用于超高压液压泵的紧凑型泵体模块的制作方法

1.本实用新型属于液压泵技术领域，涉及超高压液压泵，尤其涉及超高压液压泵的泵体模块。


背景技术：

2.超高压液压泵（输出压力最高可以达到200mp以上）是各种液压机械的动力源，实现金属和非金属制品的加压、增压和保压，超高压液压泵的稳定输出则显得十分重要。泵体模块是超高压液压泵的核心，在超高压液压泵稳定输出的过程中发挥着尤为重要的作用，泵体模块的结构合理性对超高压液压泵的整体体积大小、可靠性和稳定性、使用寿命等方面有着直接影响。
3.现有用于超高压液压泵的泵体模块主要存在的问题有：1、结构布局上紧凑性不高，占用空间较大；2、柱塞副、阀门等组成部分之间通过油管连接形成管路系统，管路结构复杂，组装过程繁琐，装配效率低，耗时耗力；而且，因为接口数量多，接口泄漏的概率大大增加，接口连接可靠性也随之降低；3、超高压柱塞采用隔膜单向阀，整体积大，寿命低，输出压力稳定性差。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是针对现有用于超高压液压泵的泵体模块结构紧凑性不高、管路结构复杂、寿命低输出稳定性差等问题提出一种结构紧凑、体积小巧、输出压力稳定性好的新型泵体模块的方案。
5.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种用于超高压液压泵的紧凑型泵体模块，包括泵体法兰、泵体套、泵头部件、泵体圆盘、高压柱塞副、低压柱塞副；其特征在于，所述高压柱塞副和低压柱塞副均安装在泵体圆盘的下方，各柱塞副围绕泵体圆盘的中心呈环形布置，各柱塞副围绕的环形中心设中心凸轮，各柱塞副的输出油液口向上穿过泵体圆盘与泵头部件上的对应进液口分别连接；所述泵体法兰与泵体圆盘之间设有泵体套，泵体套穿过泵头部件，泵体法兰与泵头部件固定连接，泵头部件与泵体圆盘固定连接；所述中心凸轮与和伺服电机输出轴配合的转动轴固定连接。
6.进一步地，所述泵头部件设有泵体模块的低压输出接口、电磁阀管路接口、高压输出接口、泵体模块回油口、低压管路、高压输入管路。所述低压柱塞副的油液进口与所述低压管路的输入端连接；低压管路的两个输出端分别与所述低压输出接口、所述电磁阀管路接口连接；低压管路的第三输出端通过第一调压阀与所述高压输入管路的输入端连接；高压输入管路的输出端与高压柱塞副的油液进口连接；高压柱塞副的油液出口与所述的高压输出接口连接，低压管路通过低压卸荷阀与泵体模块回油口连接。
7.在上述泵体模块中，各柱塞副呈环形设置，由一个凸轮同时驱动全部柱塞副，这样的布局简化了泵体模块的结构，同时将管路集成在泵头部件内，进一步使泵体模块整体结构更为紧凑，进而缩小超高压液压泵整体体积。
8.进一步地，所述泵头部件包括一铸件和一对高压块。所述低压管路和高压输入管路设置在所述铸件内部。
9.所述低压管路由十段管路组成。其中，第一段管路与所述铸件的前后水平边平行，第一段管路的第一端与泵体模块回油口连接，第二端与低压卸荷阀的第一个油液口连接；第二段管路与第一段管路平行，第二段管路的第一端与低压卸荷阀的第二个油液口相连，第二端与第三段管路相连，同时第二段管路与第三低压柱塞副的油液出口连通；第三段管路与第二段管路垂直，第三段管路第一端由内六角螺钉密封固定在铸件的内边缘处，第二端与第四段管路相连；第四段管路的第一端由内六角螺钉密封倾斜固定在铸件的内边缘处，第二端与第五段管路的第一端连接；第五段管路的第二端与第一单向阀入口连接，第五段管路中间与第六段管路的第一端连接；第六段管路与第一段管路平行，第六段管路的第二端由内六角螺钉密封固定在铸件的内边缘处，中间与第四低压柱塞副的油液出口连通；第七段管路与第六段管路垂直，第七段管路的第一端与第六段管路连接，第七段管路的第二端与电磁阀管路接口连接；第八段管路倾斜布置，第一端与第一单向阀出口连接，第二端由内六角螺钉密封固定在铸件的内边缘处；第九段管路第一端与低压卸荷阀第三个油液口相连，与第八段管路连通，第九段管路第二端与第一调压阀的进油口相连；第十段管路中心线与第六段管路的中心线重合，第十段管路与第九段管路垂直相交，第十段管路第一端与第一低压柱塞副的油液出口连接，第十段管路第二端与低压输出接口连接。
