一种高压高速阀配流轴向柱塞泵的制作方法
【专利摘要】本发明属于一种轴向柱塞泵，具体公开一种高压高速阀配流轴向柱塞泵，它包括壳体，壳体内装有轴、轴承、动环、弹簧、滑靴、卡盘、柱塞、油缸和出油单向阀和进油单向阀；轴与壳体之间从左至右依次套有静环、动环、弹簧；轴的两侧分别设有轴承；轴的最右端为斜面，该端中间部位具有突起，滑靴位于该斜面底部；轴的突起上固定有卡盘，卡盘将滑靴固定在卡盘与该斜面底部之间；油缸嵌在壳体右端内，油缸右端部插在后座中；油缸的上部开有装有柱塞和出油单向阀的柱塞孔，油缸的下部开有装有进油单向阀的进油孔，油缸中间右端部开有出油孔。该柱塞泵能够为石油钻探工具中的井下液压系统提供液压泵，通过转轴输入机械能，输出液压系统所需的高压油液。
【专利说明】一种高压高速阀配流轴向柱塞泵
【技术领域】
[0001]本发明属于一种轴向柱塞泵，具体涉及一种用于石油钻探设备领域的微型高压高速阀配流轴向柱塞泵。
【背景技术】
[0002]随着现代科技的发展，液压系统对油源的品质要求越来越高，尤其在石油钻探领域对超高压微型压力油源的需求越来越迫切。在石油钻探领域中，在井下环境中受井眼尺寸及钻探工具的限制，其空间结构有限；钻探过程中受力情况复杂，需要井下液压系统输出力大；井下能源获取较为困难，这就要求液压系统具备低功耗、高效率等特点。液压泵作为井下液压系统压力油源，需具备以下特点:尺寸小、输出压力高、效率高、功耗低，另外还需具备性能可靠、成本低、可扩展性强等特点。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种高压高速阀配流轴向柱塞泵，该柱塞泵能够为石油钻探工具中的井下液压系统提供液压泵，通过转轴输入机械能，输出液压系统所需的高压油液。
[0004]实现本发明目的的技术方案:一种高压高速阀配流轴向柱塞泵:它包括壳体、轴、轴承、静环、动环、弹簧、滑靴、卡盘、柱塞、油缸、出油单向阀、进油单向阀，壳体内装有轴、轴承、动环、弹簧、滑靴、卡盘、柱塞、油缸和出油单向阀和进油单向阀；轴与壳体之间、从左至右依次套有静环、动环、弹簧，静环与壳体固定连接；轴上、位于静环左侧处设有轴承；轴的最右端为斜面，该最右端中间部位具有突起，轴上、位于斜面的左侧处设有轴承，该轴承与动环之间设有弹簧，滑靴位于该斜面底部；轴的突起上固定有卡盘，卡盘将滑靴固定在卡盘与该斜面底部之间；油缸固定嵌在壳体右端的阶梯孔内，油缸右端部插在后座中；油缸的上部开有柱塞孔，油缸的下部开有进油孔，油缸中间右端部开有出油孔，柱塞孔的左端内装有柱塞，柱塞孔的右端内装有出油单向阀，进油孔内装有进油单向阀。
[0005]所述的轴的左端外套装有与壳体固定连接的轴套，所述的位于静环左侧处设有的轴承包括第一深沟球轴承、推力轴承和第二深沟球轴承，轴套外、从左往右依次套装有第一深沟球轴承、推力轴承、第二深沟球轴承。
[0006]所述的第一深沟球轴承的左端由弹性挡圈限位卡紧在壳体内。
[0007]所述的轴与壳体之间套有与壳体固定连接的套筒，轴与套筒之间从右至左依次套装有静环、动环、弹簧座、弹簧、第三深沟球轴承。
[0008]所述的第三深沟球轴承外圈顶在套筒的右端部，深沟球轴承内圈右侧顶在轴的轴肩上，第三深沟球轴承内圈左侧顶着弹簧的右端部，弹簧的左端部压在弹簧座上，动环贴紧在静环上。
[0009]所述的轴右端部的突起为呈台阶状，轴右端的斜面底部与滑靴之间装有与轴固定连接的垫盘，卡盘将滑靴固定在卡盘与垫盘之间。[0010]所述的柱塞左端的球头被滑靴的球窝包络，柱塞右端插入油缸的柱塞孔中。
[0011 ] 所述的后座的右端面由挡圈限位卡紧在壳体内。
