[发明专利]一种齿轮齿条传动的卧式三缸柱塞往复泵

说明书

本发明公开一种齿轮齿条传动的卧式三缸柱塞往复泵，该齿轮齿条往复泵包括传动端和液压端；传动端主要包括三副具有相位差的非全齿轮齿条配合和柱塞、齿条连接；液压端包括柱塞与柱塞缸配合、阀体与单向阀配合、柱塞缸与阀体的连接、柱塞缸与传动箱的连接；所述柱塞缸与传动箱的连接是利用一种全新设计的压盖板零部件，它一端负责连接柱塞缸并压紧缸内密封，另一端负责装配直线轴承并连接传动箱。该齿轮齿条传动的新型卧式三缸柱塞往复泵，从理论上基本消除往复泵的输出流量和压力的脉冲性；简化了往复泵的内部结构，降低了机构的故障率；运动平稳、换向迅速，无需配备精密的电控系统，大大降低了开发投入。

技术领域

本发明属于三缸往复泵领域，特别适用在对流量压力脉动性有较高要求的场合,以提供流量和压力较为平稳的液压源。

背景技术

往复泵是最早出现的泵类产品，其专业配套性很强，应用十分广泛。在机械工业中，往复泵的产量占有较大比重，而且随着现代科技的发展，国民经济各部门对往复泵的要求也日益增加，甚至成为关键设备之一。往复泵广泛应用于石油、化工、冶金、纺织、建筑、造船、造纸、制药等行业中。

实际生活中最长应用的往复泵为曲柄连杆往复泵。曲柄连杆往复泵是将旋转运动的内燃机或电机作为动力机，活塞杆与动力机之间有一套复杂的曲柄连杆传动机构，将旋转运动转化为往复运动。曲柄连杆往复泵有以下优点：效率高且高效区宽；能提供恒定流量和较高工作压力；输出流量与压力无关，只取决于泵的转速与尺寸；自吸能力强，对液体污染度不敏感。

然而，由于曲柄连杆的运动特性，决定了曲柄连杆往复泵的活塞的位移、速度、加速度都按照正弦或余弦曲线规律变动。因此泵的流量也随之作正弦变化，液体始终处于变加速状态，造成排出压力波动大、加速度大，恶化了泵阀、活塞等运动密封件的工作条件，降低了泵的效率，缩短了易损件的寿命。虽然曲柄连杆往复泵通过增加液压缸的数量，使各缸的工况进行错位叠加，可以有效地减小输出流量的脉动。但从原理上讲，曲柄连杆往复泵的流量脉动是始终无法避免的。另外，曲柄连杆往复泵的传动端结构形式比较复杂，由机体、曲轴连杆、曲柄、十字头及润滑、冷却等辅助设备组成。其中曲轴、曲柄、十字头的设计十分繁琐，较多的零件数量和较高的精度要求，都是工件易损、往复泵较高故障率的诱因。

2001年8月，在华北油田分公司第一采油厂，直线电机抽油机投入现场试验,这是国内外第一台应用于工业试验的直线电机抽油机。该抽油机彻底改变了传统抽油机的运动机理,直接利用直线电机的直线往复运动带动抽油杆上下运动,达到举升井内流体的目的。直线电机抽油机的研发成功为开发新型的往复泵驱动系统提出了新的思路。若往复泵动力端采用直线电机直接驱动做往复运动的活塞杆，可从理论上基本消除了往复泵输出流量和压力的脉动性，往复泵的结构也将大大简化。

然而，直线电机往复泵也存在许多不稳定的因素：大推力直线电机的的应用还没普及；直线电机的启动不稳定；直线电机不能适应极其恶劣的工作环境；若想实现精确控制还需配备一套精密的电控系统，增加了开发难度。

针对现有曲柄连杆往复泵和直线电机往复泵的上述缺陷，本发明提供了一种齿轮齿条传动的新型卧式三缸柱塞往复泵。通过齿轮齿条配合提供的直线运动，不仅从原理上消除了往复泵的流量和压力脉动，而且简化了往复泵的传动端结构。同时，新型往复泵的动力机为传统的三相异步电机，柱塞的匀速直线运动和快速的换向运动，均由可靠的齿轮齿条的配合特性自然产生。因此可以得到广泛应用、并且适应多种工况、控制简单、降低了开发难度。

发明内容

本发明针对现有往复泵存在的缺点，提出了一种与传统曲柄连杆往复泵和直线电机往复泵，结构完全不同的新型往复泵，即由齿轮齿条传动的新型卧式三缸柱塞往复泵。