专利名称:往复式液压泵的制作方法
本发明涉及到一种驱动往复式运动机件的凸轮机构以及应用这种凸轮机构的一种定容积、无脉动、往复式液压泵。
往复式液压泵是由在泵体中的柱塞、活塞或类似的部件(以下统称柱塞)做往复式运动来完成吸入和排出液体的动作。特别是由于柱塞泵与其它种类的泵相比具有承压高、容积效率高，所以它已被广泛的应用到各个领域。但是，往复式液压泵的排液动作是间歇性的，并且排液速率在一个很大的范围内变化，由此产生了所谓的脉动。如果排液速率象上面所说的那样总是变化的，就会产生许多不利的影响。尤其是它不能用于加工厂或者其它要求在所有时间内供液恒定不变的设备。
通常往复式液压泵是由压力室、缸筒和一个在缸筒中做轴向移动的柱塞构成，压力室的一端与液体吸入口相接，通过一个吸液阀使液体只能流入压力室，而另一端与排液口相接，由排液阀控制使液体只能流出压力室。到目前为至，球型阀和提升阀一直被用做这种吸液阀和排液阀，执行开关阀门的动作。阀门的开启是由液体的压力控制，关闭是由重力作用;就是说，它是一种所谓的单向阀，只允许液体一个方向流动，有另一种阀门，它是在阀门机构内装有弹簧在一个方向上来推动阀体。在这种普通的阀门中，阀体在阀门关闭时必须在重力的作用下落在阀座上，在阀体下落过程中，当阀体接近阀座的棱角时，将使阀门的定时关闭不准确。如果阀门关闭延时，液体将会倒流，导致排液速率变化。同样，由于在阀门开启时的压力波动也会引起阀门定时开启延迟。既使在使用弹簧的情况下，也需要较硬的弹簧来保证阀门关闭定时的稳定，但因为结构的限制，要求这样的弹簧应当装在阀门机构中，弹簧的刚度又不可能太高。即使可以的话，如此高的弹簧力，反过来将作为吸液阻力作用于吸液阀上或致使产生穴蚀。对于排液阀来说，只有当阀体两端的压力在排液行程满足下列关系时，即(排液端的液体压力)+(弹簧压力)＜(压力室端的液体压力)阀门才开启，结果是弹簧压力减缓了排液速率的脉动。
阀体的材料应耐液体的腐蚀，如采用不锈钢、陶瓷、钛和耐酸镍基合金。但不锈钢也不能说对所有的腐蚀都是可能的，而陶瓷、钛及镍基合金又太轻无法保证阀门在其重力的作用下正常关闭。既使是装上弹簧也很难保证弹簧能满足耐腐蚀和弹簧弹力不变的要求。对于粘性工作介质，传统的，依靠重力或加有有限弹力弹簧的阀门开启和关闭动作迟缓有时由于粘性的作用阀门甚至无法运动。
而在以凸轮机件驱动的阀门机构中，弹簧是用来使柱塞回位的。由于弹簧的特性，即弹簧在压紧时和松驰时弹力是不同的，所以如果要满足所给的工作条件就不可避免的要用一个非常大的压力，它使无用功增加同时也降低了耐久性。也可以采用槽式凸轮，但由于定容液压泵要求精度很高，凸轮槽与凸轮间的间隙是一个难题，导致泵的生产和装配都困难。
本发明的目的是提供一种排液速率无脉动的、供液流量恒定的往复式液压泵。
本发明也是为象往复式液压泵这样的往复式机构提供一种凸轮机构。
本发明的另一个目的是为往复式液压泵提供一种驱动装置，它能使阀门在所要求的，与柱塞行程对应的精确时间内准确的开闭，并能消除在前面论述中所说的先有技术的各种缺点。
本发明的第三个目的是为往复式液压泵提供结构简单，能够在任何工况下，平稳而准确地向柱塞传递回复力的柱塞回位装置。
本发明中的凸轮机构是由装在一根轴上，相间120°的三个平面凸轮构成，每个平面凸轮都有一个按这样规律变化的轮廓线，即在上升区段内当转角增加时，凸轮升程随之增加;而后当转角继续增大时，凸轮进入下降区，凸轮升程随之减小。至少在上升区或下降区内，都要包含有一个加速区使凸轮升程加速变化，一个等速区使凸轮升程呈线性变化，和一个减速区使凸轮升程减速变化。在加速区内每单位转角的升程与在减速区内对应的单位转角的升程之和应等于在等速区内每单位转角的凸轮升程。
采用本发明的凸轮机构的往复式液压泵包括三个柱塞泵，其排液口连接在一个共同的排液管上，以及位于驱动装置和柱塞泵之间的凸轮机构。
