專利名稱：一種柱塞式水泵的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及容積式液壓泵，具體涉及一種柱塞式水泵，更具體地涉及一種全水滑 潤超高壓柱塞式水泵。
背景技術：
隨著世界能源危機的出現及人們環(huán)保意識的提高，以及水介質本身所具有的特殊 理化特性，使水液壓技術在許多領域(如水下作業(yè)，載人潛器浮力調節(jié)等)具有油壓系統(tǒng)無 法比擬的優(yōu)勢，從而使得水液壓技術得到了快速的發(fā)展。但由于水的粘度約為常用液壓油的1/30 1/50，不易形成水膜，潤滑性差，同 時由于水特別是海水的腐蝕性強，材料的選擇上受到了限制，這給水壓元件摩擦副的設 計帶來很大困難，因此，相對油壓泵，較成熟的軸向水壓泵的壓力以中高壓為主，壓力為 12-2IMPa 為主?，F有技術的一種全水潤滑的海/淡水泵采用配流盤配流，其流量從lOL/min到 170L/min，壓力達到14 16MPa，總效率大于82%，該系列泵的結構原理圖如附圖1所示， 具有結構緊湊、摩擦副全部由水潤滑、維護方便的優(yōu)點，但該泵存在以下幾點不足1.最高工作壓力為16MPa，不滿足特殊場合的需要，如大深度(下潛深度大于3000 米)載人潛器浮力調節(jié)系統(tǒng)的要求。2.采用配流盤配流，一方面對污染敏感，不適合用于開式系統(tǒng)中，另一方面難以保 證高壓化后的容積效率。3.采用斜盤滑靴機構，柱塞對缸體的側向力較大，高壓化后該對摩擦副將磨損嚴重。更高壓力的水壓泵常采用曲柄連桿結構，主要摩擦副采用礦物油潤滑的油水分離 結構，該結構的水壓泵是目前國際上使用最廣的超高壓水泵之一，如現有技術的一種三柱 泵，壓力范圍為55 275MPa。但該結構水泵主要存在的問題1)轉速較低(100 500reV/min)，體積大，功率重量比低；如果提高轉速可以減小 泵的體積，但是水腔和潤滑油腔之間的密封件將發(fā)熱嚴重，容易失效，尤其是在高壓情況下 這種情況將會加?。慌c此同時，密閉潤滑油腔的油液也會由于散熱不暢而造成溫度升高，從 而引起油液變質。2)需要采用油進行潤滑，勢必造成油污染，另外將其用于深海環(huán)境時，需要添加壓 力補償裝置，使得其整體結構復雜。

發(fā)明內容
本發(fā)明實施例的目的在于提供一種柱塞式水泵，其可實現所有摩擦副的水潤滑， 并保證在超高壓工作條件下，該泵具有較高的容積效率和功率重量比，同時減小摩擦副在 高速重載條件下的摩擦磨損，提高泵的使用壽命。該泵適宜以海水或淡水作為工作介質，也 適宜以其他低粘度流體作為工作介質。
本發(fā)明實施例提供的一種柱塞式水泵包括泵主體、旋轉單元以及柱塞配流單元， 其中，該泵主體包括腔體、水泵入口以及水泵出口 ；該旋轉單元包括旋轉主軸，并設于該泵 主體內；該柱塞配流單元設于該泵主體內，該柱塞配流單元包括配流閥組件、柱塞滑靴組 件以及支承閥組件，其中，該柱塞滑靴組件設于該腔體內，并將該腔體分成相互獨立的高壓 腔、低壓腔以及潤滑腔，該支承閥組件與低壓腔流體相通，該配流閥組件與高壓腔流體相 通，該旋轉單元設于該潤滑腔內并經過流道及支承閥組件與該低壓腔流體連通，該柱塞滑 靴組件在該旋轉主軸的帶動下進行往復運動，進而促使該配流閥組件和該支承閥組件協(xié)同 作業(yè)，使得該配流閥組件通過水泵入口和水泵出口進行吸水和排水動作，同時使得該支承 閥組件向該旋轉單元提供流體潤滑。