斜盘以及吸入阀组件和压出阀组件；该电机泵的排量是不能调节的，属于定量泵的范畴。申请人提交的申请号为“201010103656.8”的“双斜盘阀配流轴向柱塞式水液压屏蔽泵”也属于定量泵的范畴。从节能和流量调节的要求的角度出发，液压***有时候需要液压泵的排量是可以调节的，因此申请人之前发明的电机泵并不能满足某些场合下节能和流量调节的要求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种双斜盘柱塞式变量泵，这样不仅具有了体积小、流量大、噪声低、泄漏量小等优点，而且可以实现变量泵流量大范围的无级调节，有效减少了能量消耗，提高了***效率，并且有效降低了液压***的污染度水平和***故障，延长了液压***的使用寿命。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种双斜盘柱塞式变量泵，包括外壳、左端盖、右端盖、定子铁芯、电机绕组、转子、缸体、多个柱塞、两斜盘组件以及多个配流装置，所述左端盖和右端盖分别安装在外壳的左右两端；所述定子铁芯、电机绕组和转子均位于外壳内；所述缸体固定安装在转子上，缸体通过所述的转子带动其旋转；其中，

所述多个柱塞均布在缸体端部，左右两端的各柱塞分别对应，形成多个柱塞对，所述两斜盘组件在缸体两端外侧布置，在所述缸体的转动中，所述斜盘组件使各柱塞对作周期性往复运动，从而控制所述配流装置周期性工作，实现对变量泵的配流；

所述的斜盘组件包括斜盘、多个滑靴和回程盘，两斜盘分别为左斜盘和右斜盘，所述左斜盘固定安装在左端盖上，所述右斜盘可转动安装在缸体或右端盖上并能绕缸体的中心轴线转动，所述右斜盘上连接有变量调节机构，所述变量调节机构用于驱动右斜盘转动从而改变右斜盘与左斜盘的相对位置，进而改变变量泵的排量。

优选地，所述变量调节机构包括相互啮合的第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮上连接有传动轴，所述第二齿轮固定安装在右斜盘，所述传动轴用于驱动第一齿轮旋转，所述第二齿轮用于驱动右斜盘转动从而改变右斜盘与左斜盘的相对位置。

优选地，所述传动轴通过电动装置、液动装置、气动装置或电液动装置驱动其转动。

优选地，所述变量调节机构包括相互啮合的蜗轮和蜗杆，所述蜗轮与右斜盘固定连接以用于驱动右斜盘转动，从而改变右斜盘与左斜盘的相对位置。

优选地，所述蜗杆通过电动装置、液动装置、气动装置或电液动装置驱动其转动。

优选地，所述变量调节机构包括相互啮合的齿条和第三齿轮，所述第三齿轮与右斜盘固定连接以用于驱动右斜盘转动，从而改变右斜盘与左斜盘的相对位置。

优选地，所述齿条通过电动装置、液动装置、气动装置或电液动装置驱动其转动。

优选地，所述变量泵的排量公式为其中，V是变量泵的排量，d是柱塞直径，z是柱塞数，D是柱塞孔在缸体中的分布圆直径，θ是左、右斜盘工作面的上、下止点连线在投影圆上的投影直线的夹角，γ是斜盘的倾斜角。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1)本变量泵可以通过变量调节机构来驱动右斜盘旋转，从而改变右斜盘与左斜盘的相对位置，即改变左、右斜盘工作面的上、下止点连线在投影圆上的投影直线的夹角的大小且该夹角的大小可以很方便地进行调节，从而改变每对柱塞之间柱塞腔的容积在一个工作循环中的变化量，因此本发明可以很方便实现排量的无级调节；

2)本变量泵的应用可以有效降低液压***的污染度水平和***故障，延长液压***的使用寿命；

3)本变量泵的应用可以有效减少***的能量消耗，提高***效率；

4)本变量泵的体积小、流量大、噪声低，泄漏量小。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是本发明中左、右斜盘上滑靴运动轨迹示意图；

