专利名称：双向柱塞液压泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液压传动双向柱塞高压泵，可用来高压长距离泵送各种浆液，包括油、水、灰浆、泥浆、化学液体等。它可广泛应用于石油、电力、采矿、化工、水利及基础设施建设领域。
背景技术：
用来输送液态物质(部分含固态物质)的泵有离心泵、螺杆泵、往复泵等多种，在高压远距离输送场合，用往复泵较多。往复泵的传动方式有机械传动和液压传动两类。目前在混凝土输送中主要用双缸液压活塞式泵，而在其他许多行业里，还大量使用机械柱塞式泵，但目前这些输送液态物质的往复泵存在体积庞大、结构复杂、质量重、运行能耗大、易损件多、维修麻烦、机械寿命较短并且安全性较差的缺陷。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种使用性能好、运行能耗低、重量轻、易损件少、维修简便、机械寿命长、安全性好并且节约制造原材料的双向柱塞液压泵。
按照发明提供的技术方案，在机架上设置液压缸，液压缸与液压阀组相连，液压阀组通过管路与设置在机架上通过动力装置驱动的泵体相连，其特征是在液压缸的两端分别连接有前工作缸与后工作缸，前工作缸及后工作缸均与设置在机架上的吸入管路和排出管路相连，并且，吸入管路与前工作缸及后工作缸单向连通，在液压缸内的活塞上设有双向伸出液压缸的两端的前、后柱塞，其中前柱塞可在前工作缸内移动，后柱塞可在后工作缸内移动，在每个柱塞与对应的工作缸的缸体内壁间设置足以避免柱塞在工作过程中与对应的工作缸的缸体内壁接触的间隙。
前、后柱塞的直径可以设计成相同的，也可以做成不同的，最好前柱塞的直径大于后柱塞的直径，相应地前工作缸的内径亦大于后工作缸的内径。在吸排组合阀中，外端盖设置于阀座上，在阀座上开有吸入口与排出口，在阀座内设置阀体，并由阀体将阀座的内腔分隔成吸入腔体与排出腔体，在阀体上设置用于沟通吸入腔体与排出腔体的连通管，及用于沟通吸入口与吸入腔体的通道，在吸入腔体内设置可轴向移动的吸入阀瓣，在吸入阀瓣与吸入腔体的内端面间设置迫使吸入阀瓣覆盖住通道口的弹簧；在排出腔体内设置可轴向移动的排出阀瓣，在排出阀瓣与的端面与排出腔体的内端面间设置用于迫使排出阀瓣覆盖住连通管的管口的弹簧；吸入口的外端开口与吸入管路相连，排出口的外端开口与排出管路相连，前工作缸的缸体与前吸排组合阀的吸入腔体连通，后工作缸的缸体与后吸排组合阀的吸入腔体连通。
由于上述采用上述技术方案，本发明具有下列优点一、使用性能好。使双缸单元泵与目前应用较广的机械三缸柱塞泵相比较，工作缸柱塞增加到4个，柱塞行程加长到3-5倍甚至更多，机械泵的柱塞靠曲轴连杆驱动，它在运行中的速度是不断变化的，从而产生输送液流流量与压力的脉动。液压泵柱塞是匀速运行的，只是在换向瞬间有输出停顿，它产生的脉动随着行程加长及缸数增加而趋于微小。输出稳定性的改善十分明显。
二、运行能耗低。因工作缸内没有活塞及其密封件的磨擦，加上采用了恒功率变量柱塞油泵，压力-流量关系随负荷情况自动调节，良好的过载保护也起到降低能耗的作用。与规格相当的机械传动泵类比较，运行能耗降低约20％。
三、重量轻。本设计的整机结构十分紧凑，零部件数量质量都相当少，与同规格的机械式泵相比，整机质量约降低30％。
四、易损件少，维修简便，机械寿命长。其中液压缸的寿命也比传统产品要长。双缸联动液压泵的油缸中通常设有自动补油单向阀及补油孔，会造成活塞密封件过早磨损。本设计的油缸没有补油孔，大大延长了活塞密封件的寿命。
五、安全性好。液压系统过载保护比机械传动更加简单有效，不容易产生意外事故。本专利不需要机械传动常用的皮带轮、齿轮、曲轴连杆等运动部件，不存在运动部件的安全防护问题及润滑维修问题，也减少了对环境的污染。
六、节约能源。由于产品零部件品种数量少，标准化程度高，产品周期短，消耗原材料少，能耗低。利于集约化规模化生产经营。
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是图1的俯视图。
图3是吸排组合阀的结构示意图。
具体实施例方式
