專利名稱：柱塞配流軸向柱塞液壓泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于容積式泵類，具體涉及一種柱塞配流軸向柱塞液壓泵， 特別適用于泵送中高壓海水、淡水或其它低粘度液體，并應(yīng)用于有低噪 聲要求的工作場合。
背景技術(shù)：
目前廣泛應(yīng)用于各工業(yè)部門的液壓系統(tǒng)主要采用礦物油為工作介 質(zhì)，既浪費石油資源，又有易燃、污染環(huán)境等缺點。因此，國際上一直 在研制用海(淡)水代替礦物油作為工作介質(zhì)的液壓泵。國內(nèi)、外最新 研制的海(淡)水泵多采用端面配流及滑靴/斜盤結(jié)構(gòu)，或閥配流及滑靴/斜盤結(jié)構(gòu)。例如丹麥Danfoss公司生產(chǎn)的水介質(zhì)液壓泵和專著《水液壓 控制技術(shù)》(Water Hydraulics Control Technology, Erik Trostmann ， Marcel Dekkerlnc.， New York, 1996)等介紹的海(淡)水液壓泵(馬達(dá))均 采用端面配流及滑靴/斜盤結(jié)構(gòu)?；?斜盤結(jié)構(gòu)柱塞泵，柱塞對缸體(缸 套)的徑向壓力大，作用于柱塞/缸體(缸套)磨擦副的PV值大，加之 海(淡)水的腐蝕性強、潤滑性差，因此，這種結(jié)構(gòu)的磨擦副不能用一 般金屬材料，主要采用工程陶瓷等特種工程材料及特種加工手段，選材 及加工困難，生產(chǎn)成本高，不利于這類泵的生產(chǎn)制造和推廣應(yīng)用。華中 科技大學(xué)所提出的200510018718.4號"海/淡水軸向柱塞液壓泵"為閥配 流式柱塞泵，該泵缸體分度圓上均勻設(shè)置有柱塞孔，各柱塞孔通過孔道 連通缸體上的吸水口和出水口，柱塞與柱塞孔滑動配合，缸體與泵殼體 剛性連接，曲軸通過支撐軸承安裝在泵殼體上；所述曲軸下端與曲軸軸 線成5° 30°銳角、形成端面曲軸；斜盤通過支撐軸承安裝在端面曲軸下端的曲拐上；斜盤外側(cè)安裝有定位導(dǎo)向滑塊，后者與固定于泵殼體上 的導(dǎo)向滑槽沿軸向滑動配合；斜盤通過球頭連桿與柱塞活動連接，連桿 一端的萬向球鉸安裝在斜盤的分度圓上，連桿另一端的萬向球鉸與柱塞 相連；該閥配流式柱塞泵由于配流閥的長期高速撞擊，存在噪音較大的 缺點，在需要低噪音的場合難以適用。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種柱塞配流軸向柱塞液壓泵，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺 點，改變現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，盡可能減少在海水或淡水介質(zhì)中工作的磨擦副，并 大大減少磨擦副的PV值，從而降低對磨擦副材料性能的要求，提高海淡 水柱塞泵的機械效率、輸出流量和壓力，降低海水或淡水柱塞泵的噪聲 和體積。