本發(fā)明涉及軸向柱塞泵的領(lǐng)域，并尤其涉及一種適于泵送低粘度液體，如淡水或海水的軸向柱塞泵。

背景技術(shù)：

柱塞泵是用于泵送流體的重要裝置。它依靠柱塞在缸體的缸孔中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使密封工作容腔的容積發(fā)生變化來實(shí)現(xiàn)吸入和噴出。柱塞泵具有額定壓力高、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高和流量調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于高壓、大流量和流量需要調(diào)節(jié)的場合，諸如液壓機(jī)、工程機(jī)械和船舶中。

柱塞泵包括軸向柱塞泵和徑向柱塞泵兩種代表性形式，并且軸向柱塞泵由于體積小等優(yōu)點(diǎn)，而得到廣泛應(yīng)用。

傳統(tǒng)的軸向柱塞泵包括缸體、在缸體內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的柱塞以及斜盤。柱塞的一端在缸體內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)以吸入或噴出流體，而另一端例如通過滑靴抵靠在斜盤上并隨著缸體轉(zhuǎn)動(dòng)而在斜盤上沿斜盤的圓周方向滑動(dòng)。并且，可以通過調(diào)節(jié)斜盤的傾斜角度來實(shí)現(xiàn)變化的排量和壓力的泵。

這種結(jié)構(gòu)在用于具有高粘度的流體方面是有效的，但是，在要加壓的流體為例如水的流體時(shí)，由于水的粘度低，潤滑性差等，滑靴和斜盤之間的潤滑性能差，由此限制了斜盤的傾斜角度，進(jìn)而限制了泵的排量和壓力的提高。

為了克服這個(gè)問題，在轉(zhuǎn)讓給本申請人的中國發(fā)明專利cn100362232c中，提出了一種適用于泵送低粘度流體的軸向柱塞泵，在這種軸向柱塞泵中，缸體相對于殼體保持固定，柱塞通過球頭安裝在斜盤上，斜盤可旋轉(zhuǎn)地安裝在旋轉(zhuǎn)主軸的曲拐上，由此斜盤帶動(dòng)柱塞球面擺動(dòng)，由此避免了斜盤和柱塞的滑靴之間的摩擦問題。但是，這個(gè)方案存在的問題在于旋轉(zhuǎn)主軸為懸臂支撐，導(dǎo)致很大的不平衡力矩，使得在運(yùn)行過程中，斜盤的擺動(dòng)穩(wěn)定性差，整個(gè)泵的振動(dòng)大，導(dǎo)致噪聲、摩擦等問題。

為了克服這種不平衡力矩，在轉(zhuǎn)讓給本申請人的中國實(shí)用新型專利cn201739111u中，對上述軸向柱塞泵進(jìn)行了改進(jìn)，即，使得旋轉(zhuǎn)主軸為兩端支撐，在主軸的輸入端附近采用兩組軸承以增強(qiáng)對主軸的支撐，并且在斜盤的徑向外側(cè)設(shè)置有導(dǎo)向滑塊，該導(dǎo)向滑塊在殼體的相應(yīng)部分上形成的導(dǎo)向滑槽配合，以導(dǎo)引斜盤的擺動(dòng)。但是，這種方案仍沒有無法徹底解決柱塞泵振動(dòng)大、轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定性差、噪聲和摩擦大等的問題，并且還帶來導(dǎo)向滑塊與導(dǎo)向滑槽的摩擦增大，進(jìn)而降低了整個(gè)泵的壽命。另外，由于主軸在其輸入端由兩組軸承支撐，并且在主軸的相對端另外采用一組軸承支撐，使得主軸存在過約束的問題，由此，導(dǎo)致主軸中的應(yīng)力過大，降低了主軸并進(jìn)而整個(gè)泵的壽命。

