活塞夹头.pdf

一种活塞夹头，其具有活塞室、入口、出口、以及在第一位置和第二位置之间可移动的活塞。所述夹头也包括定位在活塞和入口之间的第一隔板和在第一隔板和入口之间可移动的第一密封部件，其中当第一密封部件邻近入口定位时，其密封入口，而当第一密封部件邻近第一隔板定位时，其允许流体流入腔室。此外，所述夹头还包括邻近出口定位的第二隔板和在活塞和第二隔板之间可移动的第二密封部件，其中当第二密封部件邻近出口定位时，其密封出口，而当第二密封部件邻近第二隔板定位时，其允许流体流过出口。

1、  一种活塞夹头，包括：
活塞室；
入口，其邻近所述活塞室定位并提供流体通过其能够进入所述活塞室的路径；
第一出口，其邻近所述活塞室定位并且提供流体通过其能够离开所述活塞室的路径；
活塞，其至少部分地定位在所述活塞室内并且在相对靠近所述入口的第一位置和相对远离所述入口的第二位置之间可移动；
第一隔板，其定位在所述活塞和所述入口之间；
第一密封部件，其定位在所述第一隔板和所述入口之间且在所述第一隔板和所述入口之间可移动，其中当所述第一密封部件邻近所述入口定位时，其基本密封所述入口，而当所述第一密封部件邻近所述第一隔板定位时，其允许流体流入活塞室；
第二隔板，其邻近所述第一出口定位；以及
第二密封部件，其定位在所述活塞和所述第二隔板之间且在所述活塞和所述第二隔板之间可移动，其中当所述第二密封部件邻近所述第一出口定位时，其基本密封所述第一出口，而当所述第二密封部件邻近所述第二隔板定位时，其允许流体流过所述第一出口。

2、  根据权利要求1所述的活塞夹头，其中所述第一密封部件包括基本球状部。

3、  根据权利要求1所述的活塞夹头，其中所述第二隔板定位在所述活塞室的外侧。

4、  根据权利要求1所述的活塞夹头，进一步包括：
壳体，其包括所述活塞室；以及
所述壳体上的螺纹部，其被配置为允许所述活塞夹头拧到泵上。

5、  根据权利要求4所述的活塞夹头，进一步包括：
壳体外部的凹槽，所述第二隔板容纳在所述凹槽中。

6、  根据权利要求4所述的活塞夹头，进一步包括：
壳体外部的凹槽，其被配置为将在其中流动的流体引导到所需要的位置。

7、  根据权利要求4所述的活塞夹头，其中所述第二隔板包括定位在所述壳体外部的C形弹簧。

8、  根据权利要求1所述的活塞夹头，进一步包括：
第二出口，其邻近所述活塞室定位并且提供另一条流体通过其能够离开所述活塞室的路径；以及
第三密封部件，其定位在所述活塞和所述第二隔板之间且在所述活塞和所述第二隔板之间可移动，其中当所述第三密封部件邻近所述第二出口定位时，其基本密封所述第二出口，而当所述第三密封部件邻近所述第二隔板定位时，其允许流体流过所述第二出口。

9、  根据权利要求1所述的活塞夹头，进一步包括当所述活塞处于除了第二位置之外的位置时将恢复力作用于所述活塞的弹簧。

10、  一种运行弹簧的方法，所述方法包括：
将活塞室内的活塞从相对靠近活塞室入口的第一位置移动到相对远离所述入口的第二位置；
在通过允许被配置为邻近所述入口定位时密封所述入口的第一密封部件离开所述入口而将所述活塞从所述第一位置移动到所述第二位置时，允许流体流入所述活塞室；
在通过允许第二密封部件朝向出口移动从而与之形成密封来将所述活塞从所述第一位置移动到所述第二位置时，防止流体从所述活塞室流出。

11、  根据权利要求10所述的方法，进一步包括：
将所述活塞从所述第二位置移动到所述第一位置；
当通过朝向所述入口偏置所述第一密封部件而使所述活塞从所述第二位置移动到所述第一位置时，防止流体流入到所述活塞室；以及
当通过远离所述出口偏置所述第二密封部件而使所述活塞从所述第二位置移动到所述第一位置时，允许流体从所述活塞室流出。

12、  根据权利要求10所述的方法，进一步包括：
利用在所述入口和所述活塞室之间定位的第一隔板来防止所述第一密封部件进入所述活塞室。

13、  根据权利要求10所述的方法，进一步包括：
利用在所述出口外侧之间定位的第二隔板来防止所述第二密封部件脱离所述活塞室。

14、  根据权利要求10所述的方法，进一步包括：
通过拧下所述活塞而将活塞从所述活塞正在运行的泵中拆下，从而释放包括所述活塞室的壳体外部的螺纹部。

15、  根据权利要求10所述的方法，进一步包括：
当通过朝远离连接到所述活塞室的第二出口偏置第三密封部件而使所述活塞从所述第二位置移动到所述第一位置时，允许流体从所述活塞室流出。