每一个柱塞泵包括吸液口、排液口、一个与这两个阀口相连作为压力室的缸筒，一个在缸筒中轴向转动的其一端进、出压力室的柱塞，和一个旋转支承在柱塞另一端的凸轮从动机构。
三个凸轮从动机件分别与凸轮机构的三个平面凸轮连接。凸轮机构是按前述的关系装配的。而不论是与柱塞排液行程相对应的上升区还是下降区都包含有使凸轮升程加速变化的加速区，升程呈线性变化的等速区，和升程减速变化的减速区。凸轮在加速区单位转角的升程与在减速区单位转角的升程之和等于凸轮在等速区单位转角的升程。
在此凸轮机构中，如果把三个平面凸轮的升程曲线叠加在一起，那么在任何转角，也就是任何时间，单位转角的升程都是常数，至少就升程的上升区和下降区而论是这样的。所以在使用这样的凸轮机构的往复式液压泵中，由三个柱塞叠加后的输出流量是恒定的，不随时间而变化。
如果将本发明的凸轮机构如这样用于三个往复式机械的驱动系统，那么至少是在这往复式机械的工作行程或是回位行程中，经过叠加的每单位凸轮转角或每单位时间的行程，在所有时间都是恒定不变的。泵的总流量在任何时间保持不变。
在本发明中往复式液压泵的驱动装置的特点是依靠弹簧的作用力使吸液阀关闭。在柱塞从吸液行程的初始到终了的过程中，与柱塞驱动装置相连的凸轮克服吸液阀弹簧反力开启吸液阀。在柱塞排液行程接近终了的一个短小的时间过程中，与柱塞驱动装置相连的凸轮消除了作用在排液阀上的弹簧压力。
在吸液行程开始时，吸液阀驱动凸轮克服弹簧作用力打开吸液阀门，同时排液阀门在弹簧力作用下被关闭。在吸液行程的末端，吸液阀门在弹簧力的作用下关闭。
在吸液行程末端，也就是排液行程初始的一个短小的时间过程，排液阀驱动装置消除了作用于排液阀上的弹簧力。这样，吸液行程开始，一旦排液阀前后的压力达到平衡，在压力室里的液体只需要克服由排液阀本身重量引起的微小的阻力就可以流出排液口。这种情况要一直持续到排液行程末端，即吸液行程开始。
根据本发明，在柱塞行程内，根据所要求的时间，可以分别获得吸液、排液阀门的定时开启和关闭。这对工作介质为粘性液体的往复式液压泵特别有用。
本发明的往复液压泵的柱塞回位装置包括几个用来收集由多个柱塞泵供给的，具有一定压力的液体集液室。这些集液室是互相联通的。
在多个柱塞泵的集液室中，那些处于排液行程的柱塞泵的集液压室中的液体被压到那些还处于吸液行程的柱塞泵的集液室中，而后又被压回对应的柱塞。
当一个柱塞在工作行程时，液体被压出相应的集液室而进入与处于回行程的柱塞相对应的集液室。而在所有集液室及其相互间的联接管路中的液体总量在任何时间都是恒定不变的，所以使柱塞的回位运动平稳进行。至于流体的压力，保证柱塞回位所需的最低压力是足够的，并且由于这个压力在所有时间是恒定的，不会产生象使用弹簧时所引起的能量损失。由于作用在凸轮从动机构上的表面压力，在柱塞回位运动中始终不变，所以不会引起局部磨损。因此，这个机构是合理的。
图1是本发明的凸轮机构的凸轮升程曲线，纵坐标表示凸轮从动机构的升程，横坐标表示凸轮轴转角。
图2是一个传统的单作用往复式液压泵的流量曲线图。纵坐标表示输出流量，横坐标是凸轮轴转角。
图3是一个与图2相似的传统的三柱塞单作用往复式液压泵的流量曲线。
图4为一个代表本发明的三柱塞单作用往复式液压泵的平面图。
图5是图4所示的往复式液压泵沿一个柱塞轴向的剖示图。
图6是图5所示的往复式液压泵的包括吸液阀门部分的局部放大图。
图7是图6中所示的吸液阀阀座的放大图。
图8是图6所示的从动杆的放大图。
图9是图5所示的往复式液压泵包括排液阀门的局部放大图。
图10是图9所示的排液阀头部的放大图。
图11是图9所示的从动杆的放大图。
图12是图5中所示的微调机构(从支承轴端看)。
图13是图12所示的，沿A-A线的剖示图。
图14是图5所示的往复式液压泵的三个凸轮的升程曲线图。横坐标表示转角，纵坐标表示升程。
首先，说明一下凸轮机构。
图1是凸轮升程曲线图。纵坐标表示凸轮从动机构的升程H，横坐标表示凸轮轴转角(θ＝wt)。为更好的理解其各自的速度，它们分别用实线，点划线和双点划线表示。平面凸轮的轮廓线保证凸轮从动机构的升程按此曲线变化。
