一种柱塞泵结构

技术领域

本发明属于农用器械技术领域，涉及一种柱塞泵结构。

背景技术

在农业种植过程中，农作物每隔一段时间都要喷洒农药，用于防治病虫害及调节植物生长。现有的喷药过程中，一般采用喷药机进行喷洒农药,现有的喷药机一般均包括喷药泵、软管以及驱动喷药泵工作的电机，喷药泵一般为柱塞泵，电机通过凸轮结构驱动柱塞泵的柱塞杆来回移动来将药液吸入再泵出。

现有的柱塞泵结构，均包括泵体和泵头，泵头上设有柱塞腔，柱塞滑动设置在柱塞腔内，泵体内设有凸轮结构，凸轮结构连接柱塞杆，柱塞杆伸入柱塞腔内与柱塞相连接，通过凸轮结构带动柱塞往复运动实现吸水和出水，即带动柱塞往后拉实现将水吸入，推动柱塞向前推实现将水压出。现有常规的柱塞泵均是单柱塞泵结构，吸水和压水量较小，从而导致喷药的流量较小，工作效率较低。

为此，中国专利申请(201820010651.2)公开了一种四缸柱塞泵，包括泵体、固定连接与泵体一侧的泵头，所述泵头上设有进水口、出水口，所述出水口位于进水口的上方，所述泵体内设有泵腔，所述泵头与泵体接触的侧壁上贯穿设置有四个第一通孔，所述第一通孔内设有第一密封圈，所述泵腔内设置有四根沿泵腔的轴向做往复运动的柱塞杆，四根柱塞杆均穿过所述第一通孔并与泵头相连通，所述泵头包括底座、设置于底座上方的控制座、以及设置于底座远离泵体一侧的进水座，所述进水口位于进水座一侧，所述出水口位于控制座一侧；所述底座与进水座接触的侧壁上设有与第一通孔相对的第二通孔，所述底座与控制座接触的侧壁上设有第三通孔，所述第二通孔与第三通孔内均设有单向阀。

上述的柱塞泵结构虽然设置了四跟柱塞杆，工作时，电机驱动凸轮转动并带动四根柱塞杆一同往复运动，每次往复实现一次吸水和一次排水，提高了吸水和压水的量，提高了工作的效率，但相对的，其所需的电机的功率也较大，能耗高。

为了降低能耗，现有的常规做法是：采用更加节能的驱动电机或者提高各部件的精度，降低中间传动系统的能量耗损，但相应所需成本更高。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种柱塞泵结构，本发明所要解决的技术问题是：现有的柱塞泵结构能耗高的问题。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种柱塞泵结构，包括泵体和设置在泵体上的泵头，所述泵头上具有进水口和出水口，所述泵头上具有柱塞腔且柱塞腔内设有柱塞，其特征在于，所述柱塞腔的中部具有呈筒状且与柱塞相配合的滑动部，所述柱塞设置在所述滑动部内且能够在滑动部内往复滑动，所述柱塞腔的两端均设置有进水孔和出水孔，且所有进水孔均与所述进水口相连通，所有出水孔均与所述出水口相连通，所述进水孔和出水孔处分别设有进水单向阀和出水单向阀。

在本领域的常规认知里，柱塞泵的一个柱塞腔上均设置一个进水孔和一个出水孔，通过柱塞杆在柱塞腔内的往复运动来改变容积实现吸水和压水，即柱塞杆往后拉，柱塞腔的容积变大，产生负压，从进水孔中吸水，柱塞杆往前推，柱塞腔的容积变小，将柱塞腔内的水从出水孔压出，即常规的柱塞泵，柱塞杆一个往复运动实现一次吸水和一次压水。

而本柱塞泵结构颠覆了常规对柱塞泵的认知，在每个柱塞腔上均设置两个进水孔和两个出水孔，柱塞将对应的柱塞腔分隔为两个相互独立的腔室，两个进水孔和两个出水孔分别与分隔形成的两个腔室对应连通，且每个进水孔和出水孔上均分别对应设置进水单向阀和出水单向阀。柱塞往后拉时，位于柱塞腔前面的腔室容积变大产生负压，药水从该腔室的进水孔被吸入，位于柱塞腔后面的腔室容积变小，该腔室内的药水从对应的出水孔被压出；柱塞往前推时，前面的腔室容积变小，该腔室内的药水从对应的出水孔被压出，后面的腔室容积变大产生负压，药水从该腔室的进水孔被吸入。也就是说，本柱塞泵结构，在柱塞往前推或往后拉的过程中均实现了一次吸水和一次压水，相当于柱塞一个往复运动实现了两次吸水和两次压水，相比与现有的常规柱塞泵，吸水和压水的频率更高，相当于在同一电机功率的能耗下，吸水和压水的效率提高了近一倍，例如在同样的吸水和压水量的前提下，本柱塞泵结构只需两个柱塞组件就能实现背景技术中提到的四个柱塞组件所能实现的，因此，在保证工作效率的同时，所需的电机的功率更小，能耗也更小。本柱塞泵结构的柱塞组件可以为一个或多个根据实际需求选择。