16、  根据权利要求10所述的方法，进一步包括：
当通过允许第三密封部件朝连接到所述活塞室的第二出口移动从而与之形成密封来使所述活塞从所述第一位置移动到所述第二位置时，防止流体从所述活塞室流出。

17、  一种活塞夹头，包括：
流体容纳装置，其用于容纳流体；
流体引入装置，其用于将流体引入所述流体容纳装置，其中所述流体引入装置邻近所述流体容纳装置定位并且提供流体通过其进入所述流体容纳装置的路径；
流体引出装置，其用于将流体从所述流体容纳装置引出，其中所述流体引出装置邻近所述流体容纳装置定位并且提供流体通过其离开所述流体容纳装置的路径；
流体移动装置，其用于使流体移动，其中所述流体移动装置至少部分定位在所述流体容纳装置中并且在相对靠近所述流体引入装置的第一位置和相对远离所述流体引入装置的第二位置之间可移动；
第一隔板装置，其用于提供第一隔板，所述第一隔板装置定位在所述流体移动装置和所述流体引入装置之间；
第一密封装置，其用于提供第一流体密封，所述第一密封装置定位在所述第一隔板装置和所述流体引入装置之间且在所述第一隔板装置和所述流体引入装置之间可移动，其中当所述第一密封装置邻近所述流体引入装置定位时，其基本密封所述流体引入装置，而当所述第一密封装置邻近所述第一隔板装置定位时，其允许流体流入所述流体容纳装置；
第二隔板装置，其用于提供第二隔板，所述第二隔板装置邻近所述流体引出装置定位；并且
第二密封装置定位在所述流体移动装置和所述第二隔板装置之间且在所述流体移动装置和所述第二隔板装置之间可移动，其中当所述第二密封装置邻近所述流体引出装置定位时，其基本密封所述流体引出装置，而当所述第二密封装置邻近所述第二隔板装置定位时，其允许流体流过所述流体引出装置。

