专利名称：变排量液体分隔器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种液体分隔器，尤其是一种能方便地变换液压介质、在液压传递过程中改变排量、压力的变排量液体分隔器，其特别适用于高压、小排量以及有毒害液压介质的传递。
背景技术：
液压泵广泛应用于生产实践中，通常对于一种特定型号的液压泵仅能使用某种或几种相似性质的液压介质，而在某些生产实践中往往要对液压介质进行转换。如在水力压裂模拟实验中，注入模拟试件中的压力液要根据实验条件进行变更，而当液压泵内的液压介质发生变化时，通常需对整个液压系统进行清洗，操作非常繁琐，严重影响作业效率。另外，在实际作业中，有些压力液不适用于液压泵的加压过程，即不适用于在液压泵、液压缸及回路中循环。为解决此类问题，目前，公知的方法是在液压传递过程中采用活塞将两种液体进行分隔，也就是，在液压缸内活塞的一端与液压泵构成一个液压回路，而活塞的另一端注入作业用压力液，但其功能不能满足生产要求，主要存在以下问题I、在生产实践中经常遇到液压泵压力充足而排量不足(或液压泵排量充足而压力不足)的情况，在成本或现有条件限制更换液压泵的前提下，公知的结构不能实现压力与排量间的转换。2、现有技术中加注作业用压力液工作繁杂，作业效率低。当完成一个工作循环，需向活塞的一端注入工作用压力液之前，由于密封要求，活塞的预置力方面会很大(即，在安装时，使活塞上设置的密封件产生一定的变形，以达到良好密封，由此增加了活塞与缸筒之间的摩擦力，该摩擦力即为所述预置力)，导致活塞的回复力也很大，因此需要拆卸密封端盖再进行活塞归位，操作复杂，同时操作人员会与缸筒内残余的作用压力液直接接触，当压力液内含有有毒害物质时，容易造成人体伤害。有鉴于上述公知技术存在的缺陷，本设计人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，研制出本实用新型的变排量液体分隔器，以满足作业需要。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种液体分隔器，尤其是一种能实现排量与压力间转换、注排液程序简便的变排量液体分隔器。为此，本实用新型提出的一种变排量液体分隔器，其中，所述变排量液体分隔器具有壳体，所述壳体为一端为开口端的有底筒状，其内形成T型容置腔；端盖，密封固定在所述壳体的开口端；一 T型活塞设置在所述T型容置腔内，所述T型活塞的大直径端构成活塞头部，小直径端构成活塞杆部；所述T型活塞与壳体之间形成三个腔室，其中，所述活塞头部与所述壳体、端盖之间构成增排量腔，所述活塞杆部的端面与所述壳体的底部之间构成增压腔，所述活塞杆部与活塞头部、壳体之间构成大气腔；所述壳体上设有与所述大气腔相连通的大气通道，以及与所述增压腔相连通的泵液通道；所述增排量腔与压力液通道和气体通道相连通。如上所述的变排量液体分隔器，其中，所述变排量液体分隔器还具有一顶杆，所述顶杆能移动地伸入所述壳体内，带动所述T型活塞复位。如上所述的变排量液体分隔器，其中，所述顶杆贯穿所述端盖，且顶杆头部能顶抵于所述活塞头部，推动所述T型活塞复位。如上所述的变排量液体分隔器，其中，所述端盖朝向所述活塞头部一侧设有一凹槽，所述顶杆头部截面大于顶杆的杆部截面并能容置在所述凹槽内，密封所述凹槽。如上所述的变排量液体分隔器，其中，所述活塞头部具有与所述顶杆头部形状相配合的凹陷部。如上所述的变排量液体分隔器，其中，所述顶杆的杆部为螺纹杆部，能相对于所述端盖旋转，带动所述顶杆头部位移。如上所述的变排量液体分隔器，其中，所述泵液通道设置在所述壳体的底部。如上所述的变排量液体分隔器，其中，所述压力液通道、气体通道设置在所述端盖上。