CN107327554A - 一种柱塞泵传动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种柱塞泵传动装置，包括驱动装置、泵体，还包括动力执行组件，所述动力执行组件包括在所述泵体内往复运动的导杆轴、偏心盘、偏心轴；所述导杆轴伸出所述泵体的一端设有圆形摆动孔；所述偏心盘为圆形，所述偏心盘置于所述摆动孔内且旋转连接；所述偏心盘上开设有圆形偏心孔，所述偏心孔的回转轴线与所述偏心盘的回转轴线平行；所述偏心轴包括动力输出端和动力输入端，所述动力输出端置于所述偏心孔内且旋转连接，所述动力输入端与所述驱动装置连接。该柱塞泵传动装置不仅可以长期应用于小流量区，而且可以应用于大流量区，使用寿命长，同时结构紧凑，体积较小。

Description

一种柱塞泵传动装置
技术领域
本发明涉及一种液体的动力输送装置，尤其涉及一种柱塞泵传动装置。
背景技术
近年来制备色谱行业、超临界行业迅速发展，传统石油化工行业发展需求，尤其页岩油田高压压裂泵需求，需要大流量无脉动输送化学介质高压柱塞泵，压力范围5MPa～100MPa。流量范围分两档：小流量区实验室类，0.01～500mL/min；大流量工业制造类，0.5～50L/min。输送介质为水、甲醇、丙酮、丙烯、丁烷、液态二氧化碳等，一般为了***稳定要求无脉动输送。
在小流量区：目前主要使用凸轮结构传动装置柱塞泵恒流泵，尤其在高压色谱分析(HPLC)行业以串联凸轮泵占据主流市场，由于HPLC行业介质为高纯甲醇和水，并且断续使用，凸轮结构传动足以满足使用需求。但是这种结构的恒流泵并不适合长期恒流场合使用，长期运行容易造成凸轮副磨损，弹簧疲劳。同时由于凸轮传动具有压力角，还会造成横向磨损与进给精度损失，进而造成较细管路堵塞等一系列问题。
在大流量区：由于载荷增大，凸轮传动装置的柱塞泵是凸轮直接与柱塞轮杆线接触形成的高副驱动，接触应力限制了使用范围，不适合高压大流量场合，另外凸轮泵复位弹簧在工作行程增加载荷，在回程弹簧势能不能保证使柱塞完全复位。因此，在大流量区目前以传统曲柄连杆机构为主，但是曲柄连杆机构会产生17％～30％横向偏载力，增加了磨损，而且曲柄连杆机构难以实现动平衡；同时，曲柄连杆结构会增加轴向尺寸，进而造成设备体积较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种柱塞泵传动装置，不仅可以长期应用于小流量区，而且可以应用于大流量区，使用寿命长，同时结构紧凑，体积较小。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种柱塞泵传动装置，包括驱动装置、泵体，与现有技术不同的是，还包括动力执行组件，所述动力执行组件包括在所述泵体内往复运动的导杆轴、偏心盘、偏心轴；所述导杆轴伸出所述泵体的一端设有圆形摆动孔；所述偏心盘为圆形，所述偏心盘置于所述摆动孔内且旋转连接；所述偏心盘上开设有圆形偏心孔，所述偏心孔的回转轴线与所述偏心盘的回转轴线平行，两者之间的距离为第一偏距；所述偏心轴包括动力输出端和动力输入端，所述动力输出端置于所述偏心孔内且旋转连接，所述动力输入端与所述驱动装置连接，所述动力输入端的回转轴线与所述动力输出端的回转轴线平行且两者之间的距离为第二偏距；所述第一偏距与所述第二偏距相等。
本发明的有益效果是：所述偏心盘置于所述摆动孔内且旋转连接、偏心轴的动力输出端置于所述偏心孔内且旋转连接，均为低副连接，承载力大；同时取消了曲柄连杆机构，轴向尺寸大大减小，进而降低了设备体积；第一偏距与第二偏距相等，可以保证导杆轴在泵体内只做往复运动，没有横向力。整个机构实现了低副正弦机构传动，承载力大大增加，并且易于实现动平衡，而且克服了曲柄连杆机构的横向力大、轴向尺寸大等问题，不仅可以长期应用于小流量区，还可以应用于大流量区。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述动力执行组件还包括偏心摆动轴承，所述偏心摆动轴承的外壁与所述摆动孔的内壁配合连接，所述偏心摆动轴承的内壁与所述偏心盘的外壁配合连接。
进一步，所述动力执行组件还包括偏心回转轴承，所述偏心回转轴承的外壁与所述偏心孔的内壁配合连接，所述偏心回转轴承的内壁与所述动力输出端的外壁配合连接。
采用上两步进一步方案的有益效果是，在转动连接处增加轴承，可以增加接触刚度，消除间隙，提高效率，同时提高设备的使用寿命。
进一步，所述动执行组件为两组，所述泵体为两个，两组中的所述导杆轴分别一一对应在两个所述泵体中做往复运动，所述驱动装置同时与两组所述动力执行组件中的所述动力输入端连接并驱动其旋转。
