一种动外壳式多作用水液压径向柱塞泵的制作方法

本发明属于流体传动系统中的动力元件领域，特别涉及该领域中的一种双向、液体弹簧复位、阀配流的动外壳式水液压径向柱塞泵。

背景技术：

水液压泵是反渗透海水淡化系统的核心部件。目前国内外所研发的水液压泵基本为卧式或轴向柱塞泵，其最低允许转速（≥300rpm）远大于水轮机最高转速（≤100rpm），若是由水轮机直接驱动，会导致水液压泵容积效率低，磨损剧烈，无法双向工作等问题。因此，在传统反渗透海水淡化系统中，通常采用增速机构，如齿轮箱，将潮流能水轮机转速增大到水液压泵允许转速范围内，驱动液压泵，泵出高压水，实现海水淡化。这种方法不仅增大了反渗透海水淡化系统的体积和重量，而且，第一，因为通常采用齿轮增速器，在海洋这样恶劣的工作环境下，寿命低、可靠性差；第二，当水轮机尺寸一定时，其转速与潮流速度的三次方成正比，当潮流速度变化时，很难保证增速后的速度在海水液压泵允许的转速范围内。转速低时，海水液压泵的关键摩擦副难以形成润滑膜，从而影响泵的性能，如效率、寿命、可靠性等，甚至泵的输出压力达不到海水淡化系统的要求；转速超过泵允许转速时，会造成泵吸入不充分，寿命降低，甚至发生烧泵现象。

中国发明专利申请cn105508166a公开了一种动外壳式空气弹簧径向柱塞泵，包括壳体，所述壳体的内表面上设置有平滑过渡的凹凸曲线轮廓；缸体，所述缸体设置于所述壳体的内部，所述缸体的内部设置有空气弹簧气囊，所述缸体的周向上均匀间隔设置有柱塞腔，所述柱塞腔通过圆孔与所述空气弹簧气囊连通，所述柱塞腔内设置有柱塞组件，所述柱塞组件可滑动的设置于所述柱塞腔内并与所述柱塞腔密封连接，所述柱塞组件的一端可滑动的设置于所述圆孔中并与所述圆孔密封连接，所述柱塞组件的另一端的端面可沿所述凹凸曲线轮廓滑动，所述空气弹簧气囊中充有压缩气体。该柱塞泵虽然可以直接与水轮机的轮毂进行配合、并可以双向工作，但是（1）配流方式为轴配流，吸入及压出流道复杂，压力损失大，液压泵易吸空，产生气蚀，造成振动及噪声；（2）轴配流要求加工及安装精度高，且难保证密封性能，影响水液压泵容积效率；（3）气体弹簧复位机构易漏气，复位压力难保证，稳定性差，而且，因气体易压缩，气体弹簧的压力难调节。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题就是提供一种双向、液体弹簧复位、阀配流的动外壳式多作用水液压径向柱塞泵。

本发明采用如下技术方案：

一种动外壳式多作用水液压径向柱塞泵，包括圆柱形外壳，外壳内壁的径向截面为波浪形曲线，外壳的两端各通过滚动轴承与一端盖相连接，其改进之处在于：外壳内设置缸体，缸体内安装圆盘形且两端均带有柱状凸起的管道轴，在两端的柱状凸起外壁上均设置凹槽，两凹槽之间通过圆盘上的通道相通，其中一端柱状凸起的内部空腔通过该柱状凸起上临近圆盘的管道与其外壁上的凹槽相通，此外还在该空腔内设置伸出相邻端盖外的调压装置，向上述凹槽注入压力液体使之充满两凹槽及与凹槽相通的柱状凸起内部空腔中调压装置以外的空间形成液体弹簧，另一端柱状凸起的内部空腔则连接至相邻端盖上的出水口，在管道轴圆盘两侧的缸体内各沿周向交错均布数量相同的柱塞组件，该柱塞组件工作腔内的活塞顶部安装柱塞、底部安装插入液体弹簧内的复位杆，复位杆与液体弹簧之间以密封圈密封，液体弹簧的弹力通过复位杆和活塞作用于顶部柱塞使之抵紧外壳内壁，位于柱塞组件工作腔底部的进水口通过单向吸入阀与相邻端盖上的进水口相通，位于柱塞组件工作腔底部的出水口通过单向排出阀与管道轴圆盘内的出水管道相通，出水管道则与上述连接至端盖出水口上的柱状凸起内部空腔相通。