[0012]本发明的有益技术效果在于:本发明能够满足石油钻探领域中井下液压系统对液压油泵的空间尺寸要求；实现了油液的超高压力输出；实现了系统的低功耗要求；实现了高效率的能量转换。总的来说，本发明实现了狭小空间下的低功耗、高效率、高压力油液输出。输入轴组件接受外界输入的扭矩机械能，拖动斜盘组件进行圆周运动，斜盘组件带动柱塞组件底部的滑靴，拖动柱塞组件在转子孔内做往复运动，当柱塞沿柱塞孔往外走的时候，在负压作用下，油液通过进油口组件进入柱塞腔内，当柱塞沿柱塞孔往里进的时候，柱塞挤压柱塞腔中的油液从出油口组件输出并经压力油口进入液压执行机构，从而实现进油口吸油、高压口出油。动密封组件则保证油泵运转时内部油液不从转轴部位泄漏。油泵的输出流量则可通过调整转子孔及柱塞组件的数量来实现。油泵采用管式结构，最大外径小于0 30_，整体长度小于70_。另外采取高频配流阀，解决高频状态下普通单向阀不能及时开闭的现象，实现油泵的高速运转。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明所提供的一种高压高速阀配流轴向柱塞泵的结构示意图；
[0014]图中:1.壳体；2.挡圈；3.后座；3.1.出油口 ；4.出油单向阀；5.柱塞；5.1柱塞孔；6.滑靴；7.垫片；8.挡板；9.卡盘；10.垫盘；11.第一销；12.轴；13.1第一深沟球轴承；13.2第二深沟球轴承；13.3第三深沟球轴承；14.螺纹销；15.弹簧座；16.动环；17.静环；18.第二销；19.上挡套；20.轴套；21.花键套；22.铆钉；23.弹性挡圈；24.下挡套；25.推力轴承；26.套筒；27.第一密封圈；28.第二密封圈；29.弹簧；30.第三密封圈；31.垫圈；32.螺钉；33.进油单向阀；33.1.进油口 ；34.油缸；35.密封圈；36挡圈；37.密封圈；38.销钉。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
[0016]如图1所示，本发明所提供的一种高压高速阀配流轴向柱塞泵包括轴12，轴12左侧为机械能输入端，通过位于轴12最左端的花键套21与电机相连接。轴12的外套装有轴套20、套筒26、静环17、动环16、弹簧座15、弹簧29、第三深沟球轴承13.3，轴12端部装有垫盘10、卡盘9，其中轴套20上依次装有第一深沟球轴承13.1、推力轴承25、第二深沟球轴承13.2。本发明右端为能量转换模块，主要包括油缸34、柱塞5、滑靴6、出油口单向阀4、进油口单向阀33、后座3。轴12及连接在其上的零部件与右端的能量转换模块整体压装壳体I中，右端由挡圈2限位、左端由弹性挡圈23限位。壳体I对外为螺纹连接，左端为外螺纹，右端为内螺纹。
[0017]如图1所示，轴12的左端外套装有轴套20，轴套20与轴12之间通过铆钉22紧固在一起，轴套20外、从左往右依次套装有第一深沟球轴承13.1、推力轴承25、第二深沟球轴承13.2。第一深沟球轴承13.1左端由弹性挡圈23限位，卡紧在壳体I内。第一深沟球轴承13.1与第二深沟球轴承13.2的内圈均与轴套20过盈配合，第一深沟球轴承13.1与第二深沟球轴承13.2的外圈贴紧壳体1，推力轴承25的下半边通过下挡套24与第一深沟球轴承13.1的外圈贴合在一起，推力轴承25的上半边通过上挡套19与第二深沟球轴承
