斜盘式阀配流高压纯水柱塞泵的制作方法

专利名称：斜盘式阀配流高压纯水柱塞泵的制作方法
技术领域：
本实用新型属于泵类，具体涉及一种斜盘式阀配流高压纯水柱塞泵。
背景技术：
水压泵作为水压传动系统的核心元件，对其进行设计与研制，是发展水压传动技 术的关键之所在。目前国际上常用的水压泵的结构型式有柱塞式、叶片式、齿轮式等几种。 相比而言，叶片泵的叶片与定子、齿轮泵的两齿轮均为线接触，接触PV值高，而且密封效果 差；柱塞泵中的关键摩擦副(如柱塞/缸孔、滑靴/斜盘、配流盘/缸体端面等)多为面接 触，同等工况条件下的PV值相对较小，可以实现静压支承，而且密封效果较好，易于通过增 加配合间隙长度的方法来减小泄漏，以保证泵的效率。因此，柱塞式结构比较适宜于海水等 低粘度介质使用，英国、美国、德国、日本、芬兰、丹麦等国家已有的水压泵绝大多数采用了 柱塞式结构。目前应用的各种轴向水压柱塞泵，按其配流方式上大体可分为端面配流、阀配 流、轴配流三种。轴配流和端面配流都存在两个互相紧密配合的运动摩擦副，用水作工作介 质时，由于水介质的腐蚀性、低粘度、恶劣的润滑条件，运动对偶摩擦副面上很难形成液体 润滑膜，容易产生边界摩擦或干摩擦，加之外界污染物如水中的微细颗粒和内部磨屑的侵 入，通常不仅是两体摩擦，而且会形成三体摩擦，使得磨损加剧、内部泄漏增大；随着压力的 升高，摩擦副接触面上的PV值增大，由摩擦磨损导致的泄漏会逐步增大，难以保证液压泵 的容积效率。以目前的技术条件，要实现泵的高压并保持较高的容积效率，轴配流及端面配 流都缺乏必要的技术支持。目前国外研制出的中、高压，特别是超高压海(淡)水液压泵， 多采用阀配流型式。国内现有的阀配流式水压柱塞泵多采用轴向布置形式，但由于其配流阀(吸入阀 和压出阀)的轴向布置，导致其结构较为复杂，体积比同流量的其它泵类要大，而且维修和 更换阀体的配件也极其不易。

实用新型内容本实用新型提供一种斜盘式阀配流高压纯水柱塞泵，解决了纯水柱塞泵泄漏量大 和缸体运转摆动较大的难题，并实现了斜盘式纯水柱塞泵的高压化。为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。本实用新型中的斜盘式阀 配流高压纯水柱塞泵包括泵体26、设置在泵体26内的主轴28、以及从左到右依次安装在主 轴28上的前端盖1、斜盘-滑靴机构、球铰29、柱塞-缸体机构、配流阀和后端盖18 ；前端 盖1和后端盖18分别固定在泵体26的左右两侧。其中所述斜盘-滑靴机构包括斜盘3、回程盘5和滑靴4，斜盘3左侧与前端盖1固连， 右侧表面为斜面，回程盘5安装在球铰29的外侧面，滑靴4沿回程盘5的周向均勻分布，滑 靴4的左端面与斜盘3的斜面相接触。所述柱塞-缸体机构包括缸体19、柱塞6和柱塞套7等，缸体19的内孔与主轴28由花键25连接，缸体19的前部外侧面通过轴承与泵体26相连，后部外侧面通过轴承与后 端盖相连，缸体19和泵体26之间形成吸水容腔20，缸体19上沿圆周方向均勻设置有缸孔， 缸孔沿轴向布置，缸孔内覆柱塞套7，形成柱塞腔10，柱塞6设置在柱塞腔10内，柱塞套7与 柱塞6间隙配合，柱塞6能够在柱塞腔10内左右滑动；柱塞腔10与斜盘-滑靴机构中的滑 靴4个数相等并且位置相对应，柱塞6的球头与斜盘-滑靴机构中的滑靴4的凹球面铰接； 在缸体19上沿圆周方向还均勻设置有弹簧孔，弹簧孔设置在缸体的内孔和缸孔之间，弹簧 孔内设置有压缩弹簧21，压缩弹簧21通过弹簧座22压在球铰29的右端面，压缩弹簧21作 用于球铰29，球铰29再作用于回程盘5，回程盘5压在滑靴4上，使滑靴4始终与斜盘3相 抵。 