本發(fā)明的一種柱塞配流軸向柱塞液壓泵，缸體分度圓上均勻設(shè)置有 柱塞孔，各柱塞孔通過孔道連通缸體上的吸水口和出水口，柱塞與柱塞 孔滑動配合，缸體與泵殼體剛性連接，曲軸通過支撐軸承安裝在端蓋上； 所述曲軸下端與曲軸軸線成5° 30°銳角、形成端面曲軸；斜盤通過支 撐軸承安裝在端面曲軸下端的曲拐上；斜盤外側(cè)安裝有定位導(dǎo)向滑塊， 后者與固定于泵殼體上的導(dǎo)向滑槽沿軸向滑動配合；斜盤通過球頭連桿 與柱塞活動連接，連桿一端的萬向球鉸安裝在斜盤的分度圓上，連桿另 一端的萬向球鉸與柱塞相連；其特征在于所述柱塞為階梯軸式的滑閥，其兩端直徑大于腰部直徑；柱塞孔有4 XN個，N為自然數(shù)；各柱塞孔鄰近開有與其平行的輔助孔，輔助孔與 對應(yīng)的柱塞孔在腰部通過工藝孔連通；各柱塞孔的端部與相鄰90。的柱塞 孔所對應(yīng)的輔助孔端部通過螺旋槽連通。所述的柱塞配流軸向柱塞液壓泵，其特征在于所述缸體的柱塞孔 或柱塞套上安裝有兩道密封圈，將缸體柱塞孔中的海/淡水介質(zhì)與泵殼體 內(nèi)的潤滑油可靠地隔離開。本發(fā)明工作時，輸入轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩使曲軸以曲軸軸線為中心線作回轉(zhuǎn) 運動，同時，曲軸所形成的端面曲軸的曲拐中心線作以曲拐中心線和曲 軸軸線的交點為頂點、以曲拐中心線為素線的圓錐面運動，曲拐與支撐 軸承和導(dǎo)向滑塊聯(lián)合作用，使斜盤只能作以頂點為中心的球面擺動，斜 盤與缸體和泵殼體之間無相對轉(zhuǎn)動；因此，在斜盤的分度圓周上能夠安裝一組球頭連桿分別與缸體分度圓周上一組柱塞相連，球頭連桿連接斜 盤和柱塞，斜盤的擺動拉動或推動柱塞作往復(fù)運動，完成吸水或壓水動 作；各柱塞吸水的時候，缸孔通過相鄰90。柱塞的腰部閥口與進水口相通、 與出水口隔開密封；各柱塞壓水的時候，缸孔通過相鄰90。柱塞的腰部閥 口與出水口相通、與進水口隔開密封。每個柱塞和其相鄰90度的柱塞配 合，完成配流任務(wù)，例如，當(dāng)柱塞孔為8個時，有4個柱塞配合排水時， 另外4個柱塞配合吸水。序號為奇數(shù)的4個柱塞組成一個工作環(huán)節(jié)，序 號為偶數(shù)的4個柱塞為另外一個工作環(huán)節(jié)，其配流原理相同。斜盤旋轉(zhuǎn) 一周，每一個柱塞完成吸水和排水各一次。 本發(fā)明具有以下優(yōu)點(1) 、本發(fā)明采用油水分離式結(jié)構(gòu)，在缸體的柱塞孔和柱塞之間采 用兩道密封圈形成組合密封圈結(jié)構(gòu)，第一道密封圈將潤滑油和泄漏水隔 離開，在第一道密封圈和第二道密封圈之間形成泄漏水存放區(qū)，泄漏水 經(jīng)泄水孔流到泵體外；由于泄漏水無壓力，流量很小，因此可大大提高 密封圈效果。(2) 、本發(fā)明取消了斜盤/滑靴平面磨擦副，且使絕大多數(shù)運動磨擦副及所有軸承處于油潤滑狀態(tài)，避免了滾動軸承在水中很快失效的嚴(yán)重問題，工作可靠性及壽命大為提高。在海(淡)水介質(zhì)中工作的柱塞與缸體柱塞孔(或柱塞套)這一對關(guān)鍵磨擦副的pv值很小，僅僅是斜盤/滑靴式結(jié)構(gòu)的6%左右，因此可以降低對磨擦副材料的要求，即降低了制 造的難度和生產(chǎn)成本。大斜盤傾斜角度，可使柱塞行程增大，提高泵的 額定輸出流量。(3) 、本發(fā)明采用柱塞閥口配流的方式，由于柱塞始終處于運動中， 因而污染物不易卡在磨擦副中，具有良好的抗污染性能。采用柱塞配流 結(jié)構(gòu)代替閥配流結(jié)構(gòu)，避免了配流閥高速開啟和關(guān)閉帶來的撞擊噪音， 非常適用于需要低噪音水泵的場合。(4) 、本發(fā)明能泵送中高壓海(淡)水及其它低粘度液體，同時也 能泵送礦物油。