10.所述高压输入管路由四段管路组成。其中，第一段高压输入管路设于所述铸件的前方偏右位置，与所述铸件前后水平边平行，第一段高压输入管路的第一端与第一调压阀出口连接，第一调压阀出口位于第一调压阀的正下方，第一段高压输入管路的第二端与第二段高压输入管路的第一端连接；第二段高压输入管路位于所述铸件内右侧偏前位置，第二段高压输入管路与第一段高压输入管路垂直，第二段高压输入管路的第二端与第一高压柱塞副的油液进口连接；第三段高压输入管路与第二段高压输入管路垂直，第三段高压输入管路两端分别与第二段高压输入管路和第四段高压输入管路连通；第四段高压输入管路与第二段高压输入管路平行，第四段高压输入管路第一端密封固定在铸件内前壁上，第四段高压输入管路第二端与第二高压柱塞副的油液进口连接。
11.所述高压柱塞副通过高压块内部管路与高压输出接口连接。
12.所述泵头部件运用铸件的形式省略了管与管之间的接头，省略了管与管之间的连接装配过程，装配更方便，管道之间的连接在铸件内部直接连通实现，比通过接头连接更可靠，使泵体模块达到结构紧凑、整体体积小、输出稳定的效果。
13.进一步地，所述的高压柱塞副包括柱塞和柱塞体，所述柱塞体内设置有柱塞腔、增压腔、低压进液通道、高压出液通道，所述柱塞装配在所述柱塞腔内，所述柱塞腔设置在柱塞体的中轴线上，柱塞腔末端与增压腔通过一孔径比柱塞腔小的通孔连通，增压腔竖直设置，位于与柱塞腔末端正对的位置，增压腔底部设低压止回钢球，增压腔内设低压止回压簧。增压腔顶部设橄榄头，橄榄头下端与增压腔上端密封连接。橄榄头内部设高压出液通道，所述高压出液通道下端与增压腔连接，上端连接高压出口接头，高压出液通道的中部设有高压止回钢球，高压止回钢球上方设有一顶杆，顶杆与高压出液通道内壁滑动配合，同时两者间设有孔隙，顶杆上套装高压止回压簧，顶杆为中空管结构，顶杆上设有孔。
14.进一步地，所述低压进液通道由五段组成，低压进液口位于柱塞腔上方，低压进液
通道的第一段位于柱塞腔上方，第一端连接低压进液口，第二端向侧面延伸至柱塞腔的一侧，第二段位于柱塞腔侧方，上端与第一段连接，下端与第三段的第一端连接，第三段位于柱塞腔的下方，第三段的第二端向中间延伸至柱塞腔的正下方，第四段位于柱塞腔的下方，第四段的第一端与第三段的第二端连接，第二端向后延伸至增压腔正下方。第五段下端与第四段第二端连接，上端与增压腔底部连接。
15.此新型高压柱塞副在满足功能需求的同时减少了柱塞副所占用的体积，同时减少了整体的质量。
16.本实用新型的有益效果：
17.通过围绕凸轮呈环形布置柱塞副的方式，简化了泵体模块的结构，使泵体模块整体结构更为紧凑，进而缩小超高压液压泵整体体积。
18.运用铸件的形式构建管路系统，省略了油管与油管之间的连接，大大简化了泵体模块的装配过程，不仅装配方便，还具有更好的连接可靠性。
19.采用新型高压柱塞副，通过橄榄头及其内的中空顶杆的设置，增加了柱塞副高压侧机件的抗压能力，并大大降低了高压油液的回流量，提高了柱塞副的可靠性的寿命的同时，也保证了输出压力的稳定性，对实现超高压的输出提供了条件。通过五段式低压进液通道的设置，并降低了柱塞副低压侧机件的受力，降低了低压油液的回流量，在提高低压侧机件的寿命的同时，进一步保证了输出压力的稳定性，进一步利于实现超高压的输出。