应用已申报的专利“柱塞副间隙自动补偿装置”(专利申请号200910243654. 6)， 在所述柱塞套7的外表面设置有环形沟槽8，在缸孔外周的缸体19上沿轴向开有与环形沟 槽8相连通的引水通道9，引水通道9与柱塞腔10相通。随着吸入阀11和压出阀12的开 闭，柱塞腔10处水与引水通道9处水的压差变化使引水通道9内形成水循环。该循环水由 于压差变化，实现了柱塞6与柱塞套7的间隙自动补偿，减少高压水泄漏，还实现了配合面 的水润滑，并带走摩擦产生的热量。所述配流阀布置在缸体19内部，个数与柱塞腔10相等，每个柱塞腔10的右端都 连接有一组配流阀，配流阀的入水口与缸体19和泵体26之间的吸水容腔20相连通，配流 阀的公共腔32与柱塞腔10相连通；在后端盖上设置有吸水口 13和出水口 14，吸水口 13与 吸水容腔20相连通，出水口 14与配流阀的出水口相连通。用配流阀取代配流盘，减少了一 对关键摩擦副，有助于实现斜盘式纯水柱塞泵的高压化。所述配流阀包括吸入阀11和压出阀12，吸入阀11和压出阀12均可以沿径向布置 于缸体19内，吸入阀11的阀口 31沿主轴28的径向开口。所述配流阀包括吸入阀11和压出阀12，吸入阀11和压出阀12均沿径向布置于缸 体19，但吸入阀11的阀口 31沿主轴28的轴向开口。所述配流阀包括吸入阀11和压出阀12，压出阀12径向布置，吸入阀11轴向布置， 吸入阀11的阀口 31沿主轴28的轴向开口。在缸体19后部与后端盖18连接的轴承17的右侧设置有旋转密封组件15。实现 高压纯水泵出水口处高压水与吸水口处低压水间的密封。本实用新型的有益效果1)前端盖通过周向布置的销与斜盘连接，缸体与配流阀机构销加工成一体，缸体 内孔开有键槽，缸体与主轴由花键连接，柱塞-缸体、缸体随着主轴转动，斜盘不转动，避免 了斜盘旋转不平衡质量引起的缸体摆动。2)缸体通过大滑动轴承和其尾部的滑动轴承定位于泵体内。主轴上的滑动轴承和 缸体外周上的大滑动轴承和尾部的小滑动轴承，缓解了主轴挠性弯曲和缸体摆动共同作用 弓丨起的泵体摆动，使柱塞泵运转平稳。3)应用了已申报专利“柱塞副间隙自动补偿装置”，柱塞套镶嵌于缸孔内，与柱塞 直接接触，柱塞套中部外周与引水通道相通，引水通道与柱塞腔底端连通，实现柱塞副间隙 自动补偿，缓解柱塞套的磨损，减少泄漏量。4)配流阀取代配流盘，减少一对关键摩擦副，配流阀机构跟着缸体旋转。配流阀可降低系统的过滤精度和材料的耐磨性要求，有良好的密封性能和吸入性能，有助于实现斜 盘式纯水柱塞泵的高压化5)泵体前腔开有水口，前腔储水实现滑靴_斜盘摩擦副的水润滑，并缓解了摩擦 热作用；泵体后腔、大滑动轴承与缸体后半部分与形成吸水容腔，吸水容腔与后端盖上的吸 水口相通，有利于柱塞泵吸水。6)柱塞泵吸水口与出水口由旋转组合密封件实现高压密封。缸体尾部的滑动轴承 既承受径向力又承受轴向力，有效简化了旋转密封件的受力情形，有利于提高其寿命。

