本實(shí)用新型涉及能量回收技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種可實(shí)現(xiàn)流體能量回收的斜盤(pán)式軸向活-柱塞泵。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)能量利用率的追求越來(lái)越高。在涉及流體的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，通常是利用流體泵產(chǎn)生高壓流體來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作，而在這個(gè)過(guò)程中往往會(huì)產(chǎn)生含有一定壓力的廢棄流體，這些含壓流體的直接廢棄會(huì)造成能量浪費(fèi)，導(dǎo)致系統(tǒng)的能量利用率低下。例如在反滲透海水淡化工程中，高壓原水經(jīng)過(guò)反滲透裝置之后會(huì)產(chǎn)生淡水和高壓濃海水，其中高壓濃海水中約有60％的進(jìn)料壓力能量，直接排放將造成巨大的能量浪費(fèi)，而濃海水又不能直接與原水進(jìn)行混合，因此如何回收這部分能量是提高整個(gè)系統(tǒng)能量利用率的關(guān)鍵。

為合理利用廢棄流體的能量，各種形式的能量回收裝置相繼出現(xiàn)。但現(xiàn)有能量回收裝置尚存在以下不足：1)能量回收存在中間環(huán)節(jié)，導(dǎo)致能量的二次浪費(fèi)；2)能量回收過(guò)程中存在高壓廢棄流體和低壓原料流體的混合，造成原料流體的污染；3)裝置復(fù)雜，零部件繁多且對(duì)控制系統(tǒng)要求較高，增加了投資成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型提供一種能減少能量傳遞環(huán)節(jié)、分割廢棄流體與原料流體并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可實(shí)現(xiàn)流體能量回收的斜盤(pán)式軸向活-柱塞泵。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用了以下技術(shù)方案：

一種可實(shí)現(xiàn)流體能量回收的斜盤(pán)式軸向活-柱塞泵，其主要零部件包括泵體、端蓋、斜盤(pán)、回程盤(pán)、中心彈簧組件、缸體、活-柱塞、配流盤(pán)及泵軸。所述泵體包括前泵體和后泵體；所述端蓋包括前端蓋和后端蓋；所述斜盤(pán)置于后端蓋的凹槽處并通過(guò)第一定位銷(xiāo)進(jìn)行固定，斜盤(pán)表面與缸體軸線成一定夾角，該夾角大小影響缸體各腔室的排量；所述配流盤(pán)為兩個(gè)分體結(jié)構(gòu)，包括第一配流盤(pán)、第二配流盤(pán)，第一、第二配流盤(pán)分別通過(guò)第二、第三定位銷(xiāo)固定在前泵體上；所述缸體通過(guò)花鍵緊套在泵軸上，置于斜盤(pán)和配流盤(pán)之間，缸體外部通過(guò)第一軸承支撐在后泵體內(nèi)；所述缸體與配流盤(pán)的接觸面呈臺(tái)階狀分布，缸體的環(huán)形接觸面與第一配流盤(pán)緊密接觸，形成第一配流副，缸體的圓形接觸面與第二配流盤(pán)緊密接觸，形成第二配流副；缸體內(nèi)沿周向均勻設(shè)置若干缸孔，每個(gè)缸孔均設(shè)置相應(yīng)的流體通道，缸孔內(nèi)設(shè)置相應(yīng)數(shù)量的活-柱塞，形成不同腔室與相應(yīng)的流體通道連通；所述活-柱塞伸出端鉸接有滑靴，且滑靴通過(guò)回程盤(pán)作用緊貼在斜盤(pán)上；所述回程盤(pán)中部設(shè)有與中心彈簧組件相配合的凹球面；所述中心彈簧組件包括鋼球、內(nèi)套、中心彈簧和外套，中心彈簧組件通過(guò)外套安裝在泵軸內(nèi)，通過(guò)鋼球與回程盤(pán)相接；所述泵軸通過(guò)第二軸承支撐在前泵體內(nèi)，前泵體內(nèi)設(shè)有與所述流體通道相應(yīng)的流體入口與出口，前泵體外部與前端蓋連接。