如图所示在机架上设置的液压缸4，液压缸4与液压阀组5相连，液压阀组5通过管路与设置在机架上通过动力装置7驱动的泵体6相连，液压缸4两端连接有前工作缸9与后工作缸3，前工作缸9、前、后吸排组合阀11、1及后工作缸3均与设置在机架上的吸入管路10和排出管路12相连，吸入管路10与前工作缸9或后工作缸3单向连通，液压缸4内设有双向伸出液压缸4的两端的前、后柱塞130、131，前柱塞130的直径大于后柱塞131的直径，相应地前工作缸9的缸径亦大于后工作缸3的缸径，以便于在必要时送出不同流速的液流，前柱塞130位于前工作缸9内，后柱塞131插入后工作缸3内，在前柱塞130与前工作缸9的缸壁间有足够的间隙，在后柱塞131与后工作缸3的缸壁间同样有足够的间隙，利用该间隙来避免柱塞在移动过程中与缸体内壁相互接触，避免柱塞与缸体内壁相互摩擦，从而有效延长液压泵的使用寿命。液压缸4的活塞连续往复运动时，两端轮流推出/缩回的前、后柱塞130、131分别在各自的工作缸内移动，当前工作缸9把液体压入排出管路12排出时，后工作缸3正好通过吸入管路10将工作液体吸入后工作缸3，当液压缸4内活塞换向移动时，后工作缸3通过排出管路12向外输送液体，前工作缸9则通过吸入管路10吸入液体。
前、后工作缸的外端均与前、后吸排组合阀相连。前、后吸排组合阀的进口用管路连接并通往储液池2组成吸入管路系统；前、后吸排组合阀的出口用管路连接构成排出管路系统。在液压缸4内的活塞上设有双向伸出的前、后柱塞，前、后柱塞分别在前、后工作缸内往复运动。柱塞与工作缸内壁之间有足够的间隙，以避免柱塞在工作过程中与工作缸内壁接触及摩擦。
前工作缸9利用前吸排组合阀11与吸入管路10及排出管路12相连；同样，后工作缸3利用后吸排组合阀1与吸入管路10及排出管路12相连。在吸排组合阀中，外端盖14设置于阀座15上，在阀座15上开有吸入口16与排出口17，在阀座15内设置阀体24，并由阀体24将阀座15的内腔分隔成吸入腔体22与排出腔体21，在阀体24上设置用于沟通吸入腔体22与排出腔体21的连通管23，及用于沟通吸入口16与吸入腔体22的通道，在吸入腔体22内设置可轴向移动的吸入阀瓣18，在吸入阀瓣18与吸入腔体22的内端面间设置迫使吸入阀瓣18覆盖住通道口的弹簧19；在排出腔体21内设置可轴向移动的排出阀瓣20，在排出阀瓣20与的端面与排出腔体21的内端面间设置用于迫使排出阀瓣20覆盖住连通管23的管口的弹簧19；吸入口16的外端开口与吸入管路10相连，排出口17的外端开口与排出管路12相连，前工作缸9的缸体与前吸排组合阀11的吸入腔体22连通，后工作缸3的缸体与吸排组合阀11的吸入腔体22连通。当液压缸4的柱塞130向前推送时，储存在前工作缸9和吸入腔体22内的液流顺着连通管23流动，液流克服位于排出腔体21内的弹簧19的压力把排出阀瓣20顶开，液流通过排出腔体21向排出口17流动而进入排出管路12内；当柱塞130处于回程时，弹簧19的压力使排出阀瓣20复位封闭排出通道，同时从储液池2流入排出管路10的液流克服在吸入腔体22内的弹簧19的压力把吸入阀瓣18打开，液流通过吸入口16进入吸入腔体22后流入前工作缸9内，暂时储存在前工作缸9与吸入腔体22内，等待下一个工作循环。后工作缸3挤出和吸入液流的工作过程如上叙述。
吸排组合阀可以有多种类型，要根据输送液料性质及相关条件来选择。无论选用哪种形式，其功能都是相同的，即控制液流单方向流动。
本发明采用了液压缸4双向伸出的柱状活塞杆作为泵送柱塞。液压缸4连续往复运动时，处于前进过程中的柱塞把对应的工作缸中的液体挤出，缩回过程中的柱塞则使对应的工作缸吸入液体。前工作缸9、后工作缸3通过自动单向阀分别与储液池2及排出管路12相连接，液体从储液池2通过前工作缸9或后工作缸3向排出管路12始终作单向流动，从而实现连续输送。传统的单作用液压活塞泵只有半数行程在泵送，因此，同样的规格，本设备重量、体积更小，能耗更低。本发明还可以是标准化单元泵的组合。最基本的是一个液压缸的双泵单元，但更有推广价值的是两个液压缸联动的双缸四泵单元。每个单元可通过改变液压缸径、活塞杆径、行程，液压系统压力、流量产生多种规格的单元泵，采用多个单元泵的组合，可适应各种用户的复杂需求。