根據本發(fā)明的一優(yōu)選實施例，該配流閥組件包括一體設置的吸入閥與壓出閥，其 中，該吸入閥的入口與該水泵入口流體連通，該壓出閥的出口與該水泵出口流體連通，該吸 入閥的出口與該壓出閥的入口流體連通。根據本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，該旋轉單元還包括依次設于該旋轉主軸上的復位 彈簧、回程盤和斜盤，該柱塞滑靴組件包括階梯柱塞、連桿和滑靴，其中該連桿通過球鉸副 在該連桿的兩端分別與該階梯柱塞和該滑靴可動連接，該腔體內還設有柱塞通道，該階梯 柱塞的可滑動設置于該柱塞通道內，其中，該回程盤的一側與該復位彈簧相接觸，該回程盤 的另一側與該滑靴相接觸，在該復位彈簧的作用下該回程盤使得該滑靴的底部緊貼于該斜 盤的表面，進而使得該斜盤的旋轉運動經該滑靴、該連桿傳遞到該階梯柱塞，促使該階梯柱 塞在該柱塞通道內往復運動，所述階梯柱塞的小直徑端和大直徑端分別與所述柱塞通道間 形成相互獨立的所述高壓腔和所述低壓腔。。根據本發(fā)明的又一優(yōu)選實施例，該柱塞滑靴組件還包括設于該柱塞通道內的階梯 柱塞套，該階梯柱塞設于該階梯柱塞套內，并與該階梯柱塞套直接可滑動接觸。根據本發(fā)明的又一優(yōu)選實施例，該階梯柱塞包括設于其表面的凹坑以及徑向設置 的與該高壓腔流體連通的阻尼孔，該凹坑與該阻尼孔相連通。根據本發(fā)明的又一優(yōu)選實施例，該斜盤的與該滑靴的底部接觸的該表面上鑲有高 分子材料耐磨層，該高分子材料耐磨層可以為PEEK或聚四氟乙烯。根據本發(fā)明的又一優(yōu)選實施例，該連桿與該階梯柱塞形成球鉸副的球頭端采用兩 個半球環(huán)卡緊，該半球環(huán)的表面加工有螺紋，該半球環(huán)與該階梯柱塞或者該連桿之間螺紋 連接。根據本發(fā)明的又一優(yōu)選實施例，該支承閥組件包括支承吸入閥和支承壓出閥，該 低壓腔與該支承吸入閥的出口和該支承壓出閥的入口流體連通，該旋轉單元還包括與該旋 轉主軸配合的軸向滑動軸承和徑向滑動軸承，該旋轉主軸和該泵主體的內部分別設置有流 體通道，該流體通道相應地使該承壓出閥與該軸向滑動軸承和徑向滑動軸承保持流體連 通，從而實現對該軸向滑動軸承和該徑向滑動軸承的潤滑和支承。根據本發(fā)明的又一優(yōu)選實施例，該柱塞滑靴組件的滑靴的底部設有階梯形的支承 腔，該支承腔與該低壓腔流體連通；該旋轉單元還包括設于該泵主體的內部的阻尼器，該軸 向滑動軸承的一端面設有環(huán)形槽，該環(huán)形槽與該阻尼器流體連通，該阻尼器還通過該泵主 體的內部設置的流道與該支承壓出閥的出口流體連通。本發(fā)明的實施例包括但不限于以下的技術效果
1.該水泵的所有摩擦副均由工作介質水進行潤滑，減小了泵的體積，同時使得泵 工作中產生的熱量被工作介質帶走，保證該泵較低的熱平衡溫度；全水潤滑使該泵無需定 期更換潤滑油，簡化了維護，降低了使用成本，同時解決了潤滑油可能外泄造成的環(huán)境污 染，具有環(huán)境友好的特點。2.階梯柱塞與階梯柱塞套間形成的兩個密閉容腔分別與相互獨立的配流閥組件 和支承閥組件相通，使超高壓泵輸出的高壓水與用于靜壓支承和潤滑的低壓水相互獨立， 保證了超高壓水泵的超高壓條件下的容積效率和摩擦副高速重載條件下的流體支承與潤滑。3.