高效液壓驅動流體泵的製作方法
2023-06-24 20:43:11 2
專利名稱：高效液壓驅動流體泵的製作方法
技術領域：
本發明屬於液力傳動技術領域，更確切地說，是一種用液力推動活塞往復直線運動的動力裝置，不僅能代替曲軸或偏心輪傳動，而且形成一個獨立用液壓傳遞動力的流體往復泵機系統，能夠獨立完成各類流體介質的輸送。
背景技術：
泵是傳輸流體介質的。按介質性質分清水泵，渣漿泵，酸鹼泵，油泵(汽油柴油或重油)，氣泵等等。按泵的工作原理分類1、葉片式泵。葉片式泵可分為離心泵、混流泵、軸流泵、旋渦泵。離心泵是最主流的泵，種類繁多，說水泵一般是指離心泵。又可分單級泵、多級泵。單級泵可分為單吸泵、雙吸泵、自吸泵、非自吸泵等。多級泵可分為節段式、渦殼式。混流泵可分渦殼式和導葉式。軸流泵可分為固定葉片和可調葉片。旋渦泵也可分為單吸泵、雙吸泵、自吸泵、非自吸泵等。2、容積式泵。容積泵可分為往復泵、轉子泵、齒輪泵、螺杆泵等等。3、其他類型泵。如射流泵、氣體揚水泵、水錘泵、電磁泵、水輪泵等。
流體泵的工作原理一般都是以電動機作為原動機，一種是直接帶動葉片(或齒輪)工作的旋轉運轉方式，稱為轉動泵，另一種是通過曲軸或偏心輪機構帶動往復泵工作的直線運轉方式，稱為往復泵。在結構上，轉動泵的密封對於轉動泵的使用壽命、機械性能、結構簡化起著至關重要的作用；往復泵的過渡聯接的曲軸或偏心輪機構複雜，加工難度大，動態密封難度較大，不能實現連續傳輸介質；在效率上，由於泵的系統效率為η＝η電×η泵，式中η電為電動機的效率，η泵為泵效，從式中可以知道，η電的效率基本恆定，所以系統的效率由η泵決定轉動泵的密封結構問題導致洩漏是影響此類泵效率的致命弱點，往復泵的聯接曲軸或偏心輪的複雜結構及配重也直接影響其效率。
發明內容
本發明的目的在於提供一種新型的用液體傳遞能量，並能輸送任何流體介質的高效液壓驅動流體泵，該流體泵具有工作效率高、揚程高、輸送距離遠、使用壽命長、運行維護費用低等優點。
本發明的具體實施方案如下一種高效液壓驅動流體泵，其特徵在於它包括泵電機組、裝有液壓油的油箱、兩組動力油缸、以及與每組動力油缸同心鑲套成一體的兩組往復泵，每組往復泵設有一組單向閥，所述鑲套成一體的動力油缸缸內的活塞與往復泵泵缸內的活塞由同一連杆連接，往復泵泵缸上設有控制觸點；所述動力油缸的缸體分為有杆活塞腔和無杆活塞腔，兩個動力油缸的有杆活塞腔內注滿液壓油並通過管道相連通，兩缸的無杆活塞腔分別與換向閥的一個工作油口相連；換向閥設有一個進油口、兩個工作油口和一個回油口，所述進油口通過管道連接泵電機組，回油口通過管道連接油箱；所述往復泵包括設有二個腔室的泵缸，以及活塞總成，所述活塞總成由往復泵的活塞與活塞杆組成，泵缸的二個腔室分別為工作腔和連接腔，兩組往復泵的工作腔頂端分別連接一組單向閥，其進液閥均與流體介質的進口連通，其出液閥均與流體介質的出口連通，形成進、出液的單向通道。
所述動力油缸缸體與往復泵泵缸的鑲套方式包括動力油缸缸體同心鑲套在往復泵泵缸的外部；或是往復泵泵缸同心鑲套在動力油缸缸體的外部；或是動力油缸缸體與往復泵泵缸外徑相當，缸體與泵缸固連成一體。
在流體出口通道上連接一個儲能器。
所述往復泵的連接腔為常壓腔，內設有一個隔離板，隔離板將連接腔分成兩個部分。
所述往復泵的連接腔被隔離板分成兩部分的內壁上各設一個隔液環槽，在隔液環槽的最低點均開有一個排液孔。該設計的目的是為了阻斷液壓油與往復泵輸送流體介質可能產生的互滲增加一份可靠的保險。由於有了一個隔離板，使兩種可能滲出的流體介質阻斷，兩個隔液環槽使可能滲出的流體介質滲進環槽，排液孔加工在環槽最低點，其作用使滲出的流體介質及時滲出連接腔。
