一种实用新型往复式液压隔膜泵的探究

姜新喜 范丘林

摘 要：针对现有技术的不足，为本实用新型提供一种往复式液压隔膜泵，采用一种新的方式渐开线凸轮驱动柱塞工作。渐开线凸轮推动柱塞向前运动时呈匀速直线运动，两个凸轮呈相对180°布置，可持续地匀速输送介质，管路上不用加蓄能器即可形成平稳的压力。

关键词：实用;新型;往复式液压隔膜泵

中图分类号：TH323 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）13-0071-02

1背景技术

现有的往复泵多为曲轴或偏心块驱动，在运行时形成正玄波式脉动曲线。脉动非常大，对液缸体强度要求较高，需增加材料以保证强度，同时管路上需再加装蓄能器等缓冲装置。

往复泵曲轴旋转一周，通过连杆推动和拉动十字头及柱塞往复一周，会有三处撞击，一处为十字头撞击十字头滑道，第二处为十字头销与连杆撞击，第三处为曲轴与连杆撞击，各处撞击产生噪音及振动，造成环境污染。十字头和柱塞在运行时有侧向力，使其十字头与滑道磨损，柱塞与填料偏磨，尤其是做功时，侧向力可达到柱塞推力的10%，影响使用寿命。现在使用较多的为三柱塞结构，当输送介质粘度较大时，运行转速较低，其结构庞大、结构复杂、重量非常大、费用高、故障点多。同时会产生更多的废品垃圾，造成环境污染[1]。

2使用新型内容

为解决以往的技术难关，本实用新型的技术方案如下：一种往复式液压隔膜泵包括传动箱体、两个柱塞、液压腔组件、隔膜头组件、补油管路和回油管路，所述液压腔组件内安装有缸套，缸套由前堵压紧，所述缸套内装有柱塞;所述柱塞的末端均通过轴承销安装有柱塞轴承，所述柱塞轴承与渐开线凸轮接触，所述渐开线凸轮与芯轴连接;所述柱塞上设有挡柱，挡柱与回位弹簧的一端连接，回位弹簧另一端与弹簧压盖连接[2]。

3往复式液压隔膜泵

一种往复式液压隔膜泵如图1所示，其特征在于，包括传动箱体1、两个柱塞2、液压腔组件11、隔膜头组件18、补油管路20和回油管路21;液压腔组件11内安装有缸套13，缸套13由前堵14压紧，缸套13内装有柱塞2;柱塞2的末端通过轴承销22安装有柱塞轴承4，柱塞轴承4与渐开线凸轮3接触，渐开线凸轮3与芯轴8连接;柱塞2上设有挡柱6，挡柱6与回位弹簧7的一端连接，回位弹簧7另一端与弹簧压盖15连接。

在实际应用中，主要注意以下几个方面的内容：

（1）柱塞的中心线与渐开线凸轮轴心的垂直距离等于渐开线凸轮的基圆半径。

（2）渐开线凸轮成对使用，两个渐开线凸轮成相对180°布置。

（3）柱塞的一端开有导向槽，两个柱塞之间设有导向架，导向架与柱塞上的导向槽配合，对柱塞进行导向。

（4）柱塞轴承选用双列调心滚子轴承。

（5）液压腔组件通过定位套与传动箱体配合定位，液压腔组件内填充液压油，液压腔组件的两侧均设有隔膜头组件，背靠背布置。

（6）回位弹簧外设有弹簧护套。

（7）渐开线凸轮的轴孔内设有键槽，与芯轴通过键连接;所述芯轴与轴承通过轴承压盖安装在传动箱体上。

（8）轴承压盖的安装孔大于渐开线凸轮的外圆。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型提供的泵在运行时柱塞中心线与轴心的垂直距离等于渐开线凸轮的基圆半径，使其柱塞在做功时除重力外没有其他侧向力，不会产生偏磨现象。渐开线凸轮推动柱塞向前运动时匀速直线运动，两个凸轮呈180°布置，可持续地匀速输送介质，管路不用加蓄能器即可形成平稳的压力。同时将隔膜头布置于两侧可提高柱塞行程，单个柱塞排量大，结构紧凑，尤其在输送粘度较大介质时，其结构优势更为明显。