平面凸轮的升程曲线a1、a2和a3的每一条曲线都具有一个上升区，在此区域里随着转角的增加，升程增加(就a1曲线而言，此区域为θ＝0°至180°)，和一个下降区，在这区域里，升程随着转角的增加而减小(对同一条曲线来讲，此区域为θ＝180°至360°)。上午区内包括一个加速段，在其间升程加速增加(就升程曲线a1而言，此段为θ＝0°至60°)，一个等速段，其间升程呈线性变化(对同一条曲线而言，此段为θ＝60°至120°)，和一个减速段，在此段内升程减速变化(对同一条曲线，此段为θ＝60°至120°)，和一个减速段，在此段内升程减速变化(对同一条曲线，此段为θ＝120°～360°)。在图示的曲线中，上升区和下降区是对于轴对称的。从图中可以看出，升程曲线a1～a3的形状是相同的，只是相位互相差120°，相交形式有两种，每60°变换一次(分别由图中的Ⅰ和Ⅱ表明)。
工程设计就是使在加速段上的每单位转角Δθ的升程Δh1与在减速段上每单位转角Δθ的升程Δh2之和等于在等速段上每单位转角Δθ的升程ΔH，就是说不论是在加速段上还是在减速段上或是在两段上都是这样，即关系式△h1+Δh2＝ΔH在区域I点的任何位置都是正确的。即在这个条件下，就上升区而论，每单位转角的升程是不随时间变化的常数，从整个凸轮机构来考虑也是一样的。
另外，这样的设计只能用于升程曲线图的上升区或下降区，且在图示的轴对称的凸轮的情况下，当凸轮反向旋转时，凸轮的性能也是一样的。例如把这种凸轮机构应用于一个往复式液压泵，后面将要论述，将曲线的上升区或下降区对应于泵的排液行程，而其它的对应于另一个泵的吸液行程。这样应用前面论述的设计即一个上升和下降区对应于一个泵的排液行程，就能得到一个恒定的、无脉动的输出流量。
下面就来具体论述按照这个原理设计的往复式液压泵。在传统技术中，往复式液压泵是由一个曲柄机构驱动的，因为输出流量和曲柄轴的角速度不成正比关系，所以导致脉动，单作用往复式液压泵的情况示于图2，横坐标表示曲柄转角，纵坐标表示输出流量。流量在θ＝0°到θ＝90°的曲柄转角范围内逐渐增加，在90°转角达到最大值，然后，逐渐减小。而在θ＝180°到θ＝360°的柱塞回行程内，输出流量为0，从θ＝360°起又重新开始排液。工作行程和返回行程的平均输出流量用一条点划线表示。所谓三柱塞单作用往复式液压泵具有三个柱塞，相互间隔120°曲柄转角，其曲线示于图3。
具有三个柱塞泵由凸轮机构10驱动的往复式液压泵示于图4和5。
凸轮机构10包括支承在凸轮箱11内轴承12上的凸轮轴13和轴向装设在凸轮轴上，依次相间120°转角的三个平面凸轮14。
每个柱塞泵包括一个压力室21，一个缸筒22，和一个在缸筒22中轴向滑动的、其一端可以进、出压力室21的柱塞23。压力室21由位于缸筒22端部的盖体24形成，压力室一端与吸液口26相接，并通过吸液阀控制液体只能流进压力室21。另一端通过排液阀27与排液口28相连，排液阀只允许液体流出压力室21。排液口28与一个共同导管或排液管(图中没有画)相连接。
缸筒22与缸套30连接，缸套装在凸轮箱11上。缸筒22和盖体24由螺栓32固定在缸套30和锁板31之间。柱塞23的另一端同轴整体地与一个可以在缸套30内轴向滑动的导向活塞33连接。凸轮从动件34可转动地支承在导向活塞33的端部。在缸套30内，在柱塞23周围由缸筒22的端面37和导向活塞33的端面38形成一个环状空室39。空室39与缸套30上的孔40相联。孔40通过管路与一个液压源如蓄能器或弹簧活塞充液器相接。这样在空室39内总是充满着有一定压力的液体，从而产生一个回位力使导向活塞33和柱塞23趋于向右方移动，这样，凸轮从动件34总是与凸轮14相接触。