在上述的柱塞泵结构中，分别位于柱塞腔两端的两进水孔对称设置在滑动部的两侧，两出水孔对称设置在滑动部的两侧。通过上述的设置，使得柱塞在滑动过程中不会对进水孔或出水孔形成遮挡，进一步提高了吸水和压水的效率，从而所需的能耗更小。

在上述的柱塞泵结构中，所述泵头上还开设有进水腔，所述进水口开设在进水腔的侧壁上且与进水腔连通，所述进水腔位于所述柱塞腔的一侧，位于柱塞腔两端的两进水孔均与所述进水腔相连通，所述泵头上还开设有出水腔，所述出水口开设在出水腔的侧壁上且与出水腔连通，所述出水腔位于所述柱塞腔的另一侧，位于柱塞腔两端的两个出水孔均与所述进水腔相连通。通过进水腔和出水腔位于柱塞腔两侧的设置，使得整体布局更加合理。同时也使得柱塞腔两端的两个进水孔和两个出水孔均封闭通过同一进水腔进水和同一出水腔出水，从而使得柱塞腔两端的进水和出水的频率以及进、出水量能够保持大致一致，从而使得每次从出水口喷出的药水较为均匀，从而能够最大程度上的合理利用电机的做功功率，尽可能了避免了做无用功，在保证工作效率的同时，所需的电机的功率更小，能耗也更小。作为优选，进水腔位于柱塞腔的下方，出水腔位于柱塞腔的上方。

在上述的柱塞泵结构中，所述泵头包括上壳体、中壳体和下壳体，所述柱塞腔设置在中壳体上且所述中壳体与所述泵体相连接，所述上壳体和下壳体分别固定在中壳体的上下两侧，所述进水腔开设在所述下壳体上，所述出水腔开设在所述上壳体上。通过上述设置，使得泵头的加工更加的简便，同时进水腔位于下方，出水腔位于上方，能够合理利用重力以及柱塞腔内压力的变化，使得进水时，出水单向阀能够很好的保持关闭状态，出水时，进水单向阀能够很好的保持关闭状态。

在上述的柱塞泵结构中，所述进水单向阀包括阀芯一和呈筒状的阀体一，所述阀体一的上端穿过进水孔伸入对应的柱塞腔内且该端开设有出液口一，所述阀体一的下端具有向外凸出的环形翻边一，所述环形翻边一被压紧固定在中壳体与下壳体之间，所述阀体一的下端具有进液口一，所述进液口一与所述进水腔相连通，所述阀芯一滑动设置在所述阀体一内，所述阀体一和阀芯一之间还设有弹性件一且在弹性件一的作用下阀芯一始终具有向下运动将进液口一封闭的趋势。通过上述的设置，使得进水单向阀在水平以及竖直方向均被限位，不会发生偏移，密封效果好。当柱塞滑动，其中一个腔室的容积增大，该腔室内产生负压，阀芯一克服弹性件一的弹性力向上运动打开进液口一，实现往该腔室内吸水。另一个腔室的容积减小，阀芯一在自身重力、弹性件一弹性力以及腔室内水的压力的作用下抵紧在进液口一边沿将进液口一封闭。

在上述的柱塞泵结构中，所述下壳体上开设有与所述进水腔相连通的过水孔一，所述过水孔一为阶梯孔，所述环形翻边一嵌入过水孔一内且抵靠在过水孔一的台阶面上，所述中壳体上位于进水孔的边沿具有凸出的环形凸沿一，所述环形凸沿一伸入所述过水孔一内并压紧在所述环形翻边一上。通过上述的设置，使得进水单向阀的安装固定更为方便，同时也相当于将中壳体、下壳体以及进水单向阀三者之间的连接处设置在了过水孔一内，密封效果相对较好。

