专利名称：一种机电两用的活塞直联驱动式往复泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃机组合往复泵，尤其是大流量、高扬程的往复泵，以及无电状态下使用的一种机电两用的活塞直联驱动式往复泵。
背景技术：
公知的现有往复泵多采用曲轴连杆机构驱动活塞做往复运动，其优点是具有排出压力高、效率高，并具有特有的良好自吸性能。但也存有如下不足1、曲轴连杆机构驱动活塞行程短，相应的阀门开启频率高、寿命短；2、活塞运动为变速运动，泵的能耗高，流量和扬程有较大的脉动；3、流量小，目前市场上大流量往复泵极少看到；4、现有技术的往复泵的动力源多为交流电机、直线电机和液压驱动等形式，在无电力和停电情况下则不能使用。至今还没有检索到和看到有内燃机和电机两用的、内燃机和往复泵活塞直联驱动
式的往复泵。
发明内容
本发明为解决上述问题，采用内燃机活塞杆直接驱动往复泵活塞，实现了高扬程、 大流量、流量和压力脉动小、结构简单，可满足消防、矿山、油田等行业的各种作业使用要求，特别是能满足在无电源或紧急停电状况下的使用要求。另外，附加曲轴连杆机构，可实现电机驱动水泵，从而达到内燃机和电机两用之目的。本发明所采用的技术方案是一种机电两用的活塞直联驱动式往复泵，主要由内燃机汽缸总成(包括汽缸、活塞、活塞杆等)、往复泵泵缸总成(包括泵缸、活塞、活塞杆等)、齿条杆、齿条杆离合器、齿条杆连接件、联轴器、齿轮、曲轴、连杆、启动轮、启动机、电机、电机离合器及带有吸入阀、排出阀的管路等组成。其特征是内燃机活塞杆通过齿条杆离合器、齿条杆、联轴器与往复泵活塞杆相连接，形成内燃机汽缸与往复泵泵缸组合。每两个组合为一组，每组两支齿条杆中间有一齿轮，齿轮和两齿条杆相啮合。可以有若干组组合。连杆的一端和曲轴连接，另一端和齿条杆连接件连接。所述的齿条杆是矩形杆状结构件，在其前后两端分别设有锁紧定位装置，在其中部一侧是与齿轮啮合的齿槽，另一侧为齿条杆连接件。所述的齿条杆离合器是长度大于内燃机活塞行程的中空结构管，其一端可以锁紧齿条杆，另一端在内燃机工作时锁紧内燃机活塞杆，在用电机驱动时，该端齿条杆离合器分离，内燃机活塞杆可以在中空结构管内自由行程，且不得脱出其外。所述的同一组的内燃机汽缸组与往复泵泵缸组的活塞行程相等，两侧活塞杆运动相位差180°，即一侧内燃机汽缸活塞和往复泵活塞在左死点时，另一侧内燃机汽缸活塞和往复泵活塞在右死点。所述的一种机电两用的活塞直联驱动式往复泵，有一组或多组内燃机汽缸与往复泵泵缸组合，其内燃机汽缸和往复泵泵缸总数各是2个或2的倍数。所述的曲轴，曲轴上拐径的个数和内燃机汽缸与往复泵泵缸组合的组数相等，曲轴的一端设有启动轮，启动轮的外侧设有启动机，使用内燃机作动力时，启动机的传动机构将驱动齿轮啮合入启动轮齿圈，实现对内燃机的电启动，曲轴的另一端设有传动轮，传动轮的外侧设有电机离合器和电机，使用电机作动力时，接合电机离合器，电机可通过传动轮实现对曲轴的动力输入。所述往复泵泵缸，每一个泵缸上安装吸入阀和排出阀，分别与吸入管、排出管相连接。往复泵吸入管路、排出管路上各安装总阀门。另外每个往复泵泵缸套上均安装气阀。所述的一种机电两用的活塞直联驱动式往复泵，可以使用内燃机和电机两种动力，当使用内燃机作动力时，需切断电机离合器，锁紧齿条杆离合器，当使用电机作动力时， 需断开齿条杆离合器，联接电机离合器。