專利名稱：高效液壓驅(qū)動(dòng)流體泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于液力傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，更確切地說，是一種用液力推動(dòng)活塞往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置，不僅能代替曲軸或偏心輪傳動(dòng)，而且形成一個(gè)獨(dú)立用液壓傳遞動(dòng)力的流體往復(fù)泵機(jī)系統(tǒng)，能夠獨(dú)立完成各類流體介質(zhì)的輸送。
背景技術(shù)：
泵是傳輸流體介質(zhì)的。按介質(zhì)性質(zhì)分清水泵，渣漿泵，酸堿泵，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(jié)段式、渦殼式?；炝鞅每煞譁u殼式和導(dǎo)葉式。軸流泵可分為固定葉片和可調(diào)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(fù)泵、轉(zhuǎn)子泵、齒輪泵、螺桿泵等等。3、其他類型泵。如射流泵、氣體揚(yáng)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(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，一種是直接帶動(dòng)葉片(或齒輪)工作的旋轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)方式，稱為轉(zhuǎn)動(dòng)泵，另一種是通過曲軸或偏心輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)往復(fù)泵工作的直線運(yùn)轉(zhuǎn)方式，稱為往復(fù)泵。在結(jié)構(gòu)上，轉(zhuǎn)動(dòng)泵的密封對于轉(zhuǎn)動(dòng)泵的使用壽命、機(jī)械性能、結(jié)構(gòu)簡化起著至關(guān)重要的作用；往復(fù)泵的過渡聯(lián)接的曲軸或偏心輪機(jī)構(gòu)復(fù)雜，加工難度大，動(dòng)態(tài)密封難度較大，不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)傳輸介質(zhì)；在效率上，由于泵的系統(tǒng)效率為η＝η電×η泵，式中η電為電動(dòng)機(jī)的效率，η泵為泵效，從式中可以知道，η電的效率基本恒定，所以系統(tǒng)的效率由η泵決定轉(zhuǎn)動(dòng)泵的密封結(jié)構(gòu)問題導(dǎo)致泄漏是影響此類泵效率的致命弱點(diǎn)，往復(fù)泵的聯(lián)接曲軸或偏心輪的復(fù)雜結(jié)構(gòu)及配重也直接影響其效率。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新型的用液體傳遞能量，并能輸送任何流體介質(zhì)的高效液壓驅(qū)動(dòng)流體泵，該流體泵具有工作效率高、揚(yáng)程高、輸送距離遠(yuǎn)、使用壽命長、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的具體實(shí)施方案如下一種高效液壓驅(qū)動(dòng)流體泵，其特征在于它包括泵電機(jī)組、裝有液壓油的油箱、兩組動(dòng)力油缸、以及與每組動(dòng)力油缸同心鑲套成一體的兩組往復(fù)泵，每組往復(fù)泵設(shè)有一組單向閥，所述鑲套成一體的動(dòng)力油缸缸內(nèi)的活塞與往復(fù)泵泵缸內(nèi)的活塞由同一連桿連接，往復(fù)泵泵缸上設(shè)有控制觸點(diǎn)；所述動(dòng)力油缸的缸體分為有桿活塞腔和無桿活塞腔，兩個(gè)動(dòng)力油缸的有桿活塞腔內(nèi)注滿液壓油并通過管道相連通，兩缸的無桿活塞腔分別與換向閥的一個(gè)工作油口相連；換向閥設(shè)有一個(gè)進(jìn)油口、兩個(gè)工作油口和一個(gè)回油口，所述進(jìn)油口通過管道連接泵電機(jī)組，回油口通過管道連接油箱；所述往復(fù)泵包括設(shè)有二個(gè)腔室的泵缸，以及活塞總成，所述活塞總成由往復(fù)泵的活塞與活塞桿組成，泵缸的二個(gè)腔室分別為工作腔和連接腔，兩組往復(fù)泵的工作腔頂端分別連接一組單向閥，其進(jìn)液閥均與流體介質(zhì)的進(jìn)口連通，其出液閥均與流體介質(zhì)的出口連通，形成進(jìn)、出液的單向通道。