13.2的内圈贴合在一起。轴12与壳体I之间套有套筒26，轴12与套筒26之间从右至左依次套装有静环17、动环16、弹簧座15、弹簧29、第三深沟球轴承13.3，其中，动环16与轴12之间由第二密封圈28进行密封，套筒26与壳体I之间由第三密封圈30进行密封，并由螺纹销14将套筒26与壳体I紧固在一起，在套筒26左侧内套装有静环17，静环17与套筒26之间装有第一密封圈27，静环17左侧与套筒26间通过第二销18紧固。第三深沟球轴承13.3外圈顶在套筒26的右端部，深沟球轴承13.3内圈右侧顶在轴12的轴肩上，第三深沟球轴承13.3内圈左侧顶着弹黃29的右端部，弹黃29的左端部压在弹黃座15上，弹黃座15在弹簧力作用下压着动环16贴紧在静环17上。轴12的右端部为斜面，中间部位突起呈台阶状，轴12右端的斜面底部装有垫盘10，垫盘10通过第一销11固定在轴12的右端面底部，轴12右端部突起的台阶上装有卡盘9，卡盘9将滑靴6固定在卡盘9与垫盘10之间，卡盘9与轴12右端部突起的台阶之间设有垫圈31，卡盘9通过螺钉32紧固在轴12右端部突起的台阶上。油缸34压入壳体I的阶梯孔中，油缸34的左端面顶在阶梯孔的台肩上，由销钉38将油缸34与壳体I进行紧固定位。油缸34右端部为伸出嘴，插入后座3的密封孔中，并由密封圈37进行密封。后座3为本发明的高压油输出部位，后座3的左端面与油缸34贴紧，后座3的右端面台肩部位由挡圈2对其进行限位，卡紧在壳体I内，后座3右端面中部位置为输出油口接嘴，对外输出高压油液。油缸34内部装有柱塞5、进油单向阀33、出油单向阀4，油缸34内还设有柱塞孔5.1、进油孔33.1、出油孔3.1。柱塞5左端的球头被滑靴6的球窝包络，柱塞5右端圆柱面插入油缸34的柱塞孔5.1中。进油单向阀4装在油缸34的柱塞孔5.1内，进油单向阀4的左端与柱塞孔5.1相沟通。出油单向阀33装在进油孔33.1右端，出油单向阀33与出油孔3.1相沟通。
[0018]本发明提供的一种高压高速阀配流轴向柱塞泵的工作原理如下:原动机通过轴12左侧的花键套21带动轴12进行旋转运动，并带动第一深沟球轴承13.1的内圈、推力轴承25的上半部份、第二深沟球轴承13.2的内圈、轴套20、动环16、弹簧座15、弹簧29、第三深沟球轴承13.3的内圈、垫盘10 —起转动。在这个过程中第一深沟球轴承13.1、第二深沟球轴承13.2、第三深沟球轴承13.3共同作用保证了轴12运转时的平稳。套筒26则起到了密封和支承作用。轴12旋转时，在弹簧29的作用下，动环16的密封面紧贴静环17，形成一个动密封环节，在第一密封圈27、第二密封圈28的共同作用下保证了油泵内部油液不外漏。柱塞5的右端插入油缸34的柱塞孔5.1中，滑靴6在卡盘9的作用下贴紧在垫盘10上，由于轴12右端部的斜面结构，在轴12旋转时，卡盘9卡住滑靴6，从而拖动柱塞5在油缸34的柱塞孔5.1中进行往复运动。当柱塞5在柱塞孔5.1中往左运动时，在负压作用下进油单向阀33开启，油液从油缸34的进油口 33.1经过进油单向阀33进入到柱塞孔5.1中，在这个过程中出油单向阀4处于关闭状态，起到反向截止作用。当柱塞5在柱塞孔5.1往右运动时，在压力作用下出油单向阀4开启，油液从油缸34的柱塞孔5.1经过出油单向阀4进入到出油口 3.1中，在这个过程中进油单向阀33处于关闭状态。随着轴12的旋转运动，油液不断的从进油孔33.1吸入、从出油口 3.1排出，从将输入的机械能转化为液压能。由于进油单向阀33和出油单向阀4为板式结构，可实现高频开闭，因此本发明可实现高速转动，转速可达5000r/min以上，压力也可达到30MPa以上。
[0019]上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。
【权利要求】
