專利名稱：配有數(shù)控電力驅(qū)動(dòng)的高壓柱塞泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型結(jié)構(gòu)的液壓能源裝置，確切地說，涉及一種配有數(shù)控電力驅(qū)動(dòng)的高壓柱塞泵。
柱塞泵和齒輪泵、葉片泵相比較，由于柱塞泵的柱塞與缸體孔是園柱配合，容易取得較高的配合精度而密封性大大提高，因此，柱塞泵能承受較高的壓力和有較高的容積效率。它可以得到較大的流量，自吸能力強(qiáng)，并且流量容易調(diào)節(jié)。所以，柱塞泵被廣泛應(yīng)用于石油、冶金、機(jī)械(如拉床、龍門刨床、行走機(jī)械)的液壓系統(tǒng)中，但是，傳統(tǒng)的高壓柱塞泵傳動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易損件多，體積笨重。由于采用曲柄連桿把動(dòng)力系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹姆磸?fù)直線運(yùn)動(dòng)，所以，得到的直線運(yùn)動(dòng)也呈正弦規(guī)律變化，單個(gè)柱塞泵的排液量同樣是正弦規(guī)律變化，造成輸出壓力的波動(dòng)。這種壓力不穩(wěn)定的波動(dòng)現(xiàn)象會(huì)引起一系列的液壓機(jī)械和使用對象的工藝方面的麻煩和被動(dòng)。
本發(fā)明的目的是提供一種能克服上述缺陷，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡單，輸液壓力和流量穩(wěn)定，并改善其工作條件的配有數(shù)控電力驅(qū)動(dòng)的高壓柱塞泵。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)如

圖1所示，它是包括有由缸體1、缸套2、柱塞3、進(jìn)液閥11、排液閥12組成的液力部分和電力驅(qū)動(dòng)兩部分組成的，其特征是柱塞桿4上鑲有齒條4A，該齒條沿導(dǎo)向滾輪5作往復(fù)運(yùn)動(dòng)并由與其相嚙合的齒輪6作驅(qū)動(dòng)，齒輪6裝在由數(shù)控稀土同步電機(jī)8為動(dòng)力的擺線行星減速器7的輸出軸上，數(shù)控電機(jī)8接有對其控制的可變頻逆變電源9和對可變頻逆變電源進(jìn)行控制并和其他裝置共用的可編程控制器10。
本發(fā)明是以當(dāng)代微電子技術(shù)為核心的電子信息技術(shù)改造傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的范例。它主要是應(yīng)用可以全方位實(shí)時(shí)數(shù)控的電力拖動(dòng)裝置為驅(qū)動(dòng)，對原柱塞泵的動(dòng)力部分和傳動(dòng)部分進(jìn)行改造的結(jié)果。這種全數(shù)控電力拖動(dòng)裝置(專利申請?zhí)朇N92100001.4)是由系統(tǒng)管理中樞(可編程控制器)的微型計(jì)算機(jī)對電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)動(dòng)加速度、轉(zhuǎn)向、扭矩、行程按照實(shí)時(shí)工況的優(yōu)化需要而進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)字控制，因而不要需要常規(guī)的，龐大而復(fù)雜的傳動(dòng)系統(tǒng)把原動(dòng)力的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成柱塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這樣，可以徹底拋棄傳統(tǒng)的傳動(dòng)機(jī)械曲柄連桿、十字頭、十字頭導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等機(jī)構(gòu)另部件，使柱塞的運(yùn)動(dòng)方向、速度等各種運(yùn)動(dòng)元素完全由微機(jī)對生產(chǎn)過程的各種信息數(shù)據(jù)，進(jìn)行適時(shí)的采集、分析、處理、傳輸、利用后，發(fā)出的指令進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，這樣，可以保證本發(fā)明排液流量、壓力雙穩(wěn)定、完全消除曲柄連桿機(jī)構(gòu)造成的正弦規(guī)律波動(dòng)，在整個(gè)工作過程中，始終實(shí)現(xiàn)優(yōu)化被控狀態(tài)。而且，取消了曲柄連桿的制約，柱塞的行程可以根據(jù)工藝需要而實(shí)現(xiàn)大幅度增加，這樣，又大大改善了泵的工作條件，可以有效延長油泵、柱塞、閥門的使用壽命，泵的容積效率得到進(jìn)一步提高。