18、  根据权利要求17所述的活塞夹头，进一步包括：
偏置装置，其用于朝所述第二位置偏置所述流体移动装置，其中所述偏置装置邻近所述流体移动装置定位。

19、  根据权利要求17所述的活塞夹头，进一步包括：
导向装置，其用于引导流体从所述流体出口装置流出到所述流体容纳装置外部的所需要的位置。

20、  根据权利要求17所述的活塞夹头，进一步包括：
限制装置，其用于限制所述第二隔板装置的移动，其中所述限定装置邻近所述第二隔板装置中的至少两侧定位。

活塞夹头
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求于2006年09月12号提交的名称为压力补偿泵、申请号为60/843,701的美国临时专利申请的利益，由此将其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
[0002]本发明通常涉及液压泵。更特别地，本发明涉及即使当它们运行处的压力发生波动时能仍然够保持恒定马力输出的泵。
背景技术
[0003]即使当它们运行处的压力发生波动时仍然能够保持恒定马力输出的泵当前是可获得的。这些泵被设计为，利用通常通过电动机输入到泵的一定量的马力并使所述泵的输出马力量最大化，而不管它们运行处的压力。因此，这些泵与其他不能保持恒定马力输出的泵相比能更有效地运行。
[0004]典型地，能够保持恒定马力输出的泵在相对低的压力范围内运行。另一方面，在较高压力范围内运行的泵不能随着泵的运行压力的变化而保持恒定马力输出。典型地，所述高压泵为多级泵并且主要由利用在多个泵之间转换的机构连结在一起的多个泵组成。
[0005]因此，需要提供即使在高压下仍能保持恒定马力输出的具有创新性的泵和方法。也需要提供由无限级(即，其实际为单级泵(singlepumps))组成的具有创新性的泵。
[0006]除上述之外，还需要提供模块化从而容易维修且维修成本低的泵。进一步，需要提供通过使包括在其中的活塞室的总容积最小化而使其效率最大化的泵。
发明内容
[0007]通过在本发明的一个实施例中提供一种活塞夹头可以很大程度地满足上述要求。所述活塞夹头包括活塞室。所述活塞夹头也包括入口，其邻近活塞室定位并且提供流体可以通过其进入活塞室的路径。所述活塞夹头进一步包括第一出口，其邻近活塞室定位并且提供流体可以通过其离开活塞室的路径。此外，所述活塞夹头还包括至少部分地定位在活塞室中并且在相对靠近入口的第一位置和相对远离入口的第二位置之间可移动的活塞。同样，所述活塞夹头包括定位在活塞和入口之间的第一隔板。进一步，所述活塞夹头包括定位在第一隔板和入口之间且在第一隔板和入口之间可移动的第一密封部件，其中当第一密封部件邻近入口定位时，其基本密封入口，而当第一密封部件邻近第一隔板定位时，其允许流体流入活塞室。此外，活塞夹头也包括邻近第一出口定位的第二隔板。所述活塞夹头还包括定位在活塞和第二隔板之间且在活塞和第二隔板之间可移动的第二密封部件，其中当第二密封部件邻近第一出口定位时，其基本密封第一出口，而当第二密封部件邻近第二隔板定位时，其允许流体流过第一出口。
[0008]根据本发明的另一实施例，提供了一种运行活塞的方法。所述方法包括将活塞室内的活塞从相对靠近活塞室入口的第一位置移动到相对远离入口的第二位置。所述方法也包括在通过允许被配置为邻近入口定位时密封入口的第一密封部件离开入口而将活塞从第一位置移动到第二位置时，允许流体流入活塞室。所述方法进一步包括在通过允许第二密封部件朝向出口移动从而与之形成密封来将活塞从第一位置移动到第二位置时，防止流体从活塞室流出。
[0009]根据本发明的又另一实施例，提供了另一活塞夹头。所述活塞夹头包括容纳流体的流体容纳装置和将流体引入流体容纳装置的流体引入装置，其中流体引入装置邻近流体容纳装置定位并且提供流体通过其进入流体容纳装置的路径。所述活塞夹头也包括用于将流体从流体容纳装置引出的流体引出装置和用于使流体移动的流体移动装置，其中流体引出装置邻近流体容纳装置定位并且提供流体通过其离开流体容纳装置的路径，以及其中流体移动装置至少部分定位在流体容纳装置中并且在相对靠近流体引入装置的第一位置和相对远离流体引入装置的第二位置之间可移动。此外，活塞夹头还包括用于提供第一隔板的第一隔板装置和用于提供第一流体密封的第一密封装置，所述第一隔板装置定位在流体移动装置和流体引入装置之间，所述第一密封装置定位在第一隔板装置和流体引入装置之间且在第一隔板装置和流体引入装置之间可移动，其中当第一密封装置邻近流体引入装置定位时，其基本密封流体引入装置，而当第一密封装置邻近第～隔板装置定位时，其允许流体流入到流体容纳装置中。活塞夹头也包括用于提供第二隔板的第二隔板装置和第二密封装置，所述第二隔板装置邻近流体引出装置定位，而所述第二密封装置定位在流体移动装置和第二隔板装置之间且在在流体移动装置和第二隔板装置之间可移动，其中当第二密封装置邻近流体引出装置定位时，其基本密封流体引出装置，而当第二密封装置邻近第二隔板装置定位时，其允许流体穿过流体引出装置。
