一種帶補償的寬轉速范圍的三作用葉片泵及其工作方法與流程

本發明涉及旋轉活塞式機械或泵技術領域，具體是一種帶補償的寬轉速范圍的三作用葉片泵及其工作方法。

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背景技術：
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三作用葉片泵是一種液壓傳動用的容積式泵。三作用概念：就是葉片泵轉子旋轉一周吸、排油三次。既不同于最早作為變量泵的單作用葉片泵，也不同于目前市場上占有很大數量的雙作用定量葉片泵。它的結構更緊湊，與雙作用葉片泵比，在定子相同長短徑下，其排量能增加50％，三作用葉片泵安裝啟動環后轉速范圍更寬，能在50-3000r/min范圍工作。因此能滿足市場上伺服電機、變頻電機系統變轉速工況的需要，達到節能高效的目的。

現有技術中有一種三作用葉片泵如公開號為CN205533187U的一種寬轉速范圍的三作用葉片泵，該產品能滿足伺服、變頻電機等各種工況及液壓系統的要求，但仍存在如下問題：

1.定子及啟動環的輪廓精度要求很高，目前國內數控定子曲線磨床能加工最佳輪廓精度在0.05mm左右，再加上二側配油盤定位精度的誤差，葉片高度誤差，很難保證葉片與定子、啟動環之間的微量間隙0.02-0.05mm,裝配合格率很低。

2.產品在瞬時反轉泄壓過程中，壓油腔壓力瞬時從高壓變化到0，甚至到負壓由于吸、壓油配油盤環形槽與壓油腔相通，托起葉片的油壓變化過程與壓油腔壓力相同，也瞬時從高壓變化到0，甚至到負壓。吸、壓油腔的葉片原來的始終緊貼定子的工作狀態受到破壞，既保證葉片壓緊在定子內腔的葉片根部的油壓突然消失或變負值，葉片在定子曲線的作用下或懸浮在啟動環與定子腔之間或快速沖向啟動環，發出強烈的撞擊聲；同時由于葉片數量的關系，高、低壓腔過度區密封角度很小，瞬時反轉角度偏大時，高、低壓腔過度區油壓過度太快，油壓從高壓瞬時降到0或負壓，會產生巨大的液壓沖擊。完成瞬時反轉泄壓后系統又要求快速建壓工作，電機的轉速快速升到2000r/min以上,在這轉速快速突變過程中，脫離定子內表面的葉片在離心力及快速建立的葉片根部油壓雙重作用下沖向定子，產生液壓沖擊及機械噪聲，不能滿足設備的低噪聲工作要求。

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技術實現要素：
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本發明的目的就是為了解決上述技術問題，提供一種結構新穎、安全可靠、運行穩定、使用壽命長的帶補償的寬轉速范圍的三作用葉片泵，包括驅動軸、花鍵、定子、轉子、具有環形槽的配油盤、若干葉片、吸油區、壓油區，配油盤上設有啟動環，所述的配油盤包括壓油配油盤和吸油配油盤，定子的兩端通過定位銷分別與設在定子兩側的壓油配油盤和吸油配油盤連接，啟動環的數量為兩個，分別設在吸油配油盤和壓油配油盤上，所述的轉子上設有徑向分布的葉片槽，葉片槽內設有能徑向自由滑動的葉片，所述的葉片槽的數量為18個，吸油區與壓油區之間的區域為密封過渡區,吸油區與壓油區之間的夾角減去轉子槽內兩相鄰葉片的夾角為密封角度，密封過渡區的密封角度為17度，在壓油區及壓油配油盤的環形槽之間還設有單向閥和阻尼塊，在排油腔油壓突變時，使環形槽油壓保證頂起葉片壓在定子內表面上。

定子的內腔邊沿為由三條第一圓弧、三條第二圓弧及六條不對稱曲線組成的不規則形圓弧狀，從而構成內圓弧，第一圓弧的直徑小于第二圓弧，每個第一圓弧和第二圓弧之間通過一條不對稱曲線連接。

啟動環的形狀、中心點與定子一致，啟動環的直徑小于定子的直徑，由此啟動環的外沿與定子的內腔邊沿的尺寸差形成等距寬度的空隙。啟動環伸出兩側的吸油配油盤和壓油配油盤端面1.5mm，托起18片葉片。

所述的驅動軸通過花鍵與轉子連接。

該葉片泵的工作方法為：驅動軸驅動轉子旋轉，在低轉速時，葉片在安裝在配油盤上啟動環作用推動下壓向定子，當葉片由定子的小半徑向大半徑移動時，二葉片間與轉子外側、定子內側及二側配油盤組成的密閉容積逐漸增大，形成局部真空而吸油，當葉片由大半徑向小半徑處移動時，二葉片與轉子外側、定子內側及二側配油盤組成的密閉容積逐漸變小而排油；當建立油壓后，壓力油通過壓油盤上安裝的開啟壓力極小的單向閥及阻尼孔引向吸、壓配油盤的環形槽，環形槽的油壓托起葉片，把葉片緊緊壓在定子內表面上，使葉片根部與啟動環脫離，完成工作循環；由于定子內腔有三段大圓弧，三段小圓弧,六段曲線組成，因此轉子旋轉一周能同時完成三次工作循環；在高轉速時，葉片始終緊貼定子，葉片根部與啟動環是完全脫離的，其工作過程及環形槽的油壓的變化與普通葉片泵相同，同樣轉子旋轉一周能同時完成三次工作循環；產品在瞬時反轉泄壓過程中，壓油腔壓力瞬時從高壓變化到0，甚至到負壓，安裝在壓油配油盤上的二個單向閥及阻尼孔發揮作用，單向閥快速關閉，葉片根部的油壓只能通過阻尼孔緩慢下降,保證葉片根部的油壓大于葉片頂部，使葉片始終緊貼定子內腔，避免葉片脫空產生沖擊噪聲；增加葉片數量使密閉容積腔增加，容積腔減小，相應增加了高低壓腔之間過度區的密封角度，瞬時反轉角度大時，油壓變化平緩，油壓從高壓降到0或負壓，不會產生的液壓沖擊。

