本发明涉及一种液压泵，且特别涉及一种变量变压柱塞泵。
背景技术：
柱塞泵是一种重要的液压装置，它一般由电动机驱动，将电机轴旋转运动的机械能转化为液压能，其原理是依靠柱塞在缸体中往复运动，使得柱塞顶部油腔容积发生变化来实现吸油和压油。对于一些场合，如消防、建筑领域，工具产品的小型化的同时也要求柱塞泵向小型、微型方向发展。
通过市场调研发现，目前市场上的柱塞泵在工作时输出的压力不能调节。为了提高工作效率，要求执行机构要以较快的运动速度前进和后退，运动速度加快势必要求柱塞泵的输出压力比较小，较小的输出压力作用在被加工的材料时会出现加工不到位的问题，如剪切钳剪切不断被加工材料，冲孔机无法完成冲孔等问题，即现有的柱塞泵由于输出压力恒定，故会出现无法同时满足工作效率和加工压力的问题。
此外，现有的柱塞泵还存在结构笨重、油压偏低、体积大、油路设计不合理、经常发生漏油等现象。
技术实现要素：
本发明为了克服现有柱塞泵输出压力无法调节的问题，提供一种变量变压柱塞泵。
为了实现上述目的，本发明提供一种变量变压柱塞泵。该变量变压柱塞泵包括泵体、柱塞总成、动力总成、油压调节总成以及油压输出总成。柱塞总成设置于泵体。动力总成设置于泵体且连接柱塞总成，驱动柱塞总成运动，将进入泵体的油液泵出。油压调节总成设置于泵体，柱塞总成泵出的油液经油压调节总成后输出，当油压超过设定值时，油压调节总成进行泄压，减小输出油压。油压输出总成设置于泵体且分别连通油压调节总成、泵体以及外部执行机构，控制油液的开启、停止以及流动方向。
根据本发明的一实施例，油压调节总成包括至少一个调节阀，每一调节阀均包括调节阀阀体、调节阀油堵、调节阀弹簧、钢珠托以及钢珠。调节阀阀体设置于泵体内，调节阀阀体上具有第一泄油口。调节阀油堵封堵调节阀阀体的一端。调节阀弹簧连接于调节阀油堵。钢珠托穿射调节阀弹簧，钢珠托的端部与调节阀弹簧的自由端相接触。钢珠固定于钢珠托的端部，钢珠在调节阀弹簧和油压的作用下封堵或打开第一泄油口。
根据本发明的一实施例，每一调节阀还包括设置于调节阀阀体内的至少一个调节阀阀芯，调节阀阀体上具有至少一个第二泄油口，每一调节阀阀芯封堵或打开相应的第二泄油口，至少一个调节阀阀芯和钢珠形成至少两级泄油。
根据本发明的一实施例，柱塞总成包括设置在动力总成周向的具有不同柱塞直径的多个柱塞组件。
根据本发明的一实施例，油压调节总成包括与多个柱塞组件对应设置的多个调节阀，多个调节阀形成多个油压调节等级。
根据本发明的一实施例，变量变压柱塞泵还包括设置于泵体且位于柱塞总成和油压调节总成之间的单向阀总成。
根据本发明的一实施例，单向阀总成包括至少一个单向阀，每一单向阀均包括单向阀阀体、节流块、密封块以及设置在单向阀阀体内的单向阀弹簧和单向阀阀芯，单向阀阀体上具有连通油压调节总成的出油口，单向阀阀芯在单向阀弹簧和油压的作用下封堵或打开出油口，节流块设置于单向阀阀体的流体入口，密封块封堵单向阀阀体。
根据本发明的一实施例，节流块包括节流部和连接部，节流部呈三角的柱状，三角形的底面与流体相对，连接部呈柱状并伸入单向阀阀体的内部与单向阀阀芯接触。
根据本发明的一实施例，油压输出总成包括电磁控制方向阀，电磁控制方向阀包括电磁阀主阀体、电磁阀阀座、电磁铁、与电磁铁磁连接的角式杠杆以及设置在电磁阀阀座内的推杆、钢球以及压缩弹簧，电磁阀阀座上具有压力油口、回油口以及第一进出油口，在初始时刻，电磁铁通过角式杠杆推动推杆，推杆通过压缩弹簧推动钢球封堵压力油口，回油口和第一进出油口通过电磁阀阀座内的腔体相连接；当电磁控制方向阀变换位置时，在压缩弹簧的作用下，钢球封堵回油口，第一进出油口和压力油口通过电磁阀阀座内的腔体连通。