在上述的柱塞泵结构中，所述出水单向阀包括阀芯二和呈筒状的阀体二，所述阀体二的上端伸入出水腔内且该端开设有出液口二，所述阀体二的下端具有向外凸出的环形翻边二，所述环形翻边二被压紧固定在中壳体与上壳体之间，所述阀体二的下端具有进液口二，所述进液口二与所述进水孔相连通，所述阀芯二滑动设置在所述阀体二内，所述阀体二和阀芯二之间还设有弹性件二且在弹性件二的作用下阀芯二始终具有向下运动将进液口二封闭的趋势。通过上述的设置，使得出水单向阀在水平以及竖直方向均被限位，不会发生偏移，密封效果好。当柱塞滑动，其中一个腔室的容积增大，该腔室内产生负压，阀芯二在自身重力、弹性件二弹性力以及负压的吸力作用下抵紧在进液口二边沿将进液口二封闭，该腔室通过进水单向阀吸水，同时出水单向阀又能够防止出水腔内的药水倒流回该腔室内。另一个腔室的容积减小时，阀芯二克服弹性件二的弹性力向上运动打开进液口二，实现往出水腔内压水。

在上述的柱塞泵结构中，所述出水孔为阶梯孔，所述环形翻边二嵌入出水孔内且抵靠在出水孔的台阶面上，所述上壳体上具有过水孔二，所述阀体二的上端穿过过水孔二伸入出水腔内，所述过水孔二的边沿具有向下凸出的环形凸沿二，所述环形凸沿二伸入所述出水孔内并压紧在所述环形翻边二上。通过上述的设置，使得出水单向阀的安装固定更为方便，同时也相当于将中壳体、上壳体以及出水单向阀三者之间的连接处设置在了出水孔内，密封效果相对较好。

在上述的柱塞泵结构中，所述过水孔一内还设有密封圈一，所述密封圈一的内周壁上具有环形嵌槽一，所述环形翻边一嵌入所述环形嵌槽一内，所述密封圈一的两端面分别密封抵靠在环形凸沿一和过水孔一的台阶面上，所述出水孔内还设有密封圈二，所述密封圈二的内周壁上具有环形嵌槽二，所述环形翻边二嵌入所述环形嵌槽二内，所述密封圈二的两端面分别密封抵靠在环形凸沿二和出水孔的台阶面上。通过密封圈一和密封圈二的设计，使得上壳体、中壳体与出水单向阀之间，以及中壳体、下壳体与进水单向阀之间实现了全方位的密封，使得三者的连接处不会发生泄漏，从而保证通畅的实现吸水和压水。

在上述的柱塞泵结构中，所述中壳体的上下两侧均开设有减重槽，所述减重槽内具有凸出的定位柱，所述上壳体和下壳体上均具有定位套，所述定位柱能够穿入所述定位套内且通过紧固件固定。减重槽的设计实现了整个柱塞泵结构的轻量化，定位柱和定位套的配合设计使得上壳体、中壳体以及下壳体三者之间的安装固定更加方便，而且凸出的定位柱的设计，相当于在此处增加了壁厚，使得加工开孔更为方便，便于通过紧固件实现连接。

在上述的柱塞泵结构中，所述滑动部内具有滑套，所述柱塞位于所述滑套内且能在所述滑套内往复滑动。滑套的设置，降低了磨损。

在上述的柱塞泵结构中，所述进水孔具有呈扩口状的导向部，所述导向部的大端口连通对应柱塞腔。通过扩口状导向部的设计，能够降低从进水腔进入的药水的流速，防止药水冲击柱塞腔的内壁导致内部波动，同时也使得药水进入后能够均匀的流向柱塞腔各部，避免在进水孔处聚集造成进水孔处的负压局部降低，保障吸水的流畅性，降低了能量的耗损。

与现有技术相比，本柱塞泵结构具有以下优点：本柱塞泵结构，在柱塞往前推或往后拉的过程中均实现了一次吸水和一次压水，相当于柱塞一个往复运动实现了两次吸水和两次压水，相比于现有的常规柱塞泵，吸水和压水的频率更高，在同一电机功率的能耗下，吸水和压水的效率提高了近一倍，因此，在保证工作效率的同时，所需的电机的功率更小，能耗也更小。