[0010]仍根据本发明的另一实施例，提供了运行泵的另一方法。所述方法包括使偏心状凸轮环绕第一轴转动。所述方法也包括使凸轮沿着第一轴平移。所述方法进一步包括随着凸轮沿着第一轴平移而沿着邻近凸轮的轴承的第一轴保持位置。此外，所述方法还包括当凸轮转动时将邻近轴承定位的活塞和轴承一起推动。所述方法进一步包括当凸轮沿着第一轴平移时保持来自泵的基本恒定的功率输出水平。
[0011]为了更好地理解本发明的详细描述，并且为了更好地评价对现有技术的现实贡献，已经相当广泛地概述了本发明的特定实施例。当然，本发明的另外的实施例将在下面描述并形成附加于此的权利要求的主题。
[0012]在所述方案中，在详细说明本发明的至少一个实施例之前，应该理解的是本发明在其应用中不局限于下列描述中所阐述的或附图中所图示的结构细节以及构件配置。除了以各种方式所描述、实践并执行的实施例之外，本发明能够实例化。同样应该理解的是，在此使用的措词、术语以及摘要都是为了描述的目的，而不应该被认为是限制。
[0013]因此，本领域的技术人员应该理解的是，所述公开所基于的构思可轻易地用作设计其他结构的基础，以及用于执行本发明的几个目的的方法和系统。因此，重要的是，被认为包括所述等同结构的权利要求在未脱离本发明的宗旨和范围的范围内。
附图说明
[0014]图1图示了根据本发明的第一实施例的泵的横截面。
[0015]图2图示了图1所示的泵的内部的横截面的立体图。
[0016]图3图示了图1所示的泵的横截面的一部分，其中凸轮轴处于完全行程位置。
[0017]图4图示了图1所示的泵的横截面的一部分，其中凸轮轴处于完全无行程(destroked)位置。
[0018]图5图示了图1至4中所示的泵的三条典型的马力曲线。
[0019]图6图示了根据本发明的又另一实施例的活塞夹头的横截面。
[0020]图7为图6所示的活塞夹头的周视图。
[0021]图8图示了包括三个夹头和一个润滑夹头的图2所示的泵圈分组件的半透明立体图。
[0022]图9图示了图8所示的泵圈分组件的另一半透明立体图。
[0023]图10图示了图1所示的泵的代表性设备的立体图。
具体实施方式
[0024]下面将结合附图描述本发明，其中相同的附图标记始终表示相同的部件。图1图示了根据本发明的第一实施例的泵10的横截面。如图1所示，泵10具有径向设计(与轴向设计相对)并且包括连接到泵轴14的电动机12。泵轴14容纳具有邻近电动机12的第一端部和邻近凸轮17的第二端部的弹簧组件16。
[0025]根据本发明的特定实施例，弹簧组件16包括两个、三个或更多个弹簧的组套(stack)。当使用三个弹簧时，硬弹簧(即，具有高的弹性常数并且在被压缩时能产生大的弹力的弹簧)典型地定位在更靠近图1所示的弹簧组件16的右边处。然后，中等弹簧定位在弹簧组件16的中间，而软弹簧定位在凸轮17附近。三种弹簧一起形成渐进的弹簧组件16，所述弹簧组件16将如下所述被用于相对于泵10的其他构件定位凸轮17。根据本发明的特定实施例，弹簧组件16中的多个弹簧的每个弹簧具有不同的弹簧刚度/弹力。然而，具有相同弹簧刚度/弹力的两个以上弹簧的结构也在本发明的范围内。
[0026]在图1中，弹簧组件16关于内部弹簧导杆13定位。内部弹簧导杆13同中心地位于轴14的内部、邻近销11并且保持弹簧组件16基本处于轴14的中心。定位在最靠近凸轮17的弹簧组件16的端部处的是凸轮密封塞15，所述凸轮密封塞15被设计以，防止正润滑凸轮17的液体泄露到弹簧组件16上。
[0027]在运行中，电动机12被机械地连接到泵轴14和凸轮17并使得两者都转动。根据本发明的特定实施例，凸轮17以在大约3000和大约4000rpm之间的每分钟转数转动。然而，其他的每分钟转数范围也在本发明的范围内。
[0028]如图1所示，泵轴14由一对轴承18支承。轴密封组件20环绕泵轴14并靠近邻近电动机12的端部定位。同样环绕泵轴14定位的是一对轴鞍24，所述轴鞍24通常用于保持泵10的其他构件在适当的位置，这通过参考附图将变得清晰。
[0029]邻近凸轮17的端部定位的是导向活塞22，所述凸轮17与弹簧组件16相对定位，所述导向活塞22有效地用作沿着泵轴14的纵轴A移动凸轮17的执行器。根据本发明的特定实施例，基本球状的物体(例如球)或诸如图1所示的元件23的推力轴承组件定位在导向活塞22和凸轮17之间以促进凸轮17相对于导向活塞22的轴向旋转。基本球状的物体或推力轴承组件23典型地能够随着凸轮17的转动而旋转。