根据本发明的一实施例，电磁控制方向阀还包括附加阀，附加阀包括活塞、附加阀阀芯以及附加阀阀座，活塞连接附加阀阀芯，附加阀阀座上开设有第二进出油口，压力油口与附加阀的进油口相连接，回油口连通附加阀阀座内的腔体，第一进出油口连通活塞，第一进出油口的油压和压力油口的油压通过活塞控制附加阀阀芯的运动。
综上所述，本发明提供的变量变压柱塞泵通过在柱塞总成和油压输出总成之间设置油压调节总成，液压设备开启后，油压输出总成输出的油压较大，执行机构以较快的速度前行，随着油液的不断输出，流经油压调节总成上的油压不断的增加，执行机构也不断的接近被加工的物料。当流经油压调节总成的油压大于油压调节总成的调节压力时，油压调节总成打开，将部分油液进行泄荷，减小油压输出总成的压力，执行机构的前行速度变慢。在输出功率恒定的情况下，前行速度的减慢使得当其接触到被加工物料时可以较大的压力对物料进行加工，确保加工到位。油压调节总成通过改变输出的油液流量来调节输出的油压，实现变量变压的输出，在满足加工效率的同时，保证加工质量，避免因执行机构过快的运行速度而引起的加工不到位。
此外，通过在油压调节总成内设置多个泄油等级，实现油压的均匀过渡变化。在泵体内设置两个大小不一致的柱塞组件，两个柱塞组件的输出油压和出油量不同，在保证具有足够输出油压的同时提高出油量。油压输出总成包括电磁控制方向阀，电磁控制方向阀可很好的实现油路的转换，其重量轻、体积小也大大降低了整个柱塞泵的重量和体积，使用更加的方便。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1所示为本发明实施例一提供的变量变压柱塞泵的机构示意图。
图2所示为图1的分解示意图。
图3a所示为图1中泵体的结构示意图。
图3b所示为图3a在另一视角下的结构示意图。
图3c所示为图3a在另一视角下的结构示意图。
图4a所示为图1中第一调节阀的结构示意图。
图4b所示为图1中第二调节阀的结构示意图。
图5a所示为图1中第一柱塞组件的结构示意图。
图5b所示为图1中第二柱塞组件的结构示意图。
图5c所示为图5a和5b中油滑开关的结构示意图。
图6所示为图1中单向阀的结构示意图。
图7所示为图1中动力总成的分解示意图。
图8所示为本发明实施例一提供的电磁控制方向阀的结构示意图。
图9所示为本发明实施例二提供的电磁控制方向阀的结构示意图。
具体实施方式
实施例一
如图1至图3c所示，本实施例提供的变量变压柱塞泵包括泵体1、柱塞总成2、动力总成3、油压调节总成4以及油压输出总成5。柱塞总成2设置于泵体1。动力总成3设置于泵体1且连接柱塞总成2，驱动柱塞总成2运动，将进入泵体1的油液泵出。油压调节总成4设置于泵体1，柱塞总成2泵出的油液经油压调节总成4后输出，当油压超过设定值时，油压调节总成4进行泄压，减小输出油压。油压输出总成5设置于泵体1且分别连通油压调节总成4、泵体1上的回油道以及外部执行机构，控制油液的开启、停止以及流动方向。泵体1上具有柱塞总成安装孔11、动力总成安装孔12、油压调节总成安装孔13以及单向阀总成安装孔14。
