一种往复式超临界流体循环增压泵

技术领域

本申请涉及增压泵设备的领域，尤其是涉及一种往复式超临界流体循环增压泵。

背景技术

高压超临界流体循环系统工作时，由于超临界流体需要在保持超临界态条件下循环利用，系统中如果等压，流体就会处于静止状态，因此需要一台泵对某一段进行加压来促使流体能够再整个体统内流动，但是常规的增压泵只能间歇式工作，无法对系统进行持续增压。

发明内容

为了实现对超临界流体循环系统的持续增压，本申请提供一种往复式超临界流体循环增压泵。

本申请提供的一种往复式超临界流体循环增压泵采用如下的技术方案：

一种往复式超临界流体循环增压泵，包括缸体、执行组件、活塞杆和活塞，所述缸体上设有进液口和排液口，所述缸体内设有两个阀腔，两个所述阀腔均与进液口和排液口连通，每个所述阀腔内均设有与排液口对应的第一阀门组件以及与进液口对应的第二阀门组件，所述缸体内设有与阀腔连通的进液通道，所述活塞滑动连接在进液通道内并与活塞杆相连，所述活塞杆沿背离活塞方向穿出缸体外，所述缸体上设有用于密封活塞杆的密封组件，所述执行组件用于驱动活塞杆往复移动，所述第一阀门组件与第二阀门组件启闭状态相反。

通过采用上述技术方案，执行组件驱动活塞杆移动，活塞杆带动活塞在进液通道内运动，使得进液通道内产生负压，活塞前端容积变大，流体从进液口输入，第二阀门组件打开，流体流入进液通道内，当执行组件推动活塞前进时，活塞将流体推入阀腔内，第一阀门组件打开，流体从排液口排出；通过执行组件驱动活塞推压流体，使得机械能转换为流体的压力，实现了对流体的加压，提升了流体输出的压力，同时活塞在往复移动过程中，两个阀腔内的状态相反，轮流进行流体的喂入和输出，保证了对系统内流体的持续增压，维持了超临界流体系统的循环。

可选的，所述第一阀门组件包括沿缸体轴线依次排列并相互抵接的上塞头、排液阀罩和排液阀座，所述排液阀罩侧壁开设有若干与内部连通的第一通孔，所述阀腔内壁设有与各个第一通孔相对应的第一环槽，所述排液阀座上端插接在排液阀罩内，且排液阀座内插接有用于封闭的排液阀芯，所述排液阀芯与与排液阀罩间连接有排液弹簧。

通过采用上述技术方案，流体由阀腔进入排液阀座内，排液阀芯在流体压力下克服排液弹簧的弹性力移动，并将排液阀座打开，流体进入排液阀罩内，然后从各个第一通孔流出，最后由排液口输出。

可选的，所述第二阀门组件包括沿缸体轴线依次排列并相互抵接的进液阀罩和进液阀座，所述进液阀罩侧壁开设有若干与内部连通的第二通孔，所述第二通孔与进液通道连通，所述进液阀座上端插接在进液阀罩内，所述进液阀座内设有用于封闭的进液阀芯，所述进液阀芯通过进液弹簧与进液阀罩连接。