通過動靜壓混合流體支承，解決了高速重載條件下，滑動軸承在水潤滑工況下 嚴重的摩擦磨損問題，實現高壓水泵的全水潤滑。全水潤滑超高壓水泵具有環(huán)保，維護方便 優(yōu)點，特別在深海使用時，與油水分離的高壓水泵相比，無需增加壓力補償器，簡化了結構， 提高了可靠性。4.斜盤連桿的驅動結構形式，減小了柱塞對階梯柱塞套的側向力，從而減輕這對 摩擦副的磨損。5.階梯柱塞可降低超高壓條件下，連桿球頭與柱塞及滑靴副間的接觸比壓，增加 滑靴流體支承的面積，從而可提高滑靴與斜盤間的流體支承和潤滑性能。6.位于柱塞的球形凹坑還通過細小阻尼孔與高壓腔連通，使柱塞與階梯柱塞套間 形成雙阻尼效應，預防柱塞卡死，并減小兩者之間直接磨損。柱塞表面的凹坑還具有減小配 合面接觸應力、限制磨粒運動及形成局部動壓支承的作用，從而解決高速重載條件下柱塞 副的磨損問題，提高了超高壓泵的使用壽命。7.配流閥為吸入閥與壓出閥集成一體的整體組件形式，維護時可以快速更換組 件，縮短維護時間。配流閥采用球閥結構，同時采用軟硬結合密封形式，閥座為PEEK(聚醚 醚酮)，閥芯為陶瓷，結構簡湊，不僅提高了高壓條件下密封可靠性，同時降低閥芯與閥座之 間的撞擊聲，從而降低泵的整體噪聲。閥芯采用工程陶瓷，由于陶瓷相對金屬具有硬度高、 密度小的特點，因此提高抗氣蝕的能力，同時減小閥芯的重量，提高配流配的響應特性，減 小配流閥的滯后時間，從而提高高速下容積效率。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使 用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于 本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他 的附圖。其中圖1為現有技術的柱塞泵的結構原理圖；圖2為根據本發(fā)明實施例的柱塞式水泵的結構示意圖，其中圖2a中顯示了對應高 壓腔容積最小時的狀態(tài)，圖2b中顯示了對應高壓腔容積最大時的狀態(tài)；圖3為圖2中所示柱塞式水泵的配流閥組件的結構示意圖；圖4為圖2中所示柱塞式水泵的柱塞滑靴組件的結構示意圖；圖5為圖4中所示柱塞滑靴組件的半球環(huán)的結構示意圖；圖6為圖4中所示柱塞滑靴組件的階梯柱塞的局部結構示意圖，具體顯示了其中的抗卡死阻尼結構。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。根據本發(fā)明實施例的柱塞式水泵的結構示意圖如圖2所示。該柱塞式水泵包括泵 主體、旋轉單元以及柱塞配流單元等模塊。其中，該泵主體包括腔體以及水泵入口和水泵出 口。該旋轉單元包括旋轉主軸1。該柱塞配流單元主要包括柱塞滑靴組件24、配流閥組件 14以及支承閥組件。其中該支承閥組件包括支承吸入閥18和支承壓出閥19。該柱塞滑靴 組件24設于該腔體內，并將該腔體分成相互獨立的高壓腔17、低壓腔20以及潤滑腔7，該 支承閥組件與該低壓腔流19體相通，該配流閥組件14與該高壓腔16流體相通，該旋轉單 元設于該潤滑腔7內并經過流道該支承閥組件與該低壓腔流體相通。如圖所示，泵主體主要由端蓋11、缸體10以及殼體3組合而成。其中缸體10的一 端連接殼體3，另一端設有端蓋11，端蓋11、缸體10和殼體3內的空腔共同組成了上述的腔 體。旋轉主軸1固定于缸體10和殼體3所構成的潤滑腔7內。