附图说明

图1是本柱塞泵结构的立体结构图。

图2是本柱塞泵结构的俯视图。

图3是图2中A-A方向的剖视图。

图4是图3中C处的放大图。

图5是本柱塞泵结构的侧视图。

图6是图5中B-B方向的剖视图。

图7是中壳体的立体图一。

图8是中壳体的立体图二。

图9是上壳体的立体图。

图10是下壳体的立体图。

图中，1、泵体；2、泵头；2a、上壳体；2a1、出水口；2a2、出水腔；2a3、过水孔二；2a4、环形凸沿二；2b、中壳体；2b1、柱塞腔；2b1a、腔室；2b1b、滑动部；2b2、进水孔；2b3、出水孔；2b4、环形凸沿一；2b5、减重槽；2b6、定位柱；2c、下壳体；2c 1、进水口；2c2、进水腔；2c3、过水孔一；3、柱塞；4、柱塞杆；5、进水单向阀；5a、阀体一；5a1、环形翻边一；5b、阀芯一；5c、弹性件一；6、出水单向阀；6a、阀体二；6a1、环形翻边二；6b、阀芯二；6c、弹性件二；7、密封圈一；8、密封圈二；9、定位套；10、滑套。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1-10所示，本柱塞泵结构，包括泵体1和设置在泵体1上的泵头2，泵头2上具有进水口2c1和出水口2a1，进水口2c 1用于连接储水装置，出水口2a1用于连接喷药管，泵头2上具有至少一个柱塞腔2b1，本实施例中，泵头2上具有三个柱塞腔2b1。

具体地说，如图3所示，每个柱塞腔2b1的两端均设置有进水孔2b2和出水孔2b3。每个柱塞腔2b1内均设有柱塞3，柱塞腔2b1的中部具有呈筒状且与柱塞3相配合的滑动部2b1b，滑动部2b1b内具有滑套10，滑套10的外壁与滑动部2b1b的内壁之间通过密封圈密封，柱塞3位于滑套10内且能在滑套10内往复滑动。柱塞3将对应的柱塞腔2b1分隔为两个相互独立的腔室2b1a，两个进水孔2b2分别与对应的两个腔室2b1a相连通，且两个进水孔2b2均与进水口2c1相连通，两个出水孔2b3分别与对应的两个腔室2b1a相连通，且两个出水孔2b3均与出水口2a1相连通，进水孔2b2和出水孔2b3处分别设有进水单向阀5和出水单向阀6。

进一步地说，泵头2包括上壳体2a、中壳体2b和下壳体2c，柱塞腔2b1设置在中壳体2b上且所述中壳体2b与泵体1相连接，泵体1内设有凸轮结构，每个柱塞3上均连接有柱塞杆4，柱塞杆4的一端穿入泵体1内与凸轮结构连接且凸轮结构能够驱动柱塞杆4往复运动。上壳体2a和下壳体2c分别位于中壳体2b的上下两侧，中壳体2b的上下两侧均开设有减重槽2b5，减重槽2b5内具有凸出的定位柱2b6，上壳体2a和下壳体2c上均具有定位套9，定位柱2b6能够穿入定位套9内且通过紧固件固定。下壳体2c上开设有进水腔2c2，进水口2c1开设在进水腔2c2的侧壁上且与进水腔2c2连通，两个腔室2b1a分别通过对应的进水孔2b2与进水腔2c2相连通。下壳体2c上开设有出水腔2a2，出水口2a1开设在出水腔2a2的侧壁上且与出水腔2a2连通，两个腔室2b1a分别通过对应的出水孔2b3与进水腔2c2相连通。

进水单向阀5包括阀芯一5b和呈筒状的阀体一5a，阀体一5a的上端穿过进水孔2b2伸入对应的腔室2b1a内且该端开设有出液口一，进水孔2b2具有呈扩口状的导向部，导向部的大端口连通对应腔室2b1a，导向部的小端口内径大于阀体一5a的外径。本实施例中，阀体一5a的上端面以及阀体一5a的周向侧壁上均开设有出液口一。下壳体2c上开设有与进水腔2c2相连通的过水孔一2c3，过水孔一2c3为阶梯孔，阀体一5a的下端具有向外凸出的环形翻边一5a1，过水孔一2c3内还设有密封圈一7，密封圈一7的内周壁上具有环形嵌槽一，环形翻边一5a1嵌入环形嵌槽一内，中壳体2b上位于进水孔2b2的边沿具有凸出的环形凸沿一2b4，环形凸沿一2b4伸入过水孔一2c3内并压紧在密封圈一7上，密封圈一7的两端面分别密封抵靠在环形凸沿一2b4和过水孔一2c3的台阶面上形成密封。阀体一5a的下端具有进液口一，进液口一与过水孔一2c3相连通，阀芯一5b滑动设置在阀体一5a内，阀体一5a和阀芯一5b之间还设有弹性件一5c且在弹性件一5c的作用下阀芯一5b始终具有向下运动将进液口一封闭的趋势。