通过采用上述技术方案，当进液通道内产生负压时，流体克服进液弹簧的弹性力，迫使进液阀芯移动打开进液阀座，使得流体进入进液阀罩内，然后从各个第二通孔流入进液通道中。

可选的，所述进液通道穿出缸体外，所述缸体上设有用于封堵进液通道开口的第一封堵组件。

通过采用上述技术方案，进液通道的开通利于活塞及其相关部件的安装、拆卸。

可选的，所述第一封堵组件包括密封塞头，所述密封塞头通过螺钉固定在缸体上，且密封塞头嵌设在进液通道内。

通过采用上述技术方案，密封塞将进液通道堵住，保证了阀腔内部的密封性。

可选的，所述进液通道内设有缸套，所述活塞滑动在缸套内。

通过采用上述技术方案，缸套阻隔了活塞与进液通道内壁的直接接触，一方面减小了对缸体的直接磨损，另一方面缸套可进行更换，利于保证与活塞间的密封性。

可选的，所述进液通道内设有压套，靠近所述进液通道开口的进液阀罩穿过压套，所述压套分别与缸套和密封塞头抵接。

通过采用上述技术方案，压套起到定位缸套和密封塞头位置的作用。

可选的，所述密封组件包括压盘和填料函，所述压盘连接在缸体上，所述填料函插接在压盘内，所述缸体侧壁开设有供填料函一端插入的插槽，所述填料函内开设有供活塞杆穿过的移动槽，所述移动槽槽壁开设有料槽，所述料槽内插接有两个导向套，两个所述导向套间填充有密封填料。

通过采用上述技术方案，压盘将填料函固定在缸体上，两个导向套挤压密封填料在保证活塞杆自由移动的基础上填充与活塞杆间的间隙，起到了密封防漏的效果。

可选的，所述填料函远离缸体的一端螺纹连接有调节螺母，所述调节螺母端部与调节螺母相靠近的导向套抵接，所述活塞杆从调节螺母内部穿过。

通过采用上述技术方案，操作者可通过拧动调节螺母来调节对导向套的抵紧力，从而调整对密封填料的挤压力，保证密封填料对其与活塞杆间间隙的封堵。

可选的，所述执行组件包括机箱、曲轴和驱动电机，曲轴转动连接在机箱内并一端穿出机箱外与驱动电机的电机轴同轴连接，曲轴上转动连接有连杆，所述连杆远离曲轴的一端铰接有动力柱，所述动力柱滑动连接在机箱内，所述活塞杆穿进机箱内并与动力柱连接。

通过采用上述技术方案，驱动电机驱动曲轴转动，曲轴通过连杆带动动力柱往复移动，动力柱带动活塞杆同步移动，活塞杆驱使活塞往复移动。

可选的，所述驱动电机的电机轴上同轴设有键套，所述键套内插接有花键，所述花键远离键套的一端固定有主动盘，所述主动盘侧壁设有第一盘齿，所述曲轴端部设有从动盘，所述从动盘侧壁设有与第一盘齿相啮合的第二盘齿，所述主动盘和从动盘通过切换组件连接。

通过采用上述技术方案，切换组件移动主动盘来实现第一盘齿与第二盘齿的啮合或分离，可快速对曲轴和驱动电机的电机轴进行连接或中断。

可选的，所述切换组件包括限位套和定位环，所述限位套固定在主动盘上，且限位套远离主动盘的一端周向开设有若干卡槽，所述限位套在对应各个卡槽位置均转动连接有卡套，所述卡套内滑动连接有卡块，所述卡块上垂直设有导柱，所述导柱沿背离限位套轴线穿出卡套外并连接有固定块，所述固定块与卡套件连接有复位弹簧，所述卡块位于从动盘背离主动盘的一侧，且卡块背离主动盘的一侧设有楔形面；

所述定位环套设在限位套上，且定位环通过限位螺钉与限位套固定，所述定位环侧壁设有与卡槽一一对应的卡钩，所述卡套位于卡钩内侧。

通过采用上述技术方案，操作者移动主动盘靠近从动盘，卡块的楔形面与从动盘相抵，迫使卡块向卡套内移动，当从动盘越过卡块时，卡块在复位弹簧的弹性力作用下回移，抵在从动盘背离主动盘的一侧，从而使得第一盘齿和第二盘齿保持啮合状态，连接方便快速。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过执行组件驱动活塞推压流体，使得机械能转换为流体的压力，实现了对流体的加压，提升了流体输出的压力，同时活塞在往复移动过程中，两个阀腔内的状态相反，轮流进行流体的抽取和输出，保证了对系统内流体的持续增压，维持了超临界流体系统的循环；

