專利名稱：一種機電兩用的活塞直聯驅動式往復泵的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種內燃機組合往復泵，尤其是大流量、高揚程的往復泵，以及無電狀態下使用的一種機電兩用的活塞直聯驅動式往復泵。
背景技術：
公知的現有往復泵多采用曲軸連桿機構驅動活塞做往復運動，其優點是具有排出壓力高、效率高，并具有特有的良好自吸性能。但也存有如下不足1、曲軸連桿機構驅動活塞行程短，相應的閥門開啟頻率高、壽命短；2、活塞運動為變速運動，泵的能耗高，流量和揚程有較大的脈動；3、流量小，目前市場上大流量往復泵極少看到；4、現有技術的往復泵的動力源多為交流電機、直線電機和液壓驅動等形式，在無電力和停電情況下則不能使用。至今還沒有檢索到和看到有內燃機和電機兩用的、內燃機和往復泵活塞直聯驅動
式的往復泵。
發明內容
本發明為解決上述問題，采用內燃機活塞桿直接驅動往復泵活塞，實現了高揚程、 大流量、流量和壓力脈動小、結構簡單，可滿足消防、礦山、油田等行業的各種作業使用要求，特別是能滿足在無電源或緊急停電狀況下的使用要求。另外，附加曲軸連桿機構，可實現電機驅動水泵，從而達到內燃機和電機兩用之目的。本發明所采用的技術方案是一種機電兩用的活塞直聯驅動式往復泵，主要由內燃機汽缸總成(包括汽缸、活塞、活塞桿等)、往復泵泵缸總成(包括泵缸、活塞、活塞桿等)、齒條桿、齒條桿離合器、齒條桿連接件、聯軸器、齒輪、曲軸、連桿、啟動輪、啟動機、電機、電機離合器及帶有吸入閥、排出閥的管路等組成。其特征是內燃機活塞桿通過齒條桿離合器、齒條桿、聯軸器與往復泵活塞桿相連接，形成內燃機汽缸與往復泵泵缸組合。每兩個組合為一組，每組兩支齒條桿中間有一齒輪，齒輪和兩齒條桿相嚙合。可以有若干組組合。連桿的一端和曲軸連接，另一端和齒條桿連接件連接。所述的齒條桿是矩形桿狀結構件，在其前后兩端分別設有鎖緊定位裝置，在其中部一側是與齒輪嚙合的齒槽，另一側為齒條桿連接件。所述的齒條桿離合器是長度大于內燃機活塞行程的中空結構管，其一端可以鎖緊齒條桿，另一端在內燃機工作時鎖緊內燃機活塞桿，在用電機驅動時，該端齒條桿離合器分離，內燃機活塞桿可以在中空結構管內自由行程，且不得脫出其外。所述的同一組的內燃機汽缸組與往復泵泵缸組的活塞行程相等，兩側活塞桿運動相位差180°，即一側內燃機汽缸活塞和往復泵活塞在左死點時，另一側內燃機汽缸活塞和往復泵活塞在右死點。所述的一種機電兩用的活塞直聯驅動式往復泵，有一組或多組內燃機汽缸與往復泵泵缸組合，其內燃機汽缸和往復泵泵缸總數各是2個或2的倍數。所述的曲軸，曲軸上拐徑的個數和內燃機汽缸與往復泵泵缸組合的組數相等，曲軸的一端設有啟動輪，啟動輪的外側設有啟動機，使用內燃機作動力時，啟動機的傳動機構將驅動齒輪嚙合入啟動輪齒圈，實現對內燃機的電啟動，曲軸的另一端設有傳動輪，傳動輪的外側設有電機離合器和電機，使用電機作動力時，接合電機離合器，電機可通過傳動輪實現對曲軸的動力輸入。所述往復泵泵缸，每一個泵缸上安裝吸入閥和排出閥，分別與吸入管、排出管相連接。往復泵吸入管路、排出管路上各安裝總閥門。另外每個往復泵泵缸套上均安裝氣閥。所述的一種機電兩用的活塞直聯驅動式往復泵，可以使用內燃機和電機兩種動力，當使用內燃機作動力時，需切斷電機離合器，鎖緊齒條桿離合器，當使用電機作動力時， 需斷開齒條桿離合器，聯接電機離合器。