出水单向阀6包括阀芯二6b和呈筒状的阀体二6a，上壳体2a上具有过水孔二2a3，阀体二6a的上端穿过过水孔二2a3伸入出水腔2a2内，且该端开设有出液口二。本实施例中，阀体二6a的上端面以及阀体二6a的周向侧壁上均开设有出液口二。出水孔2b3为阶梯孔，阀体二6a的下端具有向外凸出的环形翻边二6a1，出水孔2b3内还设有密封圈二8，密封圈二8的内周壁上具有环形嵌槽二，环形翻边二6a1嵌入环形嵌槽二内，过水孔二2a3的边沿具有向下凸出的环形凸沿二2a4，环形凸沿二2a4伸入出水孔2b3内并压紧在密封圈二8上，密封圈二8的两端面分别抵靠在环形凸沿二2a4和出水孔2b3的台阶面上形成密封。阀体二6a的下端具有进液口二，进液口二与进水孔2b2相连通，阀芯二6b滑动设置在阀体二6a内，阀体二6a和阀芯二6b之间还设有弹性件二6c且在弹性件二6c的作用下阀芯二6b始终具有向下运动将进液口二封闭的趋势。本实施例中，弹性件一5c和弹性件二6c均为弹簧。

本柱塞3泵的工作原理为：当柱塞杆4带动柱塞3往后拉时，前面的腔室2b1a容积变大产生负压，该腔室2b1a对应的阀芯一5b克服弹性件一5c的弹性力向上运动打开进液口一，阀芯二6b在自身重力、弹性件二6c弹性力以及负压的吸力作用下抵紧在进液口二边沿将进液口二封闭，该腔室2b1a从进水腔2c2内吸水；而与此同时，后面的腔室2b1a容积变小，该腔室2b1a对应的阀芯一5b在自身重力、弹性件一5c弹性力以及腔室2b1a内水的压力的作用下抵紧在进液口一边沿将进液口一封闭，阀芯二6b克服弹性件二6c的弹性力向上运动打开进液口二，从而将该腔室2b1a内的药水压入出水腔2a2中。当柱塞杆4带动柱塞3往前推时，前面的腔室2b1a容积该腔室2b1a对应的阀芯一5b在自身重力、弹性件一5c弹性力以及腔室2b1a内水的压力的作用下抵紧在进液口一边沿将进液口一封闭，阀芯二6b克服弹性件二6c的弹性力向上运动打开进液口二，从而将该腔室2b1a内的药水压入出水腔2a2中；而与此同时，后面的腔室2b1a容积变大产生负压，该腔室2b1a对应的阀芯一5b克服弹性件一5c的弹性力向上运动打开进液口一，阀芯二6b在自身重力、弹性件二6c弹性力以及负压的吸力作用下抵紧在进液口二边沿将进液口二封闭，该腔室2b1a从进水腔2c2内吸水。

本柱塞泵结构颠覆了常规对柱塞3泵的认知，在柱塞3往前推或往后拉的过程中均实现了一次吸水和一次压水，相当于柱塞3一个往复运动实现了两次吸水和两次压水，相比与现有的常规柱塞3泵，吸水和压水的频率更高，在同一电机功率的能耗下，吸水和压水的效率提高了近一倍，因此，在保证工作效率的同时，所需的电机的功率更小，能耗也更小。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了泵体1、泵头2、上壳体2a、出水口2a1、出水腔2a2、过水孔二2a3、环形凸沿二2a4、中壳体2b、柱塞腔2b1、腔室2b1a、滑动部2b1b、进水孔2b2、出水孔2b3、环形凸沿一2b4、减重槽2b5、定位柱2b6、下壳体2c、进水口2c1、进水腔2c2、过水孔一2c3、柱塞3、柱塞杆4、进水单向阀5、阀体一5a、环形翻边一5a1、阀芯一5b、弹性件一5c、出水单向阀6、阀体二6a、环形翻边二6a1、阀芯二6b、弹性件二6c、密封圈一7、密封圈二8、定位套9、滑套10等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。