于本实施例中，如图5a和5b所示，柱塞总成2包括对称设置在动力总成3两侧的第一柱塞组件2a和第二柱塞组件2b，第一阻塞组件2a和第二阻塞组件2b的结构基本相同，区别在于：第一柱塞组件2a内的柱塞直径大于第二柱塞组件2b的柱塞直径。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，柱塞总成可包括三个以上具有不同直径的柱塞组件。大的柱塞直径，油腔吸油量较大，出油量大，但柱塞直径越大，摩擦面积越大，相应的密封性就越差，油压较小。相反的，小的柱塞直径，出油量相对而言较小，但其密封性能好，油压高。不同尺寸的柱塞组件使得柱塞泵在高压的情况能具有较大的出油量。
相对应的，如图4a和4b所示，油压调节总成4包括第一调节阀4a和第二调节阀4b，第二调节阀4b的压力大于第一调节阀4a的压力，第一调节阀4a与第一柱塞组件2a对应设置，第二调节阀4b与第二柱塞组件2b对应设置。具体而言，第二调节阀4b内的调节阀弹簧的压力大于第一调节阀4a内的调节阀弹簧的压力。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，油压调节总成可包括三个以上的调节阀，每个调节阀内的调节阀弹簧具有不同的压力。
于本实施例中，每一调节阀均包括调节阀阀体41、调节阀油堵42、调节阀弹簧43、钢珠托44以及钢珠45。调节阀阀体41设置于泵体1内，调节阀阀体41上具有第一泄油口411。调节阀油堵42封堵调调节阀阀体的一端。调节阀弹簧43连接于调节阀油堵42。钢珠托44穿射调节阀弹簧43，钢珠托44的端部与调节阀弹簧43的自由端相接触。钢珠45固定于钢珠托44的端部，钢珠45在调节阀弹簧43和油压的作用下封堵或打开第一泄油口411。为提高密封效果，每一调节阀内还包括铜套及密封圈组件47。
具体而言，当柱塞泵开启后，柱塞总成2不断地将油袋7内的油液吸入并泵出，经油压调节总成4和油压输出总成5输出至外部的执行机构。初始阶段内，流经第一调节阀4a和第二调节阀4b上的油压较小，两个调节阀不起作用，柱塞总成2泵出的油液全部进入油压输出总成，输出流量很大，外部执行机构快速运动。随着油液的不断输出，经过油压调节总成4上的压力逐渐增加，以第一调节阀4a为例，当第一柱塞总成2a输出油压大于第一调节阀上的调节阀弹簧的弹力时，第一调节阀的调节阀弹簧43被压缩，第一调节阀上的钢珠45脱离第一泄油口411，油液从第一调节阀上的泄油口流出，油压输出总成5的输出流量减小，执行机构的运动速度减慢，但是执行机构的工作压力会增加，如剪切钳压力增加、冲孔机的冲孔压力增加，确保物料加工到位。同样的，第二柱塞组件2b不断的输出油液，流经第二调节阀4b上的压力也会不断增加，当油压大于第二调节阀4b上的调节阀弹簧的弹力时，第二调节阀上的调节阀弹簧被压缩，钢珠脱离第一泄油口，油液进行泄压。
在初始工作阶段，柱塞泵以最大流量输出，外部执行机构快速运动，随着输出油液的不断增加，流经压力调节总成4上的压力也增加，当油压大于调节压力时，压力调节总成上的调节阀打开，油液经第一泄油口进行泄压，柱塞泵输出流量减小，外部执行机构的运动速度降低，但相应的工作压力会增加。压力调节总成4的设置实现柱塞泵输出流量的变化，在初始阶段外部执行机构的快速运动可大大提高液压设备的工作效率，而在后续的过程中，通过降低速度来提高工作压力，确保加工到位。
于本实施例中，每一调节阀还包括一设置于调节阀阀体内的调节阀阀芯46，调节阀阀芯46与钢珠托相对设置于钢珠的另一侧，调节阀阀体41上具有第二泄油口412，调节阀阀芯46封堵或打开第二泄油口412，调节阀阀芯46和钢珠45形成两级泄油。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，每一调节阀内可包括两个以上的调节阀阀芯，相对应的，调节阀阀体上也具有多个第二泄油口，每一调节阀阀芯封堵或打开相应的第二泄油口，多个调节阀阀芯和钢珠形成至少两级泄油。