当使用内燃机作动力时，启动前，需切断电机离合器，将电机与传动轮相分离；锁紧齿条杆离合器，将内燃机活塞杆与齿条杆相连接；关闭往复泵吸入和排出管路总阀，防止介质进入往复泵缸套腔内；打开往复泵泵缸气阀，以减少启动内燃机时的阻力。连接启动开关，启动机的传动机构将驱动齿轮啮合入启动轮齿圈，带动曲轴转动，连杆推动齿条杆作直线往复运动，齿条杆带动齿轮作正反向交替运动，双侧齿条杆推动内燃机活塞杆带动内燃机活塞和往复泵活塞作同步反向直线往复运动，内燃机汽缸进气阀和内燃机汽缸排气阀交替关闭，内燃机汽缸完成进气、压缩、做功、排气工作循环，内燃机点火工作。同时，启动机的驱动齿轮与启动轮齿圈的啮合，在内燃机起动后自动脱开，往复泵吸入和排出管路总阀打开，往复泵泵缸气阀关闭，本发明进入正常工作状态。当使用电机作动力时，需断开齿条杆离合器，使内燃机活塞杆与齿条杆离合器相分离；联接电机离合器，接合电机与传动轮两者之间的动力联系，使电机通过传动轮实现对曲轴的动力输入。打开往复泵吸入和排出管路总阀，接通电源，电机带动曲轴旋转，推动齿条杆直线往复运动，经齿轮传动，带动另一侧齿条杆同时作直线往复运动，双侧齿条杆推动往复泵活塞杆作同步反向直线往复运动从而使往复泵活塞往复运动，本发明进入正常工作状态。本发明的有益效果是，内燃机汽缸组与往复泵泵缸组的活塞直联驱动，运动方式没有发生改变，结构简约紧凑，能耗小，功效高。增加内燃机汽缸与往复泵泵缸组合的组数， 可提高往复泵流量和压力的稳定性，能满足各行业使用要求，特别是能满足在无电力或紧急停电状况下的使用要求。
图1是本发明一种机电两用的活塞直联驱动式往复泵一组内燃机汽缸的结构示意2是本发明一种机电两用的活塞直联驱动式往复泵二组内燃机汽缸的结构示意中1、内燃机汽缸，2、内燃机活塞，3、内燃机活塞杆，4、齿条杆离合器，5、拐径， 6、齿条杆，7、齿条杆连接件，8、连杆，9、传动轮，10、电机离合器，11、电机，12、曲轴，13、联轴器，14、往复泵活塞杆，15、往复泵泵缸，16、往复泵活塞，17、往复泵排出阀，18、往复泵吸入阀，19、往复泵气阀，20、往复泵排出管路总阀，21、往复泵吸入管路总阀，22、往复泵气阀， 23、往复泵吸入阀，24、往复泵排出阀，25、往复泵泵缸，26、往复泵活塞，27、往复泵活塞杆， 观、联轴器，四、拐径，30、齿条杆，31、齿轮，32、齿条杆离合器，33、内燃机活塞杆，34、内燃机汽缸，35、内燃机活塞，36、内燃机排气阀，37、内燃机进气阀，38、内燃机排气阀，39、内燃机进气阀，40、启动轮，41、联轴器，42、启动机。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的主要工作原理作进一步说明。第一实施例附图1为单组双缸机构泵。一种机电两用的活塞直联驱动式往复泵，内燃机部分主要由机体、配气机构、供油系统、润滑系统、冷却系统、启动装置组成；本发明关键在于内燃机活塞杆与往复泵活塞杆， 由联轴器和齿条杆离合器组联为一体，主要由内燃机汽缸1和34、内燃机活塞2和35、内燃机活塞杆3和33、齿条杆离合器4、齿条杆6、齿条杆连接件7、连杆8、曲轴12、传动轮9、电机离合器10、电机11、联轴器13和观和41、启动轮40、启动机42、往复泵泵缸15和25、往复泵活塞16和沈、往复泵活塞杆14和27及带有往复泵吸入阀18和23、往复泵排出阀17 和M的管路等组成。