上述兩個(gè)專利通過引用整體結(jié)合于此。

因此，仍存在對這種軸向柱塞泵進(jìn)一步改進(jìn)的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，提出了本發(fā)明。本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種軸向柱塞泵，該軸向柱塞泵特別適于泵送低粘度流體，如海水或淡水，并且可以具有良好的平衡特性，降低了泵的振動(dòng)和噪聲，并提高了泵的壽命。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種軸向柱塞泵，該軸向柱塞泵包括殼體、可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在殼體內(nèi)并包括中間斜彎段的輸入主軸、可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在所述中間斜彎段上的斜盤、一端通過球頭鉸接到所述斜盤上并且另一端設(shè)置有柱塞的多個(gè)連桿、以及具有柱塞可往復(fù)運(yùn)動(dòng)地插入其中的缸孔的缸體，其中所述缸體相對于所述殼體固定，隨著所述輸入主軸的旋轉(zhuǎn)所述斜盤做空間球面擺動(dòng)，且其中所述輸入主軸還包括第一直線段，所述第一直線段通過軸承可旋轉(zhuǎn)地支撐在所述殼體上，并且在所述第一直線段上還設(shè)置有平衡環(huán)，所述平衡環(huán)為偏心結(jié)構(gòu)并且與所述輸入主軸一起旋轉(zhuǎn)。

通過設(shè)置偏心結(jié)構(gòu)的平衡環(huán)，可以進(jìn)一步抵消所述斜盤的不平衡力矩，進(jìn)一步降低整個(gè)軸向柱塞泵的振動(dòng)和噪聲。

有利地是，所述輸入主軸的第一直線段的軸線與所述中間斜彎段的軸線的交點(diǎn)、所述斜盤的球面擺動(dòng)中心以及所述多個(gè)連桿的球頭的中心構(gòu)成的圓的圓心重合在重合點(diǎn)(a)。

通過使得上述交點(diǎn)、擺動(dòng)中心和圓心重合，可以抵消所述斜盤做空間球面擺動(dòng)時(shí)的不平衡力矩，降低整個(gè)軸向柱塞泵的振動(dòng)和噪聲。

有利地是，還包括斜盤限轉(zhuǎn)環(huán)，所述斜盤限轉(zhuǎn)環(huán)一方面通過連接軸與所述斜盤可相對轉(zhuǎn)動(dòng)地連接，且所述斜盤限轉(zhuǎn)環(huán)另一方面通過徑向相對設(shè)置的銷軸與所述殼體相連接使得所述斜盤限轉(zhuǎn)環(huán)圍繞所述銷軸相對于所述殼體可擺動(dòng)。

其中所述斜盤限轉(zhuǎn)環(huán)的連接軸的軸線與所述銷軸的軸線的交點(diǎn)與所述重合點(diǎn)重合。

通過使得斜盤限轉(zhuǎn)環(huán)的交點(diǎn)與上述重合點(diǎn)重合，可以進(jìn)一步抵消所述斜盤的不平衡力矩，進(jìn)一步降低整個(gè)軸向柱塞泵的振動(dòng)和噪聲。

有利地是，還包括配流閥，所述配流閥包括閥座和安裝在閥座內(nèi)的吸入閥閥芯和排出閥閥芯，所述吸入閥閥芯和所述排出閥閥芯分別被偏壓向所述閥座，其中，所述閥芯由耐腐蝕的高強(qiáng)度輕質(zhì)材料制成，該材料例如為鈦合金。

通過采用耐腐蝕的高強(qiáng)度輕質(zhì)材料，使得閥芯可以抵抗諸如海水的腐蝕，并且可以減輕其重量，由此降低閥芯的運(yùn)動(dòng)慣量。

有利地是，每個(gè)所述閥芯的外周表面與所述閥座的相應(yīng)配合表面之間形成有環(huán)狀間隙，該環(huán)狀間隙例如不小于0.5毫米。另外，所述閥座與相配合元件之間形成第二間隙，該第二間隙例如在0.3至0.4毫米。

通過設(shè)置上述環(huán)狀間隙和第二間隙，可以降低閥芯往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的沖擊慣量。由此提高配流閥的工作可靠性，耐腐蝕性，介質(zhì)適應(yīng)性，并降低配流閥以及軸向柱塞泵工作時(shí)的振動(dòng)和噪聲。

