专利名称：海/淡水轴向柱塞液压泵的制作方法
技术领域：
本发明属于容积式泵类，具体涉及一种轴向柱塞液压泵，特别适用于泵送中高压海/淡水及其它低粘度液体。
背景技术：
目前广泛应用于各工业部门的液压系统主要采用矿物油为工作介质，既浪费石油资源，又有易燃、污染环境等缺点。因此，国际上一直在研制用海(淡)水代替矿物油作工作介质的液压泵。国内、外最新研制的海(淡)水泵多采用端面配流及滑靴/斜盘结构，或阀配流及滑靴/斜盘结构。例如丹麦Danfoss公司生产的水介质液压泵和专著《水液压控制技术》(Water Hydraulics Control Technology，Erik Trostmann，MarcelDekker Inc.，New York，1996)等介绍的海(淡)水液压泵(马达)均采用端面配流及滑靴/斜盘结构。滑靴/斜盘结构柱塞泵，柱塞对缸体(缸套)的径向压力大，作用于柱塞/缸体(缸套)磨擦副的PV值大，加之海(淡)水的腐蚀性强、润滑性差，因此，这种结构的磨擦副不能用一般金属材料，主要采用工程陶瓷等特种工程材料及特种加工手段，选材及加工困难，生产成本高，不利于这类泵的生产制造和推广应用。
发明内容
本发明提供一种海/淡水轴向柱塞液压泵，针对上述现有技术存在的缺点，改变现有结构，尽可能减少在海/淡水介质中工作的磨擦副，并大大减少磨擦副的PV值，从而降低对磨擦副材料性能的要求。
本发明的一种海/淡水轴向柱塞液压泵，缸体分度圆上均匀设置有柱塞孔，各柱塞孔通过孔道连通吸水口和出水口，柱塞孔与吸水口、出水口之间的孔道内分别设有单向阀，柱塞与柱塞孔滑动配合，缸体与泵壳体刚性连接，输入轴通过支撑轴承安装在泵壳体上；其特征在于(1)所述输入轴下端与输入轴轴线成5°～20°锐角、形成端面曲轴；斜盘通过支撑轴承安装在端面曲轴下端的曲拐上；斜盘外侧安装有定位导向滑块，后者与固定于泵壳体上的导向滑槽沿轴向滑动配合；(2)斜盘通过连杆与柱塞活动连接，连杆一端的万向球铰安装在斜盘的分度圆上，连杆另一端的万向球铰与柱塞相连。
所述的海/淡水轴向柱塞液压泵，其特征在于所述缸体的柱塞孔或柱塞套上安装有三道密封圈，将缸体柱塞孔中的海/淡水介质与泵壳体内的润滑油可靠地隔离开。
所述的海/淡水轴向柱塞液压泵，其进一步特征在于所述连杆两端万向球铰均采用钢珠限位。
所述的海/淡水轴向柱塞液压泵，所述连杆与柱塞机构可以有7～9组；所述输入轴下端与输入轴轴线可以成16°～19°锐角。
工作时，对本发明输入转速和转矩使输入轴1以O-O为中心线作廻转运动，同时，输入轴1所形成的端面曲轴的曲拐中心线O1--O1作以O-O和O1--O1的交点A为顶点、以O1--O1为素线的圆锥面运动，曲拐与支撑轴承5和定位导向滑块6联合作用，使斜盘4只能作以A为中心的球面摆动，斜盘与缸体和泵壳体之间无相对转动；因此，在斜盘的分度圆周上能够安装一组连杆9分别与缸体18分度圆周上一组柱塞10相连，连杆9连接斜盘4和柱塞10，斜盘的摆动拉动或推动柱塞作往复运动，完成吸水或压水动作；柱塞10吸水的时候，进水单向阀19开启，出水单向阀20关闭；柱塞10压水的时候，出水单向阀20开启，进水单向阀19关闭。采用这种斜盘/连杆式机构，大大减少了柱塞对缸体18的柱塞孔壁(或柱塞套17)的压力，使得柱塞与缸体柱塞孔(或柱塞套)这一对关键磨擦副的PV值，仅仅是斜盘/滑靴式结构的6％左右，这是本发明的一项重要突破。