[0030]根据本发明的其他特定实施例，导向活塞22为沿着泵轴14的纵轴A延伸且到达靠着凸轮17定位的点的小杆。根据所述实施例，导向活塞22提供了靠着凸轮17的单点接触并因此无关联的扭矩臂。因此，凸轮17可以以相对高的每分钟转数旋转而不需要转动密封。对用推力轴承组件23或基本球状的物体代替单点接触的本发明的实施例的情况也是一样的。
[0031]凸轮17具有多个形成在其中的凹槽26，如图1所示，所述凸轮17为组合锯齿状并典型地关于凸轮的纵轴A偏心(所述纵轴A也为图1中的泵轴14的纵轴)。在图1所示的凹槽26的每一个中所容纳的为球28A、28B、28C、28D。图1所示的球28A、28B、28C、28D中的每一个均定位在活塞30和润滑活塞31之间并且与活塞30、31的中心轴在相同的平面上。典型地，润滑活塞31允许润滑油被引入到泵轴14的内部，并且活塞30被配置为用作液体位移机构(在下面讨论)。根据本发明的特定实施例，在运行中，偏心状凸轮17、球28A、28B、28C、28D以及泵轴14都通过电动机12环绕泵轴14的纵轴A在图2所示的轴承圈44和45中转动，它们组合起来用作偏心装置。
[0032]在图1中，球28A和28B相互垂直排列成直线并组成第一对球，而球28C和28D也相互竖向排列成直线并组成第二对球。每对球也与图1所示的活塞30中的一个和润滑活塞31中的一个竖向地排列成直线。在每对球中，一个球(例如，28A和28D)相对靠近泵轴14的纵轴A定位，而一对球中的另一个球(例如，28B和28C)相对远离同一轴定位。在绕纵轴A转动凸轮17、球28A、28B、28C、28D、轴鞍24以及轴承圈44和45时，其构成了偏心装置，球28A、28B、28C、28D中的每一个都将影响与活塞30和润滑活塞31接触的偏心装置的偏移位置。
[0033]在偏心装置与活塞30和润滑活塞31中的一个接触时，相对远离泵轴14的纵轴A的球28B、28C将向外推动偏心装置、以及活塞30或润滑活塞31中的一个，并且相对靠近纵轴A的球28A、28D将允许另一个活塞30和润滑活塞31朝纵轴A向内回退。偏心装置和凸轮17完成一个转动时活塞30行进的总距离(即，活塞行程)判定有多少流体能流过泵10。通常，活塞30行进的距离越长，流过泵10的流体越多。
[0034]图1所示的泵10也包括油罐32(即，储油罐)、吸滤器34、回油管36、来自油罐32的输入油槽38、以及容纳来自泵10的高压油的流动的泵输出口40。在运行中，机油从油罐32流经吸滤器34、流经输油槽38并进入到邻近图1所示的活塞30的活塞室(例如，图6所示的泵室62)。然后活塞30将压力作用于活塞室中的机油并且通过泵输出口40释放机油。然而，其他的泵结构也在本发明的范围内。
[0035]图2图示了图1所示的泵10的内部的横截面的立体图。图2所示的横截面垂直于图1所示的横截面。图2的前面也与泵圈分组件25的横截面一致。如图2所示，在凸轮17的任一侧的两个球28A、28B邻近轴鞍24和轴承圈42定位。轴承圈42的外侧邻近图2所示的两个偏心装置44、45中的一个。前偏心装置44被图示为定位在横截面的最近端，而后偏心装置45定位在前偏心装置44的后面(即，更靠近电动机12)。
[0036]正如下文所述，泵10为压力补偿泵，当凸轮17相对于泵轴14和活塞30适当地定位时，泵10能够输送作为泵10被运行的函数的变化的流体流量和以泵10被运行处的任何压力输送变化的流体流量。根据本发明的特定的实施例，并且正如下文所描述的，泵10被配置为，通过监控泵正在运行处的压力和通过利用压力值控制其自身的运行来最优化其自身的输出性能。
[0037]通过限定，为了判定泵的马力，首先使从泵流出的流体流量(例如，加仑/分)与泵正在运行处的压力相乘，然后使计算出的值除以一个常数。例如，当利用1.5马力的电动机作为电动机12驱动泵10时，典型优选的是，以接近额定马力水平运行泵以优化其性能。同样典型优选的是，即使当泵的运行压力波动时，仍能够保持泵以接近额定马力的水平运行。
[0038]目前，市场上需要这样一种泵：即使当泵运行处的压力波动时，所述泵也能够保持达到10000psi范围及以上的恒定马力输出(即，需要以相对高的压力运行的压力补偿泵)。然而，目前可获得的压力补偿泵，最好也只能在达到2000至5000psi的范围内运行。同样，即使在这些相对低压处，当前可用的压力补偿泵也是复杂、昂贵且笨重的机构。
