一种双斜盘阀配流式柱塞泵的制作方法

本发明属于轴向柱塞式液压泵领域，更具体地，涉及一种双斜盘阀配流式柱塞泵。

背景技术：

轴向柱塞泵压力高、效率高、功率密度高，且随着设计和制造技术的进步越来越占优势。轴向柱塞泵的配流形式常常采用端面配流，但限于端面配流摩擦泄漏高、容积效率低等问题难以解决，因此柱塞泵往大排量、高转速、高压力方向发展常常采用阀配流的形式实现。阀配流相比端面配流而言，不用考虑配流盘摩擦副的泄漏和磨损问题，而且配流阀结构密封性能较好，抗污染能力强，能在高压环境下工作，因此在一些特殊场合常常采用阀配流的方式。

然而，阀配流轴向柱塞泵存在配流阀运动滞后的问题，尤其是当配流阀随缸体一起旋转时，滞后问题更加明显，严重时会导致柱塞腔的压力过高或过低，增加柱塞泵的流量脉动和压力脉动，造成流量吸入不足，从而使排量降低、倒流加剧，甚至发生气蚀现象。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种双斜盘阀配流式柱塞泵，其通过在缸体上设计与吸入阀及压出阀对应的滞后消除结构，以实现吸入阀的强制关闭及压出阀的强制打开，进而消除吸入阀的关闭滞后及压出阀的开启滞后，具有响应速度快、转速高、流量大、功率密度高、密封性能好、抗污染能力强等优点。

为实现上述目的，本发明提出了一种双斜盘阀配流式柱塞泵，其包括安装外壳、设于安装外壳两端的左端盖和右端盖、设于安装外壳内部的液压泵结构及滞后消除结构，其中：

所述液压泵结构包括缸体、左斜盘、左柱塞往复组件、右斜盘和右柱塞往复组件，所述缸体与安装外壳同轴设置，其两端与左端盖和右端盖可转动配合，该缸体内部的左右两端开设有一一对应的且相互导通的左柱塞孔和右柱塞孔，该缸体的内部还开设有与左柱塞孔导通的吸入腔及与右柱塞孔导通的压出腔，所述吸入腔和压出腔上分别设置有吸入阀和压出阀；所述左斜盘和右斜盘分别安装在左端盖和右端盖上，并且左斜盘和右斜盘分别通过对应的左柱塞往复组件和右柱塞往复组件与左右柱塞孔相配合；

所述滞后消除结构设置在缸体上，其与吸入阀及压出阀一一对应，该滞后消除结构能够随着缸体一起旋转，并在旋转过程中实现吸入阀的强制关闭以使左柱塞孔与吸入腔不导通，以及实现压出阀的强制打开以使右柱塞孔与压出腔导通，进而消除吸入阀的关闭滞后及压出阀的开启滞后。

作为进一步优选的，所述滞后消除结构为电磁式配流阀结构或凸轮式配流阀结构。

作为进一步优选的，所述电磁式配流阀结构包括永磁体和电磁组件，所述永磁体安装在安装外壳内，并位于缸体的侧面，所述电磁组件嵌装在缸体的侧壁内，并与吸入阀及压出阀一一对应，各电磁组件能够随缸体旋转，并在旋转过程中依次与永磁体相对。

作为进一步优选的，所述电磁组件包括衔铁、第一推杆以及安装框架，所述第一推杆的一端与衔铁固接，另一端与吸入阀或压出阀配合，且第一推杆与衔铁两者构成的整体安装在安装框架上，并可相对安装框架运动，所述第一推杆外部套装有弹簧，所述安装框架上还绕装有线圈。

作为进一步优选的，所述安装框架包括外壳以及上下布置在外壳上的上衔铁套和下衔铁套，所述上衔铁套和下衔铁套之间通过套管相连，所述衔铁安装在套管内，所述第一推杆穿过下衔铁套后与吸入阀或压出阀配合，所述弹簧位于衔铁与下衔铁套之间，所述上衔铁套和下衔铁套之间设置有线圈外壳，所述线圈外壳内设置有骨架，所述线圈缠绕在所述骨架上。

作为进一步优选的，所述凸轮式配流阀结构包括凸轮和凸轮组件，所述凸轮安装在安装外壳内，并位于缸体的侧面，所述凸轮组件嵌装在缸体的侧壁内，并与吸入阀及压出阀一一对应，各凸轮组件能够随缸体旋转，并在旋转过程中依次与凸轮接触。