图3是本发明中排量最大时的双斜盘柱塞式变量泵的示意图；

图4是本发明中排量最大时两斜盘的位置关系及投影图；

图5是本发明中排量最小时的双斜盘柱塞式变量泵的示意图；

图6是本发明中排量最小时两斜盘的位置关系及投影图；

图7是本发明中排量处于最大和最小之间时两斜盘的相对位置及投影图；

图8本发明中是采用齿轮机构的变量调节机构驱动右斜盘的示意图；

图9本发明中是采用蜗轮蜗杆机构的变量调节机构驱动右斜盘的示意图；

图10本发明中是采用齿轮齿条机构的变量调节机构驱动右斜盘的示意图。

图中：1-外壳，2-定子铁心，3-电机绕组，4-定子屏蔽套，5-转子，6-键，7-定位销，8-成对角接触球轴承，9-回程盘，10-中心球铰，11-缸体，12-左斜盘，13-滑靴，14-柱塞，15-左端盖，16-吸入阀，17-压出阀，18-定子固定套，19-压力补偿装置，20-右端盖，21-深沟球轴承，22-出水口外壳，23-导向螺钉，24-机械密封静环，25-右斜盘，26-转子屏蔽套，27-第一齿轮，28-传动轴，29-第二齿轮，30-蜗轮，31-蜗杆，32-齿轮，33-齿条，34-变量调节机构。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

参照图1，一种双斜盘柱塞式变量泵，包括外壳1、左端盖15、右端盖20、定子铁芯2、电机绕组3、转子5、缸体11、多个柱塞14、两斜盘组件以及多个配流装置，所述左端盖15和右端盖20分别安装在外壳1的左右两端；所述定子铁芯2、电机绕组3和转子5均位于外壳1内；所述缸体11固定安装在转子5上，缸体11通过所述的转子5带动其旋转；其中，

所述多个柱塞14均布在缸体11端部，左右两端的各柱塞14分别对应，形成多个柱塞对，所述两斜盘组件在缸体11两端外侧布置，在所述缸体11的转动中，所述斜盘组件使各柱塞14对作周期性往复运动，从而控制所述配流装置周期性工作，实现对变量泵的配流；

所述的斜盘组件包括斜盘、多个滑靴13和回程盘9，两斜盘分别为左斜盘12和右斜盘25，所述左斜盘12固定安装在左端盖15上，所述右斜盘25可转动安装在缸体11或右端盖20上并能绕缸体11的中心轴线转动，所述右斜盘25上连接有变量调节机构34，所述变量调节机构34用于驱动右斜盘25转动从而改变右斜盘25与左斜盘12的相对位置，进而改变变量泵的排量。

本发明主要是针对申请人之前的申请号为“201010103656.8”的“双斜盘阀配流轴向柱塞式水液压屏蔽泵”进行改进，变动处主要是在右斜盘25上增加了一变量调节机构34，另外对于右斜盘25的安装方式也进行了调整，其它零件的连接关系、位置关系和工作原理参照申请号为“201010103656.8”的专利说明书。

本发明中，当电机绕组3接通电源时，电机绕组3产生旋转磁场，在转子5上产生电磁转矩，使转子5发生旋转运动，转子5与缸体11通过键6进行连接，使缸体11也同步发生旋转运动，从而带动柱塞14绕缸体11中心轴线发生旋转运动，在中心球铰10和回程盘9的作用下，柱塞14在柱塞腔中实现往复运动，使得柱塞腔容积发生周期性变化，引起吸入阀16和压出阀17周期性闭合，通过吸入阀16将缸体11左侧中心孔中的液体吸至柱塞腔，并通过压出阀17从柱塞腔压至缸体11右侧中心孔，完成吸进液体和压出液体，此为本发明的工作过程。

本发明所述的双斜盘变量泵的工作介质若为液压油，则不需要转子屏蔽套26。如果是水，则需要使用转子屏蔽套26来屏蔽水。

变量泵中，左斜盘12通过定位销7与左端盖15固连，不能相对左端盖15转动，而右斜盘25可以通过变量调节机构34绕缸体11的中心轴线进行转动，转动的角度不同，一个周期内每对柱塞14之间的柱塞腔的密闭容积的变化不同，从而排量也不同。