當使用內燃機作動力時，啟動前，需切斷電機離合器，將電機與傳動輪相分離；鎖緊齒條桿離合器，將內燃機活塞桿與齒條桿相連接；關閉往復泵吸入和排出管路總閥，防止介質進入往復泵缸套腔內；打開往復泵泵缸氣閥，以減少啟動內燃機時的阻力。連接啟動開關，啟動機的傳動機構將驅動齒輪嚙合入啟動輪齒圈，帶動曲軸轉動，連桿推動齒條桿作直線往復運動，齒條桿帶動齒輪作正反向交替運動，雙側齒條桿推動內燃機活塞桿帶動內燃機活塞和往復泵活塞作同步反向直線往復運動，內燃機汽缸進氣閥和內燃機汽缸排氣閥交替關閉，內燃機汽缸完成進氣、壓縮、做功、排氣工作循環，內燃機點火工作。同時，啟動機的驅動齒輪與啟動輪齒圈的嚙合，在內燃機起動后自動脫開，往復泵吸入和排出管路總閥打開，往復泵泵缸氣閥關閉，本發明進入正常工作狀態。當使用電機作動力時，需斷開齒條桿離合器，使內燃機活塞桿與齒條桿離合器相分離；聯接電機離合器，接合電機與傳動輪兩者之間的動力聯系，使電機通過傳動輪實現對曲軸的動力輸入。打開往復泵吸入和排出管路總閥，接通電源，電機帶動曲軸旋轉，推動齒條桿直線往復運動，經齒輪傳動，帶動另一側齒條桿同時作直線往復運動，雙側齒條桿推動往復泵活塞桿作同步反向直線往復運動從而使往復泵活塞往復運動，本發明進入正常工作狀態。本發明的有益效果是，內燃機汽缸組與往復泵泵缸組的活塞直聯驅動，運動方式沒有發生改變，結構簡約緊湊，能耗小，功效高。增加內燃機汽缸與往復泵泵缸組合的組數， 可提高往復泵流量和壓力的穩定性，能滿足各行業使用要求，特別是能滿足在無電力或緊急停電狀況下的使用要求。
圖1是本發明一種機電兩用的活塞直聯驅動式往復泵一組內燃機汽缸的結構示意2是本發明一種機電兩用的活塞直聯驅動式往復泵二組內燃機汽缸的結構示意中1、內燃機汽缸，2、內燃機活塞，3、內燃機活塞桿，4、齒條桿離合器，5、拐徑， 6、齒條桿，7、齒條桿連接件，8、連桿，9、傳動輪，10、電機離合器，11、電機，12、曲軸，13、聯軸器，14、往復泵活塞桿，15、往復泵泵缸，16、往復泵活塞，17、往復泵排出閥，18、往復泵吸入閥，19、往復泵氣閥，20、往復泵排出管路總閥，21、往復泵吸入管路總閥，22、往復泵氣閥， 23、往復泵吸入閥，24、往復泵排出閥，25、往復泵泵缸，26、往復泵活塞，27、往復泵活塞桿， 觀、聯軸器，四、拐徑，30、齒條桿，31、齒輪，32、齒條桿離合器，33、內燃機活塞桿，34、內燃機汽缸，35、內燃機活塞，36、內燃機排氣閥，37、內燃機進氣閥，38、內燃機排氣閥，39、內燃機進氣閥，40、啟動輪，41、聯軸器，42、啟動機。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的主要工作原理作進一步說明。第一實施例附圖1為單組雙缸機構泵。一種機電兩用的活塞直聯驅動式往復泵，內燃機部分主要由機體、配氣機構、供油系統、潤滑系統、冷卻系統、啟動裝置組成；本發明關鍵在于內燃機活塞桿與往復泵活塞桿， 由聯軸器和齒條桿離合器組聯為一體，主要由內燃機汽缸1和34、內燃機活塞2和35、內燃機活塞桿3和33、齒條桿離合器4、齒條桿6、齒條桿連接件7、連桿8、曲軸12、傳動輪9、電機離合器10、電機11、聯軸器13和觀和41、啟動輪40、啟動機42、往復泵泵缸15和25、往復泵活塞16和沈、往復泵活塞桿14和27及帶有往復泵吸入閥18和23、往復泵排出閥17 和M的管路等組成。