回位力可以象通常那样由弹簧产生。进一步，对于采用多个柱塞泵的多体泵，如本文中的实例，也可以采用把所有的空室通过管路互相连通的方法以达到同样的功能。管路的一端联接着上面所说的液压源，另一端封闭。在这种情况下，可以用一个油泵作为液压源，并且在管路的另一端装一个溢流阀。进而，如果能保证在任意的凸轮轴转角，柱塞在工作行程的位移总是等于柱塞在返回行程的移位。那么与空室相接的管路的另一端就可以封闭起来，这在后面还要论述。
上述往复式液压泵是这样工作的。
当动力装置(图中没有画)开始驱动凸轮轴13旋转时，三个凸轮从动机构按照图1所描述的相间120°的升程曲线运动。当某一柱塞处于工作行程，也就是排液行程，柱塞如图所示向左运动，液体向吸液口的回流被单向阀25挡住。所以压力室中的液体，通过单向阀27和排液口28进入总的排液管。液体从柱塞23被压入总的出液管。当柱塞处于返回行程，如图所示向右运动时，液体通过单向阀25被吸入压力室21。这时单向阀27阻止液体由排液口28回流到压力室21中。
现在来详细叙述凸轮机构10与柱塞泵的运动之间的关系。图5所示的情况对应于图1中升程曲线图上凸轮转角为θ＝0°的状态。当凸轮轴13从此状况开始，按箭头所示方向旋转，由升程曲线a1表示的第一个柱塞，在开始的60°凸轮转角内，以加速方式向图5所示的左方运动，在随后的60°转角内，柱塞向同一方向，以等速运动，进而，在以后的60°转角内，柱塞在同一方向上以减速运动而达到此行程的终点。第二和第三个柱塞将依次滞后120°以同样的方式运动。
在第一个60°的区间Ⅰ中，当第一柱塞处于加速工作行程时，曲升程线a2表示的第二柱塞处于等速行程，由升程曲线a3表示的第三柱塞正处于减速返回行程。在随后的60°区间Ⅱ上，第一柱塞进入等速工作行程，这时第二柱塞处于减速返回行程，而第三柱塞处于加速返回行程。当只考虑工作(排液)行程时，可见一个柱塞的等速行程和另外二个柱塞混合的返回位行程每60°变换一次。
在图1所示的Ⅱ区域的60°间隔内，只有与升程曲线a1对应的柱塞处于排液行程，流量表示为ΔQ∶Δθ。在另一个由I表示的60°间隔内，总的排液量由另二个柱塞的排液量确定。流量表示为(Δq1+Δq2)∶Δθ。如前面对凸轮机构描述的那样，每个平面凸轮的轮廓线都使得在升程曲线图上加速段每单位凸轮转角的升程Δh2与减速段上每单位凸轮转角的升程Δh2之和等于在等速段每单位凸轮转角的升程ΔH。由此，关系式△Q＝Δq1+Δq2成立，且往复式液压泵的流量总是不变的。
现在讨论往复式液压泵的柱塞返回装置。在由图4和图5所表示的往复式液压泵中，如果每一个平面凸轮14的轮廓线的上升区和下降区是关于轴对称的，那么处于等速段行程的柱塞的移动量就等于另两个处于返回行程的柱塞的转动量之和，而两个处于工作行程的柱塞的移动量就等于另一个处于等速行程的柱塞的移动量。因此，在这种情况下，由于使柱塞返回的液体只是在三个空室39之间流进和流出，从理论上讲量保持不变，即不增加也不减少，所以管路的另一端是可以封闭起来的。然而，在实际中，考虑到泄漏或其它诸如此类的问题，一个最小容量的泵可以提供补偿这些泄漏的液体。做为液压源，除了泵以外，也可以采用蓄能器或使用弹簧活塞式的再充液机构。图4具体表示出与三个柱塞23对应的三个空室39通过接在孔40上的管路15互相联接在一起。管路15的一端与液压源，如油泵或蓄能器相接，管路15的另一端与溢流阀17联接，(如果液压源是蓄能器，则不需要此阀)。所以室39总是充满压力液体。这些压力液体作用在导向活塞33的端面38上，产生一个返回力使导向活塞33和柱塞23趋向于向图中所示的右方运动。在确定端面38的面积和压力液的压力时，要保证为使柱塞23返回所需的最小极限回位力。
另外，用弹簧来使柱塞返回是较常用的，但由于弹簧的特性，弹簧伸长时与压缩时的压力不同，为满足所有条件的要求，就不可避免的要使用相当硬的弹簧，从而导致不必要的能量消耗，并且耐久性也要考虑。滑块式凸轮也可以使用，但为使泵液容积恒定，装置要求很高的精度，但凸轮槽与从动件之间的间隙成为一个问题，其中包括制造、装配的困难。