附图说明
20.图1一种智能超高压液压泵整体爆炸示意图；
21.图2油箱模块爆炸示意图；
22.图3 智能超高压液压泵的主视图；
23.图4是沿图3中b-b线的剖视图；
24.图5是泵体模块主视图；
25.图6是泵体圆盘及卡槽块结构示意图；
26.图7是泵体模块底部柱塞副布置示意图；
27.图8是泵头部件及部分管路结构示意图；
28.图9是沿图5中h-h线剖视图滤网膜以上部分示意图；
29.图10是沿图5中a-a线的剖视图；
30.图11是低压卸荷阀内部结构示意图；
31.图12是沿图5中d-d线的剖视图；
32.图13是沿图5中i-i线的部分剖视图；
33.图14是高压柱塞副的主视图；
34.图15是高压柱塞副的左视图；
35.图16是沿图15中f-f线的剖视图；
36.图17是沿图14中e-e线的剖视图；
37.图18是泵体模块与阀组模块油路连接示意图；
38.图19是阀组模块的主视图；
39.图20是阀组模块的左视图；
40.图21是沿图20中k-k线的剖视图；
41.图22是沿图20中l-l线的剖视图；
42.图23是沿图20中c-c线的剖视图；
43.图24是沿图19中m-m线的剖视图；
44.图25是液压原理示意图；
45.图26是智能超高压液压泵工作原理示意图。
具体实施方式
46.下面结合附图，以采用本实用新型所述泵体模块的一种超高压液压泵为例，对本实用新型要求保护的技术方案做进一步说明。
47.如图1-4所示，本例的智能超高压液压泵包括油箱模块1、伺服电机3、风冷却器8、支架模块100、泵体模块2、阀组模块9和电控箱4几大部分。
48.所述的油箱模块1为智能超高压液压泵的主要支撑体。油箱模块1由油箱盖板20、油箱17、油标21、油标固定头24、泄油堵头25等部分组成。油箱17为槽式结构，油箱17上沿设向外翻折的法兰边17a，油箱盖板20为平板式结构，油箱盖板20边缘轮廓与油箱17上沿向外翻折的法兰边17a通过法兰面螺栓18固定连接。油标21嵌装在油箱17外壁上形成的内凹的竖槽内，在油标所在同一面油箱壁底端设有泄油堵头25和油标固定头24，泄油堵头25可以起到排除油箱油液的作用，油标固定头24与油标底端连接，油液通过油标固定头24后端的小孔直接进入油标，以实现观察油量的目的。本发明智能超高压液压泵采用的是内嵌式油标，可以有效避免外部碰撞的可能性，增长油标的使用寿命。
49.所述的伺服电机3固定在油箱盖板20上方中间偏前位置，通过螺栓与油箱盖板20和泵体模块2固定连接。
50.所述的风冷却器8直接由自身所带的螺纹柱穿过油箱盖板20上的对应孔位，由下而上安装止动垫片和螺母，将其与油箱盖板20垂直固定在一起，风冷却器8下端设有油液管路入口和一个风冷却器回油口8b，风冷却器可以起着将液压油中的高温散发到空气中的作用，风冷却器备有风机，可以通过空气流动增强冷却效果，从而降低整个泵站的油温环境。
51.所述的支架模块100由把手架5、伺服电机驱动器6和触摸屏7组成。把手架5由对称设置的两个梯形主框架构成，两个主框架之间由横梁连接；把手架5左右两侧下边缘有两个向内部折回的把手架支撑板5a，手架支撑板5a与油箱盖板20固定连接；触摸屏7设置在两个主框架前侧的斜边之间，伺服电机驱动器6设于支架模块100的顶部；把手架5在安装伺服电机驱动器6和触摸屏7的同时，实现作为搬运受力体的功能，使整个泵体便于运输携带。
52.如图5-9所示，所述泵体模块由泵体法兰10、泵体套16、泵头部件12、泵体圆盘67、高压柱塞副、低压柱塞副和滤网膜11等部分组成。