與離心式、軸流式水泵相比，具有輸出壓力高、流量大、 體積小、重量輕等優(yōu)點，特別是離心泵、軸流泵具有輸出流量隨輸出壓 力增加而急劇下降的特性，而本發(fā)明具有輸出流量基本上不隨輸出壓力 增加而改變的突出優(yōu)點；與臥式徑向柱塞式水泵相比，本發(fā)明具有體積 小、重量輕、噪聲低的突出優(yōu)點；與閥配流柱塞泵相比也具有噪聲更低 的優(yōu)點。(5) 、本發(fā)明適用于泵送海(淡)水及其它低粘度液體的場合，如 用作水下航行器中高壓噴射推進裝置的動力部件，船舶水液壓傳動系統(tǒng) 或抽排水系統(tǒng)的動力部件，水下液壓作業(yè)工具系統(tǒng)的動力部件，冶金、 煤炭行業(yè)低粘度及難燃介質(zhì)液體液壓傳動及控制系統(tǒng)的動力部件，中高 壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的動力部件等。


圖1、本發(fā)明的一個實施例結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2、柱塞孔與端面腰形槽溝通示意圖；圖3、第一階段第二柱塞和第六柱塞工作位置及方向示意圖；圖4、第一階段第四柱塞和第八柱塞工作位置及方向示意圖； 圖5、第二階段第二柱塞和第六柱塞工作位置及方向示意圖； .圖6、第二階段第四柱塞和第八柱塞工作位置及方向示意圖； 圖7、第三階段第二柱塞和第六柱塞工作位置及方向示意圖； 圖8、第三階段第四柱塞和第八柱塞工作位置及方向示意圖； 圖9、第四階段第二柱塞和第六柱塞工作位置及方向示意圖； 圖10、第四階段第四柱塞和第八柱塞工作位置及方向示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施狀態(tài)進一步說明圖1所示為本發(fā)明的一個實施例，采用端面螺旋斜盤連桿曲軸軸向 柱塞式結(jié)構(gòu)。曲軸10通過圓錐滾子軸承9安裝在端蓋11上，曲軸的曲拐8的軸線與曲軸10軸線成25°銳角；斜盤6通過角接觸軸承7安裝在 曲軸的曲拐8上；斜盤6上安裝有導(dǎo)向定位滑塊12，導(dǎo)向定位滑塊12在 固定于泵殼體2上的導(dǎo)向滑槽13中沿軸向來回滑動；其中一組球頭連桿 5的一頭安裝在斜盤6的分度圓上，球頭連桿的另一球頭與柱塞4相連； 兩邊球頭所形成的球鉸均采用組合式球窩限位；柱塞在缸體分度圓上的 柱塞孔中沿軸向往復(fù)運動完成吸水、壓水功能；各柱塞吸水的時候，缸 孔通過相鄰90。柱塞的腰部18與進水口 16相通、與出水口 3隔開密封； 各柱塞壓水的時候，缸孔通過相鄰90。柱塞的腰部與出水口 3相通、與進 水口 16隔開密封。缸體1與泵殼體2剛性聯(lián)接，兩者之間無相對運動； 在缸體1的柱塞孔上可以安裝第一道密封圈14和第二道密封圈15，第一 道密封圈將潤滑油和泄漏水隔離開，在第一道密封圈和第二道密封圈之 間形成泄漏水存放區(qū)17，泄漏水經(jīng)泄水孔19流到泵體外；通過這兩道密 封圈將缸體柱塞孔中的海/淡水介質(zhì)與泵殼體內(nèi)的潤滑油可靠地隔離開。 圖2為柱塞孔與端面腰形槽溝通示意圖，本實施例中，柱塞孔為8個，泵殼端面為螺旋槽結(jié)構(gòu)。該柱塞泵的缸體端面螺旋槽結(jié)構(gòu)配合柱塞 孔和柱塞起配流作用，螺旋槽作為高低壓流道。