所述動(dòng)力油缸缸體與往復(fù)泵泵缸的鑲套方式包括動(dòng)力油缸缸體同心鑲套在往復(fù)泵泵缸的外部；或是往復(fù)泵泵缸同心鑲套在動(dòng)力油缸缸體的外部；或是動(dòng)力油缸缸體與往復(fù)泵泵缸外徑相當(dāng)，缸體與泵缸固連成一體。
在流體出口通道上連接一個(gè)儲能器。
所述往復(fù)泵的連接腔為常壓腔，內(nèi)設(shè)有一個(gè)隔離板，隔離板將連接腔分成兩個(gè)部分。
所述往復(fù)泵的連接腔被隔離板分成兩部分的內(nèi)壁上各設(shè)一個(gè)隔液環(huán)槽，在隔液環(huán)槽的最低點(diǎn)均開有一個(gè)排液孔。該設(shè)計(jì)的目的是為了阻斷液壓油與往復(fù)泵輸送流體介質(zhì)可能產(chǎn)生的互滲增加一份可靠的保險(xiǎn)。由于有了一個(gè)隔離板，使兩種可能滲出的流體介質(zhì)阻斷，兩個(gè)隔液環(huán)槽使可能滲出的流體介質(zhì)滲進(jìn)環(huán)槽，排液孔加工在環(huán)槽最低點(diǎn)，其作用使?jié)B出的流體介質(zhì)及時(shí)滲出連接腔。
所述兩組單向閥每組順向連接，中間點(diǎn)通過三通分別與往復(fù)泵的流體介質(zhì)的連接口連接。
所述換向閥采用電磁二位四通換向閥。兩缸的無桿活塞腔分別與換向閥的相連；動(dòng)力液壓系統(tǒng)的換向回路采用二位四通電磁換向閥，二位四通電磁換向閥的兩個(gè)工作油口連通動(dòng)力油缸的無桿活塞腔，二位四通電磁換向閥的進(jìn)油口通過管道連通接泵電機(jī)組，二位四通電磁換向閥的回油口連接油箱。換向閥控制機(jī)構(gòu)在往復(fù)泵泵缸和活塞上均設(shè)有感應(yīng)觸點(diǎn)，對應(yīng)控制換向閥的行程開關(guān)。感應(yīng)觸點(diǎn)的感應(yīng)方式采用電磁感應(yīng)、光電感應(yīng)或壓電陶瓷感應(yīng)等。換向閥的控制機(jī)構(gòu)與往復(fù)泵泵體上的傳感器可運(yùn)用現(xiàn)有成熟的傳感技術(shù)和計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)，形成一體化和智能化。
為了防止液壓系統(tǒng)超壓而損壞換向閥和動(dòng)力油缸，在換向閥的進(jìn)油口與泵電機(jī)組之間并聯(lián)一個(gè)先導(dǎo)式溢流閥，先導(dǎo)式溢流閥的出口通過管道連接油箱，當(dāng)液壓油超過額定壓力，先導(dǎo)式溢流閥打開，液壓油旁路重新回到油箱。
為了隨時(shí)清潔油路中的液壓油，在油箱與泵電機(jī)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(fā)明是一種液壓驅(qū)動(dòng)的往復(fù)柱塞泵，它是將電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)輸入的電能(機(jī)械能)轉(zhuǎn)變成液壓能并推動(dòng)工作腔活塞動(dòng)作，使其液壓能傳遞給被輸送流體介質(zhì)的能量轉(zhuǎn)換裝置。其作用是通過液壓系統(tǒng)提供壓力油的動(dòng)力向工作泵提供足夠的往復(fù)運(yùn)動(dòng)能量，能夠使被輸送流體的揚(yáng)程足夠高、距離足夠遠(yuǎn)，最大限度提高能量轉(zhuǎn)化效率，確保動(dòng)力系統(tǒng)的液壓油與往復(fù)泵工作腔的介質(zhì)不接觸，對油酸堿的污染性不敏感，并能夠平穩(wěn)連續(xù)地輸送流體介質(zhì)，相比現(xiàn)有大流量、高揚(yáng)程、高壓力工況的同類裝置，其制造難度和成本大大下降，使用成本(電費(fèi)、維護(hù)費(fèi)用)也能大幅下降低。此泵適用各種惡劣環(huán)境，性能穩(wěn)定可靠。
本發(fā)明可用于高層建筑(100米以上)單級供水、消防水龍頭高壓供水、石油天然氣遠(yuǎn)程輸送增壓站、石油化工行業(yè)增壓傳輸、水力樞紐排灌站、城市高揚(yáng)程景觀噴泉等高揚(yáng)程、高壓力、大流量對流體動(dòng)力要求的場合。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下特點(diǎn)(1)通過采用液力推動(dòng)活塞往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置，不僅能代替曲軸或偏心輪傳動(dòng)，而且形成一個(gè)獨(dú)立用液壓傳遞動(dòng)力的流體往復(fù)泵機(jī)系統(tǒng)，能夠獨(dú)立完成各類流體介質(zhì)輸送，從而省去了以電動(dòng)機(jī)或蒸氣機(jī)作為原動(dòng)機(jī)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。