本实用新型的特点和优点是本实用新型采用变直径壳体，用端盖对壳体端部进行密封，并运用T型活塞将整个空腔分隔成增压腔、大气腔以及增排量腔三个腔室，其中两端的增压腔和增排量腔不与大气直接接触，而位于中部的大气腔通过壳体上开设的大气通道与大气连通。在两密封腔室端部开两孔，连接液压泵等装置，进行液体注入与排出。本实用新型采用T型活塞能够实现排量与压强间转换，由于活塞两端受到的压力大小相等，而面积的不同，则两端的压强不同，同时由于活塞两端移动的距离也相等，因此两端的面积不同，从而产生排量变化。本实用新型克服了现有的液体分隔器不能实现排量与压力间转换、注排液程序复杂，与液压介质直接接触等问题，不仅结构简单，能实现排量与压强间转换，而且操作便捷、还避免工作人员与压力液直接接触，满足了生产实践的要求。
以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中， 图1为本实用新型的变排量液体分隔器剖视示意图； 图2为本实用新型的变排量液体分隔器的壳体结构示意图； 图3为本实用新型的变排量液体分隔器的T型活塞结构示意图； 图4为本实用新型的变排量液体分隔器的顶杆结构示意图； 图5A、图5B为本实用新型的变排量液体分隔器的端盖主视、侧视示意图； 图6 (a)-(e)为本实用新型的变排量液体分隔器的工作流程图。
附图标号说明 1、壳体 10、大气通道 11、增压腔 12、大气腔 13、增排量腔 14、15、泵液通道 16、开口端 17、T型容置腔 2、T型活塞 21、活塞杆部 22、活塞头部 23、端面 24、凹陷部 3、顶杆 31、顶杆头部 32、螺纹杆部[0030]4、端盖40、凹槽41、气体通道 42、压力液通道5、密封螺纹 6、密封件
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式
。图I为本实用新型的变排量液体分隔器剖视示意图；图2为本实用新型的变排量液体分隔器的壳体结构示意图；图3为本实用新型的变排量液体分隔器的T型活塞结构示意图；图4为本实用新型的变排量液体分隔器的顶杆结构示意图；图5A、图5B为本实用新型的变排量液体分隔器的端盖主视、侧视示意图。如图I至图5所示，本实用新型提出的变排量液体分隔器具有一端为开口端16 的有底筒状壳体I，其内形成一 T型容置腔17。一端盖4密封固定在所述壳体的开口端16, 一 T型活塞2设置在所述T型容置腔17内，所述T型活塞2的大直径端构成活塞头部22， 小直径端构成活塞杆部21。所述T型活塞2与壳体I之间形成三个腔室，其中，所述活塞头部22与所述壳体I、端盖4之间构成增排量腔13，所述活塞杆部21的端面23与所述壳体 I的底部之间构成增压腔11，所述活塞杆部21与活塞头部22、壳体I之间构成大气腔12。 所述壳体I的侧壁上设有与所述大气腔12相连通的大气通道10，以及与所述增压腔11相连通的泵液通道14、泵液通道15。所述增排量腔13与压力液通道42和气体通道41相连通。进一步，所述变排量液体分隔器还具有一顶杆3，所述顶杆3能移动地伸入所述壳体I内，带动所述T型活塞2复位。如图I所示，在该实施例中，所述顶杆3能移动地贯穿所述端盖4，且顶杆头部31 能顶抵于所述活塞头部22，推动所述T型活塞2复位。优选的技术方案是，所述顶杆3具有螺纹杆部32，当螺纹杆部32相对于所述端盖 4旋转时，能带动所述顶杆头部31位移。此外，所述端盖4朝向所述活塞头部22 —侧设有一凹槽40，所述顶杆头部31的截面大于顶杆的杆部的截面并能容置在所述凹槽40内，密封所述凹槽。具体是，所述顶杆头部31的外周设有至少一个密封圈，能密封凹槽40，防止顶杆3与端盖4之间产生泄漏。