專利名稱：滾珠螺桿驅(qū)動(dòng)泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體泵，特別涉及一種可以適于提供基本均勻穩(wěn)定的流體流動(dòng)速度的流體泵。
雖然下面給出了對(duì)于用于民用升降機(jī)的液壓驅(qū)動(dòng)的流體泵的申請(qǐng)的說(shuō)明，但是從本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)可以看出本發(fā)明用途很廣，它既可以用于在泵送工作流體的過(guò)程中對(duì)控制泵送、穩(wěn)定的工作流體有要求的場(chǎng)合，也可以用于由泵與一種液壓裝置一起實(shí)現(xiàn)液壓驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)合，以便當(dāng)泵在正、反方向運(yùn)動(dòng)時(shí)液壓裝置上有位移，泵與液壓裝置的相互連接能形成一種封閉式系統(tǒng)。
此外，本發(fā)明還可用于任何機(jī)械動(dòng)作，這種機(jī)械動(dòng)作要求在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)和在給定的負(fù)載條件下油或其它液壓工作流體有單一主動(dòng)運(yùn)動(dòng)的規(guī)定量，并受到在電氣或電子動(dòng)作排序和確定裝置的作用下發(fā)生的液體流動(dòng)的控制。
目前，民用升降機(jī)的驅(qū)動(dòng)是通過(guò)將油液壓入液壓缸，以升高或降低升降機(jī)的往復(fù)泵實(shí)現(xiàn)的。該泵一般潛沒(méi)在密封箱的儲(chǔ)油罐中。這種工作方式對(duì)油量的要求很大，因?yàn)檎缥覀冊(cè)谕瑫r(shí)提出的申請(qǐng)的中所說(shuō)明的那樣，液壓缸出于安全的原因而比較大，因此容量也大。此外油液被壓入缸體的壓力也大，因此放置泵的密封油箱是一種難以管理，又很重的器件。
往復(fù)泵有一些弊端。首先，泵的往復(fù)動(dòng)作常常在工作流體經(jīng)過(guò)泵的葉輪時(shí)把諧波脈沖帶入工作流體中。當(dāng)往復(fù)泵被用于民用升降機(jī)中時(shí)，往復(fù)泵的這種內(nèi)在缺陷限制了能夠被泵送的可壓縮工作流體的種類，因?yàn)橹C波脈沖被工作流體本身的作用所阻尼，不能通過(guò)工作流體被傳送到被供給工作流體的液壓缸里。在其它情況中，往復(fù)式流體泵由于這個(gè)原因而不被采用。此外，液壓工作流體中的諧波脈沖常常會(huì)表現(xiàn)為升降機(jī)室中的噪聲，這種升降機(jī)室中的噪聲往往需要采用消聲設(shè)備才能降低。
第二，往復(fù)泵與一般的往復(fù)式機(jī)械一樣噪聲很大，顧客討厭噪聲，居民區(qū)的嚴(yán)格噪聲限制規(guī)定使得放置泵的油箱必須遠(yuǎn)離升降機(jī)在其中上升運(yùn)動(dòng)的豎井，通常只能裝設(shè)在一種能限制所產(chǎn)生的噪聲的單獨(dú)建筑物內(nèi)。
第三，油液的壓縮性需要有一種能控制流入缸體的油液流量速度的閥/排油設(shè)計(jì)。鑒于油液壓缸體中的壓縮性常常大得足以使得升降機(jī)在乘客靠近某個(gè)特定樓層進(jìn)出升降機(jī)室會(huì)明顯增加或減少高度時(shí)，這一點(diǎn)很重要。這種閥的設(shè)計(jì)或其它合適的工作流體壓縮補(bǔ)償裝置通常被用來(lái)防止乘客在升降機(jī)內(nèi)不必要地受到驚嚇。由于油液的壓縮特性取決于周圍溫度，這一問(wèn)題變得更加嚴(yán)重。在許多情形下，需要采用復(fù)雜的電子裝置來(lái)控制一個(gè)與泵馬達(dá)相連接的補(bǔ)償裝置，以便控制進(jìn)入缸體和從缸體中出來(lái)的油液的流動(dòng)速度，從而確保升降機(jī)室高出某個(gè)基準(zhǔn)水平位置而不受到機(jī)室承受負(fù)載的突然增加或減少的影響，而且還確保機(jī)室在靠近某一樓層時(shí)的加速和減速是逐漸進(jìn)行而不是快速進(jìn)行的，以免升降機(jī)內(nèi)的乘客受到顛簸。
第四，由于往復(fù)裝置中和泵的葉輪與油液之間接觸面的摩擦損失，也由于會(huì)產(chǎn)生大量的熱和噪聲，往復(fù)泵的效率顯著較低。