采用上述进一步方案的有益效果是，实现双缸柱塞泵，可以提高输出流量。
进一步，还包括动力传递组件，所述动力传递组件包括一个主动齿轮和两个被动齿轮，两个所述被动齿轮同时与所述主动齿轮啮合，并且分别与两组所述动力执行组件中的所述动力输入端固定连接，所述主动齿轮与所述驱动装置连接，所述驱动装置驱动所述主动齿轮旋转。
采用上述进一步方案的有益效果是，利用齿轮啮合传动，同时驱动动力执行组件带动柱塞进行往复运动，实现双缸柱塞泵稳定的动力传动。
进一步，两个所述被动齿轮为节曲线相同的非圆齿轮，并且该节曲线为轴对称结构。
采用上述进一步方案的有益效果是，对称结构的非圆齿轮易加工、易维护、易安装，互换性也较好，同时实现双缸流量、流速的平稳叠加，无脉动输出。
进一步，还包括介质的吸入管和排出管，两个所述泵体均设有吸入口和排出口，两个所述吸入口同时与所述吸入管连通，两个所述排出口同时与所述排出管连通。
采用上述进一步方案的有益效果是，通过泵体的并联连接，实现双缸并联输出，以提高输出流量，满足大流量的需求。
附图说明
图1为本发明提供的一种柱塞泵传动装置的具体实施方式的剖视示意图；
图2为图1所示具体实施方式的立体结构示意图；
图3为图1所示具体实施方式的***图；
图4为所述动力执行组件3的装配示意图；
图5为所述动力传递组件6的结构示意图；
图6为图1所示具体实施方式的所述泵体2的管路连接示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、驱动装置，2、泵体，3、动力执行组件，4、偏心摆动轴承，5、偏心回转轴承，6、动力传递组件，7、吸入管，8、排出管，9、对称轴，21、吸入口，22、排出口，31、导杆轴，32、偏心盘，33、偏心轴，61、主动齿轮，62、被动齿轮，311、摆动孔，321、偏心孔，331、动力输出端，332、动力输入端。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1至图6所示，图1为本发明提供的一种柱塞泵传动装置的具体实施方式的剖视示意图；图2为图1所示具体实施方式的立体结构示意图；图3为图1所示具体实施方式的***图；图4为所述动力执行组件3的装配示意图；图5为所述动力传递组件6的结构示意图；图6为图1所示具体实施方式的所述泵体2的管路连接示意图。
本发明所提供的一种柱塞泵传动装置的具体实施方式中，包括驱动装置1、泵体2，还包括动力执行组件3，所述动力执行组件3包括在所述泵体2内往复运动的导杆轴31、偏心盘32、偏心轴33；所述导杆轴31伸出所述泵体2的一端设有圆形摆动孔311；所述偏心盘32为圆形，所述偏心盘32置于所述摆动孔311内且旋转连接；所述偏心盘32上开设有圆形偏心孔321，所述偏心孔321的回转轴线与所述偏心盘32的回转轴线平行，两者之间的距离为第一偏距；所述偏心轴33包括动力输出端331和动力输入端332，所述动力输出端331置于所述偏心孔321内且旋转连接，所述动力输入端332与所述驱动装置1连接，所述动力输入端332的回转轴线与所述动力输出端331的回转轴线平行且两者之间的距离为第二偏距；所述第一偏距与所述第二偏距相等。所述动力执行组件3还包括偏心摆动轴承4，所述偏心摆动轴承4的外壁与所述摆动孔311的内壁配合连接，所述偏心摆动轴承4的内壁与所述偏心盘32的外壁配合连接。所述动力执行组件3还包括偏心回转轴承5，所述偏心回转轴承5的外壁与所述偏心孔321的内壁配合连接，所述偏心回转轴承5的内壁与所述动力输出端331的外壁配合连接。
所述动力执行组件3为两组，所述泵体2为两个，两组中的所述导杆轴31分别一一对应在两个所述泵体2中做往复运动，所述驱动装置1同时与两组所述动力执行组件3中的所述动力输入端332连接并驱动其旋转。
还包括动力传递组件6，所述动力传递组件6包括一个主动齿轮61和两个被动齿轮62，两个所述被动齿轮62同时与所述主动齿轮61啮合，并且分别与两组所述动力执行组件3中的所述动力输入端332固定连接，所述主动齿轮61与所述驱动装置1连接，所述驱动装置1驱动所述主动齿轮61旋转。
两个所述被动齿轮62为节曲线相同的非圆齿轮，并且该节曲线为关于对称轴9对称的轴对称结构。
另外，泵体2还包括介质的吸入管7和排出管8，两个所述泵体2均设有吸入口21和排出口22，两个所述吸入口21同时与所述吸入管7连通，两个所述排出口22同时与所述排出管8连通。