采用液体双作用形式不仅可以消除老式结构的缺点，还有以下的优点当某一个柱塞处于工作行程时，液体被压出相应的油室而分别进入另外两个油室，使相应的柱塞返回。因此在三个油室及联接它们的管路中的液体总量是恒定的，使柱塞的返回运动平稳。
就液体压力而言，足以保证柱塞返回的最小极限压力，因为它总是个常数，不存在象弹簧那样产生的能量损失。因为在柱塞回位过程中，作用在凸轮从动机构上的表面压力恒定不变，所以避免了凸轮的局部磨损。因此，这个机构是合理的。
根据各种不同的工作条件(包括高速运动、低速运动，和用于高粘性液体)，借助控制溢流阀，为达到最佳工作运动所要求的液体压力都可以迅速、简便地得到。
既然与由柱塞作用的排液压力对应的液体压力能加以控制，因而从缸筒泄漏的液体是可以控制的。例如，如果把压力室中液体的压力定为排液压力的一半，漏损量将此液体泄至大气的情况减少一半。在这种情况下，如果使用合适的润滑油作为使柱塞回位的液体来润滑柱塞，那么定量液压泵的耐久性将得到很大的改善。
当然，可以在柱塞与回位活塞之间建立一个常压带，将压力室中的工作液体与空室中的润滑油完全隔离，以防止泄漏的液体混合在一起。
在高温的情况下，通过循环在柱塞周围的起回位作用的液体可以起到冷却柱塞的作用，除了冷却柱塞以外，可以防止热量从柱塞和缸筒向其它部件传递，从而也保护了其它的部件。
现在来讨论阀门驱动装置，如图6所示，位于吸液口26和压力室21之间的吸液阀由一端带圆锥型阀头42的阀杆41和环状阀座43组成。阀杆41穿过阀座43上的圆孔，在杆的另一端有螺纹44。在螺纹44部分装有一个弹簧座45和一个止动螺母46。阀杆41被一个装在弹簧座45和一个锁紧接头47之间的弹簧48推动使阀头42压紧在阀座43上。锁紧接头47是用螺纹旋紧在盖体24上的，并在吸液阀25和吸液口26之间形成一个通道49。另外，从图7中可以看到，阀座43有一个多元导向体50为阀头42提供径向导向。
杆件52一端通过销钉51与锁板31连接。另一端为棘爪54与进液阀驱动凸轮咬合。在杆的中部有一个凸牙55与止动螺母46接触(见图8)。装有凸轮53的心轴56由一对支架57支承，并通过传动装置(图中没有表示)与凸轮机构的凸轮轴13相联接并同步运转。传动装置包括链轮和链条，即当凸轮13旋转一周时，心轴56也旋转一周。
吸液阀驱动凸轴的轮廓由一直径较大、占凸轮圆周近一半的部分58(它与柱塞23的吸液行程相对应)和一直径较小、占凸轮剩下的近一半的圆周的部分59构成，此部分与柱塞23的排液行程相对应。较大直径部分58包括一个斜线部分60使其与小直径部分59平滑的联接在一起。斜线部分60对应着吸液行程的终端，也就是说对应着排液行程的始端，58与59两部分不连续的部分形成一个台阶61。
排液阀27处于压缩室21和排液口28之间，见图9。它是由一个圆锥阀头62和一个环状阀座63组合而成。由图10可以看到，阀头62的延长部分64有几个径向延伸导向肋65。导向肋65是与阀座63的孔滑动接触，从而为阀头62提供径向导向。阀杆68穿过锁紧接头67，它用螺纹联接在盖体24上，并在出液阀27和出液口28间形成通道。阀杆68可以轴向滑动，并与阀头62同轴。阀杆68的一端装有一个用螺纹联接的弹簧座69。装在固定板31的延伸部31′上的支板70有一个用螺纹拧上的调节螺钉71，弹簧72装在调节螺钉71和弹簧座69之间把阀杆68推向图中所示的下方。弹簧72的作用是通过阀杆68推动阀头62压紧在阀座63上。
杠杆74的一端由销钉73联接在延伸部31′上，另一端成棘爪形与排液阀驱动凸轮75接触，中部有一个凸起77与弹簧座69接触(见图11)。心轴79上装有凸轮75，并由一对支板78支承，通过一个由链轮和链条组成的驱动装置(图中未表示)驱动凸轮机构的凸轮轴13同步旋转，也就是说，当凸轮轴13旋转一周时，心轴79也旋转一周。