在許多用途和在上述民用升降機(jī)范圍中，液壓工作流體通常是油。油的可燃性具有火災(zāi)危險(xiǎn)，尤其在民用環(huán)境中，因此就需要采用一種有效密封的系統(tǒng)來(lái)防止漏油。這就增加了設(shè)備的總成本。
本發(fā)明的目的是克服上述缺點(diǎn)，并提供一種能在對(duì)與泵相連接的裝置有壓力的情況下提供穩(wěn)定的的工作流體。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種能夠泵送一些可壓縮的和基本上不可壓縮的液體中的任何一種液體，而不會(huì)在泵送過(guò)程中把諧波脈沖傳到液體上去。
按照本項(xiàng)發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一種用于使一裝置的可逆液壓致動(dòng)的泵，上述裝置和泵一起形成一個(gè)封閉液壓系統(tǒng)，上述泵由缸體組成，上述缸體內(nèi)放置一個(gè)能在缸體內(nèi)作直線運(yùn)動(dòng)的活塞，上述泵還有一個(gè)與上述裝置連接的工作流體出口，上述裝置的致動(dòng)是通過(guò)上述活塞從上述缸體中縮回或被壓入上述缸體時(shí)實(shí)現(xiàn)的，其特征在于，上述活塞的直線運(yùn)動(dòng)是通過(guò)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)一個(gè)或另外的滾珠螺桿套環(huán)以及與套環(huán)連接的心軸而實(shí)現(xiàn)的，上述活塞與另一個(gè)非驅(qū)動(dòng)的部件相連接。
優(yōu)選的是，上述心軸被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，上述滾珠螺桿套環(huán)與上述活塞連接，以便當(dāng)上述套環(huán)沿著心軸運(yùn)動(dòng)時(shí)，上述活塞在上述缸體內(nèi)運(yùn)動(dòng)。
優(yōu)選的是，上述缸體一端的密封件與上述活塞桿接觸，以防止工作流體漏出，而且活塞自由端的密封與缸體壁接觸，因此工作流體保持在由缸體壁、活塞桿以及上述密封所限定的腔室內(nèi)。
更加優(yōu)選的是，上述缸體壁上一個(gè)工作流體出口，該出口位于上述與活塞桿連接的密封和缸體壁之間，因此當(dāng)活塞從缸體中縮回時(shí)，工作流體通過(guò)上述出口從缸體排出。
在一種最佳的型式中，缸體中充有一種壓縮氣體，在活塞被推出時(shí)這種氣體在活塞頭與缸體的自由端之間進(jìn)行壓縮，在活塞被縮回時(shí)這種氣體可以進(jìn)行擴(kuò)張。
這種特殊的設(shè)計(jì)在一些不同的方面是有好處的。首先，當(dāng)泵活塞在泵缸體內(nèi)處于完全伸入的狀態(tài)，而且泵與伸縮性缸體一起使用，把工作流體壓入伸縮缸體，實(shí)現(xiàn)液壓運(yùn)動(dòng)時(shí)，泵缸體中的壓縮氣體處于一種最大壓縮狀態(tài)，因?yàn)楸没钊^幾乎與泵缸體的自由端的內(nèi)表面接觸。因此，壓縮氣對(duì)泵活塞產(chǎn)生一種回復(fù)性力，并幫助泵活塞從泵缸體上縮回。壓縮氣對(duì)泵活塞進(jìn)行的“突跳式起動(dòng)”能降低驅(qū)動(dòng)心軸或套環(huán)和實(shí)現(xiàn)液壓運(yùn)動(dòng)所需的馬達(dá)額定功率。
再者，當(dāng)活塞伸入缸體內(nèi)時(shí)，不要求有功率更大的馬達(dá)對(duì)可壓縮氣體進(jìn)行壓縮工作，因?yàn)楫?dāng)泵與一個(gè)系統(tǒng)在處于自然放松時(shí)，例如在重力作用下，一起使用時(shí)，會(huì)迫使液壓工作流體回到泵中，壓縮可壓縮氣體所需要的附加功率是在該系統(tǒng)的自然放松過(guò)程中產(chǎn)生的。
更優(yōu)選的情況是工作流體出口與一個(gè)液壓驅(qū)動(dòng)的裝置的缸體相連接，最優(yōu)選的情況是能提供一種封閉的系統(tǒng)，從而液壓裝置的運(yùn)動(dòng)是當(dāng)活塞從缸體上縮回或壓入缸體時(shí)實(shí)現(xiàn)的。
優(yōu)選的是泵能與液壓缸相連以實(shí)現(xiàn)民用升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)。
還有更優(yōu)選的是所使用的液壓工作流體是水。