53.所述泵体圆盘67中间设有第一圆柱孔，第一圆柱孔内部安装有第一轴承72a，第一轴承72a外圈与第一圆柱孔配合，第一轴承72a内圈与转动轴101配合，转动轴101与所述伺服电机的输出轴固定连接；第一圆柱孔的上方设有圆环柱台71，圆环柱台71内径d1小于第一圆柱孔的直径d，圆环柱台71的外径d2大于第一圆柱孔的直径d。
54.所述泵体圆盘67底部固定有第一高压柱塞副441、第二高压柱塞副442、第一低压柱塞副461、第二低压柱塞副462、第三低压柱塞副463和第四低压柱塞副464，六个柱塞副分
布在以中心凸轮45中心为圆心的圆周上，中心凸轮45与转动轴101固定连接。六个柱塞副和中心凸轮45被所述的滤网膜11罩住，滤网膜11通过固定螺栓65及卡槽块66固定在泵体圆盘67上。
55.所述的泵头部件12由铸件121、第一高压块122和第二高压块123三部分组成。
56.所诉第一高压块122与所述第二高压块123通过第一条超高压管路431连通。
57.所述铸件121中间设有第二圆柱孔，第二圆柱孔直径为d3， 在第二圆柱孔下方设有圆柱凹槽12a，圆柱凹槽12a与所述泵体圆盘67的圆环柱台71相配合，泵头部件12与所述的泵体圆盘67通过螺栓固定连接；所述泵头部件12与所述泵体法兰10之间设有所述的泵体套16，泵头部件12和泵体法兰10通过螺栓固定连接；所述泵体法兰10内部设有第二轴承72b，第二轴承72b内圈与转动轴101配合。
58.如图10-13所示，所述铸件121内部设置有低压卸荷阀30、第一调压阀142、低压管路和高压输入管路。
59.所诉低压卸荷阀30是7mpa的卸荷阀，低压卸荷阀30设有4个油液口与外界连接，第四油液口a4与第二低压柱塞副油液出口602连接； 在低压卸荷阀30的内部，第四个油液口a4和第三油液口a3之间设有第五单向阀，第三油液口a3和第二油液口a2之间设有第六单向阀，第四个油液口a4和第一个油液口a1之间设有7mpa的溢流阀，溢流阀的控制端与第三油液口a3连通。
60.所诉第一调压阀142为12mpa的调压阀，设于低压管路和高压输入管路的连接处。
61.所述低压管路由十段管路组成。第一段管路l与所述铸件121的前后水平边平行，第一段管路l第一端与泵体模块回油口402连接，第二端与低压卸荷阀30第一个油液口a1连接；第二段管路m与第一段管路l平行，第二段管路m第一端与低压卸荷阀30第二个油液口a2相连，第二端与第三段管路n相连，同时第二段管路m与第三低压柱塞副的油液出口603连通；第三段管路n与第二段管路m垂直，第三段管路第一端由内六角螺钉密封固定在铸件121的内边缘处，第二端与第四段管路p相连；第四段管路p第一端由内六角螺钉密封倾斜固定在铸件121的内边缘处，第二端与第五段管路w的第一端连接；第五段管路w第二端与第一单向阀151入口连接，该实例中第一单向阀151为堵死状态，第五段管路w中间与第六段管路r的第一端连接；第六段管路r与第一段管路l平行，第六段管路r第二端由内六角螺钉密封固定在铸件121的内边缘处，中间与第四低压柱塞副油液出口604连通；第七段管路t与第六段管路r垂直，第七段管路t第一端与第六段管路r连接，第七段管路t第二端与电磁阀管路接口13连接；第八段管路q倾斜布置，第一端与第一单向阀151出口连接，第二端由内六角螺钉密封固定在铸件121的内边缘处；第九段管路o第一端与低压卸荷阀30第三个油液口相连，与第八段管路q连通，第九段管路o第二端与第一调压阀142进油口相连；第十段管路s中心线与第六段管路r的中心线重合，与第九段管路o垂直相交，第十段管路s第一端与第一低压柱塞副的油液出口601连接，第十段管路s第二端与低压输出接口372连接。
