专利名称：自卸式二级变量乳化液泵的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种乳化液泵，具体的说，是一种变量式乳化液泵。
背景技术：
乳化液泵用于采煤工作面，为液压支柱提供乳化液，其工作原理是由电机驱动，经过减速机构，带动曲轴旋转，再通过曲轴机构带动活塞做往复运动，从而实现泵的吸液和排液，进而向单体液压支柱提供压力液体。乳化液进入液压支柱后，液压支柱上升，进而顶住 矿井顶板，防止顶板垮塌，同时为采煤机提供一定的采煤空间。 目前，现有的乳化液泵通常采用三缸或五缸定量式柱塞泵，其柱塞为直柱，泵体吸入和排出的液体流量始终为定值。而在实际工作时，为了实现单体液压支柱快速伸出，要求乳化液的流量较大，但此时所需要的系统压力又较低；而现有的乳化液泵站普遍最低流量为80L/min，最高的甚至达到500L/min，为了获取较大的支撑力，需要设置较高的系统压力，才能输出高压液体，但此时所需要的系统流量又较低。基于上述原因，现有的乳化液泵在系统输出高压液体时，因为流量不能改变，所以输出的是高压大流量液体，这就需要足够大功率的电机才能带动整个系统的正常运行(以现有80L/min流量，20Mpa系统压力的乳化液泵为例，需要配备功率为37KW的电机)，能源消耗大；而且，大功率电机的工作扭矩较大，为了满足工作强度的需求，乳化液泵的整体结构较大，重量也较重，制造成本高。再者，现有的乳化液泵普遍只是提供乳化液，泵的输出为初级输出，乳化液必须再次进入控制系统(现有结构一般在乳化液箱体上)，对泵的工作状态进行控制，之后乳化液才能输送到单体液压支柱内。这样就导致了设备整体结构笨重、烦琐，非常不利于在井下的运输、操作。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述缺陷，提供一种整体结构紧凑、操作简单、带有自动控制系统、乳化液流量可变的乳化液泵。为了实现上述目的，本实用新型采用的方案如下自卸式二级变量乳化液泵,包括动力机构，与该动力机构连接的变速箱，以及通过曲轴箱与该变速箱连接的泵头组成，所述泵头由变量泵头构成。进一步的，在所述变量泵头上还设有集成组合在其上的控制阀组。具体的说，所述变量泵头包括泵体，设置于该泵体内部并与之活动连接的阶梯式柱塞，套接于该阶梯式柱塞上且形状与之相匹配的缸套，该缸套与阶梯式柱塞组合构成的工作腔，以及与该工作腔连通的供液系统。再进一步的，所述阶梯式柱塞由主柱塞以及一端与其端部连接的副柱塞组成；所述主柱塞口径至少大于副柱塞口径1_，且二者为一体结构。同时，所述缸套由套接于主柱塞上且形状与之相匹配的主柱塞套，以及套接于副柱塞上且形状与之相匹配的副柱塞套组成；而所述工作腔则由主柱塞与主柱塞套组合构成的低压腔，以及副柱塞与副柱塞套组合构成的高压腔组成。更进一步的，所述供液系统包括高压供液系统以及低压供液系统，且二者不直接连通；其中，高压供液系统由分别位于副柱塞两侧且通过高压油路连通的高压单向进液阀和高压单向出液阀组成，而低压供液系统则由分别位于主柱塞两侧且通过低压油路连通的低压单向进液阀和低压单向出液阀组成。为了更好的实现本实用新型，所述控制阀组包括设置在低压油路上的低压主卸荷阀，控制低压主卸荷阀卸荷的低压先导卸荷阀，以及设置在高压油路上的高压主卸荷阀，控制高压主卸荷阀卸荷的高压先导卸荷阀。为了实现整个系统的空载启动，在所述高压先导卸荷阀上还设有高压手动卸荷阀，而在低压先导卸荷阀上则设有低压手动卸荷阀。为了实现乳化液在系统油路内完成合流，在所述高压油路上还设有高压总输出单向阀，而在低压油路上则设有低压总输出单向阀。通过高、低压总输出单向阀输出后的乳化 液通过泵头内部的油路合流，合流后的乳化液为泵的总输出。