一种新型柱塞泵装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种新型柱塞泵装置，包括驱动装置、泵体以及在所述泵体内往复运动的导杆，还包括动力执行组件、互相啮合的主动非圆齿轮及被动非圆齿轮，所述导杆伸出所述泵体的一端与所述动力执行组件固定连接，所述主动非圆齿轮与所述驱动装置的动力输出端连接，所述被动非圆齿轮与所述动力执行组件传动连接，所述动力执行组件与所述导杆伸出所述泵体的一端固定连接。该装置可以大大克服凸轮结构的诸多不足，可以长期应用于小流量区，也可以应用于大流量区，使用寿命长，同时结构紧凑，体积较小。
【专利说明】
一种新型柱塞泵装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种液体的动力输送装置，尤其涉及一种新型柱塞栗装置。
【背景技术】
[0002]近年来制备色谱行业、超临界行业迅速发展，传统石油化工行业发展需求，尤其页岩油田高压压裂栗需求，需要大流量无脉动输送化学介质高压柱塞栗，压力范围5MPa?10MPa。流量范围分两档:小流量区实验室类，0.01?500m L/min ；大流量工业制造类，0.5?50L/min。输送介质为水、甲醇、丙酮、丙烯、丁烷、液态二氧化碳等，一般为了系统稳定要求无脉动输送。
[0003]在小流量区:目前主要使用凸轮结构传动装置柱塞栗恒流栗，尤其在高压色谱分析(HPLC)行业以串联凸轮栗占据主流市场，由于HPLC行业介质为高纯甲醇和水，并且断续使用，凸轮结构传动足以满足使用需求。但是这种结构的恒流栗并不适合长期恒流场合使用，长期运行容易造成凸轮副磨损，弹簧疲劳。同时由于凸轮传动具有压力角，还会造成横向磨损与进给精度损失，HPLC行业内可以采用配置较细管路，但是在其它工业行业使用则会造成管路堵塞等一系列问题。
[0004]在大流量区:由于载荷增大，凸轮传动装置的柱塞栗是凸轮直接与柱塞轮杆线接触形成的高副驱动，接触应力限制了使用范围，不适合高压大流量场合，另外凸轮栗复位弹簧在工作行程增加载荷，在回程弹簧势能不能保证使柱塞完全复位。因此，在大流量区目前以传统曲柄连杆机构为主，但是曲柄连杆机构会产生17%?30%横向偏载力，增加了磨损，而且曲柄本身动平衡难以实现；同时，曲柄连杆结构会增加轴向尺寸，进而造成设备体积较大。
【发明内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种新型柱塞栗装置，该装置可以大大克服凸轮结构的诸多不足，可以长期应用于小流量区，也可以应用于大流量区，使用寿命长，同时结构紧凑，体积较小。
[0006]本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下:一种新型柱塞栗装置，包括驱动装置、栗体以及在所述栗体内往复运动的导杆，其特征在于，还包括动力执行组件、互相啮合的主动非圆齿轮及被动非圆齿轮，所述导杆伸出所述栗体的一端与所述动力执行组件固定连接，所述主动非圆齿轮与所述驱动装置的动力输出端连接，所述被动非圆齿轮与所述动力执行组件传动连接，所述动力执行组件与所述导杆伸出所述栗体的一端固定连接。
[0007]本实用新型的有益效果是:通过互相啮合的主动非圆齿轮及被动非圆齿轮来进行动力传递，实现正弦机构传动，驱动导杆在栗体内做往复运动，实现介质的无脉动输出，非圆齿轮传递可以实现导杆的运动速度平稳，而且可以大大克服凸轮机构的诸多不足，使用寿命长，不易磨损。
[0008]在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
[0009]进一步，所述被动非圆齿轮的节曲线为轴对称结构。
[0010]采用上述进一步方案的有益效果是，对称结构的非圆齿轮易加工、易维护、易安装，互换性也较好，同时实现双缸流量、流速的平稳叠加，无脉动输出。
[0011]进一步，所述被动非圆齿轮为两个，同时与所述主动非圆齿轮啮合;所述动力执行组件为两组，所述导杆为两个，所述栗体也为两个，两个所述被动非圆齿轮分别与两组所述动力执行组件铰接，两个所述导杆分别在两个所述栗体内往复运动，并且伸出所述栗体的一端分别与两个所述动力执行组件固定连接。