4 实施方式

如图1和图2所示，一种往复式液压隔膜泵，由传动箱体1、柱塞2、渐开线凸轮3、柱塞轴承4、导向架5、挡柱6、回位弹簧7、芯轴8、轴承9、轴承压盖10、液压腔组件11、定位套12、缸套13、前堵14、弹簧压盖15、弹簧护套16、盖板17、隔膜头组件18、阀组19、补油管路20、回油管路21、轴承销22和键23等主要部件组成。

液压腔组件11通过定位套12与传动箱体1配合定位，液压腔组件11内填充液压油，隔膜头组件18布置于液压腔组件11的两侧，背靠背布置。液压腔组件11内安装有缸套13，缸套13由前堵14压紧，缸套13内装有柱塞2。柱塞2的末端均通过轴承销22安装有柱塞轴承4，柱塞轴承4由渐开线凸轮3驱动，柱塞2的中心线与渐开线凸轮轴心的垂直距离等于渐开线凸轮3的基圆半径。渐开线凸轮3与芯轴8通过键23连接，芯轴8与轴承9通过轴承压盖10安装在传动箱体1上，轴承压盖10的安装孔大于渐开线凸轮3的外圆，渐开线凸轮3与芯轴8绕轴心做旋转运动，旋转方向为逆时针。

柱塞2上设有挡柱6，挡柱6与回位弹簧7的一端连接，回位弹簧7另一端连接弹簧压盖15，回位弹簧7外设有弹簧护套16，柱塞在缸套13内由渐开线凸轮3和回位弹簧7推动做往复运动。

柱塞2的一端开有导向槽24，两个柱塞之间设有导向架5，导向架5安装在传动箱体1内，导向架5与柱塞2上的导向槽24配合，对柱塞进行导向。

渐开线凸轮3成对使用，两个渐开线凸轮呈相对180°布置，分别推动相应的柱塞往复运动。柱塞軸承4采用双列调心滚子轴承，减少凸轮推动阻力，并且减少轴承的磨损。

液压腔组件11内填充液压油，液压腔组件11的两侧均设有隔膜头组件18，可以增大柱塞行程同时缩小整体结构，当柱塞2向前运动时，推动液压油对隔膜做功，使隔膜头组件18输出高压介质;当柱塞2向后运动时，降低液压油压力，使隔膜头组件18吸入介质。

由于两个渐开线凸轮3呈180°布置，推动柱塞运动时两个柱塞的运动轨迹相反，当一个柱塞向前运动时，另一个柱塞向后运动，始终持续输送介质，故流量是固定不变的，形成平稳的流量压力。

由于柱塞2的中心线与轴心O的垂直距离等于渐开线凸轮3的基圆半径，故柱塞2在向前运动时是匀速运动的，而且由于柱塞2的中心线与軸心O的距离等于渐开线凸轮3的基圆半径，作用在柱塞2上的力的方向主要是沿柱塞2的中心线，其侧向力非常小，可忽略，大大降低了柱塞及缸套的偏磨。

5 结语

综上所述，本实用新型提供的隔膜泵在运行时柱塞与轴心的距离等于渐开线凸轮的基圆半径，使柱塞在做功时除重力外没有其他侧向力，不会产生偏磨现象。渐开线凸轮推动柱塞向前运动时匀速直线运动，两个凸轮呈180°布置，可持续地匀速输送介质，管路不用加蓄能器即可形成平稳的压力[3]。

参考文献

[1] 高剑虹，杨晓翔.橡胶-钢球支座非线性有限元分析[J].机械研究与应用，2007（6）：18-20.

[2] 胡少刚，周堃敏，褚辉生.面向液压系统动态特性的数字仿真技术研究[J].现代机械，2008（1）：30-32.

[3] 刘晓明，么克威，汪建.国产隔膜泵在鞍钢浆体长距离管道输送中的应用[J].金属矿山，2008（10）：107-109+115.

Abstract：In view of the deficiency of the existing technology， the utility model provides a reciprocating hydraulic diaphragm pump， which adopts a new way of involute CAM driving plunger to work.Involute CAM to push plunger forward motion uniform linear motion， the two cams into a relative 180? layout， sustainable uniform transmission medium， no accumulator on the pipeline， you can form a stable.

Key words：practical;new type;reciprocating hydraulic diaphragm pump pressure

收稿日期：2020-06-08

作者简介：姜新喜（1982—），男，陕西蒲城人，本科，工程师，研究方向：往复泵设计及优化。