附圖說明

本發(fā)明的上述和其他特征、優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)優(yōu)越性可以通過下面參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述中理解到，圖中：

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的軸向柱塞泵的主剖面圖；

圖2是示出圖1所示的軸向柱塞泵的斜盤部分的部分剖面圖；

圖3是示出斜盤限轉(zhuǎn)環(huán)的橫截面圖；

圖4是示出配流閥組結(jié)構(gòu)的剖面圖；

圖5是示出輸入主軸及其上安裝的平衡環(huán)的透視圖；

圖6是圖5的剖面圖。

具體實(shí)施方式

下面參照附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。要指出的是，該描述僅僅出于舉例說明的目的而非限制，并且，本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白本發(fā)明可以以多種方式來實(shí)施，而不應(yīng)局限于在此描述的優(yōu)選實(shí)施方式。

在下面的描述中，要指出的是，關(guān)于方向的描述，如外側(cè)、內(nèi)側(cè)、上側(cè)或下側(cè)是參照附圖中所示的方向來做出的，以便于解釋和說明，但是本發(fā)明并不局限于此，而是可以根據(jù)所描述的部件或裝置的具體應(yīng)用情況或安裝位置有所變化。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的軸向柱塞泵的主剖面圖。如圖1所示，軸向柱塞泵(以下簡稱為泵)包括殼體1，輸入主軸2通過軸承31和32可旋轉(zhuǎn)地支撐在該殼體1上。具體地說，如圖2和圖3所示，輸入主軸2包括第一直線段21、中間斜彎段22和第二直線段23，第一直線段21和第二直線段23成一條直線，且中間斜彎段22一體地設(shè)置在第一直線段21和第二直線段23之間。如圖3所示，中間斜彎段22的軸線與第一和第二直線段21和22的軸線成15至40度的角度，該角度可以根據(jù)泵的期望流量和壓力來改變。

輸入主軸2的第一直線段21通過軸承31支撐在殼體1上，例如支撐在殼體1的端蓋11上，該軸承31例如為滾珠軸承。但本發(fā)明并不局限于此，也可以采用其他類型的軸承。同時(shí)，輸入主軸2的第二直線段23通過另一軸承32(也例如為滾珠軸承)也支撐在殼體1上。

中間斜彎段22例如可以包括兩個(gè)不同直徑部分，斜盤5例如通過兩個(gè)不同規(guī)格的圓錐滾子軸承33可旋轉(zhuǎn)地安裝在中間斜彎段22上。

如圖5和圖6所示，在所述輸入主軸2的第一直線段21上，例如通過鍵24，安裝有平衡環(huán)25，使得輸入主軸2和平衡環(huán)25可以共同旋轉(zhuǎn)。平衡環(huán)25包括軸向部分251和徑向部分252，該軸向部分251套在輸入主軸2的第一直線段21上，并且第一軸承3的內(nèi)圈可以套在該軸向部分251的外圓周上。平衡環(huán)25的徑向部分252為偏心形狀，以在輸入主軸2旋轉(zhuǎn)過程中，抵消輸入主軸2上的中間斜彎段22以及安裝于中間斜彎段22上的斜盤帶來的不平衡。

下面參照圖2和圖3描述軸向柱塞泵的斜盤5。如上面描述的，斜盤5通過兩個(gè)圓錐滾子軸承33支撐在輸入主軸2的中間斜彎段22上，使得斜盤5相對于輸入主軸2的軸線傾斜15至40度的角度。斜盤5包括斜盤本體51和斜盤壓蓋52，斜盤本體51和斜盤壓蓋52例如通過螺釘連接到一起。斜盤本體51和斜盤壓蓋52分別在圓周方向上等間隔地形成有多個(gè)空腔，使得在斜盤本體51和斜盤壓蓋52組裝到一起時(shí)，相對應(yīng)的空腔拼合成球頭腔，連桿的球頭71容納在每個(gè)球頭腔中。