当油压较小时，调节阀阀芯46脱离第二泄油口412，进行初步泄油，当油压逐渐增大，钢珠45脱离第一泄油口411进行泄压。油液流量的逐渐减小，流量不会发生突变，外部执行机构上的工作压力也随着流量的逐渐减小而逐渐的缓慢稳定增加。进一步的，流量的缓慢变化，可大大降低泵体的噪声，减小流量变化给泵体造成的损害。为便于调节阀阀芯46的安装，调节阀内还包括次级阀体48。
于本实施例中，如图5a至5c所示，每一柱塞组件均包括开槽柱体21、活塞22、油滑开关23、回位弹簧24、滤网25、卡环26以及柱塞盖27。开槽柱体21呈中空结构，开槽柱体21的外侧壁具有连接油袋7的轴向油槽211和出油孔212。活塞22设置于开槽柱体21内，活塞22的底部与动力总成3上的偏心轴相连接，在偏心轴的驱动下，活塞22在开槽柱体21内滑动，两者呈精密滑动配合状态。优选的，设置两者的配合间隙达到0.005mm以下。油滑开关23包括锥面阀芯231、开关回位弹簧232、圆盖片233以及开环234。活塞22的往复运动带动锥面阀芯231运动。开关回位弹簧232套设于锥面阀芯231。圆盖片233套设于锥面阀芯231且与开关回位弹簧232接触，开环234对圆盖片233进行限位。
于本实施例中，如图6所示，变量变压柱塞泵还包括设置于泵体1且位于柱塞总成2和油压调节总成3之间的单向阀总成6。单向阀总成6包括结构相同的两个单向阀6a，6b，两个单向阀分别与第一阻塞组件6a和第二阻塞组件6b对应设置。每一单向阀均包括单向阀阀体61、节流块62、密封块63以及设置在单向阀阀体61内的单向阀弹簧64和阀芯65，单向阀阀体61上具有连通油压调节总成4的出油口611，单向阀阀芯65在单向阀弹簧64和油压的作用下封堵或打开出油口611，节流块62设置于单向阀阀体61的流体入口，密封块63封堵单向阀阀体。
于本实施例中，节流块62包括节流部621和连接部622，节流部621呈三角的柱状，三角形的底面与流体相对，连接部622呈柱状并伸入单向阀阀体61的内部且与单向阀阀芯65接触。节流部621的横截面为三角形，三角形可减少截流面积，促进油压提高，从而起到节流的作用。
具体的油路为：动力总成3上的偏心轴驱动活塞22，活塞22上的回位弹簧24带动活塞22下行，此时锥面阀芯231带动圆盖片233下行，油滑开关23打开，活塞22顶部的腔体被抽成一定真空度，油袋7内的油液经开槽柱体21上的轴向油槽211吸入到活塞22顶部的腔体内。当动力总成3驱动活塞22上行时，在开关回位弹簧232的作用下，圆盖片233封闭位于开槽主体内的节流盘213，活塞22顶部的腔体内的油液被挤压至柱塞内。当柱塞内的油压大于单向阀弹簧64的回弹压力时，阀芯65脱离出油口611，打开出油口611，油液从出油口611流出并进入相应的调节阀。活塞下行指的是活塞22的运动方向为远离油滑开关23的方向，活塞上行的运动方向与活塞下行的运动方向相反。
于本实施例中，变量变压柱塞泵包括连接于泵体的两个油袋7。然而，本发明对油袋的数量不作任何限定。