所述兩組單向閥每組順向連接，中間點通過三通分別與往復泵的流體介質的連接口連接。
所述換向閥採用電磁二位四通換向閥。兩缸的無杆活塞腔分別與換向閥的相連；動力液壓系統的換向迴路採用二位四通電磁換向閥，二位四通電磁換向閥的兩個工作油口連通動力油缸的無杆活塞腔，二位四通電磁換向閥的進油口通過管道連通接泵電機組，二位四通電磁換向閥的回油口連接油箱。換向閥控制機構在往復泵泵缸和活塞上均設有感應觸點，對應控制換向閥的行程開關。感應觸點的感應方式採用電磁感應、光電感應或壓電陶瓷感應等。換向閥的控制機構與往復泵泵體上的傳感器可運用現有成熟的傳感技術和計算機自動控制技術，形成一體化和智能化。
為了防止液壓系統超壓而損壞換向閥和動力油缸，在換向閥的進油口與泵電機組之間並聯一個先導式溢流閥，先導式溢流閥的出口通過管道連接油箱，當液壓油超過額定壓力，先導式溢流閥打開，液壓油旁路重新回到油箱。
為了隨時清潔油路中的液壓油，在油箱與泵電機組、換向閥之間分別通過管道連接有濾油器，可以始終保持液壓油清潔。
本發明是一種液壓驅動的往復柱塞泵，它是將電動機作為原動機輸入的電能(機械能)轉變成液壓能並推動工作腔活塞動作，使其液壓能傳遞給被輸送流體介質的能量轉換裝置。其作用是通過液壓系統提供壓力油的動力向工作泵提供足夠的往復運動能量，能夠使被輸送流體的揚程足夠高、距離足夠遠，最大限度提高能量轉化效率，確保動力系統的液壓油與往復泵工作腔的介質不接觸，對油酸鹼的汙染性不敏感，並能夠平穩連續地輸送流體介質，相比現有大流量、高揚程、高壓力工況的同類裝置，其製造難度和成本大大下降，使用成本(電費、維護費用)也能大幅下降低。此泵適用各種惡劣環境，性能穩定可靠。
本發明可用於高層建築(100米以上)單級供水、消防水龍頭高壓供水、石油天然氣遠程輸送增壓站、石油化工行業增壓傳輸、水力樞紐排灌站、城市高揚程景觀噴泉等高揚程、高壓力、大流量對流體動力要求的場合。
本發明相比現有技術具有以下特點(1)通過採用液力推動活塞往復直線運動的動力裝置，不僅能代替曲軸或偏心輪傳動，而且形成一個獨立用液壓傳遞動力的流體往復泵機系統，能夠獨立完成各類流體介質輸送，從而省去了以電動機或蒸氣機作為原動機的複雜結構。
(2)通過採用液壓油傳遞動力實現在密封內活塞的軸向作用做功，有條件使得本系統的效率最大化，該特徵是任何其他類型泵不可比擬的。所以運用該泵去實現高揚程、遠距離、大流量變得容易簡單。適用於水利樞紐排灌站、水廠泵水增壓等。
(3)由於該發明主要採用的液壓油傳輸及往復活塞泵等傳統技術路線和方法，使該泵的穩定性、可靠性得以保證，同時具有高效率、長壽命的特徵。
(4)由於該泵採用套缸結構，並在往復泵的連接腔內設計隔離板、隔液環槽和備用排液口，可以嚴格將動力液介質和輸送介質隔離開，使該泵具有多種用途，可以用於高樓自來水增壓、石油天然氣輸送管道增壓、化工行業的管道增壓，適用於酸鹼汙水泥漿傳輸，以及作為計量泵使用等。
四
圖1是本發明的結構示意圖。
其中1-電油泵，2-動力油箱，3-過濾器，4-先導式溢流閥，5-二位四通電磁換向閥，7-換向閥進油口，8、9-換向閥工作油口，6-換向閥回油口，10、11、12、13-連接口，14、16-無杆活塞腔，15、17-有杆活塞腔，18、19-動力油缸，20、21-活塞，22、23-連杆，24、25-活塞，26、27-泵缸，28、29-工作腔，30-隔離板，31-隔液環槽，32、33、34、47-電磁換向閥控制觸點，35-備用排液孔，38、39、40、41-單向閥，36、37-泵體連接口，42-儲能器，43-流體進口，44-流體出口，45、46-連接腔。