以旋轉主軸1為中心沿同 一圓周均勻分布有多個柱塞配流單元(一般為3 7個，具體數量根據不同使用環(huán)境對水 壓泵流量脈動的不同要求確定)。下面將詳細描述具體結構和工作過程。后端蓋11左端面加工有兩螺紋孔，分別為超高壓水泵的入口和出口，右端面加工 有通流孔12和環(huán)形通流槽15。在后端蓋11的徑向均勻分布有與柱塞配流單元數相等的階 梯孔，階梯孔的外側加工有螺紋，用于配流閥組件14的安裝與固定，配流閥組件安裝到位 以后，再安裝鎖緊螺母13將配流閥組件14鎖死，預防配流閥組件14在液壓力循環(huán)作用下 出現松動，提高了該海/淡泵在水下使用時的可靠性。配流閥組件如圖3所示，包括閥體29、吸入閥和壓出閥，吸入閥的入口通過環(huán)形 通流槽15與水泵入口相通，吸入閥的出口與壓出閥入口相通，壓出閥的出口與水泵出口相 通。圖中閥體29的上部分安裝壓出閥，下部分安裝吸入閥。壓出閥從上至下依次為壓出閥 鎖緊螺母37、壓出閥彈簧36、壓出閥閥芯35、壓出閥閥座34，吸入閥從上至下依次為吸入閥 彈簧33、吸入閥閥芯32、吸入閥閥座31、吸入閥鎖緊螺母30。壓出閥和吸入閥相接處既作 為吸入閥的出口又作為壓出閥入口。將吸入閥與壓出閥設計成組件的形式，維護時配流閥 組件可進行整體更換，使得故障平均可修復時間MTTR(Mean Time To R印air，平均修復時 間)得到減小，提高了現場的可維護性。配流閥組件采用徑向布置，減小水泵的軸向尺寸，提高了功率重量比。配流閥密封 形式采用球閥，同時采用軟硬配對，閥座為PEEK，閥芯為陶瓷，結構簡湊，不僅提高了高壓條 件下的密封可靠性，同時降低了閥芯與閥座之間的撞擊聲，從而降低水泵的整體噪聲。閥芯 采用陶瓷，由于陶瓷相對金屬，具有硬度高，密度小的特點，因此提高抗氣蝕能力；同時有利 于減小閥芯的重量，提高配流閥的響應特性，減小配流閥的滯后時間，從而提高了高速下容 積效率。缸體10加工有流道9，使水泵入口與潤滑腔相通。缸體10沿軸向加工有與柱塞相 同的階梯孔，在徑向分布有兩倍于柱塞數的階梯孔，其中兩個一組與軸向階梯相通。軸向階 梯孔內安裝階梯柱塞套8，每一組徑向分布的階梯孔分別用于安裝支承吸入閥18和支承壓 出閥18，支承吸入閥18的入口通過流道16、后端蓋的環(huán)形通流槽15與超高壓海水泵的入口相通。階梯柱塞套8內安裝有階梯柱塞組件24，如圖4所示。階梯柱塞組件24包括階梯 柱塞38、半球環(huán)40、連桿39和滑靴41。連桿39加工有細長阻尼孔與滑靴41的底部支承 腔44相通，支承腔44為多級階梯形結構。在階梯柱塞較大直徑端有階梯形螺紋孔，螺紋孔 底部加工有球窩。每一個柱塞組件24有兩個半球環(huán)40，如圖5所示，兩者由事先已加工好 外螺紋和球窩的零件切開而形成兩個零件，其外螺紋與柱塞的內螺紋相配合，球窩與連桿 球頭相配合。連桿39兩端是大小不同球頭，將小球頭與柱塞內球窩相配合，然后將一對半 球環(huán)旋入階梯柱塞38的螺紋內，使連桿與階梯柱塞38連接，兩者間形成球鉸副。該結構消 除了常用滾壓法安裝連桿小球頭和柱塞時在柱塞表面產生的塑性變形，提高了柱塞表面與 柱塞孔間的配合精度，使密封性和摩擦性能都得到了提高。連桿的大球頭與滑靴的球窩配 合，可通過滾壓成型使兩者相連，形成球鉸副。階梯柱塞38較小直徑端表面加工有球形凹 坑43和細小阻尼孔42，如圖6所示。