CN120351202A - 变流量柱塞泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及柱塞泵技术领域，尤其涉及一种变流量柱塞泵，其包括：驱动单元、多个变量泵、多个变流量执行机构和传动机构。多个变量泵与驱动单元连接；多个变流量执行机构分别与变量泵连接；传动机构包括：多个主动传动件和一个被动传动件，且多个主动传动件位于被动传动件的外侧并与被动传动件连接，主动传动件与变流量执行机构连接。本发明提供的一种变流量柱塞泵，通过驱动单元带动变量泵输出可变化流量的液压油，利用变量泵与变流量执行机构的配合，通过变流量的控制，可实现流量的大范围实时调节，调节准确，保证变流量执行机构在不同转速下的大扭矩输出；通过多个主动传动件带动一个被动传动件转动，受力均匀，减少磨损量，结构更紧凑。

Description

变流量柱塞泵

技术领域

本发明涉及柱塞泵技术领域，尤其涉及一种变流量柱塞泵。

背景技术

柱塞泵是液压系统的一个重要装置，它依靠柱塞在缸体中往复运动，使密封工作容腔的容积发生变化来实现吸液、排液。柱塞泵具有额定压力高、结构紧凑、效率高和流量调节方便等优点。

以传统综采工作面的乳化液泵、喷雾泵为代表的煤矿井下往复柱塞泵均为定量泵，虽然相关技术中通过变频器进行调速可以进行流量调节，但由于通过变频调速的响应时间较长，由于电机扭矩限制，不能在低速下进行调速，不能满足对流量的大范围实时精确调节，而大功率防爆伺服电机尚未商业应用，因此煤矿井下往复柱塞泵的变流量控制是相关技术中亟待解决的难点。

发明内容

本发明提供一种变流量柱塞泵，用以解决现有技术中柱塞泵存在的对流量的大范围实时调节不够精确的缺陷。

本发明提供一种变流量柱塞泵，包括：

驱动单元；

多个变量泵，与所述驱动单元连接，用于输出变流量介质；

多个变流量执行机构，分别与所述变量泵一一对应地连接，用于将输出的变流量介质所携带的液压能转换为机械能；

传动机构，包括：多个主动传动件和一个被动传动件，且多个所述主动传动件位于所述被动传动件的外侧并与所述被动传动件连接，所述主动传动件与所述变流量执行机构一一对应地连接。

根据本发明提供的变流量柱塞泵，所述传动机构包括：齿轮变速箱，所述主动传动件包括：主动齿轮，所述被动传动件包括：被动齿轮；

多个所述主动齿轮绕所述被动齿轮的周向间隔均匀排列在所述被动齿轮的外侧，且每个所述主动齿轮均与所述被动齿轮连接。

根据本发明提供的变流量柱塞泵，所述主动齿轮设置三个，且三个所述主动齿轮呈等边三角形均布在所述被动齿轮的外侧。

根据本发明提供的变流量柱塞泵，所述变流量执行机构设于所述齿轮变速箱的端壁上，且多个所述变流量执行机构在所述齿轮变速箱的端壁所在圆周方向间隔均匀设置。

根据本发明提供的变流量柱塞泵，所述变流量执行机构设置三个，且三个所述变流量执行机构呈等边三角形均布在所述齿轮变速箱的端壁上，并在所述齿轮变速箱的径向方向上的位置与对应的所述主动传动件一致。

根据本发明提供的变流量柱塞泵，多个所述变量泵依次连接形成串泵组，且所述串泵组为由所述驱动单元至所述变流量执行机构的方向延伸。

根据本发明提供的变流量柱塞泵，还包括：

多根连接管，所述连接管一一对应地连接在所述变量泵与所述变流量执行机构之间。

根据本发明提供的变流量柱塞泵，还包括：

多个第一安装座，固定在所述变流量执行机构的外侧，且所述连接管的出液端固定在所述第一安装座上。

根据本发明提供的变流量柱塞泵，还包括：

过滤器，一端与所述变流量执行机构的介质出口端连接；

冷却器，一端与所述过滤器的另一端连接；

介质箱，用于储存介质，且一端与所述冷却器的另一端连接，另一端与所述变量泵连接。

根据本发明提供的变流量柱塞泵，还包括：

径向泵，具有曲轴，所述曲轴与所述被动传动件连接。

本发明提供的一种变流量柱塞泵，其包括：驱动单元、多个变量泵、多个变流量执行机构和传动机构。多个变量泵与驱动单元连接，用于输出变流量介质；多个变流量执行机构分别与变量泵一一对应地连接，用于将输出的变流量介质所携带的液压能转换为机械能；传动机构包括：多个主动传动件和一个被动传动件，且多个主动传动件位于被动传动件的外侧并与被动传动件连接，主动传动件与变流量执行机构一一对应地连接。本发明提供的一种变流量柱塞泵，通过驱动单元带动变量泵输出可变化流量的液压油，利用变量泵与变流量执行机构的配合，通过变流量的控制，可实现流量的大范围实时调节，并且调节准确，能够保证变流量执行机构在不同转速下的大扭矩输出；通过多个主动传动件带动一个被动传动件转动，其受力更均匀，减少了磨损量，也使得传动机构结构更紧凑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明其中一个实施例中提供的变流量柱塞泵的俯视图。