图1为本实用新型的斜盘式阀配流高压纯水柱塞泵的优选实施例的结构示意图；图2为实施例二的配流阀结构示意图；图3为实施例三的配流阀结构示意图；图中1、前端盖，2、销，3、斜盘，4、滑靴，5、回程盘，6、柱塞，7、柱塞套，8、环形沟槽， 9、引水通道，10、柱塞腔，11、吸入阀，12、压出阀，13、吸水口，14、出水口，15、旋转密封件， 16、引水槽，17、滑动轴承，18、后端盖，19、缸体，20、吸水容腔，21、压缩弹簧，22、弹簧座，23、 大滑动轴承，24、注水口，25、花键，26、泵体，27、滑动轴承，28、主轴，29、球铰，30、泵体前腔， 31、吸入阀阀口，32、配流阀公共腔。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的做详细的描述实施例一如图1所示，本实用新型包括泵体26、设置在泵体26内的主轴28、以及从左到右 依次安装在主轴28上的前端盖1、斜盘-滑靴机构、球铰29、柱塞-缸体机构、配流阀和后 端盖18。前端盖1和后端盖18分别固定在泵体26的左右两侧。斜盘-滑靴机构包括斜盘 3、回程盘5、奇数个滑靴4。其中，斜盘3左侧与前端盖1通过销2连接，右侧表面为斜面。 回程盘5中沿周向均勻设置奇数个滑靴4，滑靴4与柱塞6铰接。柱塞-缸体机构包括缸体19和柱塞6，缸体19内孔开有键槽，缸体19与主轴28 由花键25连接。缸体19的前部外侧面通过轴承23与泵体26相连，后部外侧面通过轴承 17与后端盖18相连，缸体19和泵体26之间形成吸水容腔20，缸体19上沿圆周方向均勻 设置有缸孔，缸孔沿轴向布置，缸孔内覆由工程塑料制成的柱塞套7，形成柱塞腔10，柱塞6 设置在柱塞腔10内，柱塞套7与柱塞6间隙配合，柱塞6能够在柱塞腔10内左右滑动。柱 塞腔10与斜盘-滑靴机构中的滑靴4个数相等并且位置相对应，柱塞6的球头与斜盘-滑 靴机构中的滑靴4凹球面铰接。缸孔与其内孔之间的周向位置上均布有数个弹簧孔，放置压缩弹簧21和弹簧座 22，弹簧孔内均布的压缩弹簧21通过弹簧座22作用于球铰29，球铰29再作用于回程盘5， 回程盘5压在滑靴上4，使滑靴4始终与斜盘3相抵。缸体19内孔开有键槽，缸体19与主 轴28由花键25连接；缸孔内覆柱塞套7，形成柱塞腔10。缸体19通过其外周上的大滑动 轴承23和尾部的滑动轴承17实现径向与轴向定位，缸体19与配流阀机构加工成一体。应用了已申报的“柱塞副间隙自动补偿装置”专利(专利申请号200910243654. 6)， 在柱塞套的外表面设置有环形沟槽8，缸孔外周沿轴向开有数条狭长的 与环形沟槽8相连通的引水通道9，引水通道9还与柱塞腔10相连通。压力水可由配流阀 组件公共容腔流经柱塞腔10、引水通道9引到环形沟槽8处。