排液阀驱动凸轮75的轮廓包括占凸轮75圆周多一半的一个直径较大的区段80(它与柱塞23的排液行程对应的)和占凸轮75圆周剩余部分的(与柱塞23的吸液行程对应的)小直径区段81，大直径段80比小直径段81大一个θ角。θ角的大小由凸轮75的转速和液压泵的排液压力来决定。大直径段80的初始段82与小直径段平滑的联接。而在与排液行程始端对应的区段，也就是吸液行程的初始端，80与81两个区段是不连续的，有一个台阶83。
图12和图13表示每一个阀门开启和关闭定时的微调机构。每一个吸液阀和排液阀都有一个这样的微调机构，可以分别调整每个阀门的开启和关闭定时。因为这些机构都是一样的，所以这里仅叙述吸液阀25的一个微调机构。图12表示装有吸液阀驱动凸轮53的心轴的端部。通过链条与装在凸轮机构的凸轮轴13上的链轮84相联的链轮85松动地装在心轴56上。链轮85与调节盘86是一体的，而调节盘86又由螺栓将其与一个用键固定在心轴56上的圆盘87夹紧在一起。在圆盘87上穿过螺栓88的孔89沿着圆周方向为一长孔。调节盘86上开有一个缺口91，在缺口处有一个销钉90装在圆盘87上，两个对置的调节螺钉92装在缺口91两端的圆周边缘上，销钉90处在这两个调节螺钉的中间。当把螺栓88放松后，通过旋转调节螺钉92，改变其轴向位置就可以调整调节圆盘86与圆盘87之间相对的角位置。这样，就改变了心轴56相对于凸轮轴13的旋转角度，或者说改变了吸液阀25相对于柱塞23的行程的开启和关闭定时。也就是说，可以同时调整三个柱塞(对三柱塞泵来说)的开启和关闭定时。同样地，也可以调整排液阀27相对于柱塞23行程的开启和关闭定时。如果在调节圆盘86的外圆93处开一个切口，并且在圆盘86的外缘94上对应地刻上刻度线，那么，微调操动就更容易进行。
图14描述了按前面所述的方式排列的往复式液压泵凸轮驱动装置的运动过程。此外，图14中的升程曲线a，b、c分别对应于柱塞驱动凸轮14、吸液阀驱动凸轮53和排液阀驱动凸轮75。
图5、图6和图9中所示的状态部对应于图14中，当θ＝0°时的工作状况，即吸液行程已经结束，而排液行程即将开始。这时，吸液阀25已经关闭，而排液阀27虽然已经不承受弹簧72的压紧力，但由于在此阀两端压力差的作用，排液阀27仍然处于关闭状态。
首先，排液行程一直持续到凸轮轴13转过180°为止。由图6和14可以看出，在这180°的过程中，吸液阀驱动凸轮53的升程为0。换句话说，即槓杆52的棘爪53一直与凸轮53的小直径区段59啮合，没有使阀杆41产生位移。所以吸液阀25仍然关闭。另一方面，从图9和14可以看出，在这180°的间隔内，排液阀驱动凸轮75始终保持着hc的升程。即槓杆74的棘爪76一直与凸轮的大直径段80啮合。所以排液阀27不承受弹簧72的压力。此外，在此排液行程的初始部分，随着柱塞23运动，在压力室21中的压力逐渐增加，一旦其压力与阀头62另一面的液体压力达到平衡，液体就将推动阀头62开启，液体从压力室21流向排液口28。此时的阻力仅为阀头62的微小重量。
当运行到排液行程始端时，排液阀驱动凸轮75的台阶部分83使杆74的棘爪76与大直径区段80脱离啮合，而落到了小直径区段81上。从而使杆74下降，阀杆68在弹簧72的作用下，向下运动，把阀头62压在阀座63上，如图9所示。所以，排液阀立即被完全关闭。同时，杆52的棘爪54与吸液阀驱动凸轮53的小直径区段59脱离，并与斜线60啮合，这就是而后的180°范围的吸液行程的开始。当吸液行程开始时，吸液阀驱动凸轮53使杆52克服弹簧48的压力，逐渐推进起阀杆41，使阀头42离开阀座43。由此，使吸液阀25开启，液体由吸液口26流向压力室21。由图14可见，凸轮59在进液行程内，保持着杆52的棘爪54处于升程hb，使吸液阀一直打开。