所述顶杆头部31的形状不加以限制，只要能推抵活塞头部22，并能密封凹槽40就可以，如可采用圆柱、圆锥、半球体等。另外，所述活塞头部22具有与所述顶杆头部31形状相配合的凹陷部24，以利于所述顶杆3推动T型活塞2复位。在一个具体实施例中，所述泵液通道14、15设置在所述壳体I的底部。所述压力液通道42、气体通道41设置在所述端盖4上。当然上述通道也可以设置在壳体侧壁上，如可以将所述压力液通道和气体通道相连通均设置在壳体侧壁上，或将其中之一设置在所述壳体上。对此本案不加以限制，只要能满足向增压腔11、增排量腔13内注液和排液就可以。本实用新型采用变直径壳体，用端盖对壳体端部进行密封，并运用T型活塞将整个空腔分隔成增压腔11、大气腔12以及增排量腔13三个腔室，其中两端的增压腔11和增
5排量腔13不与大气直接接触，而位于中部的大气腔12通过壳体上开设的大气通道10与大气连通。在两密封腔室端部开两孔，连接液压泵等装置，进行液体注入与排出。本实用新型采用T型活塞2能够实现排量与压强间转换，由于活塞两端受到的压力大小相等，而面积的不同，则两端的压强不同，同时由于活塞两端移动的距离也相等，因此两端的面积不同，从而产生排量变化。本实用新型在端盖4或壳体I底部嵌套一顶杆3，以使T型活塞2复位，整个装置便捷，能够避免工作人员与压力液直接接触。根据不同的需求可以设置不同直径的T型活塞2，但T型活塞2与壳体I的接触面、顶杆3与端盖4或壳体I接触面、泵液通道14、15、 气体通道41以及压力液通道42的密封性满足规定的压力要求。以下结合一个具体实施例，说明本实用新型的工作原理。如图所示，壳体I与端盖 4通过密封螺纹5进行连接，同时通过密封件6加强密封效果，壳体I内形成一个大的T型容置腔17，在T型容置腔17内设置一直径相同、长度较短的T型活塞2，该T型活塞2将T 型容置腔分成三部分增压腔11、大气腔12、增排量腔13，其中大气腔12通过壳体I上的大气通道10与大气连通，其压强值恒为大气压。从图2中容易理解，增压腔11与增排量腔 13的一端都是通过活塞壁进行密封的，因此活塞壁与壳体内壁均具有较好的加工精度，活塞头部22和活塞杆部21上均设有密封件6，以使三个腔室之间具有良好的密封效果。压力液通过设置在端盖4上的压力液通道42进入或排出增排量腔13，同时，空气自设置在端盖4上的气体通道41排出或进入该增排量腔13，以使压力液能流动顺畅。在需要增加压力液的排出量时，泵液自壳体I底部设置的泵液通道14进入增压腔 11推动T型活塞2向前移动，将压力液自压力液通道42排出；当将增排量腔13内的压力液全部排出后，需使T型活塞2复位时，通过旋转顶杆3，使顶杆头部31顶抵于活塞头部22 推动T型活塞向壳体的底部移动，使增压腔11内的泵液自壳体底部的另一泵液通道15排出，从而使T型活塞2复位。由于高压差下的密封要求，使T型活塞2的预置力方面会很大，导致T型活塞2所需回复力也很大，本实施例中，所述顶杆3采用螺纹杆部32与端盖4相配合，通过传动螺纹减少其回复力，使T型活塞的复位方便快捷，无需拧开端盖4。同时，顶杆头部31的直径大于螺纹杆部32，且顶杆头部31能楔入端盖4的凹槽40内，具有良好的密封效果。请配合参见图6(a)_(e)，说明本实用新型的变排量液体分隔器的工作流程。