一种机电两用的活塞直联驱动式往复泵，当使用内燃机作动力时，首先要关闭往复泵吸入和排出管路总阀21和总阀20，打开往复泵泵缸组两泵缸的往复泵气阀19和往复泵气阀22，断开电机离合器10，锁紧齿条杆离合器4和32，连接启动开关，启动机42的传动机构将驱动齿轮啮合入启动轮40齿圈，曲轴12转动，连杆8推动齿条杆6，带动内燃机活塞2和往复泵活塞16作同步直线往复运动，齿条杆6带动齿轮31作正反向交替运动，齿轮 31的最大正反向运动角度为180°，进而齿轮31推动与之啮合的齿条杆30，带动另一侧内燃机活塞杆33和内燃机活塞35，以及往复泵活塞杆27和往复泵活塞沈，作同步反向直线往复运动，内燃机配气机构、供油系统、润滑系统等同时工作，内燃机进气阀37和39、内燃机排气阀36和38交替关闭，内燃机汽缸1和内燃机汽缸27完成进气、压缩、做功、排气工作循环，内燃机汽缸1和内燃机汽缸；34点火工作；同时，启动机42的驱动齿轮与启动轮40 齿圈的啮合，在内燃机起动后自动脱开，往复泵吸入和排出管路总阀21和总阀20打开，往复泵泵缸组两缸套15和缸套25的往复泵气阀19和往复泵气阀22关闭，本发明进入正常工作状态。当使用电机11作动力时，首先断开齿条杆离合器4和32，使内燃机活塞杆3和33 与齿条杆离合器4和32相分离；联接电机离合器10，接合电机11与传动轮9两者之间的动力联系，使电机11通过传动轮9实现对曲轴12的动力输入。打开往复泵吸入和排出管路总阀21和20，关闭往复泵气阀19和22，接通电源，电机11带动曲轴12旋转，推动齿条杆6直线往复运动，经齿轮31传动，带动另一侧齿条杆30同时作直线往复运动，双侧齿条杆6和30推动往复泵活塞杆14和27作同步反向直线往复运动，从而使往复泵活塞16和 26往复运动，本发明进入正常工作状态。第二实施例附图2为二组四缸机构泵。该结构工作原理和第一实施例相同。不同点其一是，内燃机汽缸组和往复泵泵缸组比第一实施例多一倍，为二组；其二是，曲轴12加长，且增加一个拐径四，曲轴12可采用联轴器41的连接方式或整只。根据实际使用工况和输出流量的要求，通过齿条杆离合器4 和32，可使齿条杆6和30、内燃机活塞杆3和33离合的功能，可以选择单组或双组内燃机汽缸工作。第三实施例结合附图2予以说明。工作原理同第一实施例。根据实际使用工况和输出流量的要求，可以增加曲轴12 的长度和拐径四的个数，用多个联轴器41联接，选用2组以上内燃机汽缸组和往复泵泵缸组的组合方式，通过齿条杆离合器4和32可使齿条杆6和30、内燃机活塞杆3和33离合的功能，可以选用单组内燃机汽缸带动多组往复泵泵缸工作，或者选用多组内燃机汽缸带动多组往复泵泵缸工作。在有电力时，可采用分离齿条杆离合器4和32，接合传动轮9和电机11间的电机离合器10，本发明正常工作。在使用内燃机作动力时，可采用联接齿条杆离合器4和32，分离传动轮9和电机 11间的电机离合器10，打开启动开关，启动机42使内燃机起动，本发明正常工作。
权利要求