五具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進下的描述本發明結構圖見圖1。主體結構是由兩組動力油缸與往復泵的同心鑲套，鑲套的一組缸體與泵缸的的活塞由一個連杆連接，活塞可以在兩個腔體內往復運動，下面的動力油缸為動力缸，上面的往復泵泵缸為工作缸。用兩個主體結構的動力缸與動力系統的壓力油管道連接，兩個動力缸的有杆腔用管道連通，並注滿液壓油，形成兩腔的獨立封閉迴路。在兩個工作缸的工作腔的上端分別連接一組單項閥，並將兩個出口單向閥連通並聯一個儲能器，形成穩定連續的流體介質出口，同時將兩個進口單向閥的另一端連通引入流體介質進口。系統當泵電機組電源開通時，動力液壓油從油箱經換向閥分時自動給兩個動力油缸供壓力油，壓力油的能量傳遞給活塞往復運動做功，並帶動工作缸的活塞運動，不斷改變工作腔內容積做功。由於本發明採用了電油泵液壓系統提供原動力，工作缸的做功能量輸出取決於活塞的軸向推力大小，故以此大功率、大流量、高揚程、遠距離的輸送流體介質變得容易簡單可靠。同時由於本發明在結構上採取了泵缸連接腔室的阻隔措施，對被傳輸流體介質的酸鹼等不敏感，如傳輸自來水也能確保工作介質不被汙染。
用本發明開發的消防高壓水龍頭，其消防揚程是現有消防龍頭的幾倍以上，並通過泵壓調整揚程。用本發明開發的高層樓房供水泵，可以在底層向任意層高提供合適的壓力水源，省去現有的高層供水分級供水系統設備和中轉層佔用樓層有效面積，同時可提高供水效率50％以上。
本發明的工作原理參見圖1，首先開啟電油泵1，動力油箱2的液壓油經過濾油器3吸入電油泵1，泵出的高壓油由換向閥進油口7進入電磁二位四通換向閥5，當電磁二位四通換向閥5斷電時，高壓油通過換向閥工作油口8進入動力油缸18的無杆活塞腔14，此時動力油缸18的活塞20上移，活塞20上移時通過連杆22使泵缸活塞24隨之上移，使往復泵工作腔28容積變小，產生正壓將往復泵工作腔28內的流體經單向閥39排出。同時動力油缸18的活塞20向上移動過程中，動力油缸18無杆活塞腔15注滿的液壓油經連接口12再經連接口13進入動力油缸19的有杆活塞腔17，推動活塞21下移，動力油缸19的無杆活塞腔16的液壓油經換向閥工作油口9回流入電磁二位四通換向閥5，由換向閥回油口6經濾油器3流回動力油箱2。與此同時，隨著動力油缸19內的活塞21的下移，通過連杆23與之相連泵缸活塞25隨之下移，泵缸27的工作腔29經單向閥41將液體吸入，泵缸活塞25隨之下移，活塞25上的觸點47接觸到泵缸27上的觸點34，此時電磁二位四通換向閥5通電換向，電油泵1泵出的高壓油通過工作油口9進入動力油缸19的無杆活塞腔16，此時動力油缸19的活塞21上移，活塞21上移時通過連杆23使泵缸活塞25隨之上移，推動泵缸27的工作腔29的液體經單項閥40排出。同時動力油缸19的活塞21在上移過程中，動力油缸19有杆活塞腔17注滿的液壓油經出油口13再經進油口12進入油缸18的有杆活塞腔15，推動活塞20下移，油缸18無杆活塞腔14的液壓油經工作油口8回流入電磁二位四通換向閥5，由回油口6經濾油器3流回油箱2。與此同時，隨著動力油缸18內的活塞20下移，通過連杆22與之相連泵缸活塞24隨之下移，使往復泵工作腔28的容積變大，產生負壓將流體經單向閥38吸入工作腔28。在流體出口44並聯一個儲能器42，其作用可使流體出口44的壓力保持恆定，通過以上往復循環的過程達到泵液的效果。