[0039]目前在10000+psi范围内运行的可用的泵为多级泵，并因此不能提供连续的压力补偿。确切地，每当泵的上升的运行压力促使转化或过渡至一个新阶段时，这些多级泵就经历输出功率的下降。换句话讲，这些泵与压力补偿泵比较相对无效。此外，用在包括复杂、昂贵且笨重的这种泵中的下降机构(step-down mechanism)为每个阶段运动冲击板和/或阀板或者无负载阀。
[0040]根据本发明的特定实施例，泵10为无限变化单级压力补偿泵(即，无限级)，其能够在从大约1psi至大约10000psi及以上的任何位置处运行。如图1和2所图示，泵10的构件被设计得相对简单，并且将如下面所述，泵10的运行是相对有效的。
[0041]图3图示了图1所示的泵10的横截面的一部分，其中凸轮轴17处于完全行程位置(即，球28B和28C最靠近位于凹槽26的最浅部分中的活塞30的位置)。图4图示了图1所示的泵10的横截面的一部分，其中凸轮轴17处于完全无行程位置(即，球28B和28C最靠近位于凹槽26的最深部分中的活塞30的位置)。图4也图示了连接到泵10的高压通道的导向压力口(pilot pressure port)46。根据本发明的特定实施例，所述压力被用于控制导向活塞22的位置。
[0042]在实施本发明的实施例时，本领域的技术人员应该理解的是，当凸轮17如图3所示定位并通过电动机12(图1所示)转动时，活塞30经历由泵10所允许的最大程度的行程并提供最多的流量以保持给定的马力。另一方面，当凸轮17如图4所示定位时，活塞30经历仍允许泵10如计划所运行的最小程度的行程。下述凸轮17的位置调整将允许泵10在泵10的运行压力处提供所需要的最大马力。
[0043]图5图示了三条代表性的马力曲线。实线是基于理论的马力数据，而两条虚线是基于没有沿着马力曲线前进的两个典型的两级泵的测量数据。根据本发明的特定实施例，凸轮17的轮廓(profile)(即，凹槽26的曲率)同弹簧组件16的设计(即，包括在弹簧组件16中的弹簧在受压时所施加的相对推力)以及导向活塞力的关系一起，使泵10保持沿着图5所示的理论马力曲线运行。如上述记载，尽管可以使用理论值，但是马力曲线的形状典型地经由实证研究来判定。定义马力曲线的公式为指数函数并且利用在使泵10的马力输出最大化的不同的运行压力和泵10的不同的流量体积下所采取的数百个数据点来产生。
[0044]根据本发明的特定实施例，马力曲线是平滑的以便连续。这考虑到凸轮中的凹槽26也为平滑且连续的。当泵10运行时，导向活塞22在凸轮17上施加力，所述力典型地等于泵10本身运行处的压力或者为泵10本身运行处的压力的函数。根据本发明的特定实施例，闭合反馈环路信号用于控制导向活塞22(下面讨论)。根据本发明的另一个实施例，能够提供手动或自动的接合部以控制导向活塞22。同样，本领域的技术人员在实施本发明时变得清晰的控制导向活塞22的其他装置也在本发明的范围内。
[0045]不论如何控制，通过导向活塞22直接或间接施加在凸轮17上的力将凸轮17定位在相对活塞30处于泵10的运行压力基本最理想的位置处。换句话讲，凸轮17被定位以使得球28A、28B、28C、28D促使活塞30至提供用于泵10的流率的行程距离，所述用于泵10的流率基本最优化了泵10在其运行压力处的额定马力。
[0046]返回到图3和4的讨论，在图3所示的完全行程位置，泵10以相对低的压力(例如，仅少量psi)输送相对高的流率。在图4所示的完全无行程位置，泵以相对高的压力(例如，在6000和10000psi之间或更多)输送相对低的流率。根据本发明的特定实施例，导向活塞22可以被用于将凸轮17定位在完全行程位置和完全无行程位置之间的任意位置处。因此，基本最大化泵10的马力的所有流率和相关的压力是可获得的。换句话讲，泵10为用极少量构件的运动来运行的无限可定位压力补偿泵。
[0047]根据本发明的特定实施例，环绕图2所示的前偏心装置44定位的每个活塞30具有环绕泵轴14的纵轴A关于后偏心装置45定位的相应的复活塞(sister piston)30。然而，本发明内的其他形状也是可能且可预料到的。例如，根据包括5个活塞30的本发明的实施例，5个活塞可以制成星状或五角形形状(即，活塞可以相互偏置72度)。
[0048]根据本发明的特定实施例，每个偏心装置44、45中的活塞组的合成矢量与另一偏心装置44、45中的活塞组的合成矢量有180°的相位差。所述特征防止了图2所示的偏心装置44、45扭转凸轮17并因此至少基本上消除了在泵10中设置平衡块的需要。而所述运行方法降低了泵10的整个成本和复杂性。
[0049]尽管在图2中仅图示了两个偏心装置44、45，但是根据本发明的另一实施例，可以利用三个或更多偏心装置。例如，当在泵10中包括3个偏心装置时，每个活塞具有与活塞30同相地运行的两个复活塞并且每个复活塞关于泵轴14的纵轴A偏置120°。相似地，例如，当包括四个偏心装置时，每个活塞30具有三个同相的复活塞。因此，根据本发明的特定实施例，通过第一活塞施加在凸轮17上的力基本总是由一个或多个同相偏置的复活塞施加在凸轮17上的力平衡。