[0012]采用上述进一步方案的有益效果是，通过一个主动非圆齿轮同时驱动两个被动非圆齿轮，可以实现双缸流量、流速的平稳叠加，无脉动输出。
[0013]进一步，所述动力执行组件包括连接盘、偏心盘及偏心轴;所述连接盘一端与所述导杆固定连接，所述连接盘开设有圆形摆动孔;所述偏心盘为圆形，所述偏心盘置于所述摆动孔内与所述连接盘旋转连接;所述偏心盘开设有偏心孔，所述偏心孔的回转轴线与所述偏心盘的回转轴线平行且两者之间的距离为第一偏距;所述偏心轴一端与所述被动非圆齿轮固定连接，另一端置于所述偏心孔内与所述偏心盘旋转连接;所述偏心轴的回转轴线与所述被动非圆齿轮的旋转轴线平行且两者之间的距离为第二偏距;所述第一偏距与所述第二偏距相等。
[0014]采用上述进一步方案的有益效果是，所述偏心盘置于所述摆动孔内且旋转连接、偏心轴的动力输出端置于所述偏心孔内且旋转连接，均为低副连接，承载力大；同时取消了曲柄连杆机构，轴向尺寸大大减小，进而降低了设备体积;第一偏距与第二偏距相等，可以保证导杆轴在栗体内只做往复运动，没有横向力。整个机构实现了低副正弦机构传动，承载力大大增加，并且易于实现动平衡，而且克服了曲柄连杆机构的横向力大、轴向尺寸大等问题，不仅可以长期应用于小流量区，还可以应用于大流量区。
[0015]进一步，所述动力执行组件还包括偏心摆动轴承和回转轴承，所述偏心摆动轴承设于所述摆动孔内，所述摆动孔的内壁与所述偏心摆动轴承的外壁配合连接，所述偏心盘的外壁与所述偏心回转轴承的内壁配合连接;所述回转轴承设于所述偏心孔内，所述偏心孔的内壁与所述回转轴承的外壁配合连接，所述偏心轴的外壁与所述回转轴承的内壁配合连接。
[0016]采用上述进一步方案的有益效果是，在转动连接处增加轴承，可以增加接触刚度，消除间隙，提高效率，同时提高设备的使用寿命。
[0017]进一步，所述动力执行组件包括滑槽、摆动盘及偏心轴，所述滑槽一侧与所述导杆固定连接，所述滑槽的内侧具有互相平行且相对的两个工作平面，所述工作平面垂直于所述导杆;所述摆动盘为圆形，其外径等于所述滑槽的两个所述工作平面之间的距离，所述摆动盘设于所述滑槽的两个所述工作平面之间，所述摆动盘的回转轴线的方向平行于所述工作平面，所述摆动盘可在两个所述工作平面之间自由移动;所述摆动盘中央开设有圆形回转孔，所述偏心轴一端与所述被动非圆齿轮固定连接，另一端置于所述回转孔内与所述摆动盘旋转连接，所述偏心轴的回转轴线与所述被动非圆齿轮的旋转轴线平行。
[0018]采用上述进一步方案的有益效果是，用非圆齿轮驱动摆动盘，摆动盘带动滑槽进而驱动柱塞做往复运动的方式，实现正弦机构传动，并且用滑槽、摆动盘传动实现压力角为0，非圆齿轮实现导杆的运动速度平稳。
[0019]进一步，所述动力执行组件还包括回转轴承，所述回转轴承设于所述回转孔内，所述回转轴承的外壁与所述回转孔的内壁配合连接，所述回转轴承的内壁与所述偏心轴的外壁配合连接。在转动连接处增加轴承，可以增加接触刚度，消除间隙，提高效率，同时提高设备的使用寿命。
[0020]进一步，还包括介质的吸入管和排出管，两个所述栗体均设有吸入口和排出口，两个所述吸入口同时与所述吸入管连通，两个所述排出口同时与所述排出管连通。
[0021]采用上述进一步方案的有益效果是，通过栗体的并联连接，实现双缸并联输出，以提高输出流量。
[0022]进一步所述排出管的管路上设有缓冲器及压力传感器。所述驱动装置包括电机、变速机构、控制器，所述电机的输出端与所述变速机构的输入端连接，所述变速机构的输出端与所述主动非圆齿轮相连接，驱动所述主动非圆齿轮旋转;所述控制器与所述电机连接，所述压力传感器与所述控制器连接。
[0023]采用上述进一步方案的有益效果是，加装变速机构与控制器，可以根据柱塞栗的流体输出流速的需要，调整驱动装置的输出转速，通过压力传感器的设置，可以检测输出管路中的流体压力波动，并把检测信号反馈给控制器，调整电机的转速，进而最大限度的确保介质的稳定输出效果。