本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果(I)本实用新型不仅结构紧凑，而且系统油路简洁、实现方便；(2)本实用新型在满足单体液压支柱的实际工作情况下，将传统定量式柱塞泵改进为变量泵头，其阶梯式柱塞较之于传统直柱式柱塞按一定比例分配主、副柱塞的面积比例，并按照不同的供液系统，以实现高压小流量和低压大流量的获取，可变流量的工作使驱动电机的功率大幅度减小，进而降低了设备运行所耗能量，节能环保；另一方面，电机功率降低，使得设备的外形尺寸也随之减小，进而对设备整体的结构进行优化调整，使结构更加紧凑；同时，电机功率减小，其输入的扭矩也降低，相应零件的强度即可减小，从而减轻了整机的重量；(3)变量泵头上已集成了完整的控制装置，可对系统的压力、液体的方向、液体的卸荷、恢复加压等动作进行控制，泵的输出就是终极输出，可直接向单体液压支柱输送压力液体，从而减小了整个设备的体积。
图I为本实用新型的低压面主视局部剖面图。图2为本实用新型的高压面主视局部剖面图。图3为本实用新型的侧视剖面图。图4为本实用新型中先导阀组的结构示意图。其中，附图标记对应的零部件名称为1_泵体,2-主柱塞，3-副柱塞，4-主柱塞套，5-副柱塞套，6-高压单向进液阀，7-高压单向出液阀，8-低压单向进液阀，9-低压单向出液阀，10-低压主卸荷阀，11-高压主卸荷阀，12-低压先导卸荷阀，13-高压先导卸荷阀，14-低压手动卸荷阀，15-高压手动卸荷阀，16-低压总输出单向阀，17-高压总输出单向阀，18-低压安全阀，19-高压安全阀。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例如图1、2、3、4所示，自卸式二级变量乳化液泵的机械传动原理与现行的乳化液泵相同，其差异主要在于泵头的设计不同，该泵头由变量泵头构成，其泵体I内设置有三组(可根据流量需要设置五组)阶梯式柱塞，该阶梯式柱塞由主柱塞2以及一端与其端部连接的副柱塞3组成；其中，所述主柱塞2 口径至少大于副柱塞3 口径1_，且二者为一体结构。每组阶梯式柱塞分别与主柱塞套4和副柱塞套5组成两个密闭的工作腔，分别为低压腔(主柱塞腔)和高压腔(副柱塞腔)，主柱塞腔与低压单向进液阀8和低压单向出液阀9通过低压油路连通而组成低压供液系统；副柱塞腔与高压单向进液阀6和高压单向出液阀7通过高压油路连通而组成高压供液系统，且两种供液系统不直接连通。本实施例中，合流后的高、低压乳化液分别经过低压总输出单向阀16和高压总输 出单向阀17，再通过内部油路合流，输出进入设置在泵站上的高压滤油器、蓄能器，最后通过高压滤油器出口输入单体液压支柱内。为了实现本实施例，实现设备卸荷，在高压油路上设置有高压主卸荷阀11，以及用以控制高压主卸荷阀11卸荷的高压先导卸荷阀13，而在低压油路上则设有低压主卸荷阀10，以及用以控制低压主卸荷阀10卸荷的低压先导卸荷阀12 ;当压力分别达到各自的设定压力值时，先导卸荷阀控制与之相对应的主卸荷阀打开，完成卸荷动作。且在各自油路上还分别设置有低压安全阀18和高压安全阀19，其目的是为了限定各自的压力极限，保证整个系统的安全。为了实现整个系统的空载启动，在所述高压先导卸荷阀上还设有高压手动卸荷阀15，而在低压先导卸荷阀12则设有低压手动卸荷阀14。本实施例将阶梯式柱塞的主、副柱直径设计为2 :1，其面积比为4 :1，工作腔容积比为3 :1，即输出的乳化液流量关系为主柱塞2输出75%，副柱塞3输出25%。主柱塞腔(低压腔)的设定卸荷压力为4 7Mpa，副柱塞腔(高压腔)的设定卸荷压力为20Mpa或31. 5Mpa，因此，其输出功率(取两种状态的最大值)比现有技术减少70%以上，也就是说，本实用新型的节能效果达到70%以上。而且，由于电机输入功率减小，其输入的扭矩也减小，设备相关零部件的尺寸就能减小，从而使得整体重量减轻。