對于每個(gè)球頭腔而言，如圖2所示，例如，形成在斜盤本體51內(nèi)的空腔為凹陷空腔，并且形成在斜盤壓蓋52內(nèi)的空腔為貫通空腔，該貫通空腔在朝向缸體的一端上形成有擴(kuò)口512。該凹陷空腔與貫通空腔拼合成球頭腔。另外，在上述凹陷空腔和貫通空腔內(nèi)分別內(nèi)襯有例如由銅等制成的墊塊513和523，所述墊塊513和523配合，形成緊密包繞連桿的球頭71的球形空腔，與球頭71形成球鉸配合，以允許球頭71在內(nèi)作球面旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

通過在球頭腔內(nèi)設(shè)置單獨(dú)的墊塊來與球頭71形成球鉸配合，與球頭71直接與斜盤材料形成球鉸配合相比，可以減小球頭71的摩擦，并且在墊塊被磨損時(shí)可以容易更換，降低了維護(hù)成本。

此外，為了平衡斜盤5在工作過程中的不平衡力矩，在斜盤5的外周側(cè)設(shè)置有斜盤限轉(zhuǎn)環(huán)8，該斜盤限轉(zhuǎn)環(huán)8一方面例如通過連接軸81與斜盤5連接，使得斜盤限轉(zhuǎn)環(huán)8和斜盤5可以圍繞連接軸81的軸線相對轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面，如圖3所示，斜盤限轉(zhuǎn)環(huán)8通過兩個(gè)相對的銷軸82與柱塞泵的殼體1可轉(zhuǎn)動(dòng)連接。銷軸82與連接軸81在圓周方向上大致相差90度。該斜盤限轉(zhuǎn)環(huán)8的具體結(jié)構(gòu)在中國實(shí)用新型專利cn201739163u中描述，該專利因此通過引用整體結(jié)合于此。

另外，為了進(jìn)一步消除斜盤5在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中導(dǎo)致的不平衡力矩，輸入主軸2、斜盤5、斜盤限轉(zhuǎn)環(huán)8進(jìn)一步構(gòu)造成使得輸入主軸2的穿過第一直線段21和第二直線段23的軸線與中間斜彎段22的軸線的交點(diǎn)、斜盤作球面擺動(dòng)的中心、每個(gè)柱塞球頭71的中心構(gòu)成的圓的圓心、斜盤限轉(zhuǎn)環(huán)8的銷軸82和斜盤限轉(zhuǎn)環(huán)與斜盤連接的連接軸81的相交點(diǎn)重合在一點(diǎn)，在圖中以a標(biāo)識并稱作重合點(diǎn)，以下簡稱為四心重合。

繼續(xù)參照圖1，根據(jù)本發(fā)明的軸向柱塞泵包括多個(gè)連桿7，每個(gè)連桿7的一端通過球頭71與斜盤5球鉸接合，并且其另一端與柱塞4相連接。該柱塞4插入缸體10內(nèi)的相應(yīng)缸孔中101，以在連桿7的帶動(dòng)下在缸孔101內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。缸體10相對于殼體固定。

參照圖4，在殼體1內(nèi)還設(shè)置有配流閥9，該配流閥9選擇性地將通向缸體的缸孔101的配流盤通道與柱塞泵的吸入通道和排出通道相連通。該配流閥包括閥座91、吸入閥閥芯92、吸入閥彈簧93、排出閥閥芯94、排出閥彈簧95。吸入閥彈簧93將吸入閥閥芯92偏壓在閥座91上，以封閉泵的吸入通道96，排出閥彈簧95將排出閥閥芯94偏壓在閥座91上以封閉泵的排出通道97。