62.所述高压输入管路由四段管路组成。第一段高压输入管路g设于圆环柱台71的前方偏右位置，与铸件121前后水平边平行，第一段高压输入管路g的第一端与第一调压阀142出口连接，第一调压阀142出口位于第一调压阀的正下方，第一段高压输入管路g的第二端与第二段高压输入管路x的第一端连接；第二段高压输入管路x位于圆环柱台71右侧偏前位置，第二段高压输入管路x与第一段高压输入管路g垂直，第二段高压输入管路x的第二端与
第一高压柱塞副的油液进口613连接；第三段高压输入管路y设于圆环柱台71和第一段高压输入管路g之间，第三段高压输入管路y与第二段高压输入管路x垂直，第三段高压输入管路y两端分别与第二段高压输入管路x和第四段高压输入管路z连通；第四段高压输入管路z位于圆环柱台71左侧偏前位置，与第二段高压输入管路x平行，第四段高压输入管路z第一端密封固定在铸件121前边缘处，第四段高压输入管路z第二端与第二高压柱塞副的油液进口614连接。
63.油液从4个低压柱塞副侧壁进入低压柱塞副，然后流经4个低压柱塞副油液出口进入铸件121，进而进入所述的低压管路。
64.当所述低压管路中的油压大于7mpa时，所述低压卸荷阀30中的溢流阀被打开，部分油液流经所述第一段管路l从泵体模块回油口402流出；
65.当所述低压管路中的油压大于12mpa时，部分油液从第一调压阀142下方的出口流入所述第一段高压输入管路g，此时所述第九段管路o、第十段管路s及低压输出接口372处油液油压为稳定的12mpa；
66.电磁阀管路接口13与所述阀组模块9连接，阀组模块9中设有第三调压阀143，当所述低压管路中的油压大于13mpa时，油液经阀组模块中第三调压阀143调压，第二段管路m、第三段管路n、第四段管路p、第六段管路r、第七段管路t及电磁阀管路接口13处油液油压均为稳定的13mpa。
67.所述高压输入管路中的油液分别从第一高压柱塞副的油液进口613和第二高压柱塞副油液进口614进入第一高压柱塞副441和第二高压柱塞副442。
68.如图14-17所示，所述的高压柱塞副柱塞50设置在柱塞体的中轴线上，柱塞腔a与柱塞头相接触，柱塞腔a末端与增压腔b通过一孔径比柱塞腔a小的通孔连通，增压腔b竖直设置，位于与柱塞腔a末端正对的位置，增压腔b底部设低压止回钢球551，增压腔b内设低压止回压簧561。增压腔b底部与低压进液通道连接，增压腔b顶部设橄榄头57，橄榄头57下端与增压腔b上端密封连接。橄榄头57内部设高压出液通道d，所述高压出液通道d下端与增压腔b连接，上端与高压柱塞副的油液出口相连，高压出液通道d的中部设有高压止回钢球552，高压止回钢球552上方设有一顶杆58，顶杆58与高压出液通道d内壁滑动配合，同时两者间设有孔隙，顶杆58上套装高压止回压簧562，顶杆58为中空管结构，顶杆内设有一水平通孔。
69.在中心凸轮旋转的一个周期中，中心凸轮旋转对柱塞50产生压力，当压力大于弹簧51对柱塞50的弹力时，中心凸轮45和弹簧50对柱塞产生的合力f1把柱塞压入柱塞腔，此时柱塞腔a中的油液被柱塞50压入增压腔b中，低压止回钢球551被挤至增压腔b下端，增压腔b中的油液将高压止回钢球552挤开，从高压出液通道d流出；当中心凸轮45旋转对柱塞产生的压力小于弹簧51对柱塞50的弹力时，中心凸轮45和弹簧50产生的合力f2将柱塞50推回原来的位置，此时高压止回钢球552被挤至高压出液通道d下端，低压止回钢球551被挤开，低压进液通道中的油液进入增压腔b。
70.所述低压进液通道由五段组成。高压柱塞副进液口c位于柱塞腔a上方，第一段e位于柱塞腔a上方，第一段e的第一端与高压柱塞副进液口c连接，第一段e的第二端向侧面延伸与第二段h的一端连接; 第二段h位于柱塞腔a侧方，第二段h第一端与第一段e的第二端连接，第二端与第三段j的第一端连接；第三段j位于柱塞腔a的下方，第三段j第二端向中间
