專利名稱：機(jī)械能轉(zhuǎn)換為流體壓力能的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種機(jī)械能轉(zhuǎn)換為流體壓力能的裝置，具體地說(shuō)是一種利用軸向直線往復(fù)機(jī)械運(yùn)動(dòng)，通過徑向方向排列的柱塞將直線往復(fù)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為流體壓力能并輸出的裝置。
技術(shù)背景目前，動(dòng)力能量狀態(tài)的相互轉(zhuǎn)換的研究和應(yīng)用已很普遍，也有成果出現(xiàn)，特別是利用內(nèi)燃機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)械能輸出后的能量向電力、流體壓力能量的轉(zhuǎn)換多有研究和實(shí)驗(yàn)，并有不少專利文獻(xiàn)記載。利用直線往復(fù)機(jī)械運(yùn)動(dòng)，將直線往復(fù)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為流體壓力能，申請(qǐng)人已在申請(qǐng)?zhí)枮?00420097645.3的專利中提出了一種方法，在這種方法中壓油柱塞與活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向一致，該方法有一系列的優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)踐中的某些場(chǎng)合下也存在以下兩個(gè)問題，一是對(duì)于單缸結(jié)構(gòu)很難解決流量脈動(dòng)性問題；二是柱塞行程及運(yùn)動(dòng)規(guī)律和活塞相同，柱塞和流體配流系統(tǒng)的工作特性匹配受到一定影響，同時(shí)當(dāng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)行程較大而需要的流量較小時(shí)將使柱塞的加工變的困難，從而使使用面向受到一定限制。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有能量轉(zhuǎn)換，特別是由機(jī)械能向流體壓力能轉(zhuǎn)換的技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，如由于壓油柱塞與活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向一致而帶來(lái)的單缸結(jié)構(gòu)流量脈動(dòng)性大、柱塞行程及運(yùn)動(dòng)規(guī)律和活塞相同等問題，尋求設(shè)計(jì)利用直線往復(fù)機(jī)械運(yùn)動(dòng)，將直線往復(fù)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為流體壓力能并徑向式輸出的裝置。本裝置結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)單、高效、使用方便，并大大簡(jiǎn)化設(shè)備結(jié)構(gòu)，縮小設(shè)備體積，節(jié)約原材料，減少污染環(huán)節(jié)等。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本裝置主體結(jié)構(gòu)部件包括凸輪軸、移動(dòng)凸輪、徑向柱塞組件、柱塞缸體、柱塞孔、柱塞彈簧、柱塞滑靴(滾輪)、流體進(jìn)口閥、流體出口閥、內(nèi)部通道、流體吸入集合管、流體排出集合管、上凸輪軸軸承、下凸輪軸軸承及凸輪軸箱體等。