斜盤連桿式驅動結構，主要是減小階梯柱塞38與階梯柱塞套8間的側向力以及階 梯柱塞38所受的彎矩。柱塞小直徑端與階梯柱塞套8之間的容腔為高壓腔17，該腔壓力水 通過位于端蓋上的配流閥與水泵出口相通，輸出超高壓壓力水；而柱塞大直徑端與階梯柱 塞套8之間則形成低壓腔20，該低壓腔20與滑靴41支承腔44相通，實現滑靴41與斜盤間 的靜壓支承，靜壓支承與滑靴41底部的多級階梯結構的支承腔44產生的動壓支承共同作 用提高滑靴與斜盤間的支承性能，用于支承的水介質通過滑靴41與斜盤的軸向間隙流入 潤滑腔7(如圖2所示)，而潤滑腔與泵入口相通。低壓腔20還與支承吸入閥18出口和支 承壓出閥19入口相通，通過支承壓出閥19對軸向滑動軸承6、徑向滑動軸承5和21提供壓 力支承，實現動靜壓混合支承和潤滑。階梯柱塞38表面的球形凹坑43通過細小阻尼孔42 及位于階梯柱塞頭部的一排凹坑與高壓腔17相連通，使階梯柱塞38與階梯柱塞套8間形 成雙阻尼效應，解決了為提高超高壓泵的容積效率而減小階梯柱塞套8與階梯柱塞38間隙 導致的柱塞卡死問題，并且減小兩者之間直接接觸的概率。這些凹坑不僅減小配合面接觸 應力、限制磨粒運動，而且形成局部動壓支承。通過連桿機構、二級阻尼、表面形貌設計等方 法，解決了高速重載條件下柱塞副的磨損問題。旋轉主軸1左端通過徑向滑動軸承21分別與缸體10相連，右端通過軸向滑動軸 承6和徑向滑動軸承5與殼體3相連，并通過機械密封2從殼體3伸出。軸向滑動軸承6 左端面加有環(huán)形槽和球形凹坑，環(huán)形槽連通阻尼器4，阻尼器4通過殼體3上的流道27與 支承壓出閥19的出口相通，通過阻尼器4可使軸向滑動軸承6支承壓力隨負載而變化。旋 轉主軸1上加工有流道28，使壓力水可以經軸向滑動軸承6的內側流至徑向滑動軸承5及 21，提供壓力支承，潤滑和冷卻，用于潤滑和冷卻的這部分水介質通用軸向滑動軸承6及徑 向滑動軸承5和21流入了殼體3和缸體10所構成的潤滑腔7，并經過缸體上與潤滑腔相 通的流道9流至泵的入口。徑向滑動軸承5及21設計成偏心的結構，在介質水的作用下， 形成動壓，實現動壓力混合支承和潤滑。旋轉主軸1上加工有側面與旋轉主軸成一定傾角 (7 15度)的斜盤25，斜盤左側鑲有高分子材料(如PEEK、聚四氟乙烯)，使高分子材料 直接與滑靴相接觸，提高兩者的摩擦特性。該超高壓水泵的工作過程是這樣實現的旋轉主軸1順時或逆時針轉動，斜盤25 隨旋轉主軸一起轉動。復位彈簧22通過球鉸26和回程盤23將作用力均勻地施加于滑靴 41之上，使滑靴41緊貼在斜盤上滑動。階梯柱塞38通過連桿39受到斜盤25給滑靴的作用力，使階梯柱塞38在階梯柱塞套8中作往復運動。當斜盤沿極限位置即高壓腔17容積 最小(如圖2a所示)位置開始運動時，配流閥組件14的壓出閥閥芯35處于關閉狀態(tài)?；?靴41在回程盤23的壓緊力作用下，帶動階梯柱塞38向右運動，封閉的高壓腔17的容積逐 漸增大，壓力下降，當下降到一定值時，吸入閥因入水口的壓力大于高壓腔17內的壓力和 吸入閥彈簧作用力的合力時，吸入閥開啟，水由水泵入口進入吸入閥入口再流入高壓腔17 中，實現吸水。當斜盤從如圖2a所示極限位置轉過180°后到達圖2b所示位置即為高壓腔 17容積最大時，此時階梯柱塞38處于全部外伸的狀態(tài)。