2.切换组件移动主动盘来实现第一盘齿与第二盘齿的啮合或分离，可快速对曲轴和驱动电机的电机轴进行连接或中断。

附图说明

图1是本申请实施例一的整体结构示意图。

图2是本申请实施例一用于体现第一阀门组件和第二阀门组件的结构示意图。

图3是本申请实施例一用于体现排液阀罩的结构示意图。

图4是本申请实施例一用于体现执行组件的结构示意图。

图5是本申请实施例一用于体现主动盘和从动盘的结构示意图。

图6是图5中A处放大图。

图7是本申请实施例一用于体现卡钩的结构示意图。

图8是本申请实施例二的整体结构示意图。

图9是本申请实施例二用于缸体内部结构的剖视图。

附图标记说明：1、缸体；11、进液口；12、排液口；13、活塞杆；14、活塞；15、阀腔；16、进液通道；17、法兰板；2、第一阀门组件；21、上塞头；22、排液阀罩；221、第一通孔；23、排液阀座；24、第一环槽；25、排液阀芯；26、排液弹簧；3、第二阀门组件；31、进液阀罩；311、第二通孔；32、进液阀座；33、进液阀芯；34、进液弹簧；4、第一封堵组件；41、密封塞头；5、缸套；6、压套；71、第一塞头；72、第一衬套；721、第一水孔；73、第一阀座；74、第一阀罩；75、第一阀板；751、第一弹簧；81、第二阀座；811、第二水孔；812、出水通道；82、第二阀罩；83、第二阀板；84、蓄水槽；85、第三水孔；86、导套；861、导孔；862、密封套；87、第二弹簧；9、第二封堵组件；91、法兰；92、第二塞头；93、调节螺钉；94、备紧螺母；10、密封组件；101、压盘；102、填料函；103、插槽；104、移动槽；105、料槽；106、导向套；107、密封填料；108、调节螺母；200、执行组件；201、机箱；202、曲轴；203、驱动电机；204、连杆；205、动力柱；206、减速机；301、第一压力通道；302、第二压力通道；400、键套；401、花键；402、主动盘；403、第一盘齿；404、从动盘；405、第二盘齿；500、限位套；501、定位环；5011、限位螺钉；502、卡槽；503、卡套；504、卡块；505、导柱；506、固定块；507、复位弹簧；508、楔形面；509、卡钩。

具体实施方式

以下结合附图1-9对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种往复式超临界流体循环增压泵。

实施例1，如图1和图2，往复式超临界流体循环增压泵包括缸体1和执行组件200，缸体1侧壁设有进液口11和排液口12，缸体1内设有两个并相互平行的阀腔15，阀腔15与进液口11和排液口12连通，且每个阀腔15均对应有进液口11和排液口12，进液口11位于排液口12下方，阀腔15上端开通，缸体1上通过螺栓固定有法兰板17，法兰板17将阀腔15上端开口封闭。

每个阀腔15内均设有与排液口12对应的第一阀门组件2和与进液口11对应的第二阀门组件3，第一阀门组件2用于控制排液口12与阀腔15内部连通和关闭，第二阀门组件3用于控制进液口11与阀腔15内部的连通和关闭，第一阀门组件2和第二阀门组件3的启闭状态相反。

缸体1内设有与两个阀腔15连通的进液通道16，进液通道16的一端贯穿其中一个阀腔15并穿出缸体1外，另一个阀腔15与进液通道16连通的孔径小于进液通道16孔径，缸体1侧壁设有用于封堵进液通道16开口的第一封堵组件4，进液通道16内滑动连接有活塞14，活塞14上同轴连接有活塞杆13，活塞杆13沿背离活塞14方向穿出缸体1外，且穿出的一端与执行组件200相连，活塞杆13与进液通道16开口方向相背，执行组件200通过活塞杆13驱动活塞14往复移动，实现对第一阀门组件2和第二阀门组件3启闭状态的改变，缸体1侧壁在活塞杆13穿出位置设有密封组件10。

如图2和图3，第一阀门组件2包括沿阀腔15轴线依次排列并相互抵接的上塞头21、排液阀罩22和排液阀座23，上塞头21与法兰板17相抵，将阀腔15上端开口封住，排液阀罩22侧壁开设有若干周向排列的第一通孔221，阀腔15内壁上设有与各个第一通孔221对应的第一环槽24，第一通孔221将排液阀罩22内部与第一环槽24连通，排液阀座23上端插接在排液阀罩22内，且排液阀座23内设有上下贯通的通道，使得排液阀座23与排液阀罩22内部相互连通，排液阀座23内插接有用于封闭排液阀座23内部通道的排液阀芯25，排液阀芯25与排液阀罩22间连接有排液弹簧26。