(2)通過采用液壓油傳遞動(dòng)力實(shí)現(xiàn)在密封內(nèi)活塞的軸向作用做功，有條件使得本系統(tǒng)的效率最大化，該特征是任何其他類型泵不可比擬的。所以運(yùn)用該泵去實(shí)現(xiàn)高揚(yáng)程、遠(yuǎn)距離、大流量變得容易簡單。適用于水利樞紐排灌站、水廠泵水增壓等。
(3)由于該發(fā)明主要采用的液壓油傳輸及往復(fù)活塞泵等傳統(tǒng)技術(shù)路線和方法，使該泵的穩(wěn)定性、可靠性得以保證，同時(shí)具有高效率、長壽命的特征。
(4)由于該泵采用套缸結(jié)構(gòu)，并在往復(fù)泵的連接腔內(nèi)設(shè)計(jì)隔離板、隔液環(huán)槽和備用排液口，可以嚴(yán)格將動(dòng)力液介質(zhì)和輸送介質(zhì)隔離開，使該泵具有多種用途，可以用于高樓自來水增壓、石油天然氣輸送管道增壓、化工行業(yè)的管道增壓，適用于酸堿污水泥漿傳輸，以及作為計(jì)量泵使用等。
四
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中1-電油泵，2-動(dòng)力油箱，3-過濾器，4-先導(dǎo)式溢流閥，5-二位四通電磁換向閥，7-換向閥進(jìn)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-無桿活塞腔，15、17-有桿活塞腔，18、19-動(dòng)力油缸，20、21-活塞，22、23-連桿，24、25-活塞，26、27-泵缸，28、29-工作腔，30-隔離板，31-隔液環(huán)槽，32、33、34、47-電磁換向閥控制觸點(diǎn)，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(jìn)口，44-流體出口，45、46-連接腔。
五具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)下的描述本發(fā)明結(jié)構(gòu)圖見圖1。主體結(jié)構(gòu)是由兩組動(dòng)力油缸與往復(fù)泵的同心鑲套，鑲套的一組缸體與泵缸的的活塞由一個(gè)連桿連接，活塞可以在兩個(gè)腔體內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，下面的動(dòng)力油缸為動(dòng)力缸，上面的往復(fù)泵泵缸為工作缸。用兩個(gè)主體結(jié)構(gòu)的動(dòng)力缸與動(dòng)力系統(tǒng)的壓力油管道連接，兩個(gè)動(dòng)力缸的有桿腔用管道連通，并注滿液壓油，形成兩腔的獨(dú)立封閉回路。在兩個(gè)工作缸的工作腔的上端分別連接一組單項(xiàng)閥，并將兩個(gè)出口單向閥連通并聯(lián)一個(gè)儲能器，形成穩(wěn)定連續(xù)的流體介質(zhì)出口，同時(shí)將兩個(gè)進(jìn)口單向閥的另一端連通引入流體介質(zhì)進(jìn)口。系統(tǒng)當(dāng)泵電機(jī)組電源開通時(shí)，動(dòng)力液壓油從油箱經(jīng)換向閥分時(shí)自動(dòng)給兩個(gè)動(dòng)力油缸供壓力油，壓力油的能量傳遞給活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)做功，并帶動(dòng)工作缸的活塞運(yùn)動(dòng)，不斷改變工作腔內(nèi)容積做功。由于本發(fā)明采用了電油泵液壓系統(tǒng)提供原動(dòng)力，工作缸的做功能量輸出取決于活塞的軸向推力大小，故以此大功率、大流量、高揚(yáng)程、遠(yuǎn)距離的輸送流體介質(zhì)變得容易簡單可靠。同時(shí)由于本發(fā)明在結(jié)構(gòu)上采取了泵缸連接腔室的阻隔措施，對被傳輸流體介質(zhì)的酸堿等不敏感，如傳輸自來水也能確保工作介質(zhì)不被污染。
用本發(fā)明開發(fā)的消防高壓水龍頭，其消防揚(yáng)程是現(xiàn)有消防龍頭的幾倍以上，并通過泵壓調(diào)整揚(yáng)程。用本發(fā)明開發(fā)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(xiàn)有的高層供水分級供水系統(tǒng)設(shè)備和中轉(zhuǎn)層占用樓層有效面積，同時(shí)可提高供水效率50％以上。