本发明所提供的一种柱塞泵的传动装置的具体实施方式中，主要是由一个主动非圆齿轮带动两个被动的非圆齿轮，三套轴系，主动非圆齿轮连接主动中轴，通过齿轮减速或蜗轮蜗杆减速由电机驱动，然后带动被动非圆齿轮。
两个被动非圆齿轮相同，分别与一个偏心轴33固定并驱动该偏心轴33，两个非圆齿轮之间相位差为180°，当主动轮向某一个方向旋转时，一个柱塞向前进，另一个柱塞向后退，利用非圆齿轮分割出来的角度差，形成两个梯形曲线，实现柱塞泵的平流。
被动非圆齿轮可以通过螺钉和销钉准确的定位在偏心轴33上，也就是说，偏心轴33的方向要和非圆齿轮的角度方向严格对应，具有位置关系，然后，偏心轴33通过角接触轴承固定在轴系上，并通过消除轴承的游隙进行传动。
偏心盘32与导杆轴31之间装有偏心摆动轴承4，偏心摆动轴承4嵌合在导杆轴的摆动孔311里，偏心盘32的偏心距等于偏心轴33的偏心距，这就形成了低副正弦机构运动，承载能力大大加强。这种运动是没有连杆的直线运动，由于是平流机构，所以输出的力矩是恒定的值，由于非圆齿轮的调节作用和低速机械，所以是一种增力机构，节省力矩30％以上，横向力只相当于曲柄连杆机构的1/10左右。
然后，两个导杆轴31带动柱塞在泵体内交替运动，再通过出入口阀门的交替吸入与排出，形成两个缸的梯形叠加曲线，就实现了并联的平流。
总之，本发明所提供的一种柱塞泵传动装置，采用了两个被动非圆齿轮与低副正弦机构组合实现无脉动速度曲线叠加，承载能力高，位移、速度、加速度均为简单正弦曲线，并且只用双缸实现大流量无脉动输出，以取代现有高压大流量泵使用三缸、五缸，并且结构零件少，体积小。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种柱塞泵传动装置，包括驱动装置(1)、泵体(2)，其特征在于，还包括动力执行组件(3)，所述动力执行组件(3)包括在所述泵体(2)内往复运动的导杆轴(31)、偏心盘(32)、偏心轴(33)；
所述导杆轴(31)伸出所述泵体(2)的一端设有圆形摆动孔(311)；
所述偏心盘(32)为圆形，所述偏心盘(32)置于所述摆动孔(311)内且旋转连接；
所述偏心盘(32)上开设有圆形偏心孔(321)，所述偏心孔(321)的回转轴线与所述偏心盘(32)的回转轴线平行，两者之间的距离为第一偏距；
所述偏心轴(33)包括动力输出端(331)和动力输入端(332)，所述动力输出端(331)置于所述偏心孔(321)内且旋转连接，所述动力输入端(332)与所述驱动装置(1)连接，所述动力输入端(332)的回转轴线与所述动力输出端(331)的回转轴线平行且两者之间的距离为第二偏距；
所述第一偏距与所述第二偏距相等。
2.根据权利要求1所述的一种柱塞泵传动装置，其特征在于，所述动力执行组件(3)还包括偏心摆动轴承(4)，所述偏心摆动轴承(4)的外壁与所述摆动孔(311)的内壁配合连接，所述偏心摆动轴承(4)的内壁与所述偏心盘(32)的外壁配合连接。
3.根据权利要求1所述的一种柱塞泵传动装置，其特征在于，所述动力执行组件(3)还包括偏心回转轴承(5)，所述偏心回转轴承(5)的外壁与所述偏心孔(321)的内壁配合连接，所述偏心回转轴承(5)的内壁与所述动力输出端(331)的外壁配合连接。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种柱塞泵传动装置，其特征在于，所述动力执行组件(3)为两组，所述泵体(2)为两个，两组中的所述导杆轴(31)分别一一对应在两个所述泵体(2)中做往复运动，所述驱动装置(1)同时与两组所述动力执行组件(3)中的所述动力输入端(332)连接并驱动其旋转。
5.根据权利要求4所述的一种柱塞泵传动装置，其特征在于，还包括动力传递组件(6)，所述动力传递组件(6)包括一个主动齿轮(61)和两个被动齿轮(62)，两个所述被动齿轮(62)同时与所述主动齿轮(61)啮合，并且分别与两组所述动力执行组件(3)中的所述动力输入端(332)固定连接，所述主动齿轮(61)与所述驱动装置(1)连接，所述驱动装置(1)驱动所述主动齿轮(61)旋转。
6.根据权利要求5所述的一种柱塞泵传动装置，其特征在于，两个所述被动齿轮(62)为节曲线相同的非圆齿轮，并且该节曲线为轴对称结构。
7.根据权利要求6所述的一种柱塞泵传动装置，其特征在于，还包括介质的吸入管(7)和排出管(8)，两个所述泵体(2)均设有吸入口(21)和排出口(22)，两个所述吸入口(21)同时与所述吸入管(7)连通，两个所述排出口(22)同时与所述排出管(8)连通。
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