柱塞6在缸孔中做往复直线 运动，当柱塞6处于压水行程时，柱塞腔10内为高压水，高压水通向柱塞套7外周的环形沟 槽8，迫使柱塞套7在环形沟槽8处径向向内产生微量的变形，减小柱塞6与柱塞套7之间 的配合间隙，实现零泄漏或微量泄漏，达到良好的密封效果；当柱塞6吸水行程时，容腔内 为低压水，柱塞套7外周的环形沟槽8内也是低压水，柱塞套7内外受到的压力平衡，恢复 到原来的形状，柱塞6与柱塞套7之间的间隙增加，摩擦力减小，从而减小了柱塞6与柱塞 套7的磨损，增加了柱塞副的寿命，同时提高了该泵的机械效率。本实施例中的缸体通过外周大滑动轴承和缸体尾部的滑动轴承实现轴向与径向 定位，缸体与配流阀机构加工成一体。配流阀组件均勻布置于缸体尾部(配流阀机构)，每 个柱塞腔都与一套配流阀组件相对应。配流阀结构包括数组配流阀组件、柱塞腔10、吸水容腔20、吸水口 13、出水口 14、 后端盖18。配流阀组件均勻布置于缸体19尾部，每个柱塞腔10都与一套配流阀组件的公 共容腔32对应连通，每套配流阀组件包含一个吸入阀11和一个压出阀12。吸水容腔20和 吸水口 13及吸入阀11阀口相通，出水口 14和压出阀12阀口相通。该斜盘式阀配流高压纯水柱塞泵的工作过程如下所述外部动力使主轴28旋转， 主轴28通过花键25带动缸体19 一同旋转，柱塞6和滑靴4铰接并跟着缸体19旋转。压 缩弹簧21通过弹簧座22、球铰29和回程盘5将作用力均勻施加到每个滑靴4上，使滑靴4 始终紧贴斜盘3上滑动，同时柱塞6受到静止不动的斜盘3给滑靴4的作用力而在镶嵌于缸 孔内的柱塞套7中作往复运动。当滑靴4从斜盘3下极限位置向上极限位置滑动时，柱塞6 处于吸水行程，配流阀组件中的压出阀12的阀芯均处于关闭状态，同时柱塞腔10中的封闭 容积增大，水压力降低，当柱塞腔10中的水压下降到某一数值时，配流阀组件中吸入阀11 的阀芯会因泵吸水口 13处的水压大于柱塞腔10中的水压与吸入阀11内弹簧作用力的合 力被开启，水由泵吸水口 13经吸水容腔20进入吸入阀11的吸水口再流入压力低的柱塞腔 10中，实现吸水过程；当滑靴4从斜盘3的上极限位置向下极限位置滑动时，柱塞6处于压 水行程，同时柱塞腔10的容积会渐渐减小，逐渐升高的水压力一方面集合配流阀组件中吸 入阀11弹簧的弹簧力将吸入阀11阀芯关闭，另一方面克服配流阀组件中压出阀12内弹簧 的作用力和泵出水口 14压力的合力，将压出阀12阀芯打开，使柱塞腔10中的高压水经压 出阀12的出水口流入泵出水口 14排出，实现压水过程。当主轴28带动缸体19旋转一周， 每个柱塞6各吸水、压水一次，随着主轴28的不断旋转，各柱塞6也连续地独立完成吸、压 水的动作，从而使水压柱塞泵正常工作。本实用新型采用配流阀取代配流盘，配流阀的吸入阀31和压出阀32径向布置，或 吸入阀31轴向布置、压出阀32径向布置。依靠吸入阀31和压出阀32依次与柱塞腔10通 断来实现泵的吸、排水机能，因此不存在严重的摩擦磨损问题，有助于实现泵的高压化。泵体前腔30开有由水口，泵体前腔30储水。泵体后腔、大滑动轴承23与缸体19 后半部分与形成吸水容腔，吸水容腔与后端盖18上的吸水口 13相通。本实施例中的前端盖1通过周向布置的销2与斜盘3连接，缸体19与配流阀机构 成一体，缸体19内孔开有键槽，缸体19与主轴28由花键25连接。柱塞-缸体、配流阀机构随着主轴28转动，斜盘3不转动，避免了斜盘3旋转不平衡质量引起的缸体19摆动。