優(yōu)選的是泵在使用中是垂直放置的，以最大限度地減少心軸被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)重力對(duì)心軸的影響(這可能會(huì)使心軸顫振或擺動(dòng))。
根據(jù)前面的介紹，可以看到一種得到很大改進(jìn)的流體泵已研制出來(lái)，首先因?yàn)轳R達(dá)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)滾珠螺桿的作用被能變成一種直線運(yùn)動(dòng)，而不是直接傳至工作流體上，這確保工作流體能平穩(wěn)地流入缸體和從缸體中流出，其次因?yàn)楣ぷ髁黧w是水，工作流體的壓縮影響被大大降低。
本發(fā)明的理想體現(xiàn)是，該泵的滾珠螺桿具有一種機(jī)械上的優(yōu)點(diǎn)，因而不要求驅(qū)動(dòng)馬達(dá)為驅(qū)動(dòng)心軸提供一個(gè)大的力矩。
本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例將在下面通過(guò)示例和參閱附圖加以說(shuō)明。


圖1示出的是根據(jù)本發(fā)明制造的泵的剖視圖。
圖2示出的是圖1中的泵，放在靠近一臺(tái)液壓驅(qū)動(dòng)的民用升降機(jī)缸的附近。
圖3a，3b示出的是根據(jù)本發(fā)明制造的泵的剖面，活塞分別從缸體上完全縮回和完全伸入缸體中，以及圖4示出的是說(shuō)明工作流體傳輸系統(tǒng)的回路示意圖，圖中本發(fā)明的泵與伸縮液壓缸配用，以驅(qū)動(dòng)升降機(jī)室。
先看圖1，此圖示出的是本發(fā)明的泵20，泵上配有液壓缸1，在液壓缸1中布置的一個(gè)能沿著缸體中的軸作直線移動(dòng)的空心園柱形活塞2?；钊淖杂啥松嫌谢钊^4，活塞頭4為活塞2封頂，并在其園柱形表面上有密封3，密封3與缸體上的內(nèi)表面摩擦接觸。
缸體1上還有密封壓蓋5，此壓蓋被固定在靠近缸體開(kāi)端的缸體內(nèi)表面上，一些環(huán)形密封壓蓋6被放在密封壓蓋中，與柱形活塞2的外表面接觸。此外，密封壓蓋6、活塞2的外表面、缸體1的內(nèi)表面和活塞密封3形成了環(huán)形腔室22，在此腔室中有液壓工作流體，優(yōu)選工作流體是水。
在活塞的另一端是活塞頭4，在缸體1的外面，在密封壓蓋5的后面是一根導(dǎo)向管10，此管固定在區(qū)域24中的缸體的外表面上。滾珠螺桿套環(huán)7和心軸9置于導(dǎo)向管10中，而套環(huán)7則與區(qū)域26中的活塞的外表面牢固連接。
心軸9有自由端9A和另一端9B，另一端9B放置在軸承套11中，軸承套11放置在軸承殼12中，軸承殼插在導(dǎo)向管的端頭中，缸體與導(dǎo)向管端頭的相對(duì)連接。軸承組13(規(guī)格71910-RS1、61911-RS1、81210)也放置在軸承套與軸承殼之間，這個(gè)組件與制動(dòng)馬達(dá)(額定為750瓦3相4極)在聯(lián)軸節(jié)15處通過(guò)齒輪箱16連接起來(lái)，齒輪箱能使馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度降至可接受的水平并增大馬達(dá)傳給心軸9的扭矩。
在使用中，制動(dòng)馬達(dá)17通過(guò)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)心軸9，使其按順時(shí)針和逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)，滾珠螺桿套環(huán)7在導(dǎo)管10內(nèi)沿著心軸作直線運(yùn)動(dòng)。這種直線運(yùn)動(dòng)被傳至與套環(huán)連接的活塞2上，然后工作流體或者通過(guò)缸體外表面中的噴嘴28從腔室22中流出或流入該腔室，噴嘴是與腔室22相連接的。采用滾珠螺桿確保了工作流體能順利平穩(wěn)地流入缸體和從缸體流出，這在泵被用來(lái)驅(qū)動(dòng)民用升降機(jī)的液壓缸的用途中具有很大的優(yōu)點(diǎn)。
這種民用升降機(jī)在圖2中示出，一般在30位置上標(biāo)出。圖上顯示的缸體結(jié)構(gòu)就是我們共同的申請(qǐng)的用途的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容。