【附图说明】
[0024]图1为本实用新型提供的一种新型柱塞栗装置的一种【具体实施方式】的结构示意图；
[0025]图2为图1所示的【具体实施方式】中动力执行组件4的装配示意图；
[0026]图3为图1所示的【具体实施方式】中动力执行组件4的爆炸示意图；
[0027]图4为本实用新型提供的一种新型柱塞栗装置的另一种【具体实施方式】的结构示意图；
[0028]图5为图4所示的【具体实施方式】中动力执行组件4的装配示意图；
[0029]图6为图4所示的【具体实施方式】中动力执行组件4的爆炸示意图；
[0030]图7为本实用新型提供的一种新型柱塞栗装置的主动非圆齿轮5和被动非圆齿轮6的装配示意图。
[0031 ]附图中，各标号所代表的部件列表如下:
[0032]1、驱动装置，2、栗体，3、导杆，4、动力执行组件，5、主动非圆齿轮，6、被动非圆齿轮，7、吸入管，8、排出管，9、缓冲器，10、压力传感器，11、电机，12、变速机构，13、控制器，21、吸入口，22、排出口，41、连接盘，42、偏心盘，43、偏心轴，44、偏心摆动轴承，45、回转轴承，46、滑槽，47、摆动盘，411、摆动孔，421、偏心孔，471、回转孔，100、对称轴。
【具体实施方式】
[0033]以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
[0034]如图1至图7所示，图1为本实用新型提供的一种新型柱塞栗装置的一种【具体实施方式】的结构示意图；图2为图1所示的【具体实施方式】中动力执行组件4的装配示意图；图3为图1所示的【具体实施方式】中动力执行组件4的爆炸示意图；图4为本实用新型提供的一种新型柱塞栗装置的另一种【具体实施方式】的结构示意图；图5为图4所示的【具体实施方式】中动力执行组件4的装配示意图；图6为图4所示的【具体实施方式】中动力执行组件4的爆炸示意图；图7为本实用新型提供的一种新型柱塞栗装置的主动非圆齿轮5和被动非圆齿轮6的装配示意图。
[0035]本实用新型所提供的一种新型柱塞栗装置，包括驱动装置1、栗体2以及在所述栗体2内往复运动的导杆3，还包括动力执行组件4、互相啮合的主动非圆齿轮5及被动非圆齿轮6，所述导杆3伸出所述栗体2的一端与所述动力执行组件4固定连接，所述主动非圆齿轮5与所述驱动装置I的动力输出端连接，所述被动非圆齿轮6与所述动力执行组件4传动连接，所述动力执行组件4与所述导杆3伸出所述栗体2的一端固定连接。所述被动非圆齿轮6的节曲线为关于对称轴100对称的轴对称结构，如图7所示。
[0036]所述被动非圆齿轮6为两个，同时与所述主动非圆齿轮5啮合;所述动力执行组件4为两组，所述导杆3为两个，所述栗体2也为两个，两个所述被动非圆齿轮6分别与两组所述动力执行组件4铰接，两个所述导杆3分别在两个所述栗体2内往复运动，并且伸出所述栗体2的一端分别与两个所述动力执行组件4固定连接。
[0037]在第一种【具体实施方式】中，如图1至图3所示，所述动力执行组件4包括连接盘41、偏心盘42及偏心轴43;所述连接盘41 一端与所述导杆3固定连接，所述连接盘41开设有圆形摆动孔411;所述偏心盘42为圆形，所述偏心盘42置于所述摆动孔411内与所述连接盘41旋转连接;所述偏心盘42开设有偏心孔421，所述偏心孔421的回转轴线与所述偏心盘42的回转轴线平行且两者之间的距离为第一偏距;所述偏心轴43—端与所述被动非圆齿轮6固定连接，另一端置于所述偏心孔421内与所述偏心盘42旋转连接;所述偏心轴43的回转轴线与所述被动非圆齿轮6的旋转轴线平行且两者之间的距离为第二偏距;所述第一偏距与所述第二偏距相等。所述动力执行组件4还包括偏心摆动轴承44和回转轴承45，所述偏心摆动轴承44设于所述摆动孔411内，所述摆动孔411的内壁与所述偏心摆动轴承44的外壁配合连接，所述偏心盘42的外壁与所述偏心回转轴承45的内壁配合连接;所述回转轴承45设于所述偏心孔421内，所述偏心孔421的内壁与所述回转轴承45的外壁配合连接，所述偏心轴43的外壁与所述回转轴承45的内壁配合连接。