本实施例中的缸体19通过大滑动轴承23和尾部的滑动轴承17定位于泵体26内。主轴28上的滑动轴承27和缸体19外周上的大滑动轴承23和尾部的滑动轴承17，缓解了 主轴28挠性弯曲和缸体19摆动共同作用引起的泵体26摆动，使柱塞泵运转平稳。配流阀取代配流盘，减少一对关键摩擦副，配流阀机构与缸体19成一体。配流阀 可降低系统的过滤精度和材料的耐磨性要求，有良好的密封性能和吸入性能，有助于实现 斜盘式纯水柱塞泵的高压化。吸入阀11、压出阀12均径向布置于缸体尾部，吸入阀11和压 出阀12的阀口均沿主轴的径向开口。相对于实施例三的配流阀结构，缩小了缸体19的体 积；相对与实施例二的配流阀结构，吸水腔体积大，利于吸水。泵体前腔30由水口 24注水，实现滑靴-斜盘摩擦副的水润滑，并缓解了摩擦热作 用；泵体26的后腔、大滑动轴承23与缸体19后半部分与形成吸水容腔20，吸水容腔20与 后端盖18上的吸水口 13相通，有利于柱塞泵吸水。柱塞泵吸水口 13与出水口 14由旋转组合密封件15实现高压密封。缸体19尾部 的滑动轴承17既承受径向力又承受轴向力，有效简化了旋转密封件15的受力情形，有利于 提高其寿命。实施例二 本实施例中的结构与实施例一基本相同，不同之处仅在于吸入阀的进水口形式不 同本实施例中吸入阀11和压出阀12均沿主轴的径向布置于缸体19尾部，但吸入阀11的 阀口 31沿轴向开口。相对于实施例一的配流阀结构，低压水从吸入阀11阀口 31进入配流 阀公共腔32时，不受缸体19旋转的离心力影响，吸水效果较好；相对于实施例三的配流阀 结构，缸体19体积较小。实施例三本实施例中的结构与实施例一基本相同，不同之处仅在于吸入阀的布置形式不 同本实施例中压出阀12径向布置，吸入阀11轴向布置于缸体19尾部，吸入阀11的阀口 31沿轴向开口，阀口 31与吸水口 13直接相通。相对于实施例一，低压水从吸入阀11阀口 31进入配流阀公共腔38时，不受缸体19旋转的离心力影响，吸水效果较好。
权利要求斜盘式阀配流高压纯水柱塞泵，其特征在于包括泵体(26)、设置在泵体(26)内的主轴(28)、以及从左到右依次安装在主轴(28)上的前端盖(1)、斜盘 滑靴机构、球铰(29)、柱塞 缸体机构、配流阀和后端盖(18)；前端盖(1)和后端盖(18)分别固定在泵体(26)的左右两侧；其中所述斜盘 滑靴机构包括斜盘(3)、回程盘(5)和滑靴(4)，斜盘(3)左侧与前端盖(1)固连，右侧表面为斜面，回程盘(5)安装在球铰(29)的外侧面，滑靴(4)沿回程盘(5)的周向均匀分布，滑靴(4)的左端面与斜盘(3)的斜面相接触；所述柱塞 缸体机构包括缸体(19)、柱塞(6)和柱塞套(7)，缸体(19)的内孔与主轴(28)由花键(25)连接，缸体(19)的前部外侧面通过轴承(23)与泵体(26)相连，后部外侧面通过轴承(17)与后端盖(18)相连，缸体(19)和泵体(26)之间形成吸水容腔(20)，缸体(19)上沿圆周方向均匀设置有缸孔，缸孔沿轴向布置，缸孔内覆柱塞套(7)，形成柱塞腔(10)，柱塞(6)设置在柱塞腔(10)内，柱塞套(7)与柱塞(6)间隙配合，柱塞(6)能够在柱塞腔(10)内左右滑动；柱塞腔(10)与斜盘 滑靴机构中的滑靴(4)个数相等并且位置相对应，柱塞(6)的左端与斜盘 滑靴机构中的滑靴(4)的右端铰接；在缸体(19)上沿圆周方向还均匀设置有弹簧孔，弹簧孔设置在缸体的内孔和缸孔之间，弹簧孔内设置有压缩弹簧(21)，压缩弹簧(21)通过弹簧座(22)压在球铰(29)的右端面，压缩弹簧(21)作用于球铰(29)，球铰(29)再作用于回程盘(5)，回程盘(5)压在滑靴(4)上，使滑靴(4)始终与斜盘(3)相抵；在所述柱塞套(7)的外表面设置有环形沟槽(8)，在缸孔外周的缸体(19)上沿轴向开有与环形沟槽(8)相连通的引水通道(9)，引水通道(9)与柱塞腔(10)相通；所述配流阀布置在缸体内部，个数与柱塞腔(10)相等，每个柱塞腔(10)的右端都连接有一组配流阀，配流阀的入水口与缸体(19)和泵体(26)之间的吸水容腔(20)相连通，配流阀的公共腔(32)与柱塞腔(10)相连通；在后端盖上设置有吸水口(13)和出水口(14)，吸水口(13)与吸水容腔(20)相连通，出水口(14)与配流阀的出水口相连通。
2.根据权利要求1所述的斜盘式阀配流高压纯水柱塞泵，其特征在于所述配流阀包 括吸入阀(11)和压出阀(12)，吸入阀(11)和压出阀(12)均径向布置于缸体(19)内，吸入 阀(11)的阀口(31)沿主轴(28)的径向开口。
3.根据权利要求1所述的斜盘式阀配流高压纯水柱塞泵，其特征在于所述配流阀包 括吸入阀(11)和压出阀(12)，吸入阀(11)和压出阀(12)均径向布置于缸体(19)，吸入阀(11)的阀口(31)沿主轴(28)的轴向开口。
4.根据权利要求1所述的斜盘式阀配流高压纯水柱塞泵，其特征在于所述配流阀包 括吸入阀(11)和压出阀(12)，压出阀(12)径向布置，吸入阀(11)轴向布置，吸入阀(11) 的阀口(31)沿主轴(28)的轴向开口。
5.根据权利要求1或权利要求2或权利要求3或权利要求4所述的斜盘式阀配流高压 纯水柱塞泵，其特征在于在缸体(19)后部与后端盖(18)连接的轴承(17)的右侧设置有 旋转密封组件(15)，实现高压纯水泵出水口处高压水与吸水口处低压水间的密封。
专利摘要本实用新型是涉及一种泵，具体为斜盘式阀配流高压纯水柱塞泵。该柱塞泵主要由主轴、斜盘-滑靴机构、柱塞-缸体机构、阀配流机构组成。主轴通过花键带动缸体和阀配流机构一起旋转，柱塞跟着缸体作旋转运动，并且相对缸体作往复运动。柱塞带动与其铰接的滑靴在斜盘面上滑动。吸入阀、压出阀依次与柱塞腔通断，来实现泵的吸、排水机能。本实用新型斜盘不转动，避免了斜盘旋转不平衡质量引起的缸体摆动。主轴上的滑动轴承、缸体外周上的大滑动轴承及缸体尾部的滑动轴承，缓解了主轴挠性弯曲和缸体摆动引起的泵体摆动，使柱塞泵运转平稳；本实用新型用配流阀取代配流盘，减少了一对关键摩擦副，实现斜盘式纯水柱塞泵的高压化。
文档编号F04B1/22GK201771701SQ20102051724
公开日2011年3月23日 申请日期2010年9月3日 优先权日2010年9月3日
发明者喻国哲, 温建东, 聂松林, 胡志威, 董武涛, 阮俊 申请人:北京工业大学