1.一种机电两用的活塞直联驱动式往复泵，主要由内燃机汽缸、内燃机活塞、内燃机活塞杆、往复泵泵缸、往复泵活塞、往复泵活塞杆、齿条杆、齿条杆离合器、齿条杆连接件、联轴器、齿轮、曲轴、连杆、启动轮、启动机、电机、电机离合器及带有吸入阀、排出阀的管路等组成，其特征是内燃机活塞杆通过齿条杆离合器、齿条杆、联轴器与往复泵活塞杆相连接，形成内燃机汽缸与往复泵泵缸组合，每两个组合为一组，可以有若干组组合，每组两支齿条杆中间有一齿轮，齿轮和两齿条杆相啮合，连杆的一端和曲轴连接，另一端和齿条杆连接件连接。
2.根据权利要求1所述的一种机电两用的活塞直联驱动式往复泵，其特征是所述的齿条杆是矩形杆状结构件，在其前后两端分别设有锁紧定位装置，在其中部一侧是与齿轮啮合的齿槽，另一侧为齿条杆连接件。
3.根据权利要求1所述的一种机电两用的活塞直联驱动式往复泵，其特征是所述的齿条杆离合器是长度大于内燃机活塞行程的中空结构管，其一端可以锁紧齿条杆，另一端在内燃机工作时锁紧内燃机活塞杆，在用电动机驱动时，该端齿条杆离合器分离，内燃机活塞杆可以在中空结构管内自由行程，且不得脱出其外。
4.根据权利要求1所述的一种机电两用的活塞直联驱动式往复泵，其特征是所述的同一组的内燃机汽缸组与往复泵泵缸组的活塞行程相等，两侧活塞杆运动相位差180°，即一侧内燃机汽缸活塞和往复泵活塞在左死点时，另一侧内燃机汽缸活塞和往复泵活塞在右死点。
5.根据权利要求1所述的一种机电两用的活塞直联驱动式往复泵，其特征是有一组或多组内燃机汽缸与往复泵泵缸组合，其内燃机汽缸和往复泵泵缸总数各是2个或2的倍数。
6.根据权利要求1所述的一种机电两用的活塞直联驱动式往复泵，其特征是所述的曲轴，曲轴上拐径的个数和内燃机汽缸与往复泵泵缸组合的组数相等，曲轴的一端设有启动轮，启动轮的外侧设有启动机，使用内燃机作动力时，启动机的传动机构将驱动齿轮啮合入启动轮齿圈，实现对内燃机的电启动，曲轴的另一端设有传动轮，传动轮的外侧设有电机离合器和电机，使用电机作动力时，接合电机离合器，电机可通过传动轮实现对曲轴的动力输入。
7.根据权利要求1所述的一种机电两用的活塞直联驱动式往复泵，其特征是所述往复泵泵缸，每一个泵缸上安装吸入阀和排出阀，分别与吸入管、排出管相连接，往复泵吸入管路、排出管路上各安装总阀门，另外每个往复泵泵缸上均安装气阀。
8.根据权利要求1所述的一种机电两用的活塞直联驱动式往复泵，其特征是可以使用内燃机和电机两种动力，当使用内燃机作动力时，切断电机离合器，锁紧齿条杆离合器， 当使用电机作动力时，断开齿条杆离合器，联接电机离合器。
全文摘要
一种机电两用的活塞直联驱动式往复泵，主要由内燃机汽缸、往复泵泵缸、齿条杆、齿条杆离合器，联轴器、启动轮、启动机、曲轴、连杆、电机离合器、电机等组成。内燃机汽缸组与往复泵泵缸组的活塞直联驱动，不仅具有往复泵的特点，且结构简约紧凑，能耗小，功效高、流量和压力稳定，可内燃机和电机两种动力互换使用，能满足消防、矿山、油田等多行业的作业使用要求，特别是能满足在无电力或紧急停电状况下的使用要求。
文档编号F04B17/05GK102155377SQ20111011921
公开日2011年8月17日 申请日期2011年5月10日 优先权日2011年5月10日
发明者张高峰, 王健军, 马国粹 申请人:合肥华宇橡塑设备有限公司