[0038]在本【具体实施方式】中，被动非圆齿轮可以通过螺钉和销钉准确的定位在偏心轴43上，也就是说，偏心轴43的方向要和非圆齿轮的角度方向严格对应，具有位置关系，然后，偏心轴43通过角接触轴承固定在轴系上，并通过消除轴承的游隙进行传动。
[0039]偏心盘42与连接盘41之间装有偏心摆动轴承44，偏心摆动轴承44嵌合在连接盘41的摆动孔411里，偏心盘42的偏心距等于偏心轴43的偏心距，这就形成了低副正弦机构运动，承载能力大大加强。这种运动是没有连杆的直线运动，由于是平流机构，所以输出的力矩是恒定的值，由于非圆齿轮的调节作用和低速机械，所以是一种增力机构，节省力矩30%以上，横向力只相当于曲柄连杆机构的1/10左右。
[0040]然后，两个连接盘41带动柱塞在栗体内交替运动，再通过出入口阀门的交替吸入与排出，形成两个缸的梯形叠加曲线，就实现了并联的平流。
[0041]在另一种【具体实施方式】中，如图4至图7所示，所述动力执行组件4包括滑槽46、摆动盘47及偏心轴43，所述滑槽46—侧与所述导杆3固定连接，所述滑槽46的内侧具有互相平行且相对的两个工作平面，所述工作平面垂直于所述导杆3;所述摆动盘47为圆形，其外径等于所述滑槽46的两个所述工作平面之间的距离，所述摆动盘47设于所述滑槽46的两个所述工作平面之间，所述摆动盘47的回转轴线的方向平行于所述工作平面，所述摆动盘47可在两个所述工作平面之间自由移动;所述摆动盘47中央开设有圆形回转孔471，所述偏心轴43—端与所述被动非圆齿轮6固定连接，另一端置于所述回转孔471内与所述摆动盘47旋转连接，所述偏心轴43的回转轴线与所述被动非圆齿轮6的旋转轴线平行。所述动力执行组件4还包括回转轴承45，所述回转轴承45设于所述回转孔471内，所述回转轴承45的外壁与所述回转孔471的内壁配合连接，所述回转轴承45的内壁与所述偏心轴43的外壁配合连接。
[0042]在本【具体实施方式】中，主要是由一个主动非圆齿轮带动两个被动的非圆齿轮，三套轴系，主动非圆齿轮连接主动中轴，通过齿轮减速或蜗轮蜗杆减速由电机驱动，然后带动被动非圆齿轮。
[0043]两个被动非圆齿轮相同，分别与一个偏心轴43固定并驱动摆动盘47带动滑槽46及导杆3运动，两个非圆齿轮之间相位差为180°，当主动轮向某一个方向旋转时，一个柱塞向前进，另一个柱塞向后退，利用非圆齿轮分割出来的角度差，再通过出入口阀门的交替吸入与排出，形成两个梯形曲线，实现柱塞栗的平流。
[0044]上述两种【具体实施方式】中，本柱塞栗装置还包括介质的吸入管7和排出管8，两个所述栗体2均设有吸入口 21和排出口 22，两个所述吸入口 21同时与所述吸入管7连通，两个所述排出口 22同时与所述排出管8连通。所述排出管8的管路上设有缓冲器9及压力传感器10。
[0045]所述驱动装置I包括电机11、变速机构12、控制器13，所述电机11的输出端与所述变速机构12的输入端连接，所述变速机构12的输出端与所述主动非圆齿轮5相连接，驱动所述主动非圆齿轮5旋转;所述控制器13与所述电机11连接，所述压力传感器10与所述控制器13连接。
[0046]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种新型柱塞栗装置，包括驱动装置(I)、栗体(2)以及在所述栗体(2)内往复运动的导杆(3)，其特征在于，还包括动力执行组件(4)、互相啮合的主动非圆齿轮(5)及被动非圆齿轮(6)，所述导杆(3)伸出所述栗体(2)的一端与所述动力执行组件(4)固定连接，所述主动非圆齿轮(5)与所述驱动装置(I)的动力输出端连接，所述被动非圆齿轮(6)与所述动力执行组件(4)传动连接，所述动力执行组件(4)与所述导杆(3)伸出所述栗体(2)的一端固定连接。2.根据权利要求1所述的一种新型柱塞栗装置，其特征在于，所述被动非圆齿轮(6)的节曲线为轴对称结构。3.