第二阀门组件3包括沿阀腔15轴线依次排列的进液阀罩31和进液阀座32，进液阀罩31的一端与排液阀座23抵接，另一端套接在进液阀座32上端，进液阀罩31上下贯通，进液阀罩31侧壁开设有若干与其内部连通的第二通孔311，两个进液阀罩31的第二通孔311均与进液通道16正对连通，进液阀座32位于阀腔15底部并位于进液口11上方，进液阀座32内贯穿设有与进液阀罩31内部连通的通道，进液阀座32内插接有用于封闭内部通道的进液阀芯33，进液阀芯33通过进液弹簧34与进液阀罩31内部连接。

进液通道16内设有缸套5和压套6，压套6位于缸套5朝向进液通道16开口的一侧，且两者相互抵接，压套6与阀腔15相对应且压套6长度大于阀腔15内径，压套6上设有上下贯穿的孔，与进液通道16开口对应的进液阀罩31穿过压套6，将压套6固定，从而限制住缸套5的位移。活塞14滑动在缸套5内，活塞杆13从进液阀罩31的第二通孔311中穿过，活塞杆13直径小于第二通孔311内径。

初始状态下，排液阀座23和进液阀座32均处于被封闭状态，当执行组件200驱动活塞杆13移动，带动活塞14远离进液阀罩31时，进液通道16内产生负压，活塞14前端容积变大，流体压力大于阀腔15内部压力，进液阀芯33在流体的压力下克服进液弹簧34的弹性力而向上移动，将进液阀座32打开，使得流体经进液阀座32流入进液阀罩31内，再由第二通孔311流至进液通道16中，活塞14停止运动后，阀腔15内外压力相同，进液阀芯33在进液弹簧34的压力作用下带动进液阀芯33下移，将进液阀座32封闭。

当执行组件200推动活塞14靠近进液阀罩31时，活塞14推压进液通道16内的流体，使得流体压力增加，排液阀芯25在流体的推动下克服排液弹簧26的弹性力而向上移动，将排液阀座23打开，流体从排液阀座23进入排液阀罩22内，再从各个第一通孔221流入第一环槽24，然后由排液口12排出，执行组件200的机械能转换为流体的压力，实现了对流体的增压。

活塞14在缸套5内往复移动的过程中，其中一个阀腔15喂入流体，另一个阀腔15加压输出流体，两个阀腔15的状态轮流切换，实现了对系统的持续增加，利于在超临界流体循环系统中增压促进流体循环，保证超临界流体的循环利用。

如图2，第一封堵组件4包括密封塞头41，密封塞头41的一端嵌设在进液通道16内并与压套6相抵，另一端通过螺钉固定在缸体1侧壁上，将进液通道16的开口堵住。

密封组件10包括压盘101和填料函102，缸体1侧壁开设有供活塞杆13穿过的插槽103，插槽103与阀腔15连通并与进液通道16正对，填料函102呈阶梯轴状并沿其轴线依次分为第一轴段、第二轴段和第三轴段，第三轴段的外径大于第一轴段并小于第二轴段，填料函102的第一轴段插接在插槽103内，压盘101套设在填料函102上并通过螺钉与缸体1固定，同时压盘101内部孔与填料的第二轴段和第三轴段相适配，将填料函102的第二轴段与缸体1相抵紧，实现填料函102的固定。

填料函102内开设有供活塞杆13穿过的移动槽104，移动槽104槽壁远离缸体1的一段设有料槽105，料槽105内插接有两个间隔分布的导向套106，两个导向套106均套设在活塞杆13上，两个导向套106间填充有密封填料107。填料函102远离缸体1的一端螺纹连接有调节螺母108，调节螺母108端部插入料槽105内并与调节螺母108相靠近的导向套106抵接，活塞杆13从调节螺母108内部穿出。密封填料107与活塞杆13间形成密封并保证了活塞杆13往复移动，操作者可拧动调节螺母108来调节对导向套106的推力，通过导向套106对密封填料107进行压紧，从而维持对活塞杆13的密封效果。