旋轉主軸1繼續(xù)旋轉，滑靴41受 斜盤25的作用力，推動柱塞39向左動運，高壓腔17的容積為逐漸減小，高壓腔內的壓力升 高，將吸入閥關閉，同時克服壓出閥彈簧36作用力及水泵水口壓力的合力，將壓出閥芯35 打開，使高壓腔17內的高壓水經壓出閥出水口流出水泵出口，實現排水。當旋轉主軸旋轉 一周，各柱塞吸水及排水各一次，隨著旋轉主軸的不斷旋轉，各柱塞也連續(xù)地獨立完成吸水 與排水的動作，從而使泵連續(xù)輸出流量。在旋轉主軸旋轉360°的過程中，階梯柱塞38與階 梯柱塞套8形成的低壓腔20也在做相應的變化，容積變大時，通過支承吸入閥18吸水，當 容積變小時，一部分壓力水通過流道流至連桿球鉸副內，并經連桿流入滑靴41底部，支承 滑靴；另一部分壓力水經缸體上的流道27，流至阻尼器4，經阻尼器4流至軸向滑動軸承6 的環(huán)形槽內，起支承與潤滑的作用。從軸向滑動軸承6內側流出的壓力水通過旋轉主軸內 的流道28，流至左右徑向滑動軸承5及21，提供靜壓支承，加上徑向軸承自身的動壓支承， 實現動靜壓混合支承和潤滑。以上針對本發(fā)明的一優(yōu)選實施例進行了相應介紹。需要說明的是，以上實施例可 以有多種變型。比如，可以省去階梯柱塞套8，而將階梯柱塞38直接放置于腔體內對應的柱 塞通道內。此外，圖4中所示的柱塞滑靴組件24中的階梯柱塞38的大直徑端為球窩結構， 而連桿39與階梯柱塞38的連接端設置為球頭，而實際應用中，可以不受此限，球頭也可以 設置在階梯柱塞上36上，對應地球窩設置在連桿上，這時需要半球環(huán)40與連桿39之間螺 紋連接。此外，盡管本發(fā)明實施例是以高壓全水潤滑水泵進行的說明。但是，本發(fā)明并不受 限于此，本發(fā)明實施例可以應用于非全水潤滑的、甚至壓力不是很高的柱塞泵。具體以權利 要求所覆蓋的范圍為準。在上述實施例中，僅對本發(fā)明進行了示范性描述，但是本領域技術人員在閱讀本 專利申請后可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對本發(fā)明進行各種修改。
權利要求
一種柱塞式水泵，包括泵主體，所述泵主體包括腔體、水泵入口以及水泵出口；旋轉單元，所述旋轉單元包括旋轉主軸，并設于所述泵主體內；以及柱塞配流單元，所述柱塞配流單元設于所述泵主體內，所述柱塞配流單元包括配流閥組件、柱塞滑靴組件以及支承閥組件，其中，所述柱塞滑靴組件設于所述腔體內，并將所述腔體分成相互獨立的高壓腔、低壓腔以及潤滑腔，所述支承閥組件與所述低壓腔流體相通，所述配流閥組件與所述高壓腔流體相通，所述旋轉單元設于所述潤滑腔內并經過流道及支承閥組件與所述低壓腔流體連通，其中，所述柱塞滑靴組件在所述旋轉主軸的帶動下進行往復運動，進而促使所述配流閥組件和所述支承閥組件協(xié)同作業(yè)，使得所述配流閥組件通過水泵入口和水泵出口進行吸水和排水動作，同時使得所述支承閥組件向所述旋轉單元提供流體潤滑。
2.根據權利要求1所述的柱塞式水泵，其特征在于，所述配流閥組件包括一體設置的 吸入閥與壓出閥，其中，所述吸入閥的入口與所述水泵入口流體連通，所述壓出閥的出口與 所述水泵出口流體連通，所述吸入閥的出口與所述壓出閥的入口流體連通。