1.一种高压高速阀配流轴向柱塞泵，其特征在于:它包括壳体(I)、轴(12)、轴承、静环(17)、动环(16)、弹簧(29)、滑靴(6)、卡盘(9)、柱塞(5)、油缸(34)、出油单向阀(4)、进油单向阀(33)，壳体(I)内装有轴(12)、轴承、动环(16)、弹簧(29)、滑靴(6)、卡盘(9)、柱塞(5)、油缸(34)和出油单向阀(4)和进油单向阀(33);轴(12)与壳体(I)之间、从左至右依次套有静环(17)、动环(16)、弹簧(29)，静环(17)与壳体(I)固定连接；轴(12)上、位于静环(17 )左侧处设有轴承；轴(12 )的最右端为斜面，该最右端中间部位具有突起，轴(12 )上、位于斜面的左侧处设有轴承，该轴承与动环(16)之间设有弹簧(29)，滑靴(6)位于该斜面底部；轴(12)的突起上固定有卡盘(9)，卡盘(9)将滑靴(6)固定在卡盘(9)与该斜面底部之间；油缸(34)固定嵌在壳体(I)右端的阶梯孔内，油缸(34)右端部插在后座(3)中；油缸(34)的上部开有柱塞孔(5.1)，油缸(34)的下部开有进油孔(33.1)，油缸(34)中间右端部开有出油孔(3.1)，柱塞孔(5.1)的左端内装有柱塞(5)，柱塞孔(5.1)的右端内装有出油单向阀(4)，进油孔(33.1)内装有进油单向阀(33)。
2.根据权利要求1所述的一种高压高速阀配流轴向柱塞泵，其特征在于:所述的轴(12)的左端外套装有与壳体(I)固定连接的轴套(20)，所述的位于静环(17)左侧处设有的轴承包括第一深沟球轴承(13.1)、推力轴承(25)和第二深沟球轴承(13.2)，轴套(20)外、从左往右依次套装有第一深沟球轴承(13.1 )、推力轴承(25)、第二深沟球轴承(13.2)。
3.根据权利要求2所述的一种高压高速阀配流轴向柱塞泵，其特征在于:所述的第一深沟球轴承(13.1)的左端由弹性挡圈(23)限位卡紧在壳体(I)内。
4.根据权利要求3所述的一种高压高速阀配流轴向柱塞泵，其特征在于:所述的轴(12)与壳体(I)之间套有与壳体(I)固定连接的套筒(26)，轴(12)与套筒(26)之间从右至左依次套装有静环(17 )、动环(16 )、弹簧座(15 )、弹簧(29 )、第三深沟球轴承(13.3)。
5.根据权利要求4所述的一种高压高速阀配流轴向柱塞泵，其特征在于:所述的第三深沟球轴承(13.3)外圈顶在套筒(26)的右端部，深沟球轴承(13.3)内圈右侧顶在轴(12)的轴肩上，第三深沟球轴承(13.3)内圈左侧顶着弹簧(29)的右端部，弹簧(29)的左端部压在弹簧座(15)上，动环(16)贴紧在静环(17)上。
6.根据权利要求5所述的一种高压高速阀配流轴向柱塞泵，其特征在于:所述的轴(12)右端部的突起为呈台阶状，轴(12)右端的斜面底部与滑靴(6)之间装有与轴(12)固定连接的垫盘(10),卡盘(9)将滑靴(6)固定在卡盘(9)与垫盘(10)之间。
7.根据权利要求6所述的一种高压高速阀配流轴向柱塞泵，其特征在于:所述的柱塞(5)左端的球头被滑靴(6)的球窝包络，柱塞(5)右端插入油缸(34)的柱塞孔(5.1)中。
8.根据权利要求7所述的一种高压高速阀配流轴向柱塞泵，其特征在于:所述的后座(3)的右端面由挡圈(2)限位卡紧在壳体(I)内。
【文档编号】F04B1/16GK103527437SQ201210230994
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2012年7月4日 优先权日:2012年7月4日
【发明者】秦二卫, 王宇浩, 刘会祥, 朱熠, 苗克非 申请人:北京精密机电控制设备研究所, 北京实验工厂, 中国运载火箭技术研究院