当吸液行程接近终端时，排液阀驱动凸轮75在排液行程终端的一个小的区段(同转角量表示称为θ角)内，使杆74抬起。因为杆74的凸起部分77与弹簧座69接触，所以克服了弹簧72的压力使阀杆68向上(由图所示)运动，从而消除了作用在阀头62上的弹簧72的压力。这时，阀头62的下游，即排液口28这边，由前面排液行程排出的液体仍保持着其原有的压力。而在阀头62的上游，即在压力室21这边，液体由于吸液行程而产生负压;因此，由于阀头62两边的压力差，使阀头62仍旧与阀座63接触，在吸液行程的终端，吸液阀驱动凸轮53的台阶部分61使杆52的棘爪54与大直径区段58脱离，而落到小直径区段59上，从而使杆52回到了图6所示的状态。结果在弹簧48的压力作用下，吸液阀25立即关闭。
这样，如图14所示，在柱塞23的排液行程内，吸液阀驱动凸轮53的升程曲线b所示的升程为0，而排液阀驱动凸轮75的升程曲线C保持hc的升程，当吸液行程开始时，吸液阀驱动凸轮53的升程为hb，而排液阀驱动凸轮75，在初期的升程为0，但在吸液行程终端前的一个小角度θ处，升程又达到了hc。如前所述，凸轮的定时是由驱动柱塞23做往复运动的凸轮机构的凸轮轴13通过链轮和链条传动机构使凸轮53的心轴56和凸轮75的心轴78与其同步运转而获得的。
如前所述，因为弹簧48和72是放置在阀门机构的外边，所以对弹簧的装置空间没有限制。而如把弹簧放置在阀门机构内，其装置空间就要受到限制。这样，弹簧的设计比较容易，以保持迅速、准确关闭阀门。并且，由于弹簧48和72不与液体接触，因而排送腐蚀性液体时，对阀门机构来说，只需考虑阀头和阀座和耐腐蚀性。
如果将此阀门驱动装置用于定溶积液压泵以避免排液速率的脉动，如上所述，此装置将通过保证吸、排液阀准确开启和关闭来改善液压泵的容量恒定。
具体到本文就是通过使阀门驱动凸轮与柱塞驱动凸轮同步来控制吸、排液阀的开启和关闭。这样，也同样可以设计一种阀门驱动凸轮轮廓线，使每一个阀门的开启程度，在任一柱塞位置，都与液体流量成正比，进而，吸、排液阀的开启和关闭定时与柱塞运动的联动，除上述具体设计外，还可以作以下的设想(a)基于滑阀的方法。
Ⅰ、根据平面往复运动的分配阀。
Ⅱ、根据旋转平表面的分配阀。
Ⅲ、基于圆柱体旋转表面的分配阀。
Ⅳ、基于圆锥旋转表面的分配阀(b)用电磁阀实现电气定时的方法(c)由液压或气动进行间接定时的方法(d)通过机械措施或微型计算机根据液压泵转速自动定时的方法做为本发明的一个具体实例，上面详细的论述了由三个平面凸轮构成的凸轮机构，和使用这种凸轮机构，并含有三个缸筒-柱塞组件的往复式液压泵。基于本发明的思想和范围，可以得到其它的变型和改进。
尤其可以认为本发明可以具体地应用到包含三个以上平面凸轮的凸轮机构形成。同样，往复式液压泵可以由三个以上的缸筒-柱塞体构成。
权利要求
1.由装在同一根轴上的，依次相间120°的三个平面凸轮组成的凸轮机构，其每一个平面凸轮的升程曲线都包含有一个上升区，在这个区里随着凸轮转角的增加升程也增加；和一个下降区，在此区当平面凸轮的转角增加时，升程减小，不论是所说的上升区，还是下降区都有一个加速段，在此段升程加速变化；一个等速段，在此段升程呈线性变化；和一个减速段，在段内升程减速变化。而在这种结构中，其加速段单位转角的升程与减速段单位转角的升程之和等于其等速段单位转角的升程。
2.按照权力要求1所述的凸轮机构，特征在于其上升区是轴对称的。
3.按照权利要求
1所述的凸轮机构，特征在于其上升区和下降区是非对称的。
4.往复式液压泵由其排液口接在一根总管上的三个柱塞泵和一个置于驱动机构和柱塞泵之间的凸轮机构组成。每一个柱塞泵包括一个吸液口，一个排液口，一个具有与这两个口相接的压力室的缸筒，一个可在缸筒中轴向滑动的，其一端可进出压力室的柱塞，一个可旋转地支承在柱塞另一端的凸轮从动件，和一个推动柱塞使凸轮从动件始终与凸轮紧密接触在一起的装置。上面所说的凸轮机构由三个装在一根公共轴上，依次相接120°的平面凸轮组成。每一个平面凸轮的升程曲线都有一个上升区，在此区里，凸轮转角增加，升程随之增加，和一个下降区，在此区凸轮转角增加升程减小，在所说的上升区和下降区这两个区中，对应于柱塞排液行程的一个区包括一个升程加速变化的加速段，一个升程呈线性变化的等速段，和一个升程减速变化的减速段。此凸轮其加速段单位转角的升程与减速段单位转角的升程之和等于等速段单位转角的升程。