本發(fā)明的工作原理參見圖1，首先開啟電油泵1，動(dòng)力油箱2的液壓油經(jīng)過濾油器3吸入電油泵1，泵出的高壓油由換向閥進(jìn)油口7進(jìn)入電磁二位四通換向閥5，當(dāng)電磁二位四通換向閥5斷電時(shí)，高壓油通過換向閥工作油口8進(jìn)入動(dòng)力油缸18的無桿活塞腔14，此時(shí)動(dòng)力油缸18的活塞20上移，活塞20上移時(shí)通過連桿22使泵缸活塞24隨之上移，使往復(fù)泵工作腔28容積變小，產(chǎn)生正壓將往復(fù)泵工作腔28內(nèi)的流體經(jīng)單向閥39排出。同時(shí)動(dòng)力油缸18的活塞20向上移動(dòng)過程中，動(dòng)力油缸18無桿活塞腔15注滿的液壓油經(jīng)連接口12再經(jīng)連接口13進(jìn)入動(dòng)力油缸19的有桿活塞腔17，推動(dòng)活塞21下移，動(dòng)力油缸19的無桿活塞腔16的液壓油經(jīng)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(jīng)濾油器3流回動(dòng)力油箱2。與此同時(shí)，隨著動(dòng)力油缸19內(nèi)的活塞21的下移，通過連桿23與之相連泵缸活塞25隨之下移，泵缸27的工作腔29經(jīng)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(diǎn)47接觸到泵缸27上的觸點(diǎn)34，此時(shí)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(jìn)入動(dòng)力油缸19的無桿活塞腔16，此時(shí)動(dòng)力油缸19的活塞21上移，活塞21上移時(shí)通過連桿23使泵缸活塞25隨之上移，推動(dòng)泵缸27的工作腔29的液體經(jīng)單項(xiàng)閥40排出。同時(shí)動(dòng)力油缸19的活塞21在上移過程中，動(dòng)力油缸19有桿活塞腔17注滿的液壓油經(jīng)出油口13再經(jīng)進(jìn)油口12進(jìn)入油缸18的有桿活塞腔15，推動(dòng)活塞20下移，油缸18無桿活塞腔14的液壓油經(jīng)工作油口8回流入電磁二位四通換向閥5，由回油口6經(jīng)濾油器3流回油箱2。與此同時(shí)，隨著動(dòng)力油缸18內(nèi)的活塞20下移，通過連桿22與之相連泵缸活塞24隨之下移，使往復(fù)泵工作腔28的容積變大，產(chǎn)生負(fù)壓將流體經(jīng)單向閥38吸入工作腔28。在流體出口44并聯(lián)一個(gè)儲能器42，其作用可使流體出口44的壓力保持恒定，通過以上往復(fù)循環(huán)的過程達(dá)到泵液的效果。
采用本發(fā)明開發(fā)的消防水龍頭高壓供水系統(tǒng)，其消防揚(yáng)程是現(xiàn)有消防龍頭的幾倍以上，并可通過泵壓調(diào)整揚(yáng)程。用本發(fā)明開發(fā)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米以上的高層建筑，將省去現(xiàn)有高層供水分級供水的系統(tǒng)設(shè)備和中轉(zhuǎn)層占用樓層的有效面積，同時(shí)供水效率可大幅提高。
權(quán)利要求
1.一種高效液壓驅(qū)動(dòng)流體泵，其特征在于它包括泵電機(jī)組、裝有液壓油的油箱、兩組動(dòng)力油缸、以及與每組動(dòng)力油缸同心鑲套成一體的兩組往復(fù)泵，每組往復(fù)泵設(shè)有一組單向閥，所述鑲套成一體的動(dòng)力油缸缸內(nèi)的活塞與往復(fù)泵泵缸內(nèi)的活塞由同一連桿連接，往復(fù)泵泵缸上設(shè)有控制觸點(diǎn)；所述動(dòng)力油缸的缸體分為有桿活塞腔和無桿活塞腔，兩個(gè)動(dòng)力油缸的有桿活塞腔內(nèi)注滿液壓油并通過管道相連通，兩缸的無桿活塞腔分別與換向閥的兩個(gè)工作油口相連；換向閥設(shè)有一個(gè)進(jìn)油口、兩個(gè)工作油口和一個(gè)回油口，所述進(jìn)油口通過管道連接泵電機(jī)組，回油口通過管道連接油箱；所述往復(fù)泵包括設(shè)有二個(gè)腔室的泵缸，以及活塞總成，所述活塞總成由往復(fù)泵的活塞與活塞桿組成，泵缸的二個(gè)腔室分別為工作腔和連接腔，兩組往復(fù)泵的工作腔頂端分別連接一組單向閥，其進(jìn)液閥均與流體進(jìn)口連通，其出液閥均與流體出口連通，形成進(jìn)、出液的單向通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體泵，其特征在于所述動(dòng)力油缸缸體與往復(fù)泵泵缸的鑲套方式包括動(dòng)力油缸缸體同心鑲套在往復(fù)泵泵缸的外部；或是往復(fù)泵泵缸同心鑲套在動(dòng)力油缸缸體的外部；或是動(dòng)力油缸缸體與往復(fù)泵泵缸外徑相當(dāng)，缸體與泵缸固連成一體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體泵，其特征在于在流體出口通道上連接一個(gè)儲能器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體泵，其特征在于所述往復(fù)泵的連接腔為常壓腔，內(nèi)設(shè)有一個(gè)隔離板，隔離板將連接腔分成兩個(gè)部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的流體泵，其特征在于所述往復(fù)泵的連接腔被隔離板分成兩部分的內(nèi)壁上各設(shè)一個(gè)隔液環(huán)槽，在隔液環(huán)槽的最低點(diǎn)均開有一個(gè)排液孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體泵，其特征在于所述兩組單向閥每組順向連接，中間點(diǎn)通過三通分別與往復(fù)泵的流體進(jìn)口與出口連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體泵，其特征在于所述的換向閥控制機(jī)構(gòu)在往復(fù)泵泵缸和活塞上均設(shè)有感應(yīng)觸點(diǎn)，對應(yīng)控制換向閥的行程開關(guān)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的流體泵，其特征在于動(dòng)力液壓系統(tǒng)的換向回路采用二位四通電磁換向閥，二位四通電磁換向閥的兩個(gè)工作油口連通動(dòng)力油缸的無桿活塞腔，二位四通電磁換向閥的進(jìn)油口通過管道連通接泵電機(jī)組，二位四通電磁換向閥的回油口連接油箱。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的流體泵，其特征在于所述感應(yīng)觸點(diǎn)的感應(yīng)方式采用電磁感應(yīng)、光電感應(yīng)或壓電陶瓷感應(yīng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的流體泵，其特征在于所述換向閥進(jìn)油口與泵電機(jī)組之間還并聯(lián)一個(gè)溢流閥，溢流閥經(jīng)濾油器連通油箱；泵電機(jī)組與油箱之間也設(shè)有濾油器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高效液壓驅(qū)動(dòng)流體泵，其主體結(jié)構(gòu)是由兩組動(dòng)力油缸與往復(fù)泵泵缸同心鑲套，鑲套油缸的活塞與泵缸的活塞由一個(gè)連桿連接，活塞可以在兩個(gè)缸體內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)主體結(jié)構(gòu)動(dòng)力油缸的無桿腔與動(dòng)力液壓系統(tǒng)的換向回路管道連接，兩個(gè)動(dòng)力油缸的有桿腔用管道連通，并注滿液壓油，形成兩腔室的獨(dú)立封閉回路；兩個(gè)主體結(jié)構(gòu)往復(fù)泵的工作缸連接兩組單項(xiàng)閥，形成流體介質(zhì)的進(jìn)出通道。本發(fā)明利用動(dòng)力液壓系統(tǒng)，通過換向閥交替將液壓油注入兩個(gè)動(dòng)力油缸，借助動(dòng)力缸的活塞連桿將動(dòng)力傳遞給泵組活塞做功，達(dá)到連續(xù)輸送流體介質(zhì)的目的。其結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、高效節(jié)能，可滿足于高層建筑單級供水、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(yōu)先權(quán)日2007年6月21日
發(fā)明者呂權(quán), 楊東平 申請人:呂權(quán), 楊東平