上述經改進后葉片泵產品能適應伺服、變頻電機高低速運轉及切換、低速啟動、低速高壓運行及瞬時反轉卸壓要求，工作平穩，壽命及性能大大超越老結構產品。而且具有結構簡單，制造容易，易批量生產的特點，應大力推廣使用。

[附圖說明]

圖1為本發明實施例的主要結構示意圖；

圖2為本發明圖1的側視圖；

圖3為本發明圖1的A部放大圖；

圖4為本發明實施例的三作用啟動環結構示意圖；

如圖所示，圖中：1.后泵體 2.吸油配油盤 3.三作用啟動環 4.轉子 5.葉片 6.定子 7.三作用啟動環 8.單向閥 9.阻尼塊 10.壓油配油盤 11.前泵體 12.傳動軸 13.壓油區 14.吸油區 15.密封過渡區范圍 16.密封角度。

[具體實施方式]

下面結合附圖對本發明作進一步說明，這種裝置的結構和原理對本專業的人來說是非常清楚的。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

本發明為一種帶補償的寬轉速范圍的三作用葉片泵，主要通過增加葉片數量、增加過度區密封角度到17度、改變原來配油盤環形槽直接與壓油腔相通、在壓油配油盤上特定位置安裝單向閥及阻尼塊的方式使葉片泵產品能適應伺服、變頻電機高低速運轉及切換、低速啟動、低速高壓運行及瞬時反轉卸壓要求，工作平穩，壽命及性能大大超越老結構產品，如圖1所示。葉片泵由轉子、定子、葉片、配油盤和端蓋等部件所組成。定子的內表面是曲面形孔，轉子和定子同心。本發明的定子設計成近似橢圓有三段大圓弧R，三段小圓弧r,六段曲線組成。驅動軸通過花鍵與轉子連接，轉子上有徑向分布的十八個葉片槽，葉片槽內裝有能徑向自由滑動的葉片，定子的二端通過定位銷與二側的配油盤連接。葉片在轉子的槽內可靈活徑向滑動，在轉子轉動時的離心力以及通入葉片根部壓力油的作用下，葉片頂部貼緊在定子內表面上，于是兩相鄰葉片、配油盤、定子和轉子間便形成了一個個密封的工作腔。吸油區與壓油區之間的區域為密封過渡區,吸油區與壓油區之間的夾角減去轉子槽內兩相鄰葉片的夾角為密封角度，，當密封過渡區角度一定時，葉片數量越多二相鄰葉片的夾角越小，相對密封角度就越大，密封角度增加到17度。當軸驅動轉子旋轉時，安裝在配油盤上啟動環的作用，在低轉速時(甚至每分鐘十幾轉)葉片在安裝在配油盤上啟動環的作用下壓向定子，啟動環設計成與定子輪廓相對應由三條小圓弧r,三條大圓弧R及六條不對稱曲線組成的外圓弧,伸出二側配油盤端面1.5mm左右，托起18片葉片。當葉片由定子小半徑r向大半徑R移動時，二葉片間與轉子外側、定子內側及二側配油盤組成的密閉容積逐漸增大，形成局部真空而吸油，為吸油區。反之，當葉片由大半徑R向小半徑r處移動時，葉片往里縮進，二葉片與轉子外側、定子內側及二側配油盤組成的密閉容積逐漸變小而排油，密封腔中的油液被壓出而輸出到系統中去，為壓油區。

當建立油壓后，壓力油通過壓油盤上安裝的開啟壓力極小的單向閥及阻尼孔引向吸、壓配油盤的環形槽，環形槽的油壓托起葉片，把葉片緊緊壓在定子內表面上，使葉片根部與啟動環脫離，完成工作循環。由于定子內腔有三段大圓弧R，三段小圓弧r,六段曲線組成，因此轉子旋轉一周能同時完成三次工作循環。在高轉速時，葉片始終緊貼定子，葉片根部與啟動環是完全脫離的，其工作過程及環形槽的油壓的變化與普通葉片泵相同，同樣轉子旋轉一周能同時完成三次工作循環，這里不再復述。產品在瞬時反轉泄壓過程中，壓油腔壓力瞬時從高壓變化到0，甚至到負壓，安裝在壓油配油盤上的二個單向閥及阻尼孔發揮作用，單向閥快速關閉，葉片根部的油壓只能通過阻尼孔緩慢下降,保證葉片根部的油壓大于葉片頂部，使葉片始終緊貼定子內腔，避免葉片脫空產生沖擊噪聲。增加葉片數量使密閉容積腔增加，容積腔減小，相應增加了高低壓腔之間過度區的密封角度，瞬時反轉角度大時，油壓變化平緩，油壓從高壓降到0或負壓，不會產生的液壓沖擊。由于增加葉片數量使密閉容積腔增加，使啟動環與葉片、定子的配合間隙有一定幅度的放大。也就是使啟動環曲線輪廓精度、定子內腔輪廓精度的加工精度有很大的下降。輪廓精度達到＜0.12mm就能滿足產品的各個狀態下的工作要求。國產裝備完全能達到這個加工精度。使大批量生產成為可能。

另外完成瞬時反轉泄壓后，電機的轉速快速升到2000r/min以上,在這轉速快速突變過程中，由于離心力及葉片根部始終有油壓頂著，葉片頂部就始終與定子接觸，也就不會產生葉片脫空時對定子的沖擊力，滿足設備的低噪聲工作要求。