如图2和图4，执行组件200包括机箱201、曲轴202、减速机206和驱动电机203，曲轴202转动连接在机箱201内并一端穿出机箱201外与减速机206的输出轴连接，减速机206的输入轴与驱动电机203的电机轴同轴连接，曲轴202上转动连接有连杆204，机箱201内滑动连接有与连杆204对应的动力柱205，动力柱205与曲轴202轴线相垂直，连杆204远离曲轴202的一端与动力柱205铰接，活塞杆13穿进机箱201内并与动力柱205连接。驱动电机203的动力经减速机206的传动后驱动曲轴202转动，曲轴202通过连杆204拉动动力柱205往复移动，动力柱205带动活塞杆13同步移动，从而驱动活塞14在缸套5内往复移动。

如图4和图5，驱动电机203的电机轴上同轴设有键套400，键套400内插接有花键401，花键401伸出键套400外的一端固定有主动盘402，主动盘402与花键401同轴，主动盘402背离花键401的一侧设有第一盘齿403，减速机206的输入轴端部同轴设有从动盘404，从动盘404与主动盘402正对，且从动盘404背离曲轴202的一侧设有与第一盘齿403相啮合的第二盘齿405，主动盘402和从动盘404通过切换组件连接。

如图5和图6，切换组件包括限位套500和定位环501，限位套500同轴固定在主动盘402上并位于第一盘齿403外侧，限位套500远离主动盘402的一侧开设有若干沿其轴线周向等距排列的卡槽502，限位套500在对应各个卡槽502位置均转动连接有卡套503，卡套503插接在卡槽502内，且卡套503内滑动连接有卡块504，卡块504位于卡套503内的一端垂直设有导柱505，导柱505沿背离限位套500轴线方向穿出卡套503外，且穿出的一端连接有固定块506，导柱505上套设有复位弹簧507，复位弹簧507的一端与卡套503连接，另一端与固定块506连接，当复位弹簧507处于自然状态时，卡块504部分伸出卡套503外，且卡块504伸出卡套503外的一端在背离主动盘402的一侧设有楔形面508。

如图7，定位环501套设在限位套500上，且定位环501通过限位螺钉5011与限位套500固定，定位环501侧壁设有与卡槽502一一对应的卡钩509，卡钩509呈L型，各个卡钩509的开口均沿同一时针方向分布，卡套503插接在卡钩509内，限制住卡套503的转动。

连接时，操作者移动限位套500靠近从动盘404，带动卡块504的楔形面508与从动盘404相抵，卡块504在从动盘404的推力作用下克服复位弹簧507的弹性力并向卡套503内移动，使得卡块504越过从动盘404，第一盘齿403与第二盘齿405啮合，卡块504在复位弹簧507的弹性推力下伸出卡套503，并与从动盘404背离主动盘402的一侧相抵，实现了主动盘402和从动盘404的相对固定。断开时，操作者拧下限位螺钉5011，转动定位环501使卡套503移出卡钩509外，便可移动主动盘402与从动盘404分离，方便快捷。

本申请实施例1实施原理为：驱动电机203驱动键套400转动，键套400通过花键401带动主动盘402转动，主动盘402带动从动盘404转动，从动盘404带动曲轴202转动是，曲轴202通过连杆204带动动力柱205往复移动，动力柱205同步驱使活塞杆13带动活塞14在缸套5内同步移动，使得两个阀腔15内的状态轮流切换，实现对系统循环的持续增压。