本发明采用油水分离式结构，尽量减少在海(淡)水介质中工作的磨擦副，其他磨擦副均浸泡在润滑油中。为了实现这一功能要求，本发明在缸体柱塞孔或柱塞套17和柱塞10之间采用三道密封圈形成组合密封圈结构，第一道密封圈11和第二道密封圈12共同作用将润滑油和泄漏水隔离开，在第二道密封圈12和第三道密封圈14之间形成泄漏水存放区，泄漏水经泄水孔13流到泵体外；由于泄漏水无压力，流量很小，因此可大大提高密封圈效果。本发明采用油水分离式结构，增大了柱塞运动的磨擦阻力，需适当提高柱塞运动的推力和拉力。
本发明为了适当提高柱塞运动的推力和拉力，连杆9的两端采用万向球铰结构8和16，用若干个钢珠15实现对球头的限位，本结构连杆与滑靴金属包球结构相比，能承受大的压力和较大的拉力。
本发明具有以下优点(一)、采用油水分离结构，取消了斜盘/滑靴平面磨擦副，且使绝大多数运动磨擦副及所有轴承处于油润滑状态，避免了滚动轴承在水中很快失效的严重问题，工作可靠性及寿命大为提高。在海(淡)水介质中工作的柱塞与缸体柱塞孔(或柱塞套)这一对关键磨擦副的PV值很小，因此可以降低对磨擦副材料的要求，即降低了制造的难度和生产成本。
(二)、该泵不采用配流盘平面配流结构，且柱塞始终处于运动中，因而污染物不易卡在磨擦副中，具有良好的抗污染性能。
(三)、该泵由于采用新型结构，能泵送中高压海(淡)水及其它低粘度液体，同时也能泵送矿物油。与离心式、轴流式水泵相比，具有输出压力高、流量大、体积小、重量轻等优点，特别是离心泵、轴流泵具有输出流量随输出压力增加而急剧下降的特性，而该泵具有输出流量基本上不随输出压力增加而改变的突出优点；与卧式径向柱塞式水泵相比，该泵具有体积小、重量轻、噪声低的突出优点。
(四)、这种结构的泵使用于泵送海(淡)水及其它低粘度液体的场合，应用范围很广。如用作水下航行器中高压喷射推进装置的动力部件，船舶水液压传动系统或抽排水系统的动力部件，水下液压作业工具系统的动力部件，冶金、煤炭行业低粘度及难燃介质液体液压传动及控制系统的动力部件，中高压细水雾灭火系统的动力部件等。
图1、本发明的一个实施例结构示意图；图2、连杆万向球铰钢珠限位式结构原理图；图3、柱塞套安装有三道密封圈的结构示意图；图4、斜盘/定位导向滑块/导向滑槽结构示意图。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明的实施状态进一步说明图1所示为本发明的一个实施例，采用端面曲轴斜盘连杆轴向柱塞式结构。输入轴1通过支撑轴承2安装在泵壳体3上，输入轴下端与输入轴轴线成18°锐角；斜盘4通过支撑轴承5安装在输入轴1所形成的端面曲轴的曲拐上；斜盘上安装有导向定位滑块6，导向定位滑块在固定于泵壳体上的导向滑槽7中沿轴向来回滑动；一组连杆9的万向球铰8安装在斜盘的分度圆上，连杆的另一组万向球铰16与一组柱塞10相连；万向球铰8和万向球铰16均采用钢珠15包球；一组柱塞在缸体18分度圆上的柱塞孔中或柱塞套17中沿轴向往复运动完成吸水、压水功能；柱塞10吸水的时候，进水单向阀19开启，出水单向阀20关闭；柱塞10压水的时候，出水单向阀20开启，进水单向阀19关闭；缸体与泵壳体刚性联接，两者之间无相对运动；在缸体的柱塞孔上可以安装第一道密封圈11、第二道密封圈12和第三道密封圈14三道密封圈，通过这三道密封圈将缸体柱塞孔中的海/淡水介质与泵壳体内的润滑油可靠地隔离开。