图2是本发明其中一个实施例中提供的变流量柱塞泵的第一视角的结构示意图。

图3是本发明其中一个实施例中提供的变流量柱塞泵的第二视角的结构示意图。

图4是本发明其中一个实施例中提供的齿轮变速箱的剖面图。

图5是本发明其中一个实施例中提供的变流量执行机构在齿轮变速箱上的结构示意图。

附图标记 ：

1：驱动单元；2：第二安装座；3：钟形罩；4：串泵组；41：变量泵；5：第一安装座；6：连接管；7：变流量执行机构；8：齿轮变速箱；81：主动齿轮；82：被动齿轮；9：径向泵；101：过滤器；102：冷却器；11：泵站控制器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本实施方式的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实施方式和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实施方式的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实施方式的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实施方式中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实施方式中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合图1-图5描述本发明的一种变流量柱塞泵。该变流量柱塞泵包括：驱动单元1、多个变量泵41、多个变流量执行机构7和传动机构。

其中，多个变量泵41与驱动单元1连接，用于输出变流量介质；多个变流量执行机构7分别与变量泵41一一对应地连接，用于将输出的变流量介质所携带的液压能转换为机械能；传动机构包括：多个主动传动件和一个被动传动件，且多个主动传动件位于被动传动件的外侧并与被动传动件连接，主动传动件与变流量执行机构7一一对应地连接。

具体来说，驱动单元1可采用驱动电机，具体可采用防爆电机，为变流量柱塞泵提供动力来源。

变量泵41与介质箱连接，介质箱内储存有液压油，驱动单元1为变量泵41提供动力，从介质箱内吸出液压油并输出。变量泵41是一种能够调节其输出流量或压力的泵，其主要特点是它可以根据系统的需要自动调整其排量或输出压力，从而提高效率并减少能量损失。通过驱动单元1带动变量泵41输出可变化流量的液压油。

变流量执行机构7用于将液压油携带的液压能转化为机械能，可采用变量液压马达，根据变量泵41输出的变流量介质，输出不同的扭矩。利用变量泵41与变流量执行机构7的配合，通过变流量的控制，可实现流量的大范围实时调节，并且调节准确，能够保证变流量执行机构7在不同转速下的大扭矩输出。

传动机构至少由多个主动传动件和一个被动传动件组成，主动传动件与变流量执行机构7连接，通过变流量执行机构7带动主动传动件转动，多个主动传动件均与一个被动传动件进行连接，通过多个主动传动件带动一个被动传动件转动，其受力更均匀，减少了磨损量，也使得传动机构结构更紧凑。可以理解的是，主动传动件相对于被动传动件来说，是通过变流量执行机构7带动进行主动运动，而被动传动件是通过主动传动件的带动进行被动运动。

进一步地，传动结构中被动传动件用于连接末端的泵体，通过被动传动件的转动，驱动泵体，并达到泵体变流量输出的效果。

本发明提供的一种变流量柱塞泵，其包括：驱动单元1、多个变量泵41、多个变流量执行机构7和传动机构。多个变量泵41与驱动单元1连接，用于输出变流量介质；多个变流量执行机构7分别与变量泵41一一对应地连接，用于将输出的变流量介质所携带的液压能转换为机械能；传动机构包括：多个主动传动件和一个被动传动件，且多个主动传动件位于被动传动件的外侧并与被动传动件连接，主动传动件与变流量执行机构7一一对应地连接。本发明提供的一种变流量柱塞泵，通过驱动单元1带动变量泵41输出可变化流量的液压油，利用变量泵41与变流量执行机构7的配合，通过变流量的控制，可实现流量的大范围实时调节，并且调节准确，能够保证变流量执行机构7在不同转速下的大扭矩输出；通过多个主动传动件带动一个被动传动件转动，其受力更均匀，减少了磨损量，也使得传动机构结构更紧凑。