延伸至柱塞腔a的正下方；第四段i位于柱塞腔a的下方，第四段i的第一端与第三段j的第二端连接，第二端延伸至增压腔b正下方；第五段k下端与第四段i第二端连接，上端与增压腔b底部连接。该新型柱塞副通过五段式低压进液通道的设置，降低了柱塞体侧机件的受力，在提高柱塞体侧机件寿命的同时，进一步保证了输出压力的稳定性，进一步利于实现超高压的稳定输出。
71.所述高压出液通道中的油液从高压柱塞副输出进入所述第一高压块122和第二高压块123，进而通过第二条超高压管路432进入阀组模块9。
72.本发明提出的泵体模块，结构紧凑、输出压力稳定、可以实现超高压输出，进一步缩小了超高压液压泵的体积。
73.参照图18，所述阀组模块9固定在伺服电机3左侧的油箱盖板20上，阀组模块9和泵体模块2分置油箱盖板20的上下两侧，两者仅一板之隔。所述电磁阀管路接口13通过电磁阀控制管路42与所诉阀组模块的电控入油口38连接；所述低压输出接口372通过低压管路41与所述阀组模块的低压入油口371连接。所述高压出液通道中的油液从高压柱塞副输出进入所述第一高压块122和第二高压块123，进而通过第二条超高压管路432进入阀组模块。
74.如图19-24所示，参照图25所示液压原理，所述阀组模块由超高压传感器35、第二调压阀141、第三调压阀143、液控截止阀27、电磁阀26等部分组成。图25中，lp和xp表示与低压管路对应的柱塞副，yp表示与液控管路对应的柱塞副，hp表示与高压管路对应的柱塞副。
75.油液从超高压入油口36进入阀组模块的管路为超高压油液管路110；从低压入油口371进入阀组模块的油液，在流经第二单向阀152后进入超高压油液管路110；超高压管路110中的油液油压可由第二调压阀141进行调节，调节的范围为0～200mpa，第二调压阀141与阀组模块回油口401连接；超高压传感器35可以对超高压管路110油液油压进行检测；超高压管路110中的油液流经第三单向阀153进入液控管路；液控管路中的油液由电磁阀26进行控制，从电控入油口38进入阀组模块的油液进入电控油液管路112，电控油液管路112中油液油压经第三调压阀143调控，调控后的的油液油压为稳定的13mpa，此时的油液流经第四单向阀154，油液分成两条管路，第一条管路通往液控截止阀27，第二条管路由电磁阀26控制通断。当电磁阀26断开时，即电磁阀不发挥作用，液控截止阀27发挥作用将超高压管路中卸压管路堵死从而使超高压管路油液经压力传感器检测后通过阀组模块输出接口29（作为液压泵对外输出油液的接口）向外输出；当电磁阀26连通时，液控截止阀27不发挥作用，超高压管路卸压的油液从阀组模块回油口401流出，此时超高压管路中的油液不对外做功。
76.本发明中阀组模块是面向使用者的主体，可以实现超高压输出、压力调节、采集输出压力信号和电磁阀油路切换的功能。
77.所述的电控箱4固定在伺服电机3右侧的油箱盖板上，通过螺钉将电控箱4的l型连接板63底部与油箱盖板20固定。
78.参照图26，所述电控箱4内设有电控单元、过流保护单元等组件，操作手柄直接与电控箱连接；所述的过流保护模块起到保护电源和线路的作用；所述电控单元是实现智能控制系统的主体，电控单元通过读取手柄按键状态进行启停控制，同时控制电磁阀实现油路切换控制，读取传感器采集到的数据并控制伺服电机转速以实现恒定输出控制；电控单元连接触摸屏7实现参数录入和数据、曲线的显示；电控单元测量输入电压实现过压和欠压保护，测量电机和油缸温度，并控制主动散热单元工作，实现高温保护；电控单元还连接u盘
实现工作记录的保存，连接无线模块，将数据上传到远程服务器，这将有助于用户对数据的统一监控管理。