柱塞缸體與凸輪軸箱體固連組成固定不動(dòng)的內(nèi)孔式裝置殼體；可與內(nèi)燃機(jī)的活塞動(dòng)力連通的凸輪軸是原動(dòng)件，提供直線往復(fù)機(jī)械原動(dòng)力；凸輪軸、徑向柱塞組件、柱塞彈簧、柱塞滑靴(滾輪)配合組成傳力機(jī)構(gòu)，凸輪軸通過上凸輪軸軸承、下凸輪軸軸承與凸輪軸箱體構(gòu)成移動(dòng)副，形成滑動(dòng)軸承支撐方式；徑向柱塞組件置于柱塞缸體的柱塞孔中做自由滑動(dòng)，通過柱塞彈簧與凸輪軸的移動(dòng)凸輪的廓線始終保持密合接觸，構(gòu)成徑向柱塞泵結(jié)構(gòu)；移動(dòng)凸輪與徑向柱塞組件、柱塞缸體的柱塞孔、柱塞彈簧、流體進(jìn)口閥、流體出口閥配合組成油液工作單元，其兩個(gè)柱塞孔通過內(nèi)部通道連通，共用流體進(jìn)口閥和流體出口閥；凸輪軸上相對(duì)于軸線對(duì)稱分布制有偶數(shù)個(gè)移動(dòng)凸輪，對(duì)應(yīng)形成偶數(shù)個(gè)油液工作單元；不同油液工作單元間可具有相同或不同的結(jié)構(gòu)形狀與尺寸，可單獨(dú)作為泵源也可多個(gè)合流為一個(gè)泵源；柱塞滑靴(滾輪)與徑向柱塞組件鉸接，柱塞滑靴(滾輪)與移動(dòng)凸輪間的潤(rùn)滑采用靜壓潤(rùn)滑方式；在裝置殼體一側(cè)制有流體吸入集合管，并通過流體進(jìn)口閥與柱塞缸體的柱塞孔相通，另一側(cè)制有流體排出集合管，并通過流體出口閥與柱塞缸體的柱塞孔相通，構(gòu)成裝置的配流系統(tǒng)。
本實(shí)用新型通過下列工作過程實(shí)現(xiàn)能量的狀態(tài)轉(zhuǎn)換當(dāng)提供直線往復(fù)機(jī)械原動(dòng)力的凸輪軸由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，凸輪軸上的移動(dòng)凸輪通過柱塞滑靴(滾輪)推動(dòng)油液工作單元中的徑向柱塞組件內(nèi)移，此時(shí)流體進(jìn)口閥關(guān)閉，流體出口閥開啟，油液工作單元與流體吸入集合管隔離，與流體排出集合管連通，隨著凸輪軸向下止點(diǎn)移動(dòng)，一方面柱塞彈簧受到壓縮，為徑向柱塞組件外移蓄積能量，另一方面油液工作單元容積逐漸減小，流體壓力加大，通過流體出口閥排出高壓流體至流體排出集合管。當(dāng)凸輪軸由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，油液工作單元的徑向柱塞組件在柱塞彈簧的作用下外移，并使柱塞滑靴(滾輪)與移動(dòng)凸輪保持接觸，此時(shí)流體進(jìn)口閥開啟，流體出口閥關(guān)閉，油液工作單元與流體吸入集合管連通，與流體排出集合管隔離，隨著凸輪軸向上止點(diǎn)移動(dòng)，油液工作單元容積逐漸加大，形成真空，通過流體進(jìn)口閥由流體吸入集合管吸入低壓流體，實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的直線往復(fù)機(jī)械能向流體壓力能的轉(zhuǎn)換循環(huán)。


圖1為本實(shí)用新型能量轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖2為本實(shí)用新型作為液壓動(dòng)力源使用的液壓動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖3為本實(shí)用新型作為內(nèi)燃柱塞式水泵使用的高效能城市建筑給水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實(shí)施方案本實(shí)用新型主體結(jié)構(gòu)部件包括凸輪軸1、移動(dòng)凸輪2、徑向柱塞組件3、柱塞缸體4、柱塞孔5、柱塞彈簧6、柱塞滑靴(滾輪)7、流體進(jìn)口閥8、流體出口閥9、內(nèi)部通道10、流體吸入集合管11、流體排出集合管12、上凸輪軸軸承13、下凸輪軸軸承14及凸輪軸箱體15等。