下面详述本发明的变量泵实现排量变化的原理。

参照图2，轨迹B为左斜盘12上滑靴13底面中心的运动轨迹，该运动轨迹在左斜盘12的工作面上为一椭圆形，其与左斜盘12工作面竖直中心线的两个交点分别为其下止点(记为“BDC_左”，BDC是Bottom Dead Centre的首字母缩写)和上止点(记为“TDC_左”，TDC是Top Dead Centre的首字母缩写)；轨迹A为右斜盘25上滑靴13底面中心的运动轨迹，为一椭圆形，其与斜盘工作面竖直中心线的两个交点分别为其下止点(记为“BDC_右”)和上止点(记为“TDC_右”)。

参照图3、图5，空心箭头的方向表示液体流入变量泵和流出变量泵的方向。

参照图3(图中回程盘9未示出)，左斜盘12和右斜盘25的工作面呈倒“八”字形排列，并且左斜盘12上由“BDC_左”和“TDC_左”两点组成的直线和右斜盘25上“BDC_右”和“TDC_右”两点组成的直线在缸体11的对称轴向剖面上共面时，每对柱塞14之间的柱塞腔的容积在一个工作循环中变化最大，因此每对柱塞14在一个工作循环中吸入的液体体积最大，排出液体体积最大，此时变量泵排量最大。

参照图5(图中回程盘9未示出)，左斜盘12和右斜盘25平行排列，左斜盘12上由“BDC_左”和“TDC_左”两点组成的直线和右斜盘25上“BDC_右”和“TDC_右”两点组成的直线在缸体11的对称轴向剖面上共面且平行，每对柱塞14之间的柱塞腔的容积在一个工作循环中变化为0，此时吸入阀16中无液体通过，每对柱塞14在一个工作循环排出液体体积最小，此时变量泵排量最小且为0。

参照图7，当两斜盘处于除图3和图5之外的任一状态时，两斜盘工作面上滑靴13底面中心运动轨迹和上、下止点投影如图7所示，“BDC_左’”为“BDC_左”在投影圆上的投影，“TDC_左’”为“TDC_左”在投影圆上的投影，“BDC_右’”为“BDC_右”在投影圆上的投影，“TDC_右’”为“TDC_右”在投影圆上的投影，定义此时两斜盘的相对位置关系由投影圆上两条投影直线的夹角θ来表示(θ与方向无关)，则图3状态下左、右斜盘的相对位置关系如图4所示，此时θ＝0°，图5状态下左、右斜盘的相对位置关系如图6所示，此时θ＝180°。

本双斜盘轴向柱塞式变量泵的排量公式为：

$V=\frac{\mathrm{\π}}{2}{d}^2\mathrm{zD}\tan \mathrm{\γ}\cos \frac{\mathrm{\θ}}{2}$

式中：

V-变量泵的排量；

d-柱塞直径；

z-柱塞数；

D-柱塞孔在缸体中的分布圆直径；

θ-左、右斜盘工作面的上、下止点连线在投影圆上的投影直线的夹角；

γ-斜盘的倾斜角。

由排量公式可知，当θ＝0°(图3所示状态)时，泵排量V最大，为θ＝180°(图5所示状态)时，泵排量V最小且为0，当θ介于0°和180°之间时，泵的排量V随夹角θ的变大而变小，如此通过固定左斜盘，转动右斜盘即实现了变量泵。图7示出的θ在BDC_左’和TDC_左’连线的右边；当然，如果θ在BDC_左’和TDC_左’连线的左边，当θ介于0°和180°之间时，泵的排量V也是随夹角θ的变大而变小。

右斜盘25绕缸体11中心轴线的转动是通过相应的变量调节机构34来实现的。

如图8示，齿轮27与齿轮29相啮合，由传动轴28将力传至齿轮27，齿轮27将力传至齿轮29和右斜盘25，使右斜盘绕缸体11的中心轴线发生转动，实现泵排量的变量调节。而向传动轴28输入的力可以通过手动方式驱动，另外，还可以通过电动装置、液动装置、气动装置或电液动装置等各种动力来实现。

如图9示，蜗轮30与蜗杆31相啮合，由蜗杆31将力传至蜗轮30和右斜盘25，使右斜盘25绕缸体11的中心轴线发生转动，实现泵排量的变量调节。而向蜗杆31输入的力可以通过手动方式驱动，另外，还可以通过电动装置、液动装置、气动装置或电液动装置等各种动力来实现。