採用本發明開發的消防水龍頭高壓供水系統，其消防揚程是現有消防龍頭的幾倍以上，並可通過泵壓調整揚程。用本發明開發的高層樓房供水泵，可以在底層向任意層高提供合適的壓力水源，尤其是層高在100米以上的高層建築，將省去現有高層供水分級供水的系統設備和中轉層佔用樓層的有效面積，同時供水效率可大幅提高。
權利要求
1.一種高效液壓驅動流體泵，其特徵在於它包括泵電機組、裝有液壓油的油箱、兩組動力油缸、以及與每組動力油缸同心鑲套成一體的兩組往復泵，每組往復泵設有一組單向閥，所述鑲套成一體的動力油缸缸內的活塞與往復泵泵缸內的活塞由同一連杆連接，往復泵泵缸上設有控制觸點；所述動力油缸的缸體分為有杆活塞腔和無杆活塞腔，兩個動力油缸的有杆活塞腔內注滿液壓油並通過管道相連通，兩缸的無杆活塞腔分別與換向閥的兩個工作油口相連；換向閥設有一個進油口、兩個工作油口和一個回油口，所述進油口通過管道連接泵電機組，回油口通過管道連接油箱；所述往復泵包括設有二個腔室的泵缸，以及活塞總成，所述活塞總成由往復泵的活塞與活塞杆組成，泵缸的二個腔室分別為工作腔和連接腔，兩組往復泵的工作腔頂端分別連接一組單向閥，其進液閥均與流體進口連通，其出液閥均與流體出口連通，形成進、出液的單向通道。
2.根據權利要求1所述的流體泵，其特徵在於所述動力油缸缸體與往復泵泵缸的鑲套方式包括動力油缸缸體同心鑲套在往復泵泵缸的外部；或是往復泵泵缸同心鑲套在動力油缸缸體的外部；或是動力油缸缸體與往復泵泵缸外徑相當，缸體與泵缸固連成一體。
3.根據權利要求1所述的流體泵，其特徵在於在流體出口通道上連接一個儲能器。
4.根據權利要求1所述的流體泵，其特徵在於所述往復泵的連接腔為常壓腔，內設有一個隔離板，隔離板將連接腔分成兩個部分。
5.根據權利要求4所述的流體泵，其特徵在於所述往復泵的連接腔被隔離板分成兩部分的內壁上各設一個隔液環槽，在隔液環槽的最低點均開有一個排液孔。
6.根據權利要求1所述的流體泵，其特徵在於所述兩組單向閥每組順向連接，中間點通過三通分別與往復泵的流體進口與出口連接。
7.根據權利要求1所述的流體泵，其特徵在於所述的換向閥控制機構在往復泵泵缸和活塞上均設有感應觸點，對應控制換向閥的行程開關。
8.根據權利要求7所述的流體泵，其特徵在於動力液壓系統的換向迴路採用二位四通電磁換向閥，二位四通電磁換向閥的兩個工作油口連通動力油缸的無杆活塞腔，二位四通電磁換向閥的進油口通過管道連通接泵電機組，二位四通電磁換向閥的回油口連接油箱。
9.根據權利要求7或8所述的流體泵，其特徵在於所述感應觸點的感應方式採用電磁感應、光電感應或壓電陶瓷感應。
10.根據權利要求7或8所述的流體泵，其特徵在於所述換向閥進油口與泵電機組之間還並聯一個溢流閥，溢流閥經濾油器連通油箱；泵電機組與油箱之間也設有濾油器。
全文摘要
本發明公開了一種高效液壓驅動流體泵，其主體結構是由兩組動力油缸與往復泵泵缸同心鑲套，鑲套油缸的活塞與泵缸的活塞由一個連杆連接，活塞可以在兩個缸體內往復運動。兩個主體結構動力油缸的無杆腔與動力液壓系統的換向迴路管道連接，兩個動力油缸的有杆腔用管道連通，並注滿液壓油，形成兩腔室的獨立封閉迴路；兩個主體結構往復泵的工作缸連接兩組單項閥，形成流體介質的進出通道。本發明利用動力液壓系統，通過換向閥交替將液壓油注入兩個動力油缸，藉助動力缸的活塞連杆將動力傳遞給泵組活塞做功，達到連續輸送流體介質的目的。其結構簡單、性能可靠、高效節能，可滿足於高層建築單級供水、消防高壓供水、石油管道增壓輸送等方面的要求。
文檔編號F04B9/113GK101078395SQ20071002452
公開日2007年11月28日 申請日期2007年6月21日 優先權日2007年6月21日
發明者呂權, 楊東平 申請人:呂權, 楊東平