各柱塞位于相應(yīng)柱塞孔 中，各柱塞孔鄰近開有與其平行的輔助孔，輔助孔與對應(yīng)的柱塞孔在腰部(缸體中部)通過工藝孔連通；各柱塞孔的端部與相鄰90。的柱塞孔所 對應(yīng)的輔助孔端部通過螺旋槽連通。本實例中，第一柱塞孔20的腰部通 過第一工藝孔21和第一輔助孔22相通，第一輔助孔22通過端部的第一 螺旋槽23與逆時針相鄰90。的第三柱塞孔27的端部相通。第二柱塞孔 24在腰部通過第二工藝孔25與第二輔助孔26相通，第二輔助孔26通過 第四螺旋槽28與逆時針相鄰90。的第四柱塞孔29的端部相通。其它柱塞 孔、輔助孔、螺旋槽和工藝孔的連通方式與上相同；圖中第二螺旋槽 34、第八工藝孔35、第四工藝孔36、第四輔助孔37、第六螺旋槽38、 第六柱塞孔39、第六工藝孔40、第六輔助孔41、第八輔助孔42、第八 柱塞孔43、第八螺旋槽44。圖3 圖IO為柱塞相互配流原理示意圖，曲軸旋轉(zhuǎn)一周，柱塞泵的 工作經(jīng)過4個階段1.第1階段，如圖3、圖4所示，第二柱塞30處于右極位，第六柱 塞31處于左極位，第四柱塞32、第八柱塞33處于中間位置。當(dāng)曲軸運 轉(zhuǎn)時，第二和第八柱塞向左運動，第四、第六柱塞向右運動，此時，第 二柱塞孔左端容腔液體受壓，其受壓液體通過第二螺旋槽34進入圖2所 示的第八輔助孔42，然后通過第八工藝孔35進入第八柱塞33的腰部與 出水口相通，第二柱塞開始壓水；第八柱塞左端容腔液體受壓，受壓液 體通過第八螺旋槽44進入第六輔助孔41 ，然后經(jīng)過第六工藝孔40流入 第六柱塞31的腰部與出水口相通，第八柱塞壓水；第六柱塞向右運動中， 第六柱塞左端容腔體積增大，此時液體從吸水口通過第四柱塞的腰部流 入第四工藝孔36中，然后通過第四輔助孔37進入第六螺旋槽38，從而 液體進入六柱塞左端容腔，第六柱塞開始吸水；第四柱塞向右運動的過程中，其左端容腔體積逐漸增大，此時液體從吸水口通過第二柱塞的腰部流入第二工藝孔25中，然后通過第二輔助孔26進入第四螺旋槽28中， 從而進入第四柱塞的左端容腔，第四柱塞開始吸水。在第n個周期和1/4 十n個周期之間，第二和第八柱塞壓水，第四和第六柱塞吸水。2. 第2階段，如圖5、圖6所示，第二柱塞30和第六柱塞31處于 中位，第四柱塞32處于右極位、第八柱塞33處于左極位。第二和第四 柱塞向左運動，第六、第八柱塞向右運動，此時，第二柱塞孔左端容腔 液體受壓，其受壓液體通過第二螺旋槽34進入第八輔助孔42，然后進入 第八工藝孔35在第八柱塞33的腰部與出水口相通，第二柱塞壓水；第 四柱塞左端容腔液體受壓，受壓液體通過第四螺旋槽28進入第二輔助孔 26，然后經(jīng)過第二工藝孔25流入第二柱塞30的腰部與出水口相通，第 四柱塞壓水；第六柱塞向右運動中，第六柱塞左端容腔體積增大，此時 液體從吸水口通過第四柱塞的腰部流入第四工藝孔36中，然后通過第四 輔助孔37進入第六螺旋槽38，從而液體進入六柱塞左端容腔，第六柱塞 開始吸水；第八柱塞向右運動的過程中，其左端容腔體積逐漸增大，此 時液體從吸水口通過第六柱塞的腰部流入第六工藝孔40中，然后通過第 六輔助孔41進入第八螺旋槽44中，從而進入第八柱塞的左端容腔，第 八柱塞開始吸水。在第1/4+n個周期和1/2+n個周期之間，第二和四柱 塞壓水，第六和八柱塞吸水。3. 第3階段，如圖7和圖8所示，原理同上，在第l/2+n個周期和 n+3/4個周期之間，第四和第六柱塞向左運動，第二和第八柱塞向右運 動，此時第四和第六柱塞壓水，第二和第八柱塞吸水。