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真空设备/泵 |
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浮杯原理在定量泵和变量泵中的应用 |
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作者：Rob, Annemarie van Malsen, Thomas Platzer 来源：MM《现代制造》 |
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荷兰的“液压厨房”的水沸腾了。因为在几年前，位于Breda的Innas BV 设计所在市场上引入了一种新的改进了的轴向柱塞泵理念：浮杯原理。在成功地研制了一台浮杯定量泵之后，批生产的原型样机已经制造出来（图1），使荷兰人有了继续开发的兴致。随后，开发出了这种泵的一种变量型号——变量浮杯泵。
浮杯原理的优势
Innas设计所在四年前确立的目标是，开发出一种成本较低的液压泵的通用性原理，提出了一种将现有泵原理的优点结合在一起的方案。因此，研制出了一种轴向柱塞泵，这种泵具有如下优点：一方面，噪声辐射低，效率高（可达95％），压力波动低；另一方面，成本大大降低。目前，浮杯原理进一步开发用于可调节泵，这意味着现在的轴向柱塞泵和发动机的制造厂商将面临着更大的竞争（图2）。浮杯原理意味着液压工业在生产技术方面的又一次进化性的飞跃——一次汽车生产厂商在多年前就已经完成的飞跃：无切屑生产，自动化测量和分级，可以生产出高精度的零部件，而且单件价格要低于欧洲的界限值。
图1 带浮杯装置的定量泵。这台新型的轴向柱塞泵的原型机已经适于批生产
与传统的轴向柱塞泵不同，这种新型柱塞泵总计24个活塞通过转子牢固地和驱动轴连接在一起。在单个活塞和活塞缸（孔）之间的极限表 面上形成密封和铰接功能。传统的滚筒孔（浮杯）设计为“松动”的零件，它们漂浮在两个随同转动的滚筒板上。这些板直接由轴驱动，为了避免在活塞和浮杯之间产生大的接触力。排油是通过确定滚筒板位置的回转盘的倾斜进行的。为了尽量减小摩擦损失，在很大滑动力发生作用的接触面上用液压进行力的补偿。
图2 在变量的浮杯原理中，气缸似乎漂浮在两个随同转动的滚筒板上。
因此，在变量泵上的应用成为可能
a－调节活塞 b－滚筒板c－控制盘 d－回转盘e－对动活塞
定量泵的设计已经表明，大数量的活塞可以使压力波动减少80%。此外，大数量的活塞对壳体噪声和波动噪声有着积极的影响。与斜轴和斜盘式泵相比，浮杯式定量泵的噪声水平最多可以降低10dB。
摩擦小和波动小相结合提高了在系统应用中的调节质量。压力波动低使得系统噪声降低，这种噪声常常通过载荷传感装置一直传递到应用气缸。此外，高效率对需要的冷却能力起着有利的作用。这样对于系统建设者来说，浮杯原理可能成为一组全新的结构更加紧凑的泵产品的基础。
规模生产产生经济效益
初看起来，和传统泵相比，好象浮杯泵的零部件数量的增加会导致成本提高。但是，浮杯原理的开发是建立在汽车工业的典型的生产工艺方法基础之上的：烧结、精密冲压、深冲、锻造、自动化测量和分级。在开发中不仅注意了零件的简单性，也避免了一系列复杂的公差。
至于分级，这是一个对于液压设备制造厂商来说非常规的生产战略。感兴趣者常常表示出来的对活塞和浮杯制造成本的怀疑是可以理解的。众所周知，泄漏裂隙的大小对于轴向柱塞泵的效率、功率密度有着很大的影响。在液压行业中人们都说，严格公差的成本代价很高。
分级的诀窍在于充分利用大的数量。采用较低的公差大量生产，接着进行微米范围内的检验测量并按尺寸等级进行零部件的分配。通过正确尺寸的配合最终还是可以达到需要的配合精度。和在活塞及浮杯制造中大多采用的无切屑加工相结合，可以达到很高的成本效益。
在过去两年中，Innas设计所在变量浮杯技术的关键方面进行了研究。因为流量的调节要双倍进行，技术上简单而成本上合理的结构有着重要的意义。此外，由于镜象状的结构，通过两个回转盘进行排水量的油的供应是很重要的。经确认，两个控制板和回转盘在高压下的变形可能会导致形成大的泄漏裂隙，这对于机器的效率会带来灾难性的后果。
变形问题的解决很简单，且费用不高：回转盘由结构相同的活塞和浮杯支承移动，就像它包含在旋转部件中一样。在回转盘的调节机构上也应注意到尽可能对较大的力进行平衡，以将变形减少到最低程度。每个回转盘由两个反作用的活塞驱动，形成一个单纯的转矩调节回转盘。壳体和回转盘之间的接触摩擦减小了。由于调节力分布到多个气缸上，泵的总体尺寸可以保持较小。
积极试验 加强市场推广
2007年初，开始了变量型号的初步试验工作。年内，将把变量泵向感兴趣者提供，对其进行鉴定。由于定量浮杯泵取得了优异的试验结果，可以预期，在移动式和固定式液压技术中，变量泵都会对用户更加重要：例如在负荷传感系统中或注塑机上应用。其实，关于浮杯原理，不是何时进入市场的问题，而是在哪种应用中这个原理第一个得到采用的问题。(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(9/5/2007) |
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