于本实施例中，油压输出总成5为二位三通的电磁控制方向阀，电磁控制方向阀包括电磁阀主阀体51、电磁阀阀座52、电磁铁53、与电磁铁磁连接的角式杠杆54以及设置在电磁阀阀座内的推杆55、钢球56以及压缩弹簧57，电磁阀阀座52上具有压力油口p、回油口t以及第一进出油口a。从两个调节阀流过的两股油液在泵体内汇合后经泵体上的汇油口101流入压力油口p，回油口t连通油袋7。在初始时刻，电磁铁53通过角式杠杆54推动推杆55，推杆55通过压缩弹簧57推动钢球56封堵压力油口p，压力油口p无泄漏关闭，回油口t和第一进出油口a通过电磁阀阀座52内的腔体相连接，进行回油。当电磁控制方向阀变换位置时，如图8所示，在压缩弹簧57的作用下，钢球56封堵回油口t，第一进出油口a和压力油口p通过阀座内的腔体连通，第一进出油口a将油液输出至外部执行机构，外部执行机构内的活塞向前运动，对物料进行加工。
之后，电磁控制方向阀变换至回油状态，回油口t和第一进出油口a相连通，外部执行机构内的油液经第一进出油口a和回油孔回到油袋内，外部执行机构内的活塞回位。电磁方向控制阀实现了油液的开启、停止以及流动方向的转换，电磁控制的方式具有很高的可靠性，失效概率低，相较于普通的液压柱塞泵优势明显。
于本实施例中，如图7所示，动力总成3包括连接于柱塞总成的偏心轴31、法兰盘组件以及直流电机及减速器组件。直流电机及减速器组件包括直流电机331、太阳轮332、散热块333、金属圆盖片334、齿圈335、行星轮336、行星轮滚针轴承337、金属圆薄片338以及行星轮架339。行星轮滚针轴承337安装于行星轮336的中心，行星轮滚针轴承337外圈与行星轮336的内孔呈现过盈配合的关系，行星轮滚针轴承337的内圈套入行星轮架339上的相应柱子上，在装配状态时，各齿轮之间涂抹润滑脂，起到润滑防锈的作用。行星轮336及行星轮架339安装于齿圈335内，行星轮336的两端分别设置金属圆形盖片334和金属圆形薄片338。金属圆盖片334主要保持行星轮336运行的一致性，防止行星轮336在运行过程中甩出齿圈335，同时，金属圆盖片334也起到端面减磨作用。进一步注意到，金属圆薄片338和金属圆盖片334在几何结构上存在较大的差异，主要体现在金属圆薄片338上具有三个圆孔，行星轮架339上的柱子刚好可以穿过三个圆孔。在装配状态下，金属圆薄片338、金属圆盖片334、行星轮336、行星轮架339均被罩在齿圈335内，通过螺栓把齿圈335固定在散热块333和直流电机331上。
太阳轮332设置于直流电机331的输出端并穿过散热块333、齿圈335以及金属圆盖片334与行星轮336相啮合，使得连接于行星轮架339上的偏心轴减速增扭，提高泵体1的运行稳定性、可靠性和高效性。由于直流电机331长时间运作会产生一定热量积聚，为提高直流电机331的散热效果，直流电机331上开设有散热孔和螺栓孔(由于视角的原因，图未示出)，进一步的，在直流电机331的输出端安装散热块333，散热块333的周向具有四个与直流电机331上的散热孔相对应的圆弧槽，直流电机331通过圆弧槽散热。为便于散热块333与直流电机331的安装，设置散热块333的圆周面上均匀分布有四个螺栓孔，即每隔90度布置一个螺栓孔，通过螺栓把散热块安装到直流电机的相应位置上。
为防止油液在直流电机及减速器组件两侧串漏，设置直流电机及减速器组件通过法兰盘组件固定于泵体1上。法兰盘组件包括六角套筒321、法兰盘轴承322、法兰盘323以及法兰盘o型圈324。内六角套筒321的内部呈现一个内六角的孔，外部是一个圆柱面，内六角套筒的外圆柱面一侧安装于行星架的内孔，两者处于过盈配合状态。法兰盘323上开设有一个o型密封槽，o型密封槽里的o型密封圈324被法兰盘323压在泵体1的配合面上。法兰盘323外凸缘上开设了对称分布的四个螺栓孔，通过四个螺栓把法兰盘323及相关零部件固定在泵体1上，在法兰盘323的内侧设置了导向结构，其呈现一种圆筒状结构。进一步的，在法兰盘323的内圈上开设了四个沿周向均匀分布的螺栓孔(由于视角的原因，图未示出)，直流电机及减速器组件33上的螺栓穿过法兰盘323内圈上的螺栓孔固定在泵体1上。在法兰盘323内孔上安装了一个法兰盘轴承322，通过卡环的限位作用，把法兰盘轴承322的外圈固定在法兰盘上的内孔。