所述缸體的缸孔為臺(tái)階形缸孔，所述臺(tái)階形缸孔在靠近斜盤(pán)的一端設(shè)有導(dǎo)向套套裝在所述活-柱塞上，所述導(dǎo)向套通過(guò)彈簧卡箍進(jìn)行固定，進(jìn)而臺(tái)階形缸孔、導(dǎo)向套與活-柱塞之間形成3個(gè)腔室，從靠近滑靴端起分別定義為能量回收腔、增壓腔和高壓腔；所述每個(gè)缸孔所設(shè)有相應(yīng)的流體通道包括流體通道一、二、三；所述前泵體內(nèi)設(shè)有相應(yīng)的流體入口與出口包括回收流體入口、回收流體出口、低壓有用流體入口、增壓流體出口和高壓流體出口；其中流體通道一連通能量回收腔和回收流體入口、出口，流體通道二連通增壓腔和低壓有用流體入口與增壓流體出口，流體通道三連通高壓腔和低壓有用流體入口與高壓流體出口。

所述臺(tái)階形缸孔內(nèi)的活-柱塞除球頭外可劃分能量回收腔活塞桿、活塞、高壓腔柱塞桿3個(gè)部分，其中能量回收腔活塞桿直徑與高壓腔柱塞桿直徑可以相同也可以不相同。

所述第一配流盤(pán)上對(duì)應(yīng)所述回收流體入口和出口分別設(shè)有回收流體吸入配流孔和回收流體排出配流孔；所述第二配流盤(pán)上對(duì)應(yīng)低壓有用流體入口、增壓流體出口和高壓流體出口分別設(shè)有低壓有用流體吸入配流孔、增壓流體排出配流孔和高壓流體排出配流孔。

泵工作時(shí)，通過(guò)泵軸帶動(dòng)缸體旋轉(zhuǎn)，斜盤(pán)和配流盤(pán)固定不動(dòng)，活-柱塞隨缸體做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，在斜盤(pán)和回程盤(pán)的作用下，沿缸體孔作往復(fù)運(yùn)動(dòng)?；?柱塞在其自下而上的半圓周內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)逐漸向外伸出，其與缸孔所形成的3個(gè)密封工作容腔中的增壓腔和高壓腔容積不斷增加，產(chǎn)生局部真空，進(jìn)而通過(guò)配流盤(pán)和泵體內(nèi)相應(yīng)流體通道完成低壓有用流體的吸入，同時(shí)能量回收腔的容積不斷減小，排出已完成能量回收的低壓廢棄流體；活-柱塞在其自上而下的半圓周內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)逐漸向缸體內(nèi)縮回，其與缸孔所形成的3個(gè)密封工作容腔中的增壓腔和高壓腔的容積不斷減小，完成增壓和高壓有用流體的排出，同時(shí)能量回收腔的容積不斷增加，吸入高壓廢棄流體，回收廢棄流體能量。隨著缸體的旋轉(zhuǎn)，活-柱塞不斷吸入、排出有用流體，同時(shí)排出、吸入廢棄流體，進(jìn)而完成壓力、流量較為穩(wěn)定的高壓流體排出和廢棄流體能量的回收。所述增壓腔和高壓腔排出流體的壓力取決于外負(fù)載，可以相同也可以不同。所述能量回收是在活-柱塞向缸體內(nèi)縮回的過(guò)程中，通過(guò)高壓廢棄流體對(duì)活-柱塞做功，來(lái)減少電機(jī)輸出功率來(lái)實(shí)現(xiàn)的；在此過(guò)程中高壓廢棄流體的能量不斷通過(guò)活-柱塞上的活塞直接傳遞給增壓腔和高壓腔內(nèi)的有用流體，不存在中間環(huán)節(jié)能量損失，進(jìn)而提高了能量回收效率。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、在活-柱塞向缸體內(nèi)縮回過(guò)程中，將高壓廢棄流體引入能量回收腔同外力一起對(duì)低壓有用流體進(jìn)行加壓，減少了對(duì)外力的需求實(shí)現(xiàn)了廢棄流體的能量回收；