在本发明的其中一个实施例中，传动机构包括：齿轮变速箱8，主动传动件包括：主动齿轮81，被动传动件包括：被动齿轮82。多个主动齿轮81绕被动齿轮82的周向间隔均匀排列在被动齿轮82的外侧，且每个主动齿轮81均与被动齿轮82连接。具体来说，传动机构采用齿轮传动的方式，具体采用齿轮变速箱8的结构，其内部的主动传动件采用主动齿轮81，被动传动件采用被动齿轮82。优选地，主动齿轮81为小齿轮，被动齿轮82为大齿轮，小齿轮沿大齿轮的周向方向布置，也即主动齿轮81的直径小于被动齿轮82的直径，通过主动齿轮81与被动齿轮82之间的直径比例，可以调节传动比，形成了行星齿轮结构，具有较大传动比；并且每个小齿轮均与大齿轮啮合，通过多个小齿轮的转动带动大齿轮转动。在本实施例中，通过多个主动齿轮81带动一个被动齿轮82转动，将多个主动齿轮81的输入轴均布在被动齿轮82上，传动稳定，受力均匀，较少磨损，结构更加紧凑。

在本发明的其中一个实施例中，主动齿轮81设置三个，且三个主动齿轮81呈等边三角形均布在被动齿轮82的外侧。在本实施例中，主动齿轮81设置三个，对应地，变量泵41和变流量执行机构7均设置三个，并与主动齿轮81一一对应进行连接。在本实施例中，通过三个主动齿轮81形成的三角形结构，具体为等边三角形结构，一方面保证了其与被动齿轮82的连接稳定，另一方面将其均布在被动齿轮82的外侧，受力更均匀。

在本发明的其中一个实施例中，变流量执行机构7设于齿轮变速箱8的端壁上，且多个变流量执行机构7在齿轮变速箱8的端壁所在圆周方向间隔均匀设置。优选地，变流量执行机构7设置三个，且三个变流量执行机构7呈等边三角形均布在齿轮变速箱8的端壁上，并在齿轮变速箱8的径向方向上的位置与对应的主动传动件一致。优选地，变流量执行机构7采用变流量液压马达，本实施例中奖三个变流量液压马达固定在齿轮变速箱8上，在齿轮变速箱8的端面上均匀设置，对输入轴同步加载，使得受力更加均匀。

在本发明的其中一个实施例中，液压马达内部加工有花键，通过花键连接齿轮变速箱8中主动齿轮81的输入轴，并同步带动主动齿轮81转动。

在本发明的其中一个实施例中，多个变量泵41依次连接形成串泵组4，且串泵组4为由驱动单元1至变流量执行机构7的方向延伸。优选地，变量泵41设置三个，且三个变量泵41采用串联方式，形成了串泵组4的结构，通过串泵组4的布置结构，使得流体依次通过每个变量泵41，前一个变量泵41的输出作为下一个变量泵41的输入；串泵组4的主要目的是增加系统的总扬程（即变量泵41能够提升液体的高度或克服管道阻力的能力），而不是直接增加流量。串泵组4中的每个变量泵41处理的流量是相同的，保证了主动齿轮81的转速一致。另外，考虑到柱塞泵的扬程问题，可考虑在三个变量泵41的基础上，串联更多泵，以增加系统总扬程。当单个变量泵41无法提供足够的扬程来满足特定应用需求时，可以通过在变量泵41的上游串联增加第二个泵体来解决这个问题。

在本发明的其中一个实施例中，该变流量柱塞泵还包括：多根连接管6，连接管6一一对应地连接在变量泵41与变流量执行机构7之间。连接管6的布置数量与变量泵41、变流量执行机构7以及主动传动件的布置数量一致；以布置数量为三个为例，每一根连接管6连接在相应的变量泵41与变流量执行机构7之间，用于传输液压油。优选地，为了保证液压油输送稳定和安全性，连接管6采用高压胶管。

在本发明的其中一个实施例中，该变流量柱塞泵还包括：多个第一安装座5，其固定在变流量执行机构7的外侧，且连接管6的出液端固定在第一安装座5上。在本实施例中，通过该第一安装座5来固定并连接连接管6，保证连接管6与变流量执行机构7之间连接稳定和安全。

在本发明的其中一个实施例中，该变流量柱塞泵还包括：过滤器101、冷却器102和介质箱。其中，过滤器101一端与变流量执行机构7的介质出口端连接；冷却器102一端与过滤器101的另一端连接；介质箱用于储存介质，且一端与冷却器102的另一端连接，另一端与变量泵41连接。具体来说，介质箱用于储存液压油，通过变量泵41从介质箱内抽取液压油，并利用高压胶管输送至变流量执行机构7内，变流量执行机构7的下端出液口通过高压胶管接通至过滤器101和冷却器102，最后回流至介质箱，完成工作循环。在本实施例中，利用过滤器101对回流的液压油进行过滤，利用冷却器102对回流的液压油进行冷却降温，最后储存在介质箱内，以便液压油循环利用。