a、在保持增排量腔13中注满加压压力液的情况下，如图6 (a)所示，使泵液通道15 和气体通道41保持关闭，泵液通道14与液压泵连通，泵液注入增压腔11内，推动T型活塞 2移动,此时,空气自大气通道10进入大气腔12，与泵液一起压缩压力液，使其从压力液通道42流出，T型活塞达到图6 (b)所示状态；b、卸压，排空压力液后，关闭泵液通道14和压力液通道42，打开泵液通道15和气体通道41，旋动顶杆3，推动T型活塞2归位，同时泵液从泵液通道15压回(排出)，空气从大气通道10排出，达到图6(c)所示状态；C、将顶杆3旋回楔入凹槽40内密封，关闭泵液通道15，并打开压力液通道42，达到图6 (d)所示状态；d、从压力液通道42中注入压力液，由于重力作用空气由气体通道41排出，并将装置右部分向上倾斜，使空气尽量排出，当气体通道41内有压力液溢出时，关闭气体通道41和压力液通道42达到图6(e)所示状态；e、当打开泵液通道14和压力液通道42时，重复图6(a)所示状态，进行下一个工作循环。本实用新型的分隔器加压后的压力液压力与排量满足下面方程(在忽略摩擦阻力情况下)其中P压力液和Ps :分别为压力液压力和泵液压力；0]5力 ^和Qg :分别为压力液排量和泵液排量；RgP Rfia :分别为增压腔11半径和增排量腔13半径。以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式
，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。
权利要求1.一种变排量液体分隔器，其特征在于，所述变排量液体分隔器具有壳体，所述壳体为一端为开口端的有底筒状，其内形成T型容置腔；端盖，密封固定在所述壳体的开口端；一 T型活塞设置在所述T型容置腔内，所述T型活塞的大直径端构成活塞头部，小直径端构成活塞杆部；所述T型活塞与壳体之间形成三个腔室，其中，所述活塞头部与所述壳体、端盖之间构成增排量腔，所述活塞杆部的端面与所述壳体的底部之间构成增压腔，所述活塞杆部与活塞头部、壳体之间构成大气腔；所述壳体上设有与所述大气腔相连通的大气通道，以及与所述增压腔相连通的泵液通道；所述增排量腔与压力液通道和气体通道相连通。
2.如权利要求I所述的变排量液体分隔器，其特征在于，所述变排量液体分隔器还具有一顶杆，所述顶杆能移动地伸入所述壳体内，带动所述T型活塞复位。
3.如权利要求2所述的变排量液体分隔器，其特征在于，所述顶杆贯穿所述端盖，且顶杆头部能顶抵于所述活塞头部，推动所述T型活塞复位。
4.如权利要求3所述的变排量液体分隔器，其特征在于，所述端盖朝向所述活塞头部一侧设有一凹槽，所述顶杆头部截面大于顶杆的杆部截面并能容置在所述凹槽内，密封所述凹槽。
5.如权利要求3或4所述的变排量液体分隔器，其特征在于，所述活塞头部具有与所述顶杆头部形状相配合的凹陷部。
6.如权利要求2至4任一项所述的变排量液体分隔器，其特征在于，所述顶杆的杆部为螺纹杆部，能相对于所述端盖旋转，带动所述顶杆头部位移。
7.如权利要求I所述的变排量液体分隔器，其特征在于，所述泵液通道设置在所述壳体的底部。
8.如权利要求I所述的变排量液体分隔器，其特征在于，所述压力液通道、气体通道设置在所述端盖上。
专利摘要本实用新型涉及一种变排量液体分隔器，其具有壳体，所述壳体为一端为开口端的有底筒状，其内形成T型容置腔；端盖，密封固定在所述壳体的开口端；一T型活塞设置在所述T型容置腔内，所述T型活塞的大直径端构成活塞头部，小直径端构成活塞杆部；所述T型活塞与壳体之间形成三个腔室，其中，所述活塞头部与所述壳体、端盖之间构成增排量腔，所述活塞杆部的端面与所述壳体的底部之间构成增压腔，所述活塞杆部与活塞头部、壳体之间构成大气腔；所述壳体上设有与所述大气腔相连通的大气通道，以及与所述增压腔相连通的泵液通道；所述增排量腔与压力液通道和气体通道相连通。本实用新型而且操作便捷、能避免工作人员与压力液直接接触。
文档编号F04B53/00GK202348637SQ20112050375
公开日2012年7月25日 申请日期2011年12月6日 优先权日2011年12月6日
发明者张广清, 陈佳敏 申请人:中国石油大学(北京)