3.根據權利要求1所述的柱塞式水泵，其特征在于，所述旋轉單元還包括依次設于所述旋轉主軸上的復位彈簧、回程盤和斜盤，所述柱塞滑靴組件包括階梯柱塞、連桿和滑靴，其中所述連桿通過球鉸副在所述連桿 的兩端分別與所述階梯柱塞和所述滑靴可動連接，所述腔體內還設有柱塞通道，所述階梯柱塞可滑動設置于所述柱塞通道內，其中，所述回程盤的一側與所述復位彈簧相接觸，所述回程盤的另一側與所述滑靴相 接觸，在所述復位彈簧的作用下所述回程盤使得所述滑靴的底部緊貼于所述斜盤的表面， 進而使得所述斜盤的旋轉運動經所述滑靴、所述連桿傳遞到所述階梯柱塞，促使所述階梯 柱塞在所述柱塞通道內往復運動，所述階梯柱塞的小直徑端和大直徑端分別與所述柱塞通 道間形成相互獨立的所述高壓腔和所述低壓腔。
4.根據權利要求3所述的柱塞式水泵，其特征在于，所述柱塞滑靴組件還包括設于所 述柱塞通道內的階梯柱塞套，所述階梯柱塞設于所述階梯柱塞套內，并與所述階梯柱塞套 直接可滑動接觸。
5.根據權利要求4所述的柱塞式水泵，其特征在于，所述階梯柱塞包括設于其表面的 凹坑以及徑向設置的與所述高壓腔流體連通的阻尼孔，所述凹坑與所述阻尼孔相連通。
6.根據權利要求3所述的柱塞式水泵，其特征在于，所述斜盤的與所述滑靴的底部接 觸的所述表面上鑲有高分子材料耐磨層。
7.根據權利要求6所述的柱塞式水泵，其特征在于，所述高分子材料耐磨層為PEEK或 聚四氟乙烯。
8.根據權利要求3所述的柱塞式水泵，其特征在于，所述連桿與所述階梯柱塞形成球 鉸副的球頭端采用兩個半球環(huán)卡緊，所述半球環(huán)的表面加工有螺紋，所述半球環(huán)與所述階 梯柱塞或者所述連桿之間螺紋連接。
9.根據權利要求1-8中任一項所述的柱塞式水泵，其特征在于，所述支承閥組件包括支承吸入閥和支承壓出閥，所述低壓腔與所述支承吸入閥的出口和所述支承壓出閥的入口流體連通，所述旋轉單元還包括與所述旋轉主軸配合的軸向滑動軸承和徑向滑動軸承， 所述旋轉主軸和所述泵主體的內部分別設置有流體通道，所述流體通道相應地使所述 支承壓出閥與所述軸向滑動軸承和徑向滑動軸承保持流體連通，從而實現對所述軸向滑動 軸承和所述徑向滑動軸承的潤滑和支承。
10.根據權利要求9所述的柱塞式水泵，其特征在于，所述柱塞滑靴組件的滑靴的底部設有階梯形的支承腔，所述支承腔與所述低壓腔流體 連通；所述旋轉單元還包括設于所述泵主體的內部的阻尼器，所述軸向滑動軸承的一端面設 有環(huán)形槽，所述環(huán)形槽與所述阻尼器流體連通，所述阻尼器還通過所述泵主體的內部設置 的流道與所述支承壓出閥的出口流體連通。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種柱塞式水泵，主要包括腔體、旋轉主軸和柱塞配流單元。柱塞配流單元包括配流閥組件、柱塞滑靴組件及支承閥組件，柱塞滑靴組件將腔體分成相互獨立的高壓腔和低壓腔，高壓腔與配流閥組件流體相通，低壓腔與支承閥組件流體連通。柱塞滑靴組件在旋轉主軸的帶動下往復運動，進而促使配流閥組件和支承閥組件協(xié)同作業(yè)，使得配流閥組件通過水泵入口和水泵出口進行吸水和排水動作，同時使得支承閥組件向旋轉單元提供流體潤滑。本發(fā)明超高壓泵輸出的高壓水與用于靜壓支承和潤滑的低壓水相互獨立，保證了水泵在超高壓條件下的容積效率和摩擦副高速重載條件下的流體支承與潤滑，提高水泵的使用壽命。
文檔編號F04B53/00GK101956684SQ20101028927
公開日2011年1月26日 申請日期2010年9月21日 優(yōu)先權日2010年9月21日
發(fā)明者劉銀水, 吳德發(fā), 朱碧海, 毛旭耀, 蔣卓, 賀小峰, 郭志恒, 陳經躍 申請人:華中科技大學