5.按照权力要求4的往复式液压泵，特征在于其推动柱塞的装置是每一个柱塞泵中的充有一定预压液体的液压室。所有的液压室都互相联通。
6.按照权力要求5所述的往复式液压泵的特征在于其所说的液压室都与一个一端接着液压源的管路相连。
7.按照权力要求6中所说的往复式液压泵的特征在于其所述的液压源是一个蓄能器。而前述管路的另一端是封闭的。
8.按照权利要求
6中所说的往复式液压泵的特征在于所述的液压源是一个泵，而所说的管路的另一端装有溢流阀。
9.按照权力要求4所说的往复式液压泵的特征在于包含一个阀门驱动装置使吸液阀和排液阀的开启和关闭定时与柱塞运动同步。
10.按照权力要求4中所说的往复式液压泵的特征在于其所述的阀门驱动装置包括一个推动吸液阀关闭的弹簧，一个与驱动装置相联的吸液阀驱动凸轮，在从柱塞吸液行程起始到终止的过程中，克服前面所说的弹簧的压力使吸液阀开启，以及包括一个与驱动装置相联的排液驱动凸轮，在从柱塞排液行程的一短小的时间到排液行程终点的过程中，使排液阀卸除了弹簧的压力。
11.按照权力要求10中所说的往复式液压泵的特征在于所述的吸液阀驱动凸轮和排液阀驱动凸轮的支承轴都是通过链轮和链条传动装置与所说的驱动装置的轴同步相联的。
12.由一个吸液口，一个排液口，一个具有一与上面两个口相连的高压力室的缸筒，一个可在缸筒中滑动，并使其一端所进动高压室的柱塞，一个驱动柱塞往复运动的驱动装置，一个置于吸液口和压力室之间的吸液阀，和一个置于压力室和排液口之间的排液阀组成的往复式液压泵，其吸、排液阀的开启和关闭定时与柱塞运动的配合是通过对阀门驱动装置的改进而达到。
13.按照权力要求12中所述的往复式液压泵的阀门驱动装置包括一个推动吸液阀关闭的弹簧，一个与驱动装置相联，在从柱塞吸液行程起始到终止的过程时，克服前面所说的弹簧的压力使吸液阀开启的吸液阀驱动凸轮，以及包括一个和驱动装置相联，在从柱塞排液行程的一短小的时间到排液行程终点的过程中，使排液阀卸除弹簧的压力。
14.按照权力要求13中所述的往复式液压泵的阀门驱动装置其特征在于吸液阀驱动凸轮轴和排液阀驱动凸轮轴都是经一个由链轮和链条组成的传动装置与驱动装置的转轴同步联接起来的。
15.在由多柱塞泵和一个置于驱动装置和柱塞泵之间，使泵的吸液和排液循环相继变化的凸轮机构组成的往复式液压泵中，每一个柱塞泵都包括一个吸液口，一个排液口，一个具有与这两个口相连的压力室的筒，一个可在缸筒中轴向滑动、其一端可进出压力室的柱塞，和一个推动柱塞使凸轮从动件始终压在凸轮上的柱塞返回装置。柱塞返回装置的改进的特征在于此柱塞返回装置在每个柱塞泵里，都有一个充满着有一定预压液体的液压室，且所有的液压室都是互相连通的。
16.按照权利要求
15中所述的往复式液压泵的柱塞返回装置的特征在于其所指的液压室由一个一端与液体源相连的管路联接在一起的。
17.按照权力要求16中所述的往复式液压泵的柱塞返回装置的特征在于其所指的液压源是一个蓄能器，并且所说的管路的另一端是封闭的。
18.按照权力要求16中所述的往复式液压泵的柱塞返回装置的特征在于其所说的液压源是一个液压泵，且所说的联接管路的另一端装有一个溢流阀。
专利摘要
往复式液压泵由多个平行相连的气缸柱塞装置组成，由一个通过旋转传动机构驱动的凸轮机构(10)驱动。为了保证排液量恒定，采用了三个气缸柱塞装置。三个平面凸轮(14)装在一根轴(13)上依次相间120°，每个平面凸轮的升程曲线(a1、a2、a3)设计成在加速段单位转角的升程与减速段内相应于单位转角的升程之和等于匀速段单位转角的升程。
文档编号F04B9/04GK85105369SQ85105369
公开日1987年1月21日 申请日期1985年7月13日
发明者吉村广市 申请人:富士技术工业株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan