一種電磁力互動柱塞泵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于流體機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電磁力互動柱塞栗。
【背景技術(shù)】
[0002]對于水栗、油栗及空氣壓縮機(jī)，通常由內(nèi)燃發(fā)動機(jī)或電動機(jī)驅(qū)動。傳統(tǒng)的方法是:首先通過內(nèi)燃發(fā)動機(jī)或電動機(jī)將旋轉(zhuǎn)機(jī)械動力經(jīng)過中間環(huán)節(jié)如聯(lián)軸器、皮帶傳動等進(jìn)行機(jī)械動力參數(shù)變換，繼而經(jīng)過柱塞栗的曲柄連桿機(jī)構(gòu)或斜盤滑靴機(jī)構(gòu)等將旋轉(zhuǎn)機(jī)械動力轉(zhuǎn)換為柱塞的往復(fù)直線機(jī)械動力，最后通過柱塞將其往復(fù)直線機(jī)械動力轉(zhuǎn)換輸出為流體動力。這方面的專利與文獻(xiàn)眾多。
[0003]上述能量組合系統(tǒng)雖然可以將熱能或電能轉(zhuǎn)換輸出為流體壓力能，但是由于系統(tǒng)中曲柄連桿機(jī)構(gòu)的連桿擺動引起活塞側(cè)向力比較大，不僅造成了機(jī)械效率損失，活塞與缸壁、柱塞與缸壁之間的嚴(yán)重磨損及額外熱負(fù)載，同時曲柄連桿機(jī)構(gòu)受力強(qiáng)度大，各鉸接點處的摩擦損耗嚴(yán)重，系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的不均勻度大。最為嚴(yán)重的是由于系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換、傳遞路線長，經(jīng)過多個中間傳遞環(huán)節(jié)，造成了轉(zhuǎn)換傳遞效率低，能量浪費嚴(yán)重，系統(tǒng)復(fù)雜、笨重，生產(chǎn)成本與運行成本高、污染嚴(yán)重等問題。
[0004]自由活塞發(fā)動機(jī)、液壓約束活塞發(fā)動機(jī)、缸間齒輪聯(lián)動發(fā)動機(jī)、電磁栗等都能夠克服前述系統(tǒng)的弊端，直接將燃料燃燒熱能或電能轉(zhuǎn)化為流體壓力能，傳遞路線短、能量效率高，這方面的文獻(xiàn)與專利也十分豐富。它們與本專利同屬柱塞栗，其中，缸間齒輪聯(lián)動液壓發(fā)動機(jī)與本實用新型結(jié)構(gòu)最為相近，都是兩個柱塞，柱塞之間通過齒輪聯(lián)動，但其動力腔是燃燒室，燃料燃燒產(chǎn)生的燃?xì)鈮毫ν苿踊钊?柱塞組件移動將本缸燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為本缸的流體壓力能并即時輸出，具有傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)的供油系、冷卻行、潤滑系、進(jìn)排氣系、配氣機(jī)構(gòu)、曲柄連桿機(jī)構(gòu)等，結(jié)構(gòu)復(fù)雜;其聯(lián)動齒輪的功用是將左缸做功沖程的部分能量傳遞到飛輪中儲存，在其它沖程飛輪釋放能量再通過聯(lián)動齒輪傳遞到左缸，為左缸相應(yīng)沖程提供能量。
[0005]電磁栗的動力腔是直線電機(jī)或電磁線圈，前者控制復(fù)雜，技術(shù)還不夠成熟，用得較少，所以主要是后者。電磁線圈通電時變?yōu)榫哂蠳極、S極的電磁鐵。通常在柱塞上設(shè)置一永磁體，令其極性與電磁線圈相反，則通電時電磁線圈推動柱塞遠(yuǎn)離，柱塞栗出流質(zhì);并設(shè)置一回位彈簧，斷電時，彈簧推動柱塞回位并吸入流質(zhì)。也有的不設(shè)置永磁體，這樣的話電磁線圈通電時，磁化并吸引柱塞接近，柱塞栗出流質(zhì);并設(shè)置一回位彈簧，斷電時，彈簧推動柱塞回位并吸入流質(zhì)。上述電磁栗，前者既有永磁體又有彈簧，結(jié)構(gòu)松散笨重，不便于安裝維護(hù)，成本高；后者的栗體結(jié)構(gòu)布置嚴(yán)重受限于電磁線圈的結(jié)構(gòu)尺寸，同時也有回位彈簧，導(dǎo)致效率低、徑向尺寸大。另外上述電磁栗單缸工作時，柱塞往復(fù)移動的慣性難以平衡，工作振動劇烈、噪聲大、不穩(wěn)定;多缸協(xié)同工作時，各缸柱塞的聯(lián)動控制又較為復(fù)雜。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型目的在于克服上述各流體動力裝置能量轉(zhuǎn)換傳遞效率低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜笨重、工作不平穩(wěn)等等突出弊端，尋求設(shè)計一種直接利用電磁能轉(zhuǎn)換成流體壓力能并輸出的電磁栗。為了實現(xiàn)上述功能，本實用新型動力腔采用電磁線圈，通電時電磁線圈變?yōu)殡姶盆F，磁化軟磁材料的柱塞并吸引柱塞向上移動，通過齒輪齒條機(jī)構(gòu)帶動另一柱塞向下移動，將本缸電磁能轉(zhuǎn)化為另一缸的流體壓力能輸出。本實用新型不用彈簧、飛輪、永磁體等功能件，結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、維護(hù)方便，工作時兩缸慣性力自然抵消，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。
[0007]為了實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型的主體結(jié)構(gòu)包括機(jī)體、電磁線圈、互動系統(tǒng)、配流系統(tǒng);所述機(jī)體包括頂蓋、栗體，上面為頂蓋，下面為栗體，栗體下部與配流系統(tǒng)相接;機(jī)體內(nèi)部空腔左右對稱，分為機(jī)體上部空腔、機(jī)體中部空腔和機(jī)體下部空腔三部分;所述電磁線圈嵌裝固定在機(jī)體上部空腔內(nèi)。所述互動系統(tǒng)包括銜鐵柱塞、互動齒輪、齒輪軸，所述銜鐵柱塞分為左銜鐵柱塞、右銜鐵柱塞，裝在導(dǎo)套和滑套內(nèi)，為小間隙配合;所述導(dǎo)套分左導(dǎo)套、右導(dǎo)套，導(dǎo)套為套筒狀，嵌裝在機(jī)體上部空腔和機(jī)體中部空腔之間栗體的隔板上，對銜鐵柱塞起導(dǎo)向作用；所述滑套分左滑套、右滑套，呈套筒狀，嵌裝在栗體下部腔壁上，分別與左銜鐵柱塞、右銜鐵柱塞以小間隙配合，對左銜鐵柱塞、右銜鐵柱塞起導(dǎo)向作用，同時對左栗腔、右栗腔有密封效果;所述互動齒輪在左銜鐵柱塞、右銜鐵柱塞之間，同時與左銜鐵柱塞、右銜鐵柱塞的齒條部分嚙合，互動齒輪安裝在齒輪軸上，所述齒輪軸固定在栗體上。
[0008]所述銜鐵柱塞形狀相同；銜鐵柱塞上部和下部為柱狀，銜鐵柱塞上部、下部的直徑可相同或不同，視具體情況而定;銜鐵柱塞上部為軟磁材料，如硅鋼或鐵;銜鐵柱塞中部為齒條，齒條的長度稍大于銜鐵柱塞的行程，銜鐵柱塞的行程系指銜鐵柱塞上、下止點間距。
[0009]所述互動齒輪的內(nèi)孔與齒輪軸小間隙配合，所述齒輪軸的軸線與左銜鐵柱塞、右銜鐵柱塞軸線形成的平面垂直，與左銜鐵柱塞、右銜鐵柱塞軸線距離相等。
[0010]所述機(jī)體上部空腔由頂蓋下表面、栗體上部內(nèi)表面圍成，形狀與電磁線圈外形對映，可為塊狀、柱狀等，內(nèi)部嵌裝電磁線圈。機(jī)體上部空腔左右兩部分的軸線方向與相應(yīng)電磁線圈、導(dǎo)套、銜鐵柱塞、滑套的軸線方向一致。所述頂蓋為盤狀法蘭，通過螺栓、彈簧墊圈與栗體相連;頂蓋下表面固定有緩沖墊，固定方式可采用粘接或螺釘連接。所述緩沖墊分為左緩沖墊、右緩沖墊，緩沖墊形狀可為圓形、方形等，表面積大小與銜鐵柱塞上端面相近;緩沖墊材料可選用橡膠、軟金屬等;緩沖墊下表面正對銜鐵柱塞，銜鐵柱塞移動到上止點時與其接觸，起減緩沖擊作用。
[0011 ]所述機(jī)體中部空腔由栗體中部的內(nèi)表面圍成，主要用來容納互動系統(tǒng)和潤滑油。
[0012]所述機(jī)體下部空腔為栗體下部的內(nèi)表面圍成的柱狀空腔，分為左右形狀相同的兩部分，左銜鐵柱塞下面的空間為左栗腔，右銜鐵柱塞下面的空間為右栗腔。
[0013]所述電磁線圈分為左電磁線圈、右電磁線圈，各電磁線圈通電時產(chǎn)生磁場，象磁鐵一樣吸引本線圈下面的銜鐵柱塞向電磁線圈的幾何形心移動;斷電時電磁力消失。電磁線圈由多匝導(dǎo)線纏繞在鐵芯上做成，整體外形可為塊狀、柱狀等，嵌裝固定在機(jī)體的上部空腔內(nèi)，其軸線與對應(yīng)銜鐵柱塞軸線重合。電磁線圈的電壓信號可以是正弦信號、方波信號等。
[0014]所述配流系統(tǒng)包括出流質(zhì)單向閥、進(jìn)流質(zhì)單向閥、進(jìn)流質(zhì)總管、出流質(zhì)總管及一些連接管路。所述進(jìn)流質(zhì)單向閥包括左進(jìn)流質(zhì)單向閥、右進(jìn)流質(zhì)單向閥，左進(jìn)流質(zhì)單向閥一端與左栗腔通過管路聯(lián)通、一端與進(jìn)流質(zhì)總管通過管路聯(lián)通，右進(jìn)流質(zhì)單向閥一端與右栗腔通過管路聯(lián)通、一端與進(jìn)流質(zhì)總管通過管路聯(lián)通;所述出流質(zhì)單向閥包括左出流質(zhì)單向閥、右出流質(zhì)單向閥，左出流質(zhì)單向閥一端與左栗腔通過管路聯(lián)通、一端與出流質(zhì)總管通過管路聯(lián)通，右出流質(zhì)單向閥一端與右栗腔通過管路聯(lián)通、一端與出流質(zhì)總管通過管路聯(lián)通;進(jìn)流質(zhì)總管內(nèi)為低壓流質(zhì)，出流質(zhì)總管內(nèi)為高壓流質(zhì)。
[0015]本實用新型工作時，交替給左電磁線圈、右電磁線圈通電、斷電，電信號可以為正弦信號、方波信號等，兩者相位相差180度左右。左電磁線圈通電、右電磁線圈斷電時，左電磁線圈產(chǎn)生磁場，給左銜鐵柱塞一個向上的電磁力，左銜鐵柱塞沿著左導(dǎo)套、左滑套向上滑移，左銜鐵柱塞中間的齒條部分帶動互動齒輪繞齒輪軸順時針方向轉(zhuǎn)動，并通過右銜鐵柱塞中間的齒條部分帶動右銜鐵柱塞沿著右導(dǎo)套、右滑套向下滑移。此時左進(jìn)流質(zhì)單向閥打開、左出流質(zhì)單向閥關(guān)閉、右進(jìn)流質(zhì)單向閥關(guān)閉、右出流質(zhì)單向閥打開，低壓流質(zhì)通過進(jìn)流質(zhì)總管、左進(jìn)流質(zhì)單向閥進(jìn)入左栗腔，高壓流質(zhì)從右栗腔經(jīng)右出流質(zhì)單向閥、出流質(zhì)總管栗出