2、高壓廢棄流體的能量通過(guò)活-柱塞上的活塞直接傳遞給增壓腔內(nèi)的有用流體，不存在中間環(huán)節(jié)，減少了能量損失；

3、通過(guò)改變活-柱塞能量回收腔的柱塞桿直徑可以控制能量回收腔大小，進(jìn)而在僅更換活-柱塞和導(dǎo)向套的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)能量回收率的控制；

4、導(dǎo)向套和高壓腔的缸體孔相結(jié)合既起到導(dǎo)向作用，又能克服由離心力矩和摩擦力矩等傾覆力矩所引起活-柱塞工作過(guò)程中的傾斜現(xiàn)象；

5、具有增壓腔和高壓腔兩壓力級(jí)密閉腔室，可實(shí)現(xiàn)對(duì)增壓腔和高壓腔排出流體的壓力、流量進(jìn)行單獨(dú)控制。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖2為本實(shí)用新型的缸孔和活-柱塞結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖3為本實(shí)用新型的第一配流盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型的第二配流盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-后端蓋；2-彈簧卡箍；3-導(dǎo)向套；4-滑靴；5-第一定位銷(xiāo)；6-回程盤(pán)；7-斜盤(pán)；8-鋼球；9-內(nèi)套；10-中心彈簧；11-外套；12-第一軸承；13-缸體；14-活-柱塞；14.1-能量回收腔活塞桿；14.2-活塞；14.3-高壓腔柱塞桿；15-第一配流盤(pán)；16-第二定位銷(xiāo)；17-回收流體入口；18-增壓流體出口；19-高壓流體出口；20-前泵體；21-第二配流盤(pán)；22-第三定位銷(xiāo)；23-前端蓋；24-第二軸承；25-泵軸；26-低壓有用流體入口；27-回收流體出口；28-后泵體；29-泄露流體出口；30-回收流體吸入配流孔；31-回收流體排出配流孔；32-低壓有用流體吸入配流孔；33-增壓流體排出配流孔；34-高壓流體排出配流孔；R-能量回收腔；B-增壓腔；H-高壓腔；a、b、c-流體通道一、二、三。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明：

如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例的一種可實(shí)現(xiàn)流體能量回收的斜盤(pán)式軸向活-柱塞泵包括泵體、端蓋、斜盤(pán)、回程盤(pán)、中心彈簧組件、缸體、活-柱塞組件、配流盤(pán)、泵軸和軸承等主要零部件和輔件。所述泵體包括前泵體20和后泵體28；端蓋包括前端蓋23和后端蓋1；所述斜盤(pán)7置于后端蓋1的凹槽處并通過(guò)第一定位銷(xiāo)5進(jìn)行固定，斜盤(pán)表面與缸體13軸線成一定夾角，該夾角大小影響缸體13各腔室的排量；所述缸體13通過(guò)花鍵緊套在泵軸25上，置于斜盤(pán)7和配流盤(pán)之間，且其外部通過(guò)第一軸承12支撐在后泵體28內(nèi)；缸體13與兩個(gè)配流盤(pán)的接觸面呈臺(tái)階狀分布，其環(huán)形接觸面處與第一配流盤(pán)15緊密接觸，圓形接觸面與第二配流盤(pán)21緊密接觸；缸體13內(nèi)沿周向均勻設(shè)有若干缸孔，缸孔內(nèi)設(shè)有相匹配的活-柱塞14；所述活-柱塞14伸出端鉸接有滑靴4，且滑靴4通過(guò)回程盤(pán)6作用緊貼在斜盤(pán)7上；所述回程盤(pán)6中部設(shè)有與中心彈簧組件相配合的凹球面；所述中心彈簧組件包括鋼球8、內(nèi)套9、中心彈簧10和外套11；所述配流盤(pán)包括第一配流盤(pán)15和第二配流盤(pán)21，二者分別通過(guò)第二定位銷(xiāo)16和第三定位銷(xiāo)22固定在前泵體20上；所述泵軸25通過(guò)第二軸承24支撐在前泵體20內(nèi)；前泵體20外部設(shè)有前端蓋23進(jìn)行密封。