[0050]根据本发明的另一实施例，提供了一种运行泵的方法。根据一些所述实施例，泵(例如，上述讨论的泵10)在第一压力水平(例如，大约1000psi)处被运行。例如，同样的泵也可在被选择为至少基本与驱动泵的电动机的功率水平一致的第一功率输出水平(例如，根据本发明的特定实施例的大约1.5马力)处被运行。
[0051]然后，泵被运行处的第一压力水平被变换为第二压力水平。根据本发明的特定实施例，所述第二压力水平在根据其他实施例的其他实施例中为大约6000psi之上或大约10000psi之上或甚至更高。
[0052]在泵的运行压力水平从第一压力水平向第二压力水平(或者甚至到其他水平)的变换期间，本发明的特定实施例基本保持第一功率输出水平。执行保持第一功率输出水平的一个示范性方法包括允许导向活塞22随着泵的压力升高和降低沿着纵轴A运动。根据所述实施例，凸轮17通过导向活塞22被移动到沿着纵轴A的多个位置。
[0053]如上所述，根据本发明的特定实施例，弹簧组件16和导向活塞22被具体地设计为随着泵10的运行压力的变化在图1所示的凸轮17的凹槽26中移动球28A、28B、28C、28D。更具体地，球28A、28B、28C、28D在凹槽26中被移动，以使得随着球28A、28B、28C、28D绕纵轴A旋转，活塞30将被移动能保持泵10的额定功率输出水平的距离。因此，可以利用图1所示的构件来实现上述基本保持泵的第一功率输出水平。
[0054]上述讨论的方法也可包括通过设置平衡流体位移机构来最小化泵的振动。根据本发明的特定实施例，所述步骤可以通过使如图2所示的泵10的活塞30的位置偏置以及通过使相互异相地活塞30运行以使凸轮17上的每个活塞的力偏置来被实施。
[0055]图6图示了根据本发明的又另一个实施例的活塞夹头60的横截面。活塞夹头60包括在泵室62中的上述活塞30中的一个。机油输入口64位于图6所示的夹头60的横截面的顶部和底部。入口制逆球(checkball)66和制逆球引导部68也在图6中图示且定位到输入口64右边。具有邻近其定位的输出制逆球74的机油输出口76位于泵室62侧面。夹头60也包括在其外侧的锯齿螺纹48和在活塞30和活塞夹头60中的一端之间延伸的活塞复位弹簧50。
[0056]图6所示的活塞夹头60为独立泵元件，其不仅可以用作与图1所示的泵10结合，也可用作与其他的泵和设备结合。对本领域的技术人员而言，在实施本发明的一个或多个实施例时，可以使用活塞夹头60的其他类型的泵和设备将变得清晰。
[0057]如图6所示，活塞30定位于活塞夹头60的中心。更具体地，活塞30位于泵室62中并且起着在泵10中泵送机油的泵活塞的作用。如上所述，活塞30随着其与图1-4所示的偏心装置中的一个或多个相接触而移动。然而，传统的(即，固定位移)凸轮轴或其他元件也可被用来移动活塞30。
[0058]随着图6所示的活塞30移动到右边，吸力制逆球66通过由活塞30的运动产生的吸力被朝向活塞30牵引。活塞30也绕吸力制逆球66通过输入口64将机油吸入到泵室62中。因为输出制逆球74通过活塞吸力被向内牵引并且通过朝基座偏压的C形弹簧78(图7所示)保持在适当位置上，因此当如上所述使机油被吸入到泵室62中时，图6所示的输出制逆球74防止机油流过输出口76。
[0059]紧靠在制逆球66右边的是制逆球引导部68，所述制逆球引导部68容纳制逆球66并可以由任何材料制成，但是其通常由塑料制成。球引导部68包括多个相对制逆球引导部68向中心引导制逆球66的凸起部70。球引导部68也包括多个允许机油从输入口64传送到泵室62中的凹槽72。
[0060]如图6所示，活塞夹头60中也包括定位在制逆球66和制逆球引导部68之间的弹簧73。所述弹簧73朝输入口64偏压制逆球66，并且当活塞30未产生产生吸引压力时，制逆球66紧靠着输入口64定位并防止机油流过。
[0061]当活塞30移动到图6的左边时，输入口64至少基本被吸力制逆球66密封。同样，输出制逆球74被从活塞30推开并且推动机油通过位于泵室62侧面的输出口76。
[0062]图7为图6所示的活塞夹头60的周视图。如图7所示，低压机油输入凹槽92将流体导入到输入口64。同样，C形弹簧78包绕着在活塞开头60的外侧上的高压机油输出凹槽80并越过输出口76延伸。因此，当活塞30移动到图6的右边时，C形弹簧78防止输出制逆球74完全离开夹头60。应注意的是，根据本发明的特定实施例，突出部或其他凸起57位于C形弹簧78的内表面上。所述凸起57被典型地插入到形成在高压机油输出凹槽80中的保持槽口59中，并防止C形弹簧78绕夹头60转动。