作为进一步优选的，所述凸轮组件包括第二推杆和安装框架，所述第二推杆的一端安装在安装框架上并可相对安装框架运动，另一端与吸入阀或压出阀配合，且第二推杆与安装框架之间设置有回位弹簧，实现第二推杆的回位。

作为进一步优选的，所述安装框架包括壳体和固定套，所述固定套通过卡环卡装在壳体上，且壳体和固定套两者之间形成有容置腔，所述第二推杆的中部容置在容置腔内，两端分别穿过壳体和固定套，其穿过壳体的一端与吸入阀或压出阀配合，所述回位弹簧套装在第二推杆的外部且容置于容置腔内。

作为进一步优选的，所述吸入阀包括吸入阀支座、吸入阀阀芯以及设于吸入阀支座和吸入阀阀芯之间的吸入阀弹簧，其中，吸入阀支座安装在左柱塞孔的内壁上，其上开设有与第一推杆或第二推杆配合的通孔，其与吸入阀阀芯实现配合，该吸入阀阀芯通过滞后消除结构的动作实现左柱塞孔与吸入腔的导通与不导通。

作为进一步优选的，所述压出阀包括压出阀支座、压出阀阀芯以及设于压出阀支座和压出阀阀芯之间的压出阀弹簧，其中，压出阀支座安装在右柱塞孔的内壁上，其上开设有与第一推杆或第二推杆配合的通孔，其与压出阀阀芯实现配合，该压出阀阀芯通过滞后消除结构的动作实现右柱塞孔与压出腔的导通与不导通。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.本发明的双斜盘阀配流式柱塞泵通过设计与吸入阀及压出阀配合的滞后消除结构，以强制关闭吸入阀、强制打开压出阀，消除了配流阀的滞后现象，通过消除吸入阀的关闭滞后，避免了由于吸入不足而导致柱塞腔内空化和气蚀的产生，通过消除压出阀的开启滞后，降低了流量超调量，对减小流量脉动有利。

2.本发明还对滞后消除结构的具体结构进行了研究与设计，获得了两种较为合适的结构，可有效实现吸入阀的强制关闭和压出阀的强制打开。

3.本发明采用左右对称的双斜盘结构形式，除缸体所受径向力外，左右两边轴向作用力在缸体上自平衡，使得轴向截面内的力矩也是平衡的。

4.本发明通过在缸体的吸入腔和压出腔上设置吸入阀和压出阀，使得吸入阀和压出阀(两者构成本发明的配流阀)可随缸体一起旋转，减少了缸体-配流盘这对摩擦副，能有效地减小摩擦磨损。

附图说明

图1是采用了电磁式配流阀结构的双斜盘阀配流式柱塞泵的主视图；

图2是图1的局部放大图；

图3是柱塞泵配流阀的分布图；

图4是电磁组件的结构示意图；

图5是采用了凸轮式配流阀结构的双斜盘阀配流式柱塞泵的主视图；

图6是图5的局部放大图；

图7是柱塞泵配流阀的分布图；

图8是凸轮组件的结构示意图；

图9是配流阀的结构示意图；

图10是双斜盘阀配流式柱塞泵中工作介质流向示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-左端盖，2-进油端盖，3-左斜盘，4-左轴承，5-缸体，6-安装外壳，7-左固定环，8-套筒，9-右固定环，10-右轴承，11-右斜盘，12-出油端盖，13-右端盖，14-出油接头体，15-右滑靴，16-右回程盘，17-右球铰，18-右柱塞，19-右弹簧，20-弹簧柱，21-电磁式配流阀结构，21a-凸轮式配流阀结构，22-碟簧，23-左柱塞，24-左球铰，25-左回程盘，26-左滑靴，27-永磁体，27b-凸轮，28-电磁组件，28b-凸轮组件，29-配流阀组件，30-上衔铁套，30b-固定套，31-线圈外壳，31b-卡环，32-线圈，32b-壳体，33-骨架，33b-回位弹簧，34-下衔铁套，34b-第一推杆，35-固定环，36-外壳，37-衔铁，38-第二推杆，39-吸入阀支座，40-吸入阀弹簧，41-吸入阀阀芯，42-压出阀支座，43-压出阀弹簧，44-压出阀阀芯。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本发明实施例提供了一种双斜盘阀配流式柱塞泵，其包括安装外壳6、设于安装外壳6两端的左端盖1和右端盖13、设于安装外壳6内部的液压泵结构及滞后消除结构，其中，液压泵结构包括缸体5、左斜盘3、左柱塞往复组件、右斜盘11和右柱塞往复组件，缸体5与安装外壳6同轴设置，即缸体5的中心轴线与安装外壳6的中心轴线重合，缸体5两端与左端盖1和右端盖13可转动配合，具体通过左轴承4和右轴承10实现可转动配合。具体的，左端盖内嵌装有用于进油的进油端盖2，该进油端盖与缸体的吸入腔导通，右端盖内嵌装有出油端盖12，出油端盖12上嵌装有缸体配合的出油接头体14。

该缸体5内部的左右两端开设有一一对应的且相互导通的左柱塞孔和右柱塞孔，对应的左柱塞孔和右柱塞孔形成一组柱塞对。该缸体5的内部还开设有与左柱塞孔导通的吸入腔及与右柱塞孔导通的压出腔，吸入腔和压出腔上分别设置有吸入阀和压出阀，通过该吸入阀的开启与关闭实现左柱塞孔与吸入腔的导通与不导通，通过该压出阀的开启与关闭实现右柱塞孔与压出腔的导通与不导通，该吸入阀和压出阀构成了本发明的配流阀组件29。优选的，缸体5左侧的内部设置有碟簧22。

左斜盘3和右斜盘11分别安装在左端盖1和右端盖13上，并且左斜盘3和右斜盘11分别通过对应的左柱塞往复组件和右柱塞往复组件与左右柱塞孔相配合，即左斜盘3通过左柱塞往复组件与左柱塞孔相配合，右斜盘11通过右柱塞往复组件与右柱塞孔相配合。

该滞后消除结构则设置在缸体5上，并与吸入阀及压出阀一一对应，即每一吸入阀和压出阀均对应配备有一滞后消除结构，该滞后消除结构可随缸体5一起旋转，并在旋转过程中实现吸入阀的强制关闭以使左柱塞孔与吸入腔不导通，以及实现压出阀的强制打开使右柱塞孔与压出腔导通，进而消除吸入阀的关闭滞后及压出阀的开启滞后。

具体的，滞后消除结构优选为电磁式配流阀结构21或凸轮式配流阀结构21a。如图2-4所示，电磁式配流阀结构21安装在缸体5内部，由永磁体27和电磁组件28组成，永磁体27共设置有两个，其中吸入阀组配备有一个永磁体27，压出阀组配备有一个永磁体27，两个永磁体27通过左、右固定环7、9固定在安装外壳6内，并位于缸体5的侧面，左、右固定环7之间设置有套筒8。

参照图3，电磁组件28沿圆周方向均布在缸体5内部，并安装在每个配流阀(包括吸入阀和压出阀)的顶部，与配流阀在同一中心轴线上，即每一吸入阀及压出阀均对应设置有一电磁组件28，各电磁组件28能够随缸体5一起旋转，并在旋转过程中依次与永磁体27相对。

参照图4，电磁组件28包括衔铁37、第一推杆38以及安装框架，第一推杆38的一端与衔铁37固接，另一端与吸入阀或压出阀相连，且第一推杆38与衔铁37两者构成的整体安装在安装框架上，并可相对安装框架运动，安装框架上还绕装有线圈32。具体的，该安装框架包括外壳36、上衔铁套30、下衔铁套34，上衔铁套30和下衔铁套34上下布置在外壳36上，且两者之间通过套管相连，所述衔铁37安装在套管内，第一推杆38穿过下衔铁套34后与吸入阀或压出阀配合，具体的穿过吸入阀或压出阀的阀套的通孔，并作用在阀芯上，第一推杆38的外部套装有弹簧，该弹簧位于衔铁37与下衔铁套34之间。上衔铁套30和下衔铁套34之间设置有线圈外壳31，线圈外壳31内设置有骨架33，线圈32缠绕在骨架33上。具体的，衔铁37为圆柱衔铁，通过套管进行导向，上衔铁套30的上方还设置有固定环35，该固定环35安装在外壳36，实现上衔铁套30和衔铁37的限位。

参照图5-8，凸轮式配流阀结构21a安装在缸体5内部，包括凸轮27b和凸轮组件28b，在安装外壳6内部设置有两个固定的凸轮27b，其中吸入阀组配备有一个凸轮27b，压出阀组配备有一个凸轮27b，两个凸轮27b通过左、右固定环7、9固定在安装外壳6内，并位于缸体5的侧面。

参照图7，凸轮组件28b沿圆周方向均布在缸体5内部，并安装在每个配流阀(包括吸入阀和压出阀)的顶部，与配流阀在同一中心轴线上，即每一吸入阀及压出阀均对应设置有一凸轮组件28b，各凸轮组件28b能够随缸体5一起旋转，并在旋转过程中依次与凸轮27b接触。

参照图8，凸轮组件28b包括第二推杆34b和安装框架，第二推杆34b的一端安装在安装框架上并可相对安装框架运动，另一端与吸入阀或压出阀相连，且第二推杆34b与安装框架之间设置有回位弹簧33b，实现第二推杆34b的回位。该安装框架包括壳体32b和固定套30b，所述固定套30b通过卡环31b卡装在壳体32b上，两者之间形成有用于容置第二推杆34b的容置腔，第二推杆34b的中间部分容置在容置腔内，两端分别穿过固定套30b和壳体32b，穿过壳体32b的一端与吸入阀或压出阀配合，回位弹簧33b套装在第二推杆34b的外部且容置于容置腔内。

参照图9，吸入阀包括吸入阀支座39、吸入阀阀芯41以及设于吸入阀支座39和吸入阀阀芯41之间的吸入阀弹簧40，其中，吸入阀支座39安装在左柱塞孔的内壁上，其上开设有与第一推杆或第二推杆配合的通孔，其与吸入阀阀芯41实现配合，该吸入阀阀芯41通过滞后消除结构的动作实现左柱塞孔与吸入腔的导通与不导通。具体的，通过第一推杆或第二推杆的下压带动吸入阀阀芯41向下动作，使吸入阀阀芯41压紧在左柱塞孔的内壁上，进而使得左柱塞孔与吸入腔不导通，当第一推杆回位，吸入阀阀芯41在吸入阀弹簧40的回复力作用下回位，使得左柱塞孔与吸入腔重新导通。

参照图9，压出阀包括压出阀支座42、压出阀阀芯44以及设于压出阀支座42和压出阀阀芯44之间的压出阀弹簧43，其中，压出阀支座42安装安装在右柱塞孔的内壁上，其上开设有与第一推杆配合的通孔，其与压出阀阀芯44实现配合，该压出阀阀芯44通过滞后消除结构的动作实现右柱塞孔与压出腔的导通与不导通。具体的，通过第一推杆的下压带动压出阀阀芯44向下动作，使压出阀阀芯44远离压出腔的内壁，进而使得右柱塞孔与压出腔导通，当第一推杆回位，压出阀阀芯44在压出阀弹簧43的回复力作用下回位，使得右柱塞孔与压出腔再次不导通。

具体的，左柱塞往复组件和右柱塞往复组件与现有技术中的往复组件结构一致，无特别之处，此处进行简要说明。参照图1，左柱塞往复组件包括左回程机构和多个与均布在缸体内部左端的多个柱塞孔配合的左柱塞23，左回程机构包括左回程盘25和左球铰24，左回程盘与左斜盘相连，并与多个左柱塞23通过左滑靴26实现滑动配合，左球铰15为中空结构，头部为圆弧形，左球铰设于缸体左端，其头部与回程盘铰合，每个左柱塞与每个柱塞孔进行装配。右柱塞往复组件结构与左柱塞往复组件结构相同，包括右回程机构和多个与均布在缸体内部右端的多个柱塞孔配合的右柱塞18，右回程机构包括右回程盘16和右球铰17，右回程盘与右斜盘相连，并与多个右柱塞18通过右滑靴15实现滑动配合，右球铰17为中空结构，头部为圆弧形，右球铰设于缸体右端，其头部与回程盘铰合，右球铰与缸体之间设置有右弹簧19和弹簧柱20，每个右柱塞与每个柱塞孔进行装配，缸体左右两端的各柱塞一一同轴对应，形成多个柱塞对。当缸体5在外部旋转动力源的带动下进行旋转运动时，在两斜盘和两回程盘机构的强制作用下各柱塞对做周期性往复运动，使柱塞孔容积发生周期性变化，使得对应的吸入阀和吸出阀交替启闭，通过吸入阀将缸体左侧工作介质吸至柱塞腔，并通过压出阀将工作介质从柱塞腔压至缸体右侧，以此完成柱塞泵的吸入与压出过程。上述柱塞泵的工作原理是本领域的常规技术，因此，柱塞往复组件不限于上述限定的结构，任何可以实现上述工作过程的结构均适用于本发明。

如前所述，现有的阀配流柱塞泵在工作中会产生滞后现象，具体的，参照图10，缸体5在旋转时，两斜盘使柱塞在柱塞腔中作往复直线运动，使得柱塞腔容积发生周期性变化，引起吸入阀和压出阀周期性闭合，通过吸入阀将缸体吸入腔中的液体吸至柱塞腔，并通过压出阀从柱塞腔压至压出腔，完成吸进液体和压出液体，从而控制配流阀周期性吸油、压油，实现配流，在此配流过程中，若无滞后消除结构，会出现吸入阀关闭滞后和压出阀开启滞后的现象。

本发明设计了该滞后消除结构(包括电磁式配流阀结构和凸轮式配流阀结构)可有效消除配流阀的滞后现象。电磁式配流阀结构21的工作原理如下：缸体5旋转时，电磁组件28随配流阀组件29一起旋转，当电磁组件28随配流阀(即吸入阀、压出阀)经过永磁体27产生的磁场区域时，线圈32切割磁感线进而通电并产生电磁力作用在衔铁37上，衔铁37推动第一推杆38向下运动，并作用在配流阀阀芯(即吸入阀阀芯、压出阀阀芯)上，且压缩弹簧。对吸入阀而言，第一推杆38的推力作用在吸入阀阀芯41上，迫使吸入阀关闭，消除吸入阀的关闭滞后；对压出阀而言，第一推杆38的推力作用在压出阀阀芯44上，强制打开压出阀，消除压出阀的开启滞后；当电磁组件28随配流阀离开磁场区域后，电磁组件28失效，即线圈32不带电，作用在衔铁37上的电磁力消失，衔铁37与第一推杆38则在弹簧的回复力作用下复位，配流阀正常工作。

凸轮式配流阀结构21a的工作原理如下：缸体5旋转时，凸轮组件28b随配流阀组件29一起旋转，当凸轮组件28b随配流阀(即吸入阀、压出阀)经过凸轮27b时，第二推杆34b被凸轮27b强制推动，并作用在配流阀阀芯(即吸入阀阀芯、压出阀阀芯)上。对吸入阀而言，第二推杆34b的推力作用在吸入阀阀芯41上，迫使吸入阀关闭，消除吸入阀的关闭滞后；对压出阀而言，第二推力34b的推力作用在压出阀阀芯上44，强制打开压出阀，消除压出阀的开启滞后；当第二推杆34b离开凸轮时，回位弹簧33b使第二推杆34b回到初始位置，配流阀正常工作。

具体的，永磁体27和凸轮27b均安装在外壳6内，并位于缸体5的侧面，其具体的设置位置可根据滞后量和需要提前开启的量来设计，例如设于缸体5侧面的最上方，设于缸体5侧面顺时针旋转一定角度对应的位置等，具体可根据需要进行设计，本发明中不做限定，通过设置滞后消除结构可实现吸入阀的强制关闭及压出阀的强制开启，如若没有设置滞后消除结构，则吸入阀不会提前关闭，会由压差关闭，并产生一个滞后导致效率降低，流量特性不好，压出阀就不会提前开启，会由压差开启，并产生一个滞后导致效率降低，流量特性不好。

本发明结构紧凑，采用电磁式配流阀和凸轮式配流阀解决了双斜盘柱塞泵配流阀滞后的问题，避免了由于吸入不足而导致柱塞腔内空化和气蚀的产生，降低了流量超调量，减小了流量脉动，提高了电机柱塞泵的效率。本发明能在规定位置实时控制吸入阀关闭和压出阀开启，有效消除了配流阀的滞后问题，提高了柱塞泵的效率。本发明采用双斜盘的结构形式，除缸体所受径向力外，轴向截面内的力和力矩都是平衡的。因此，本发明具有实际的研究意义。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。