本發(fā)明的液力部分與傳統(tǒng)的柱塞泵或活塞式泵基本一樣工作液從進(jìn)口13流入，通過進(jìn)液閥11進(jìn)入缸體，由柱塞3在缸套2中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)引起缸內(nèi)液體容積發(fā)生變化，將液體由進(jìn)液閥11吸入缸中后加壓再經(jīng)排液閥12和出口14排出泵外，工作原理與常規(guī)的往復(fù)泵是一致的。其傳動(dòng)部分也是十分簡單的在柱塞3后端的柱塞桿4上鑲有齒條4A，該齒條可以沿其導(dǎo)向滾輪5作往復(fù)滑動(dòng)，并與齒輪6相嚙合和受其驅(qū)動(dòng)。齒輪6可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)齒條，構(gòu)成單向柱塞泵，也可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)齒條，使之作同步異向往復(fù)運(yùn)動(dòng)而構(gòu)成雙向柱塞泵。齒輪6裝在擺線行星減速器7的輸出軸上，由數(shù)控稀土同步電機(jī)8經(jīng)擺線行星減速器7減速后帶動(dòng)齒輪6轉(zhuǎn)動(dòng)。擺線行星減速器減速比大、效率高、體積小;也可采用可正反向旋轉(zhuǎn)的其他減速器，只是工作效果不如前者。數(shù)控稀土同步電機(jī)8是由可變頻逆變電源9和可編程控制器10控制其運(yùn)轉(zhuǎn)的。而這是由泵的用戶根據(jù)使用狀況和要求在PC機(jī)上編制好柱塞泵的實(shí)時(shí)控制運(yùn)行程序后通過RS232C串行通信接口送入可編程控制器后發(fā)出的實(shí)時(shí)指令進(jìn)行操作的。如果需要，也可以把泵的輸出參數(shù)和流程參數(shù)，以及監(jiān)測這些參數(shù)的傳感器也與可編程控制器接通，使泵能實(shí)時(shí)采集這些參數(shù)，參照優(yōu)選工況參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，使本發(fā)明成為可變工況操作的高壓柱塞泵。
本發(fā)明可以取代各種高壓往復(fù)泵，包括單向作用柱塞泵和雙向作用的柱塞泵，尤其適用于取代石油工業(yè)系統(tǒng)中的泥漿泵、水泥車泵、壓裂車泵。以泥漿泵為例，采用本發(fā)明后，可使重量由原先的20噸減少到不超過10噸，而且，具備本發(fā)明中前述的諸項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種配有數(shù)控電力驅(qū)動(dòng)的高壓柱塞泵，是由包括有缸體1、缸套2、柱塞3、進(jìn)液閥11、排液閥12組成的液力部分和電力驅(qū)動(dòng)兩部分組成的，其特征是柱塞桿4上鑲有齒條4A，該齒條沿導(dǎo)向滾輪5作往復(fù)運(yùn)動(dòng)并由與其相嚙合的齒輪6作驅(qū)動(dòng)，齒輪6裝在由數(shù)控稀土同步電機(jī)8為動(dòng)力的擺線行星減速器7的輸出軸上，數(shù)控電機(jī)8接有對其控制的可變頻逆變電源9和對可變頻逆變電源進(jìn)行控制并和其他裝置共用的可編程控制器10。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓柱塞泵，其特征在于齒輪6可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)齒條，構(gòu)成單向柱塞泵，也可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)齒條，構(gòu)成雙向柱塞泵。
全文摘要
一種配有數(shù)控電力驅(qū)動(dòng)的高壓柱塞泵，是由包括有缸體、缸套、柱塞、進(jìn)液閥、排液閥組成的常規(guī)液力部分和由可編程控制器，可變頻逆變電源、數(shù)控稀土同步電機(jī)和擺線行星減速器組成的數(shù)控動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部分構(gòu)成的機(jī)電一體化新產(chǎn)品。由減速器輸出軸上的齒輪驅(qū)動(dòng)柱塞桿上鑲著的齒條往復(fù)運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)柱塞在缸套內(nèi)吸壓液體，徹底拋棄傳統(tǒng)的傳動(dòng)機(jī)械，使柱塞行程可大大增長，排液壓力、流量都穩(wěn)定可控，能延長零部件使用壽命，提高容積效率。
文檔編號F04B9/00GK1079025SQ92103759
公開日1993年12月1日 申請日期1992年5月21日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月21日
發(fā)明者石行 申請人:北京市西城區(qū)新開通用試驗(yàn)廠