4. 第4階段，如圖9和圖10所示，在第3/4+n個周期和n+l個周 期之間，第二和第四柱塞向右運動，第六柱塞和第八柱塞向左運動，此 時，第六柱塞和第八柱塞壓水，第二和第四柱塞吸水。經(jīng)過這段時間后 各柱塞返回到圖3所示位置，柱塞泵完成一周期工作。第一、三、五、七柱塞和第二、四、六、八柱塞的配流工作原理相同。在上述說明的基礎(chǔ)上，顯然還可以做出其他形式的變動，如曲軸左 端與曲軸軸線夾角、柱塞數(shù)目的變化，這里是指數(shù)目為4的整數(shù)倍，其 次采用滑鞋式結(jié)構(gòu)，但仍是端面螺旋結(jié)構(gòu)，或者端面非螺旋結(jié)構(gòu)，但各 個孔的連同方式不變，最后仍為4N柱塞相位配流，柱塞為滑閥式結(jié)構(gòu)， 不管其運動結(jié)構(gòu)如何變化，或者是采用全水潤滑，只要具有相同的相位 配流都屬于本權(quán)利的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種柱塞配流軸向柱塞液壓泵，缸體分度圓上均勻設(shè)置有柱塞孔，各柱塞孔通過孔道連通缸體上的吸水口和出水口，柱塞與柱塞孔滑動配合，缸體與泵殼體剛性連接，曲軸通過支撐軸承安裝在端蓋上；所述曲軸下端與曲軸軸線成5°～30°銳角、形成端面曲軸；斜盤通過支撐軸承安裝在端面曲軸下端的曲拐上；斜盤外側(cè)安裝有定位導(dǎo)向滑塊，后者與固定于泵殼體上的導(dǎo)向滑槽沿軸向滑動配合；斜盤通過球頭連桿與柱塞活動連接，連桿一端的萬向球鉸安裝在斜盤的分度圓上，連桿另一端的萬向球鉸與柱塞相連；其特征在于所述柱塞為階梯軸式的滑閥，其兩端直徑大于腰部直徑；柱塞孔有4×N個，N為自然數(shù)；各柱塞孔鄰近開有與其平行的輔助孔，輔助孔與對應(yīng)的柱塞孔在腰部通過工藝孔連通；各柱塞孔的端部與相鄰90°的柱塞孔所對應(yīng)的輔助孔端部通過螺旋槽連通。
2.如權(quán)利要求l所述的柱塞配流軸向柱塞液壓泵，其特征在于所 述缸體的柱塞孔或柱塞套上安裝有兩道密封圈，將缸體柱塞孔中的海/淡 水介質(zhì)與泵殼體內(nèi)的潤滑油可靠地隔離開。
全文摘要
柱塞配流軸向柱塞液壓泵，屬于容積式泵類，針對現(xiàn)有技術(shù)缺點，減少在海淡水中工作的磨擦副及其PV值，降低對磨擦副材料要求，提高效率，降低噪聲和體積。本發(fā)明缸體分度圓上設(shè)置柱塞孔，各柱塞孔連通缸體的吸水、出水口，柱塞與柱塞孔滑動配合，曲軸通過軸承安裝在端蓋上，安裝在曲軸的曲拐上的斜盤通過球頭連桿與柱塞活動連接，所述柱塞為階梯軸式滑閥；柱塞孔有4×N個；各柱塞孔鄰近開有輔助孔，輔助孔與對應(yīng)的柱塞孔在腰部通過工藝孔連通；各柱塞孔的端部與相鄰90°的柱塞孔所對應(yīng)的輔助孔端部通過螺旋槽連通。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定、噪音低、流量大，適用于以海/淡水和其它低粘度的液體傳輸、或者作為液壓傳動系統(tǒng)的動力部件。
文檔編號F04B5/00GK101216022SQ20081004662
公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月4日
發(fā)明者劉銀水, 唐群國, 曹樹平, 朱玉泉, 朱碧海, 李曉暉, 羅小輝, 胡軍華, 賀小峰, 黃國勤 申請人:華中科技大學(xué)