柱塞缸體4與凸輪軸箱體15固連組成固定不動(dòng)的內(nèi)孔式裝置殼體；凸輪軸1可與內(nèi)燃機(jī)的活塞動(dòng)力連通構(gòu)成原動(dòng)件，提供直線往復(fù)機(jī)械原動(dòng)力；凸輪軸1、徑向柱塞組件3、柱塞彈簧6、柱塞滑靴(滾輪)7組成傳力機(jī)構(gòu)，是本發(fā)明的核心部件，承擔(dān)著直線往復(fù)機(jī)械能向流體壓力能轉(zhuǎn)換的工作；凸輪軸1通過上凸輪軸軸承13、下凸輪軸軸承14與凸輪軸箱體15構(gòu)成移動(dòng)副，形成滑動(dòng)軸承支撐方式；柱塞孔5的中心線對(duì)稱分布在柱塞缸體4的同一錐面上，并與凸輪軸1的軸線相交于一點(diǎn)；徑向柱塞組件3置于柱塞缸體4的柱塞孔5中，與柱塞孔5配合工作，可在柱塞缸體4的柱塞孔5中做自由滑動(dòng)，通過柱塞彈簧6與凸輪軸1的移動(dòng)凸輪2的廓線始終保持接觸，構(gòu)成徑向柱塞泵結(jié)構(gòu)；相對(duì)于凸輪軸1的軸線對(duì)稱布置的一對(duì)移動(dòng)凸輪2及其所驅(qū)動(dòng)的一對(duì)徑向柱塞組件3、柱塞缸體4的柱塞孔5、柱塞彈簧6結(jié)構(gòu)形狀與尺寸相同，并與流體進(jìn)口閥8、流體出口閥9共同組成一個(gè)油液工作單元，一個(gè)油液工作單元的兩個(gè)柱塞孔5通過內(nèi)部通道10連通，并共用一套流體進(jìn)口閥8和流體出口閥9；凸輪軸1上相對(duì)于軸線對(duì)稱布置有偶數(shù)個(gè)移動(dòng)凸輪2，移動(dòng)凸輪2與徑向柱塞組件3、柱塞缸體4的柱塞孔5、柱塞彈簧6、柱塞滑靴(滾輪)7、流體進(jìn)口閥8、流體出口閥9一一對(duì)應(yīng)，并形成多個(gè)油液工作單元；不同油液工作單元間的移動(dòng)凸輪2及其所驅(qū)動(dòng)的一對(duì)徑向柱塞組件3、柱塞缸體4的柱塞孔5、柱塞彈簧6、柱塞滑靴(滾輪)7、流體進(jìn)口閥8、流體出口閥9根據(jù)工作需要可具有不同的結(jié)構(gòu)形狀與尺寸；柱塞滑靴(滾輪)7與徑向柱塞組件3鉸接，柱塞滑靴(滾輪)7與移動(dòng)凸輪2間的潤(rùn)滑采用靜壓潤(rùn)滑方式；每一油液工作單元均可作為獨(dú)立的泵源使用，也可使部分或全部單元合流以滿足不同的應(yīng)用需求；在裝置殼體一側(cè)制有流體吸入集合管11，并通過流體進(jìn)口閥8與柱塞缸體4的柱塞孔5相通，另一側(cè)制有流體排出集合管12，并通過流體出口閥9與柱塞缸體4的柱塞孔5相通，構(gòu)成裝置的配流系統(tǒng)；移動(dòng)凸輪2及其所驅(qū)動(dòng)的徑向柱塞組件3、柱塞缸體4的柱塞孔的數(shù)量及其結(jié)構(gòu)形狀、尺寸根據(jù)需要確定。
實(shí)施例1本實(shí)用新型作為液壓動(dòng)力源使用的液壓動(dòng)力系統(tǒng)。
在本實(shí)用新型主體結(jié)構(gòu)16上，將流量控制閥17、溢流閥18輸入端并接于流體排出集合管12的輸出端，液壓缸19、流量控制閥17按要求與方向控制閥20連通，溢流閥18、方向控制閥20的回油口及流體吸入集合管11輸入端與油箱21連通，形成本實(shí)用新型作為液壓動(dòng)力源使用的液壓動(dòng)力系統(tǒng)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)現(xiàn)了發(fā)明創(chuàng)造目的。
實(shí)施例2本實(shí)用新型作為內(nèi)燃柱塞式水泵使用的高效能城市建筑給水系統(tǒng)。
在本裝置主體結(jié)構(gòu)16上，按現(xiàn)有技術(shù)工藝將流體吸入集合管11的輸入端與低位儲(chǔ)水器22、進(jìn)水開關(guān)閥23、水濾器24等相連接，將流體排出集合管12的輸出端與限壓安全閥25、高位儲(chǔ)水器26、用戶開關(guān)總閥27、用戶開關(guān)分閥28等相連接，在系統(tǒng)中加裝水位傳感器29及控制柜30等構(gòu)成高效能城市建筑給水系統(tǒng)，根據(jù)居民用戶需求提供穩(wěn)定、適用的水壓流，經(jīng)實(shí)驗(yàn)在存在10個(gè)分用戶開關(guān)閥條件下，其結(jié)果理想，實(shí)現(xiàn)了本實(shí)用新型的發(fā)明目的。