在本发明的其中一个实施例中，该变流量柱塞泵还包括：径向泵9，具有曲轴，曲轴与被动传动件连接。具体来说，径向泵9是离心泵的一种类型，其中液体在垂直于泵轴的方向上被加速并沿径向流出；这种泵通过一个或多个旋转的叶轮将能量传递给流体，使流体获得速度和压力能。

在本发明的其中一个实施例中，该变流量柱塞泵还包括：第二安装座2，其作为变流量柱塞泵上各个部件的支撑结构，将驱动单元1、变量泵41、变流量执行机构7和传动机构均安装在第二安装座2上。

在本发明的其中一个实施例中，该变流量柱塞泵还包括：钟形罩3，其设于驱动单元1与变量泵41之间，其具体连接在驱动单元1与由多个变量泵41组成的串泵组4的一端。

在本发明的其中一个实施例中，该变流量柱塞泵还包括：泵站控制器11，其固定在第二安装座2上，用于对变流量柱塞泵上的各个器件进行控制。具体来说，泵站控制器11可与驱动单元1电性连接，用于控制驱动单元1的工作状态。

基于上述多个实施例，本发明提供的变流量柱塞泵的工作过程如下：

启动驱动电机，驱动电机转动，带动各个变量泵41运转，从介质箱内抽取液压油，并通过对应的高压胶管输送至对应的变流量执行机构7中，将液压能转化为机械能，变流量执行机构7输出的机械能带动主动传动件转动，进而与主动传动件连接的被动传动件进行同步转动。根据主动传动件与被动转动件的直径比例，可以得到相应的传动比。被动传动件与径向泵9的曲轴连接，并带动径向泵9运转。

利用变流量的控制实现变流量执行机构7在不同转速下能够保证大扭矩驱动径向泵9，以达到径向泵9变流量的目的。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种变流量柱塞泵，其特征在于，包括：

驱动单元（1）；

多个变量泵（41），与所述驱动单元（1）连接，用于输出变流量介质；

多个变流量执行机构（7），分别与所述变量泵（41）一一对应地连接，用于将输出的变流量介质所携带的液压能转换为机械能；

传动机构，包括：多个主动传动件和一个被动传动件，且多个所述主动传动件位于所述被动传动件的外侧并与所述被动传动件连接，所述主动传动件与所述变流量执行机构（7）一一对应地连接。

2.根据权利要求1所述的变流量柱塞泵，其特征在于，所述传动机构包括：齿轮变速箱（8），所述主动传动件包括：主动齿轮（81），所述被动传动件包括：被动齿轮（82）；

多个所述主动齿轮（81）绕所述被动齿轮（82）的周向间隔均匀排列在所述被动齿轮（82）的外侧，且每个所述主动齿轮（81）均与所述被动齿轮（82）连接。

3.根据权利要求2所述的变流量柱塞泵，其特征在于，所述主动齿轮（81）设置三个，且三个所述主动齿轮（81）呈等边三角形均布在所述被动齿轮（82）的外侧。

4.根据权利要求2所述的变流量柱塞泵，其特征在于，所述变流量执行机构（7）设于所述齿轮变速箱（8）的端壁上，且多个所述变流量执行机构（7）在所述齿轮变速箱（8）的端壁所在圆周方向间隔均匀设置。

5.根据权利要求4所述的变流量柱塞泵，其特征在于，所述变流量执行机构（7）设置三个，且三个所述变流量执行机构（7）呈等边三角形均布在所述齿轮变速箱（8）的端壁上，并在所述齿轮变速箱（8）的径向方向上的位置与对应的所述主动传动件一致。

6.根据权利要求1所述的变流量柱塞泵，其特征在于，多个所述变量泵（41）依次连接形成串泵组（4），且所述串泵组（4）为由所述驱动单元（1）至所述变流量执行机构（7）的方向延伸。

7.根据权利要求1所述的变流量柱塞泵，其特征在于，还包括：

多根连接管（6），所述连接管（6）一一对应地连接在所述变量泵（41）与所述变流量执行机构（7）之间。

8.根据权利要求7所述的变流量柱塞泵，其特征在于，还包括：

多个第一安装座（5），固定在所述变流量执行机构（7）的外侧，且所述连接管（6）的出液端固定在所述第一安装座（5）上。

9.根据权利要求1所述的变流量柱塞泵，其特征在于，还包括：

过滤器（101），一端与所述变流量执行机构（7）的介质出口端连接；

冷却器（102），一端与所述过滤器（101）的另一端连接；

介质箱，用于储存介质，且一端与所述冷却器（102）的另一端连接，另一端与所述变量泵（41）连接。

10.根据权利要求1至9中任意一项所述的变流量柱塞泵，其特征在于，还包括：

径向泵（9），具有曲轴，所述曲轴与所述被动传动件连接。