根据权利要求2所述的一种新型柱塞栗装置，其特征在于，所述被动非圆齿轮(6)为两个，同时与所述主动非圆齿轮(5)啮合;所述动力执行组件(4)为两组，所述导杆(3)为两个，所述栗体(2)也为两个，两个所述被动非圆齿轮(6)分别与两组所述动力执行组件(4)铰接，两个所述导杆(3)分别在两个所述栗体(2)内往复运动，并且伸出所述栗体(2)的一端分别与两个所述动力执行组件(4)固定连接。4.根据权利要求3所述的一种新型柱塞栗装置，其特征在于，所述动力执行组件(4)包括连接盘(41)、偏心盘(42)及偏心轴(43); 所述连接盘(41)一端与所述导杆(3)固定连接，所述连接盘(41)开设有圆形摆动孔(411); 所述偏心盘(42)为圆形，所述偏心盘(42)置于所述摆动孔(411)内与所述连接盘(41)旋转连接； 所述偏心盘(42)开设有偏心孔(421)，所述偏心孔(421)的回转轴线与所述偏心盘(42)的回转轴线平行且两者之间的距离为第一偏距； 所述偏心轴(43)—端与所述被动非圆齿轮(6)固定连接，另一端置于所述偏心孔(421)内与所述偏心盘(42)旋转连接； 所述偏心轴(43)的回转轴线与所述被动非圆齿轮(6)的旋转轴线平行且两者之间的距离为第二偏距； 所述第一偏距与所述第二偏距相等。5.根据权利要求4所述的一种新型柱塞栗装置，其特征在于，所述动力执行组件(4)还包括偏心摆动轴承(44)和回转轴承(45)，所述偏心摆动轴承(44)设于所述摆动孔(411)内，所述摆动孔(411)的内壁与所述偏心摆动轴承(44)的外壁配合连接，所述偏心盘(42)的外壁与所述偏心回转轴承(45)的内壁配合连接； 所述回转轴承(45)设于所述偏心孔(421)内，所述偏心孔(421)的内壁与所述回转轴承(45)的外壁配合连接，所述偏心轴(43)的外壁与所述回转轴承(45)的内壁配合连接。6.根据权利要求3所述的一种新型柱塞栗装置，其特征在于，所述动力执行组件(4)包括滑槽(46)、摆动盘(47)及偏心轴(43)，所述滑槽(46)—侧与所述导杆(3)固定连接，所述滑槽(46)的内侧具有互相平行且相对的两个工作平面，所述工作平面垂直于所述导杆(3); 所述摆动盘(47)为圆形，其外径等于所述滑槽(46)的两个所述工作平面之间的距离，所述摆动盘(47)设于所述滑槽(46)的两个所述工作平面之间，所述摆动盘(47)的回转轴线的方向平行于所述工作平面，所述摆动盘(47)可在两个所述工作平面之间自由移动； 所述摆动盘(47)中央开设有圆形回转孔(471)，所述偏心轴(43)—端与所述被动非圆齿轮(6)固定连接，另一端置于所述回转孔(471)内与所述摆动盘(47)旋转连接，所述偏心轴(43)的回转轴线与所述被动非圆齿轮(6)的旋转轴线平行。7.根据权利要求6所述的一种新型柱塞栗装置，其特征在于，所述动力执行组件(4)还包括回转轴承(45)，所述回转轴承(45)设于所述回转孔(471)内，所述回转轴承(45)的外壁与所述回转孔(471)的内壁配合连接，所述回转轴承(45)的内壁与所述偏心轴(43)的外壁配合连接。8.根据权利要求4至7任一项所述的一种新型柱塞栗装置，其特征在于，还包括介质的吸入管(7)和排出管(8)，两个所述栗体(2)均设有吸入口(21)和排出口(22)，两个所述吸入口(21)同时与所述吸入管(7)连通，两个所述排出口(22)同时与所述排出管(8)连通。9.根据权利要求8所述的一种新型柱塞栗装置，其特征在于，所述排出管(8)的管路上设有缓冲器(9)及压力传感器(10)。10.根据权利要求9所述的一种新型柱塞栗装置，其特征在于，所述驱动装置(I)包括电机(11)、变速机构(12)、控制器(13)，所述电机(11)的输出端与所述变速机构(12)的输入端连接，所述变速机构(12)的输出端与所述主动非圆齿轮(5)相连接，驱动所述主动非圆齿轮(5)旋转;所述控制器(13)与所述电机(11)连接，所述压力传感器(10)与所述控制器(13)连接。
【文档编号】F04B9/02GK205559184SQ201620385367
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】殷图源
【申请人】殷图源