為實(shí)現(xiàn)能量回收，如圖2所示，本實(shí)用新型的缸體13內(nèi)設(shè)有臺(tái)階形缸孔，缸孔在靠近斜盤(pán)的一端設(shè)有導(dǎo)向套3，導(dǎo)向套3通過(guò)彈簧卡箍2進(jìn)行固定，用于密封腔室和保證活-柱塞14與缸體13的同軸度。進(jìn)而缸孔、導(dǎo)向套3與活-柱塞14之間形成3個(gè)腔室：能量回收腔R、增壓腔B和高壓腔H，其中能量回收腔R用于廢棄流體的能量回收，增壓腔B用于增壓低壓原流體，高壓腔H用于對(duì)低壓原流體進(jìn)行升壓。缸體13內(nèi)的每個(gè)缸孔均設(shè)有相應(yīng)流體通道一a、流體通道二b、流體通道三c，其中流體通道一a用于連通能量回收腔R和回收流體入口17與出口27；流體通道二b用于連通增壓腔B和低壓有用流體入口26與增壓流體出口18；流體通道三c用于連通高壓腔H和低壓有用流體入口26與高壓流體出口19。

與缸孔相匹配，本實(shí)用新型的活-柱塞14除球頭外可劃分為3個(gè)部分：能量回收腔活塞桿14.1、活塞14.2、高壓腔柱塞桿14.3。其中能量回收腔活塞桿14.1決定能量回收腔R的容積大小，高壓腔柱塞桿14.3決定高壓腔H的容積大小，活塞14.2用于分割能量回收腔R和增壓腔B。此外能量回收腔柱塞桿14.1直徑與高壓腔柱塞桿14.3直徑可以相同也可不同。

本實(shí)用新型的配流盤(pán)為兩個(gè)分體結(jié)構(gòu)如圖3和圖4所示。第一配流盤(pán)15上對(duì)應(yīng)回收流體入口17和出口27分別設(shè)有回收流體吸入配流孔30和回收流體排出配流孔31，用于對(duì)回收流體進(jìn)行配流；第二配流盤(pán)21上對(duì)應(yīng)低壓有用流體入口26、增壓流體出口18和高壓流體出口19分別設(shè)有低壓有用流體吸入配流孔32、增壓流體排出配流孔34和高壓流體排出配流孔35，用于對(duì)低壓有用流體進(jìn)行配流。

泵工作時(shí)，通過(guò)泵軸25帶動(dòng)缸體13旋轉(zhuǎn)，活-柱塞14在其自下而上的半圓周內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)逐漸向外伸出，能量回收腔R的容積不斷減小，已完成能量回收的廢棄流體經(jīng)流體通道一a和第一配流盤(pán)15上配流孔31從回收流體出口27排出，同時(shí)增壓腔B和高壓腔H的容積不斷增加，產(chǎn)生局部真空，進(jìn)而將低壓有用流體經(jīng)第二配流盤(pán)21上配流孔32和泵體內(nèi)相應(yīng)流體通道二b、三c從低壓有用流體入口26吸入；活-柱塞14在其自上而下的半圓周內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)逐漸向缸體13內(nèi)縮回，能量回收腔R的容積不斷增加，高壓廢棄流體經(jīng)第一配流盤(pán)15上配流孔30和流體通道一a從回收流體入口17引入能量回收腔R，能量回收腔R內(nèi)的液體壓力直接作用在活-柱塞14的活塞14.2上，輔助外力對(duì)增壓腔B和高壓腔H內(nèi)的流體進(jìn)行加壓，同時(shí)增壓腔B和高壓腔H的容積不斷減小，將加壓后的有用流體經(jīng)相應(yīng)流體通道二b、流體通道三c和第二配流盤(pán)21上配流孔33、34從增壓流體出口18、高壓流體出口19排出。至此缸體13旋轉(zhuǎn)一周，同時(shí)完成了對(duì)廢棄流體的能量回收和低壓有用流體的加壓。

以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用新型的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍內(nèi)。