上述吸入閥閥芯和排出閥閥芯可以采用耐腐蝕的高強(qiáng)度輕質(zhì)材料，例如鈦合金制成，以減輕其重量，由此降低了閥芯的運(yùn)動(dòng)慣量。

如圖4所示，吸入閥閥芯92和排出閥閥芯94分別安裝成使得閥芯的外周面與相配合零件的內(nèi)周面之間的環(huán)狀縫隙g1例如不小于0.5毫米，使得減小閥芯在快速運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦阻力。另外，閥座91和殼體之間通過密封圈密封。在配流閥裝配到殼體中之后，閥座和相配合元件之間形成間隙g2，所述相配合元件可以包括殼體或閥套。該間隙g2例如在0.3至0.4毫米之間，用于降低閥芯往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的沖擊慣量，進(jìn)而降低噪聲。

下面簡要描述根據(jù)本發(fā)明的軸向柱塞泵的工作方式。

在根據(jù)本發(fā)明的軸向柱塞泵工作時(shí)，動(dòng)力源，例如電機(jī)(未示出)被啟動(dòng)，使得向軸向柱塞泵輸入轉(zhuǎn)動(dòng)。

在電機(jī)的帶動(dòng)下，軸向柱塞泵的輸入主軸2相對于殼體1轉(zhuǎn)動(dòng)，在輸入主軸以及支撐軸承、斜盤和斜盤支撐軸承、斜盤限轉(zhuǎn)環(huán)的共同作用下，安裝在中間斜彎段22上的斜盤5不轉(zhuǎn)動(dòng)，而是繞重合點(diǎn)a做空間球面擺動(dòng)。并且由于安裝在輸入主軸2的第一直線段21上的平衡環(huán)以及斜盤限轉(zhuǎn)環(huán)的作用并且由于上面描述的四心重合，斜盤的擺動(dòng)不平衡被有效抵消。

斜盤5的球面擺動(dòng)帶動(dòng)連桿以及柱塞4在缸體10的缸孔101內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，要指出的是，由于擴(kuò)口512的存在，可以避免在斜盤5的球面擺動(dòng)過程中斜盤的球頭腔與球頭和連桿干涉。

進(jìn)一步如圖4所示，當(dāng)柱塞不動(dòng)時(shí)，由于吸入閥彈簧和排出閥彈簧的偏壓作用，在缸孔和柱塞前端與吸入閥之間形成密封空間。當(dāng)柱塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，在該密封空間內(nèi)形成真空，當(dāng)吸入閥閥芯92兩側(cè)的壓力差大于吸入閥彈簧93的偏壓力時(shí)，吸入閥閥芯92被克服吸入閥彈簧93的力向右移動(dòng)，由此，打開吸入通道，吸入工作介質(zhì)，例如水。當(dāng)柱塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，密封空間內(nèi)的壓力增大，使得吸入閥閥芯92被快速關(guān)閉，此時(shí)，該增大的壓力克服排出閥彈簧94的偏壓力而將排出閥閥芯93打開，由此將缸孔內(nèi)的介質(zhì)排出。如此往復(fù)，使得軸向柱塞泵吸入介質(zhì)并將該介質(zhì)加壓后排出。

在本發(fā)明中，通過在輸入主軸的第一直線段上設(shè)置平衡環(huán)，并且通過將斜盤等構(gòu)件配置成四心重合，可以抵消在斜盤運(yùn)動(dòng)過程中的不平衡力矩，使得根據(jù)本發(fā)明的軸向柱塞泵更平穩(wěn)地工作、降低了工作噪聲并減小了設(shè)備的磨損。并由此消除了現(xiàn)有技術(shù)中在輸入主軸的第一直線段上設(shè)置兩組軸承的需要，克服了輸入主軸的過約束的問題。

在本發(fā)明中，通過使得閥座和泵體保留間隙，降低了閥芯往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的沖擊慣量，使得配流閥工作可靠、介質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)、工作時(shí)的噪聲和振動(dòng)小。

盡管上面對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行的詳細(xì)描述，但是鑒于上面的描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以構(gòu)想到各種改進(jìn)和變型。因此，本發(fā)明不應(yīng)局限于上述具體的實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍僅由所附的權(quán)利要求及其等價(jià)物限定。