一種機電兩用的活塞直聯驅動式往復泵，當使用內燃機作動力時，首先要關閉往復泵吸入和排出管路總閥21和總閥20，打開往復泵泵缸組兩泵缸的往復泵氣閥19和往復泵氣閥22，斷開電機離合器10，鎖緊齒條桿離合器4和32，連接啟動開關，啟動機42的傳動機構將驅動齒輪嚙合入啟動輪40齒圈，曲軸12轉動，連桿8推動齒條桿6，帶動內燃機活塞2和往復泵活塞16作同步直線往復運動，齒條桿6帶動齒輪31作正反向交替運動，齒輪 31的最大正反向運動角度為180°，進而齒輪31推動與之嚙合的齒條桿30，帶動另一側內燃機活塞桿33和內燃機活塞35，以及往復泵活塞桿27和往復泵活塞沈，作同步反向直線往復運動，內燃機配氣機構、供油系統、潤滑系統等同時工作，內燃機進氣閥37和39、內燃機排氣閥36和38交替關閉，內燃機汽缸1和內燃機汽缸27完成進氣、壓縮、做功、排氣工作循環，內燃機汽缸1和內燃機汽缸；34點火工作；同時，啟動機42的驅動齒輪與啟動輪40 齒圈的嚙合，在內燃機起動后自動脫開，往復泵吸入和排出管路總閥21和總閥20打開，往復泵泵缸組兩缸套15和缸套25的往復泵氣閥19和往復泵氣閥22關閉，本發明進入正常工作狀態。當使用電機11作動力時，首先斷開齒條桿離合器4和32，使內燃機活塞桿3和33 與齒條桿離合器4和32相分離；聯接電機離合器10，接合電機11與傳動輪9兩者之間的動力聯系，使電機11通過傳動輪9實現對曲軸12的動力輸入。打開往復泵吸入和排出管路總閥21和20，關閉往復泵氣閥19和22，接通電源，電機11帶動曲軸12旋轉，推動齒條桿6直線往復運動，經齒輪31傳動，帶動另一側齒條桿30同時作直線往復運動，雙側齒條桿6和30推動往復泵活塞桿14和27作同步反向直線往復運動，從而使往復泵活塞16和 26往復運動，本發明進入正常工作狀態。第二實施例附圖2為二組四缸機構泵。該結構工作原理和第一實施例相同。不同點其一是，內燃機汽缸組和往復泵泵缸組比第一實施例多一倍，為二組；其二是，曲軸12加長，且增加一個拐徑四，曲軸12可采用聯軸器41的連接方式或整只。根據實際使用工況和輸出流量的要求，通過齒條桿離合器4 和32，可使齒條桿6和30、內燃機活塞桿3和33離合的功能，可以選擇單組或雙組內燃機汽缸工作。第三實施例結合附圖2予以說明。工作原理同第一實施例。根據實際使用工況和輸出流量的要求，可以增加曲軸12 的長度和拐徑四的個數，用多個聯軸器41聯接，選用2組以上內燃機汽缸組和往復泵泵缸組的組合方式，通過齒條桿離合器4和32可使齒條桿6和30、內燃機活塞桿3和33離合的功能，可以選用單組內燃機汽缸帶動多組往復泵泵缸工作，或者選用多組內燃機汽缸帶動多組往復泵泵缸工作。在有電力時，可采用分離齒條桿離合器4和32，接合傳動輪9和電機11間的電機離合器10，本發明正常工作。在使用內燃機作動力時，可采用聯接齒條桿離合器4和32，分離傳動輪9和電機 11間的電機離合器10，打開啟動開關，啟動機42使內燃機起動，本發明正常工作。
權利要求
1.一種機電兩用的活塞直聯驅動式往復泵，主要由內燃機汽缸、內燃機活塞、內燃機活塞桿、往復泵泵缸、往復泵活塞、往復泵活塞桿、齒條桿、齒條桿離合器、齒條桿連接件、聯軸器、齒輪、曲軸、連桿、啟動輪、啟動機、電機、電機離合器及帶有吸入閥、排出閥的管路等組成，其特征是內燃機活塞桿通過齒條桿離合器、齒條桿、聯軸器與往復泵活塞桿相連接，形成內燃機汽缸與往復泵泵缸組合，每兩個組合為一組，可以有若干組組合，每組兩支齒條桿中間有一齒輪，齒輪和兩齒條桿相嚙合，連桿的一端和曲軸連接，另一端和齒條桿連接件連接。
2.根據權利要求1所述的一種機電兩用的活塞直聯驅動式往復泵，其特征是所述的齒條桿是矩形桿狀結構件，在其前后兩端分別設有鎖緊定位裝置，在其中部一側是與齒輪嚙合的齒槽，另一側為齒條桿連接件。
3.根據權利要求1所述的一種機電兩用的活塞直聯驅動式往復泵，其特征是所述的齒條桿離合器是長度大于內燃機活塞行程的中空結構管，其一端可以鎖緊齒條桿，另一端在內燃機工作時鎖緊內燃機活塞桿，在用電動機驅動時，該端齒條桿離合器分離，內燃機活塞桿可以在中空結構管內自由行程，且不得脫出其外。
4.根據權利要求1所述的一種機電兩用的活塞直聯驅動式往復泵，其特征是所述的同一組的內燃機汽缸組與往復泵泵缸組的活塞行程相等，兩側活塞桿運動相位差180°，即一側內燃機汽缸活塞和往復泵活塞在左死點時，另一側內燃機汽缸活塞和往復泵活塞在右死點。
5.根據權利要求1所述的一種機電兩用的活塞直聯驅動式往復泵，其特征是有一組或多組內燃機汽缸與往復泵泵缸組合，其內燃機汽缸和往復泵泵缸總數各是2個或2的倍數。
6.根據權利要求1所述的一種機電兩用的活塞直聯驅動式往復泵，其特征是所述的曲軸，曲軸上拐徑的個數和內燃機汽缸與往復泵泵缸組合的組數相等，曲軸的一端設有啟動輪，啟動輪的外側設有啟動機，使用內燃機作動力時，啟動機的傳動機構將驅動齒輪嚙合入啟動輪齒圈，實現對內燃機的電啟動，曲軸的另一端設有傳動輪，傳動輪的外側設有電機離合器和電機，使用電機作動力時，接合電機離合器，電機可通過傳動輪實現對曲軸的動力輸入。
7.根據權利要求1所述的一種機電兩用的活塞直聯驅動式往復泵，其特征是所述往復泵泵缸，每一個泵缸上安裝吸入閥和排出閥，分別與吸入管、排出管相連接，往復泵吸入管路、排出管路上各安裝總閥門，另外每個往復泵泵缸上均安裝氣閥。
8.根據權利要求1所述的一種機電兩用的活塞直聯驅動式往復泵，其特征是可以使用內燃機和電機兩種動力，當使用內燃機作動力時，切斷電機離合器，鎖緊齒條桿離合器， 當使用電機作動力時，斷開齒條桿離合器，聯接電機離合器。
全文摘要
一種機電兩用的活塞直聯驅動式往復泵，主要由內燃機汽缸、往復泵泵缸、齒條桿、齒條桿離合器，聯軸器、啟動輪、啟動機、曲軸、連桿、電機離合器、電機等組成。內燃機汽缸組與往復泵泵缸組的活塞直聯驅動，不僅具有往復泵的特點，且結構簡約緊湊，能耗小，功效高、流量和壓力穩定，可內燃機和電機兩種動力互換使用，能滿足消防、礦山、油田等多行業的作業使用要求，特別是能滿足在無電力或緊急停電狀況下的使用要求。
文檔編號F04B17/05GK102155377SQ20111011921
公開日2011年8月17日 申請日期2011年5月10日 優先權日2011年5月10日
發明者張高峰, 王健軍, 馬國粹 申請人:合肥華宇橡塑設備有限公司