[0063]此外，在图7中所示的为螺纹区域82，其典型地包括允许夹头60拧到泵或其他设备上从而固定夹头60的位置的螺纹(例如，图6所示的锯齿螺纹48)。当然，也可以使用其他的联结方法(例如，联结装配)。在图7中图示了前述的活塞复位弹簧50并且所述活塞复位弹簧50推压活塞30。当没有其他力的反作用时，所述弹簧50将活塞30恢复到图7右手侧的位置。此外，在图7中图示了一对高压0形密封圈86和分开的低压O形圈88。一对0形圈密封86被设计为防止夹头60的机油泄露。
[0064]图8图示了图2所示的泵圈分组件25的半透明立体图，其包括三个诸如图7中唯一所示的夹头60和容纳上述润滑活塞31的一个润滑夹头61。圈分组件25也图示了允许螺栓通过圈分组件25插入以将圈分组件25连接到上述泵10的其他构件上的螺栓孔63。
[0065]当机油被泵出夹头60时，机油流入高压机油输出凹槽80。同样，应注意的是，存在图8所示的低压输入机油通道96，其允许机油从油罐32(图1所示)行进到夹头的输入凹槽92。
[0066]图9图示了图8所示的泵圈分组件25的另一半透明立体图。在机油流入到图8所示的高压机油输出凹槽80以后，机油典型地流过图8所示的输出孔通道94中的一个并朝泵10的泵输出口40(见图9)流出。所述机油的流动典型地通过图9所示的渠道81中的一个。图10图示了图1所示的泵10的典型实施的立体图。
[0067]本发明的特定实施例的一个优点是当活塞30处于完全行程时，上述几何形状最小化了泵室62中的死区容积量。换句话讲，因为机油在某种程度上可压缩，因此泵室62的尺寸被最小化并且存在当前待压缩的少量的机油以使泵10的效率最大化的事实。保持两个输出口40较小并且靠近活塞30的端部行程来最小化死区容积。
[0068]然而本发明的特定实施例的另一个优点与夹头60的螺纹特征使得夹头60从泵10上方便且完全地可拆卸下列的事实有关。由于制逆球引导部68可以被设计为可从夹头60容易地拆卸下来(例如，仅通过松开的一个或多个突出部)，引导部68还可以有效地成本维修或由另一个引导部代替而又不会中断在任何延长持续时间内的泵使用。
[0069]根据本发明的另一实施例，例如，提供了一种运行诸如活塞夹头60的活塞的方法。所述方法包括将液压液(例如机油)引入到活塞室(例如，泵室62)中。所述方法也包括利用活塞将力作用于液压液。例如，所述步骤可以通过将图6中的活塞30移动到左边从而将压力作用到泵室62中的机油上来实施。
[0070]除上述之外，所述方法也包括从多个出口(例如，口76)释放液压液，其中当活塞将力作用于液压液时，出口中的至少一个通过活塞保持基本开放。换句话说，当利用夹头60实施所述步骤时，在运行期间，活塞30的行程没有完全阻塞出口76。
[0071]根据本发明的特定实施例，所述方法也包括当活塞从出口被移开时利用可移动障碍物(例如，输出制逆球74)基本密封多个出口中的一个出口。所述方法还包括利用保持器(例如，C形弹簧78)基本围绕活塞室。然后，所述方法可包括利用保持器防止可移动障碍物从活塞夹头上完全脱离。换句话说，当活塞30移动到图6的左边时，C形弹簧78可被用作防止输出制逆球74离开夹头。
[0072]所述方法也包括包含作为活塞室的部件的壳体(图6中作为98项所图示)。所述方法还包括设置在壳体上螺纹部(例如，螺纹部82)，从而便于将壳体从泵上拆卸下来。换句话说，因为螺纹，夹头60的壳体98可以被拧下并由新的夹头60来代替。
[0073]以上所述泵10和夹头60可以以多种方式实施。例如，图9图示了上述泵10的典型设备的立体图。图10然后图示了图6和7所示的活塞夹头60的另一立体图。最后，图11图示了图8所示的泵圈分组件25的另一半透明立体图。
[0074]除上述之外，所述方法也包括允许液压液通过入口(例如，口64)进入腔室并在活塞朝入口移动时基本密封入口。典型地，这可以利用吸力制逆球66实现。进一步，所述方法可包括利用凸起基本密封入口的可移动障碍物的部分限制运动。所述步骤可以利用制逆球引导部68和其上的凸起部70实施。最后，所述方法可包括允许液压液流过基本密封入口的可移动障碍物中的渠道。所述步骤可以利用上述凹槽80实施。
[0075]从详细的说明中，本发明的许多特征和优点是明显的，并因此意图通过随附的权利要求覆盖在本发明的实际宗旨和范围内的本发明的所有特征和优点。进一步，由于众多修改和变化是本领域的技术人员容易想到的，因此不希望将本发明局限于所图示和描述的准确结构和操作，并且相应地，所有适当的修改和等同可以被诉诸于落入本发明的范围内。