泵20與鄰近的液壓缸32平行放置，以最大限度地減少重力對(duì)導(dǎo)管10內(nèi)的心軸9的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的影響。需要指出的是圖2中的泵20和缸體32的尺寸不成比例是無(wú)關(guān)的，該圖僅提供所希望的結(jié)構(gòu)的示意圖。
工作流體軟管34把缸體32與泵20連接起來(lái)，可以看出由于形成了一種封閉的工作流體系統(tǒng)，活塞在泵內(nèi)的任何運(yùn)動(dòng)都會(huì)影響到缸體32相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)情況，最終升降機(jī)室36通過(guò)升降機(jī)軸40中的支撐塊38被缸體32撐起。還應(yīng)提及的是泵和缸體幾乎可以靠近放置，因?yàn)樵谑褂弥?，泵的所有外表保持不?dòng)的狀態(tài)。因此就有可能提供一個(gè)外罩，在外罩可以放置泵和缸體，從而最大限度地減少泵/缸體結(jié)構(gòu)所需的空間，并縮短需要用來(lái)連接泵和缸體的工作流體軟管34的長(zhǎng)度。
至于圖3a、3b，在缸體自由端29的內(nèi)表面和活塞頭4限定的可變?nèi)萘壳皇?1中提供可壓縮的工作流體50的優(yōu)點(diǎn)將能立即實(shí)現(xiàn)。馬達(dá)17把活塞2推入缸體1所需的功率不因提供可壓縮的工作流體50而增大，因?yàn)樵趫D2中示出的布置中，升降機(jī)室的重量提供的回壓自然地幫助把液壓工作流體吸回到缸體中去，而且由于可壓縮的工作流體，馬達(dá)17把活塞2從缸體1上縮回以及把來(lái)自缸體的液壓工作流體壓回到升降機(jī)室驅(qū)動(dòng)裝置中去所需要的功率也被降低，如圖3b中所示被壓縮，能幫助活塞2通過(guò)對(duì)活塞頭4上產(chǎn)生液力靜壓而從缸體1上縮回。一種可壓縮的，象氮?dú)庖粯拥亩栊詺怏w將適合用作壓縮工作流體。初始充氣壓力可在12巴范圍內(nèi)，這將能提供180kgf的“突跳式起動(dòng)”力。
在如上所述的泵缸體中提供壓縮工作流體的另一好處是，泵和與其相連接的液壓驅(qū)動(dòng)裝置的操作速度能更大。
理想的是，缸體內(nèi)充入可壓縮工作流體可以通過(guò)一種單向、單操作閥52，例如一種易熔閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。
最后關(guān)于圖4，圖中示出了由工作流體傳輸單元102組成的工作流體傳輸系統(tǒng)100，工作流體傳輸單元如上面所介紹的那樣，在單元中供有壓縮工作流體104以幫助也在其中提供的液壓工作流體106的排出。液壓工作流體106經(jīng)過(guò)一只止流閥108和/或一個(gè)可以通過(guò)桿112手動(dòng)操作的緊急下降閥110。該液體然后經(jīng)過(guò)壓力補(bǔ)償固定流量控制閥114流入伸縮曳引缸體116，該缸體的類型如上所示，并在我們共同申請(qǐng)的專利號(hào)GB9826452.6中作更詳細(xì)的介紹。
權(quán)利要求
1.一種用于使一裝置的可逆液壓致動(dòng)的泵，上述裝置和泵一起形成一個(gè)封閉液壓系統(tǒng)，上述泵由缸體組成，上述缸體內(nèi)放置一個(gè)能在缸體內(nèi)作直線運(yùn)動(dòng)的活塞，上述泵還有一個(gè)與上述裝置連接的工作流體出口，上述裝置的致動(dòng)是通過(guò)上述活塞從上述缸體中縮回或被壓入上述缸體時(shí)實(shí)現(xiàn)的，其特征在于，上述活塞的直線運(yùn)動(dòng)是通過(guò)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)一個(gè)或另外的滾珠螺桿套環(huán)以及與套環(huán)連接的心軸而實(shí)現(xiàn)的，上述活塞與另一個(gè)非驅(qū)動(dòng)的部件相連接。
2.按照權(quán)利要求1的泵，其特征在于，上述心軸被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，上述滾珠螺桿套環(huán)與上述活塞連接，以便當(dāng)上述套環(huán)沿著心軸運(yùn)動(dòng)時(shí)，上述活塞在上述缸體內(nèi)運(yùn)動(dòng)。
3.按照任何一個(gè)上述權(quán)利要求的泵，其特征在于，上述活塞包括一個(gè)桿，桿和上述心軸兩者中有一個(gè)是空心的，以便在心軸和活塞桿作軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)接納相互另外的部件。
4.按照權(quán)利要求3的泵，其特征在于，上述活塞桿在它在缸體內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)接在其中接受心軸。
5.按照任何一個(gè)上述權(quán)利要求的泵，其特征在于，上述缸體一端的密封件與上述活塞桿接觸，以防止工作流體漏出，而且活塞自由端的密封與缸體壁接觸，因此工作流體保持在由缸體壁、活塞桿以及上述密封所限定的腔室內(nèi)。
6.按照權(quán)利要求5的泵，其特征在于，上述缸體壁上一個(gè)工作流體出口，該出口位于上述與活塞桿連接的密封和缸體壁之間，因此當(dāng)活塞從缸體中縮回時(shí)，工作流體通過(guò)上述出口從缸體排出。
7.按照任何一個(gè)上述權(quán)利要求的泵，其特征在于，上述缸體內(nèi)有兩種工作流體，但在不同的缸腔內(nèi)，因而兩者互相密封隔開(kāi)，一種工作流體基本上是不可壓縮的，并會(huì)從上述缸體上排出，引起上述裝置的可逆運(yùn)動(dòng)，上述泵借助與正向的活塞運(yùn)動(dòng)與裝置連接；受到壓力的第二工作流體在本質(zhì)上是可被壓縮的，當(dāng)不可壓縮工作流體通過(guò)活塞的反向運(yùn)動(dòng)注入缸體時(shí)上述第二工作流體的壓縮就會(huì)發(fā)生，整個(gè)作用是一個(gè)平衡補(bǔ)償?shù)淖饔谩?br> 8.按照權(quán)利要求7的泵，其特征在于，上述活塞頭密封接觸缸體壁，部分地形成缸腔，缸腔的容量隨著活塞在缸體內(nèi)運(yùn)動(dòng)而發(fā)生變化。
9.按照任何一個(gè)上述權(quán)利要求的泵，其特征在于，泵和與民用升降機(jī)連接的液壓缸配用。
10.按照任何一個(gè)上述權(quán)利要求的泵，其特征在于，使用的液壓工作流體是水。
11.按照任何一個(gè)上述權(quán)利要求的泵，其特征在于，上述泵在使用中是垂直放置的，以最大限度地減少心軸被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)重力對(duì)它的影響。
12.按照任何一個(gè)上述權(quán)利要求的液壓運(yùn)動(dòng)裝置和泵的組合，其特征在于，在工作流體從泵缸體中排出運(yùn)動(dòng)后，所產(chǎn)生的全部能量要大于上述運(yùn)動(dòng)之前的能量。
13.按照權(quán)利要求9進(jìn)行的組合，其特征在于，上述裝置受制于使上述裝置恢復(fù)到運(yùn)動(dòng)前位置的力度，由于缸體內(nèi)可壓縮工作流體的同時(shí)膨脹，使在致動(dòng)過(guò)程中克服這一力度所需的工作量大大減少。
全文摘要
一種用于使一裝置的可逆液壓致動(dòng)的泵。上述泵由缸體和一個(gè)活塞組成,上述活塞放置在上述缸體內(nèi),并通過(guò)一個(gè)設(shè)置在心軸上并連接到活塞上的滾珠螺桿套環(huán)實(shí)現(xiàn)在上述缸體內(nèi)的直線運(yùn)動(dòng)。上述活塞的桿是空心的,以便在借助于套環(huán)沿著上述心運(yùn)動(dòng)以驅(qū)動(dòng)活塞時(shí)接受心軸。一密封件設(shè)置在上述活塞桿的自由端,該活塞密封地與上述缸體的壁相接合,在上述缸體一端設(shè)置密封件以便使缸體密封地與上述活塞桿接觸。本發(fā)明的另外的特征在于在活塞的端部和缸體的端部之間提供了可壓縮的工作流體,以便工作流體的膨脹能夠減少使活塞移出缸體所要求的功,但是當(dāng)系統(tǒng)松緩時(shí),可壓縮工作流體提供了額外的阻力于是產(chǎn)生一個(gè)平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)F04B9/123GK1329697SQ9981406
公開(kāi)日2002年1月2日 申請(qǐng)日期1999年12月3日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月3日
發(fā)明者布魯斯·伊登, 戴維·曼特爾, 戴維·威廉斯, 保羅·布里頓 申請(qǐng)人:洛馬克斯梅恩有限公司