如图10所示，齿轮32与齿条33相啮合，由齿条33将力传至齿轮32和右斜盘25，使右斜盘绕缸体11的中心轴线转动一定角度，实现泵排量的变量调节。而向齿条33输入的力可以通过手动方式驱动，另外，还可以通过电动装置、液动装置、气动装置或电液动装置等各种动力来实现。

另外，本发明所述的变量调节机构34，并不局限于齿轮机构、蜗轮蜗杆机构和齿轮齿条机构，可以是其他能输出旋转运动的机构。

总之，本发明的变量泵的排量的调节主要是通过变量调节机构34带动右斜盘25转动，使右斜盘25绕缸体11的中心轴线转动一定角度，以改变左斜盘12与右斜盘25之间的相对位置关系，即改变BDC_左’和TDC_左’的连线与BDC_右’和TDC_右’的连线在投影圆上的夹角θ，夹角θ改变，每对柱塞14之间的柱塞腔的容积在一个工作循环中变化量也改变，则变量泵的排量会改变。通过改变夹角θ来控制排量，可以实现泵排量的无级调节，更能满足液压***对流量可调的高要求，并且通过变量调节机构34易于控制夹角θ的大小。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种双斜盘柱塞式变量泵，包括外壳、左端盖、右端盖、定子铁芯、电机绕组、转子、缸体、多个柱塞、两斜盘组件以及多个配流装置，所述左端盖和右端盖分别安装在外壳的左右两端；所述定子铁芯、电机绕组和转子均位于外壳内；所述缸体固定安装在转子上，缸体通过所述的转子带动其旋转；其中，

所述多个柱塞均布在缸体端部，左右两端的各柱塞分别对应，形成多个柱塞对，所述两斜盘组件在缸体两端外侧布置，在所述缸体的转动中，所述斜盘组件使各柱塞对作周期性往复运动，从而控制所述配流装置周期性工作，实现对变量泵的配流；

所述的斜盘组件包括斜盘、多个滑靴和回程盘，两斜盘分别为左斜盘和右斜盘，所述左斜盘固定安装在左端盖上，其特征在于：所述右斜盘可转动安装在缸体或右端盖上并能绕缸体的中心轴线转动，所述右斜盘上连接有变量调节机构，所述变量调节机构用于驱动右斜盘转动从而改变右斜盘与左斜盘的相对位置，进而改变变量泵的排量。

2.根据权利要求1所述的一种双斜盘柱塞式变量泵，其特征在于：所述变量调节机构包括相互啮合的第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮上连接有传动轴，所述第二齿轮固定安装在右斜盘，所述传动轴用于驱动第一齿轮旋转，所述第二齿轮用于驱动右斜盘转动从而改变右斜盘与左斜盘的相对位置。

3.根据权利要求2所述的一种双斜盘柱塞式变量泵，其特征在于：所述传动轴通过电动装置、液动装置、气动装置或电液动装置驱动其转动。

4.根据权利要求1所述的一种双斜盘柱塞式变量泵，其特征在于：所述变量调节机构包括相互啮合的蜗轮和蜗杆，所述蜗轮与右斜盘固定连接以用于驱动右斜盘转动，从而改变右斜盘与左斜盘的相对位置。

5.根据权利要求4所述的一种双斜盘柱塞式变量泵，其特征在于：所述蜗杆通过电动装置、液动装置、气动装置或电液动装置驱动其转动。

6.根据权利要求1所述的一种双斜盘柱塞式变量泵，其特征在于：所述变量调节机构包括相互啮合的齿条和第三齿轮，所述第三齿轮与右斜盘固定连接以用于驱动右斜盘转动，从而改变右斜盘与左斜盘的相对位置。

7.根据权利要求6所述的一种双斜盘柱塞式变量泵，其特征在于：所述齿条通过电动装置、液动装置、气动装置或电液动装置驱动其转动。

8.根据权利要求1所述的一种双斜盘柱塞式变量泵，其特征在于：所述变量泵的排量公式为其中，V是变量泵的排量，d是柱塞直径，z是柱塞数，D是柱塞孔在缸体中的分布圆直径，θ是左、右斜盘工作面的上、下止点连线在投影圆上的投影直线的夹角，γ是斜盘的倾斜角。