图2表示连杆两端万向球铰钢珠限位式结构原理图，连杆9一端的万向球铰8安装在斜盘4的分度圆上，连杆的另一端万向球铰16与缸体18一组柱塞孔中的柱塞10相连；万向球铰8和万向球铰16均采用钢珠15包球。
图3为柱塞套安装有三道密封圈的结构示意图；本发明在柱塞套17和柱塞10之间采用三道密封圈形成组合密封圈结构，第一道密封圈11和第二道密封圈12共同作用将润滑油和泄漏水隔离开，在第二道密封圈12和第三道密封圈14之间形成泄漏水存放区，泄漏水经泄水孔13流到泵体外；由于泄漏水无压力，流量很小，因此可大大提高密封圈效果。
图4为斜盘/定位导向滑块/导向滑槽结构示意图。结合图1，输入轴1所形成的端面曲轴的曲拐中心线O1--O1作以O-O和O1--O1的交点A为顶点、以O1--O1为素线的圆锥面运动，曲拐与支撑轴承5和斜盘4外侧安装的定位导向滑块6联合作用，后者与固定于泵壳体上的导向滑槽7沿轴向滑动配合；使斜盘4只能作以A为中心的球面摆动，斜盘与缸体和泵壳体之间无相对转动。
权利要求
1.一种海/淡水轴向柱塞液压泵，缸体分度圆上均匀设置有柱塞孔，各柱塞孔通过孔道连通吸水口和出水口，柱塞孔与吸水口、出水口之间的孔道内分别设有单向阀，柱塞与柱塞孔滑动配合，缸体与泵壳体刚性连接，输入轴通过支撑轴承安装在泵壳体上；其特征在于(1)所述输入轴下端与输入轴轴线成5°～20°锐角、形成端面曲轴；斜盘通过支撑轴承安装在端面曲轴下端的曲拐上；斜盘外侧安装有定位导向滑块，后者与固定于泵壳体上的导向滑槽沿轴向滑动配合；(2)斜盘通过连杆与柱塞活动连接，连杆一端的万向球铰安装在斜盘的分度圆上，连杆另一端的万向球铰与柱塞相连。
2.如权利要求1所述的海/淡水轴向柱塞液压泵，其特征在于所述缸体的柱塞孔或柱塞套上安装有三道密封圈，将缸体柱塞孔中的海/淡水介质与泵壳体内的润滑油可靠地隔离开。
3.如权利要求1或2所述的海/淡水轴向柱塞液压泵，其特征在于所述连杆两端万向球铰均采用钢珠限位。
4.如权利要求1或2所述的海/淡水轴向柱塞液压泵，其特征在于所述连杆与柱塞机构有7～9组；所述输入轴下端与输入轴轴线成16°～19°锐角。
5.如权利要求3所述的海/淡水轴向柱塞液压泵，其特征在于所述连杆与柱塞机构有7～9组；所述输入轴下端与输入轴轴线成16°～19°锐角。
全文摘要
海/淡水轴向柱塞液压泵，属于容积式泵类，减少在海/淡水介质中工作的磨擦副，并减少磨擦副的PV值，从而降低对磨擦副材料性能的要求。本发明缸体上均匀设置柱塞孔，柱塞与柱塞孔滑动配合，输入轴通过支撑轴承安装在泵壳体上；(1)所述输入轴形成端面曲轴；斜盘通过支撑轴承安装在端面曲轴的曲拐上；斜盘外侧安装有导向定位滑块，后者与导向滑槽沿轴向滑动配合；(2)斜盘通过连杆与柱塞活动连接，连杆一端的万向球铰安装在斜盘的分度圆上，连杆另一端的万向球铰与柱塞相连。该泵结构紧凑、重量轻、性能稳定、工作可靠、加工方便且压力高、流量大，适用于以海/淡水和其它低粘度的液体传输、或者作为液压传动系统的动力部件。
文档编号F04B1/12GK1693704SQ200510018718
公开日2005年11月9日 申请日期2005年5月17日 优先权日2005年5月17日
发明者朱玉泉, 余祖耀, 贺小峰, 李宝仁, 李晓辉, 柯尊容 申请人:华中科技大学