实施例二
本实施例与实施例一及其变化基本相同，区别在于：本实施例中油压输出总成为二位四通的电磁控制方向阀，其在实施例一的二位三通电磁控制方向阀的基础上增加一附加阀58，电磁阀主阀体51内具有两个钢球56a，56b。
该附加阀58包括活塞581、附加阀阀芯582以及附加阀阀座583，活塞581连接附加阀阀芯582，附加阀阀座583上开设有第二进出油口b，压力油口p与附加阀48的进油口相连接，回油口t连通附加阀阀座内的腔体，第一进出油口a连通活塞，第一进出油口a的油压和压力油口p的油压通过活塞581控制附加阀阀芯582的运动。第一进出油口a和第二进出油口b分别与外部执行机构机构(如气缸)的两个腔体相连接。
具体如图9所示，在初始状态下，电磁阀主阀体内，钢球56a关闭压力油口p，第一进出油口a和回油口t连通。由于压力油口p与附加阀58的进油口相连接，压力油口p上的油压推动附加阀阀芯582和活塞581向左侧运动(左右方向仅仅是针对图9而言)，压力油口p和第二进出油口b相连通，油液进入外部执行机构的第二腔体。此时与外部执行机构的第一腔体相连通的第一进出油口a到活塞581左侧具有一控制管路，故活塞581左侧的油液经第一进出油口a和回油口进行泄油。
切换状态后，在压缩弹簧57的作用下钢球56b封堵回油口t，第一进出油口a和压力油口p通过电磁阀阀座内的腔体连通，油液进入外部执行机构的第一腔体。由于第一进出油口a到活塞581左侧具有一控制管路，第一进出油口a的油液推动附加阀阀芯582和活塞581向右侧运动，第二进出油口b和回油口t相连通，外部执行机构的第二腔体内的油液通过回油口t回油，实现外部执行机构的往复。
综上所述，本发明提供的变量变压柱塞泵通过在柱塞总成和油压输出总成之间设置油压调节总成，液压设备开启后，油压输出总成输出的油压较大，执行机构以较快的速度前行，随着油液的不断输出，流经油压调节总成上的油压不断的增加，执行机构也不断的接近被加工的物料。当流经油压调节总成的油压大于油压调节总成的调节压力时，油压调节总成打开，将部分油液进行泄荷，减小油压输出总成的压力，执行机构的前行速度变慢，速度的减慢使得当其接触到被加工物料时可以较大的压力对物料进行加工，确保加工到位。油压调节总成通过改变输出的油液流量来调节输出的油压，实现变量变压的输出，在满足加工效率的同时，保证加工质量，避免因执行机构过快的运行速度而引起的加工不到位。
此外，通过在油压调节总成内设置多个泄油等级，实现油压的均匀过渡变化。在泵体内设置两个大小不一致的柱塞组件，两个柱塞组件的输出油压和出油量不同，在保证具有足够输出油压的同时提高出油量。油压输出总成包括电磁控制方向阀，电磁控制方向阀可很好的实现油路的转换，其重量轻、体积小也大大降低了整个柱塞泵的重量和体积，使用更加的方便。
虽然本发明已由较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟知此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所要求保护的范围为准。