權(quán)利要求1.一種機(jī)械能轉(zhuǎn)換為流體壓力能的裝置，主體部件包括凸輪軸、移動(dòng)凸輪、徑向柱塞組件、柱塞缸體、柱塞孔、柱塞彈簧、柱塞滑靴(滾輪)、流體進(jìn)口閥、流體出口閥、內(nèi)部通道、流體吸入集合管、流體排出集合管、上凸輪軸軸承、下凸輪軸軸承及凸輪軸箱體，其特征在于柱塞缸體與凸輪軸箱體固連組成固定不動(dòng)的內(nèi)孔式殼體，凸輪軸、徑向柱塞組件、柱塞彈簧、柱塞滑靴(滾輪)配合組成傳力機(jī)構(gòu)，凸輪軸通過上凸輪軸軸承、下凸輪軸軸承與凸輪軸箱體構(gòu)成移動(dòng)副，形成滑動(dòng)軸承支撐；徑向柱塞組件置于柱塞缸體的柱塞孔中，通過柱塞彈簧與凸輪軸的移動(dòng)凸輪的廓線密合接觸，構(gòu)成徑向柱塞泵結(jié)構(gòu)；移動(dòng)凸輪與徑向柱塞組件、柱塞缸體的柱塞孔、柱塞彈簧、流體進(jìn)口閥、流體出口閥配合組成油液工作單元，其兩個(gè)柱塞孔通過內(nèi)部通道連通，共用流體進(jìn)口閥和流體出口閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為流體壓力能的裝置，其特征在于凸輪軸上相對(duì)于軸線對(duì)稱分布制有偶數(shù)個(gè)移動(dòng)凸輪，對(duì)應(yīng)形成偶數(shù)個(gè)油液工作單元；不同油液工作單元間具有相同或不同的結(jié)構(gòu)形狀與尺寸，單獨(dú)作為泵源或多個(gè)合流為一個(gè)泵源；柱塞滑靴(滾輪)與徑向柱塞組件鉸接，柱塞滑靴(滾輪)與移動(dòng)凸輪間采用靜壓潤(rùn)滑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為流體壓力能的裝置，其特征在于裝置殼體一側(cè)制有流體吸入集合管，通過流體進(jìn)口閥與柱塞缸體的柱塞孔相通，另一側(cè)制有流體排出集合管，通過流體出口閥與柱塞缸體的柱塞孔相通，構(gòu)成裝置的配流系統(tǒng)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種機(jī)械能轉(zhuǎn)換為流體壓力能的裝置，本裝置由內(nèi)燃機(jī)缸體內(nèi)產(chǎn)生的原動(dòng)力推動(dòng)凸輪軸直線運(yùn)動(dòng)形成直線往復(fù)機(jī)械能并通過凸輪傳遞給徑向柱塞組件，使其在柱塞孔中往復(fù)移動(dòng)，形成吸入和排出流體交替出現(xiàn)的周期性工作循環(huán)，實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換成流體壓力能并輸出；在凸輪軸上制有移動(dòng)凸輪與徑向柱塞組件、柱塞滑靴配合將凸輪軸的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成徑向柱塞組件與凸輪軸運(yùn)動(dòng)相垂直方向的直線運(yùn)動(dòng)，并連動(dòng)油液工作單元形成泵原理和結(jié)構(gòu)，其原理結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能源口輸出流體壓力能并能組合成不同的流體壓力能源形式，可廣泛應(yīng)用于液體增加和泵源需求場(chǎng)合。
文檔編號(hào)F04B53/00GK2758516SQ20042009940
公開日2006年2月15日 申請(qǐng)日期2004年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月17日
發(fā)明者張鐵柱, 張繼忠, 張洪信, 戴作強(qiáng) 申請(qǐng)人:青島威能動(dòng)力有限公司