本发明还可以是液压缸内置的行程开关与可编程控制器结合，即与电气箱8结合来实现液压缸自动换向，双缸泵的闭合油路自动补油，闭合油路定时自动换油与冷却等。用户很容易实现泵组的远程集中控制。不仅能监控各泵的运行参数，如压力、流量、功率、温度等，还可以遥控启动、停止，实施各泵与输送系统的切换。
本发明所提供的泵会常被成批量的使用，无论单台或批量使用，用户都会就近建造一个或几个容量达几百至几千立方米的储液池2，其容量应能供给泵群连续输出若干个昼夜。储液池2通过管路系统与每台泵的吸入管连接。但它并不是泵机的组成部分。根据输送液体的不同，储液池2所储存的液体可能是水，泥浆，灰浆，化学液体等，储水的会被叫做水池，储泥浆的叫泥浆池、储灰浆的叫灰浆池，所以储液池2是一个统称。多台泵的输出管路汇合成一个总的输出管，通往“目的地”。
权利要求
1.一种双向柱塞液压泵，包括设置于机架上的液压缸(4)，液压缸(4)与液压阀组(5)相连，液压阀组(5)通过管路与设置在机架上通过动力装置(7)驱动的泵体(6)相连，其特征是在液压缸(4)的两端分别连接有前工作缸(9)与后工作缸(3)，前工作缸(9)、前、后吸排组合阀(11)、(1)及后工作缸(3)均与设置在机架上的吸入管路(10)和排出管路(12)相连，并且，吸入管路(10)与前工作缸(9)及后工作缸(3)单向连通，在液压缸(4)内的活塞上设有双向伸出液压缸(4)的两端的前、后柱塞(130)、(131)，其中前柱塞(130)可在前工作缸(9)内移动，后柱塞(131)可在后工作缸(3)内移动，在每个柱塞与对应的工作缸的缸体内壁间设置足以避免柱塞在工作过程中与对应的工作缸的缸体内壁接触的间隙。
2.如权利要求1所述的双向柱塞液压泵，其特征是前柱塞(130)的直径大于后柱塞(131)的直径，相应地前工作缸(9)的内径亦大于后工作缸(3)的内径。
3.如权利要求1所述的双向柱塞液压泵，其特征是前工作缸(9)利用前吸排组合阀(11)与吸入管路(10)及排出管路(12)相连；同样，后工作缸(3)利用后吸排组合阀(11)与吸入管路(10)及排出管路(12)相连。
4.如权利要求3所述的双向柱塞液压泵，其特征是在吸排组合阀中，外端盖(14)设置于阀座(15)上，在阀座(15)上开有吸入口(16)与排出口(17)，在阀座(15)内设置阀体(24)，并由阀体(24)将阀座(15)的内腔分隔成吸入腔体(22)与排出腔体(21)，在阀体(24)上设置用于沟通吸入腔体(22)与排出腔体(21)的连通管(23)，及用于沟通吸入口(16)与吸入腔体(22)的通道，在吸入腔体(22)内设置可轴向移动的吸入阀瓣(18)，在吸入阀瓣(18)与吸入腔体(22)的内端面间设置迫使吸入阀瓣(18)覆盖住通道口的弹簧(19)；在排出腔体(21)内设置可轴向移动的排出阀瓣(20)，在排出阀瓣(20)与的端面与排出腔体(21)的内端面间设置用于迫使排出阀瓣(20)覆盖住连通管(23)的管口的弹簧(19)；吸入口(16)的外端开口与吸入管路(10)相连，排出口(17)的外端开口与排出管路(12)相连，前工作缸(9)的缸体与前吸排组合阀(11)的吸入腔体(22)连通，后工作缸(3)的缸体与前吸排组合阀(11)的吸入腔体(22)连通。
全文摘要
本发明涉及一种液压传动双向柱塞高压泵，它包括在机架上设置的液压缸，液压缸与前后工作缸相连，前、后工作缸外端各与前、后吸排组合阀相连，前、后吸排组合阀的进出口用管路互相连通并与其他泵的管路并联构成吸入、排出管路系统。液压缸通过高压油管与机架上的液压阀组相连，液压阀组通过油管又与作为动力源的液压泵相连。它使用性能好、运行能耗低、重量轻、维修简便、机械寿命长、安全性好并且节约制造原材料。
文档编号F04B9/00GK101033737SQ20071002121
公开日2007年9月12日 申请日期2007年4月13日 优先权日2007年4月13日
发明者张文伟, 袁一中 申请人:无锡众恒机械有限公司