本实用新型的实现过程如下动力机构，即驱动电机通过减速箱与曲轴箱连接，曲轴箱再连接于主柱塞2的端部。首先，开启高、低压手动卸荷阀；然后，开启驱动电机，使乳化液泵空载启动；最后，关闭高、低压手动卸荷阀。完成上述步骤后，高、低压液体同时自动输出、加载；当系统压力升高，达到低压卸荷压力时，低压大流量液体自动卸荷，高压小流量液体继续输出、加载；进一步的，当系统压力继续升高，达到高压卸荷压力时，高压小流量液体自动卸荷，乳化液泵空载运行。按照上述实施例，即可很好的实现本实用新型。
权利要求1.自卸式二级变量乳化液泵,包括动力机构,与该动力机构连接的变速箱，以及通过曲轴箱与该变速箱连接的泵头组成，其特征在于所述泵头由变量泵头构成。
2.根据权利要求I所述的自卸式二级变量乳化液泵，其特征在于在所述变量泵头上还设有集成组合在其上的控制阀组。
3.根据权利要求2所述的自卸式二级变量乳化液泵，其特征在于所述变量泵头包括泵体(1)，设置于该泵体(I)内部并与之活动连接的阶梯式柱塞，套接于该阶梯式柱塞上且形状与之相匹配的缸套，该缸套与阶梯式柱塞组合构成的工作腔，以及与该工作腔连通的供液系统。
4.根据权利要求3所述的自卸式二级变量乳化液泵，其特征在于所述阶梯式柱塞由主柱塞(2)以及一端与其端部连接的副柱塞(3)组成；所述主柱塞(2) 口径至少大于副柱塞 (3)口径1mm，且二者为一体结构。
5.根据权利要求4所述的自卸式二级变量乳化液泵，其特征在于所述缸套由套接于主柱塞(2)上且形状与之相匹配的主柱塞套(4)，以及套接于副柱塞(3)上且形状与之相匹配的副柱塞套(5)组成；而所述工作腔则由主柱塞(2)与主柱塞套(4)组合构成的低压腔，以及副柱塞(3)与副柱塞套(5)组合构成的高压腔组成。
6.根据权利要求5所述的自卸式二级变量乳化液泵，其特征在于所述供液系统包括高压供液系统以及低压供液系统，且二者不直接连通；其中，高压供液系统由分别位于副柱塞(3)两侧且通过高压油路连通的高压单向进液阀(6)和高压单向出液阀(7)组成，而低压供液系统则由分别位于主柱塞(2)两侧且通过低压油路连通的低压单向进液阀(8)和低压单向出液阀(9)组成。
7.根据权利要求6所述的自卸式二级变量乳化液泵，其特征在于所述控制阀组包括设置在低压油路上的低压主卸荷阀(10)，控制低压主卸荷阀(10)卸荷的低压先导卸荷阀(12)，以及设置在高压油路上的高压主卸荷阀(11)，控制高压主卸荷阀(11)卸荷的高压先导卸荷阀(13)。
8.根据权利要求6或7所述的自卸式二级变量乳化液泵，其特征在于在所述高压先导卸荷阀(13)上还设有高压手动卸荷阀(15)，而在低压先导卸荷阀(12)上则设有低压手动卸荷阀(14)。
9.根据权利要求8所述的自卸式二级变量乳化液泵，其特征在于在所述高压油路上还设有高压总输出单向阀(17 )，而在低压油路上则设有低压总输出单向阀(16 )。
专利摘要本实用新型公开了一种自卸式二级变量乳化液泵，解决了传统乳化液泵流量恒定、体积过大、不便于运输、操作的问题。该乳化液泵主要由动力机构，与该动力机构连接的变速箱，以及通过曲轴箱与该变速箱连接的泵头组成，其特征在于所述泵头由变量泵头构成。其中，所述变量泵头包括泵体(1)，设置于该泵体(1)内部并与之活动连接的阶梯式柱塞，套接于该阶梯式柱塞上且形状与之相匹配的缸套，该缸套与阶梯式柱塞组合构成的工作腔，以及与该工作腔连通的供液系统。本实用新型不仅整体结构紧凑，实现方便，而且节能环保、施工效率高。因此，适合推广运用。
文档编号F04B53/14GK202628499SQ201220162508
公开日2012年12月26日 申请日期2012年4月17日 优先权日2012年4月17日
发明者刘辛, 刘昌才 申请人:泸州市新力液压机械制造有限公司