实施例2

如图8，本实施例与实施例1的不同之处在于，进液口11位于两个阀腔15之间并与两个阀腔15连通，排液口12与阀腔15一一对应并高于进液口11。

如图9，第一阀门组件2包括沿阀腔15轴线依次排列的第一塞头71、第一衬套72和第一阀座73，第一塞头71的一端与法兰板17相抵，另一端与第一衬套72抵接，第一衬套72远离第一塞头71的一端抵接在第一阀座73上，第一衬套72上下开通且其外径小于阀腔15内径，第一衬套72侧壁开设有若干与第一衬套72内部连通的第一水孔721，第一阀座73上连接有第一阀罩74，第一阀罩74插接在第一衬套72内并与第一衬套72和第一阀座73连通，第一阀罩74内设有第一阀板75，第一阀板75通过第一弹簧751与第一阀罩74连接，第一阀板75抵接在第一阀座73上，将第一阀座73内部堵住。

第二阀门组件3包括沿阀腔15轴线依次排列的第二阀座81和第二阀罩82，第二阀座81支撑在阀腔15的台阶面上，且第二阀座81的一端与第一阀座73相抵，另一端与第二阀罩82连接，第二阀座81侧壁开设有与其内部连通的第二水孔811，第二水孔811与进液口11相对分布，第二阀座81内壁周向开设有若干贯穿第二阀座81的第三水孔85，阀腔15侧壁设有环形的蓄水槽84，蓄水槽84与第二水孔811和各个第三水孔85连通，第二阀座81上开设有若干沿其轴线周向排列的出水通道812，出水通道812沿第二阀座81轴向贯穿，将第二阀座81轴向两端对应的区域连通。第二阀座81的内部通道向下开通，第二阀罩82与第二阀座81和阀腔15连通，第二阀罩82内设有第二阀板83，第二阀板83与第二阀罩82底壁间连接有第二弹簧87，第二阀板83与第二阀座81相抵，将第二阀座81内部通道向下的开口封闭。

进液通道16位于第二阀罩82背离第二阀座81的一侧，进液通道16包括同轴分布的第一压力通道301和第二压力通道302，第一压力通道301和第二压力通道302分别与两个阀腔15连通，第一压力通道301的内径小于第二压力通道302的内径，且第一压力通道301穿出缸体1外，缸体1上设有用于封堵第一压力通道301开口的第二封堵组件9。

如图9，第一压力通道301内设有导套86，导套86上开设有与第二阀腔15连通的导孔861，活塞14为柱塞并滑动在导套86内，活塞杆13经第二压力通道302穿出缸体1外后与连杆204铰接。第一压力通道301内设有两个沿导套86轴向间隔排列的密封套862，两个密封套862均套设在导套86上，且其中一个密封套862与第一压力通道301的底部相抵，另一个密封套862与导套86抵接，两个密封套862间设有与活塞14密封配合的填料，以提升活塞14与导套86间的密封性。

第二封堵组件9包括前法兰91和第二塞头92，第二塞头92嵌设在第一压力通道301内并与导套86相抵，将第一压力通道301开口堵住，前法兰91通过螺钉固定在缸体1侧壁上，前法兰91上螺纹连接有调节螺钉93，调节螺钉93端部与第二塞头92抵接，调节螺钉93上螺纹连接有备紧螺母94。调节螺钉93起到抵紧导套86的作用，限制了导套86的位移，备紧螺母94则减小了调节螺钉93松动的可能，提高了封堵结构的稳定性。

实施例2的实施原理为：工作时，增压泵内充满介质，当驱动电机203驱动活塞14向第二压力通道302内移动时，第一压力通道301内产生负压，活塞14前端容积变大，流体经进液口11、第二水孔811流入第二阀座81内，第二阀板83在流体的压力作用下克服第二弹簧87的弹性力并向下移动，第二阀座81打开，流体经第二阀罩82流入阀腔15和第一压力通道301内；同时，第二压力通道302内的流体在活塞14的推动下被加压，加压后的流体从对应阀腔15内第二阀座81的出水通道812流出，流体推动第一阀板75克服第一弹簧751的弹性力，使得第一阀板75向上移动，第一阀座73打开，流体经第一阀罩74流入第一衬套72内，然后从第一水孔721流入阀腔15中，经排液口12排出。当执行组件200驱动活塞14第一压力通道301内移动时，两个阀腔15的状态相逆，实现了持续增加的目的。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。