进一步的，所述的调压装置包括伸出端盖外且与空腔内壁螺纹连接的调压螺钉，该调压螺钉的前端安装弹簧座，弹簧座上的弹簧与空腔内的密封塞相连接。

进一步的，所述的密封塞与空腔内壁之间以o型圈密封。

进一步的，管道轴圆盘两侧的两组柱塞组件做轴对称交错布置。

进一步的，管道轴圆盘与两侧的缸体之间均设置有密封圈。

进一步的，该柱塞泵所使用的工作介质为矿物油、高水基液、纯水或者海水。

本发明的有益效果是：

本发明所公开的动外壳式多作用水液压径向柱塞泵，在结构上采用径向式代替轴向式或卧式，通过增加单转柱塞往复运动频率，加快柱塞运动速度，补偿因压差产生的泄漏，提高低转速下柱塞泵的容积效率；在运动形式上采用动外壳式代替动缸体式或动斜盘式，使柱塞泵能直接置于水轮机轮毂内，省去机械增速、发电机发电、电力存储/逆变/控制、电动机变速等一系列能量转换及存储过程，达到简化系统结构、降低成本、提高效率等目的；在柱塞布置上采用分组轴对称布置，消除了径向力；柱塞布置和动外壳都是轴对称，使柱塞泵能双向工作，更好地满足了水轮机工况的要求。在配流方式上，采用锥阀配流代替轴配流或端面配流，加工简单，泄漏少，输出压力高，密封性能不会因磨损而失效，避免了轴配流径向压力大，密封面间存在相对运动，密封间隙无法补偿和盘配流结构复杂，偏磨现象严重等缺点。在柱塞复位方式上，采用液体弹簧复位代替离心力复位/金属弹簧复位/泵供液复位，由于柱塞为轴对称布置，保证了液体弹簧的体积和压力不变，即恒力复位，使得复位迅速、安全可靠，解决了低转速无法采用离心力复位，金属弹簧易疲劳失效，供液复位系统复杂等问题。

本发明所公开的动外壳式多作用水液压径向柱塞泵，可以通过调压装置作用于压力液体以调整液体弹簧的弹力。两组柱塞组件相互错开作轴对称布置，使其所受液压力、离心力、惯性力大小相等，消除了径向力。

本发明所公开的动外壳式多作用水液压径向柱塞泵，克服了传统柱塞复位方式结构尺寸大，系统复杂的问题，解决了低速时容积效率低、关键摩擦副之间摩擦阻力大、材料磨损加剧、无法双向工作等问题，加工简单，泄漏少，输出压力高，采用液体弹簧复位，复位迅速且安全可靠。

附图说明

图1是本发明实施例1所公开的动外壳式多作用水液压径向柱塞泵的内部结构示意图；

图2是本发明实施例1所公开的动外壳式多作用水液压径向柱塞泵的径向剖视图；

图3是本发明实施例1所公开的动外壳式多作用水液压径向柱塞泵外壳内部件的结构示意图；

图4是本发明实施例1所公开的动外壳式多作用水液压径向柱塞泵的管道轴的形状示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1，如图1-4所示，本实施例公开了一种动外壳式多作用水液压径向柱塞泵，包括圆柱形外壳1，外壳内壁的径向截面为波浪形曲线，外壳的两端各通过滚动轴承2与一端盖3相连接，外壳内设置缸体4，缸体内安装圆盘形且两端均带有柱状凸起51的管道轴5，在两端的柱状凸起51外壁上均设置凹槽511，两凹槽之间通过圆盘52上的通道521相通，其中一端柱状凸起的内部空腔通过该柱状凸起上临近圆盘的管道512与其外壁上的凹槽相通，此外还在空腔内设置伸出相邻端盖外的调压装置6，向上述凹槽注入压力液体使之充满两凹槽及与凹槽相通的柱状凸起内部空腔中调压装置以外的空间形成液体弹簧10，另一端柱状凸起的内部空腔则连接至相邻端盖上的出水口7，在管道轴圆盘两侧的缸体内各沿周向交错均布数量相同的柱塞组件8，该柱塞组件工作腔81内的活塞82顶部安装柱塞83、底部安装插入液体弹簧内的复位杆84，复位杆与液体弹簧之间以密封圈85密封，使液体弹簧内的压力液体不会流入柱塞组件的工作腔81，液体弹簧的弹力通过复位杆84和活塞82作用于顶部柱塞83使之抵紧外壳内壁，位于柱塞组件工作腔81底部的进水口通过单向吸入阀811与相邻端盖上的进水口9相通，位于柱塞组件工作腔底部的出水口通过单向排出阀812与管道轴圆盘52内的出水管道522相通，出水管道则与上述连接至端盖出水口上的柱状凸起内部空腔相通。

作为一种可供选择的方式，在本实施例中，如图3所示，所述的调压装置6包括伸出端盖外且与空腔内壁螺纹连接的调压螺钉61，该调压螺钉的前端安装弹簧座62，弹簧座上的弹簧63与空腔内的密封塞64相连接。所述的密封塞与空腔内壁之间以o型圈65密封。旋转调压螺钉可以通过弹簧挤紧或者松开密封塞，以便给压力液体加压或者减压，从而调整液体弹簧的弹力大小。

作为一种可供选择的方式，在本实施例中，管道轴圆盘两侧的两组柱塞组件做轴对称交错布置。管道轴圆盘与两侧的缸体之间均设置有密封圈。该柱塞泵所使用的工作介质为矿物油、高水基液、纯水或者海水。

本实施例所公开的动外壳式多作用水液压径向柱塞泵的工作过程是：将柱塞泵的外壳装入水轮机的轮毂后沉入工作介质（矿物油、高水基液、纯水或者海水）中，当外壳在水轮机的带动下转动时（既可以是顺时针转动，也可以是逆时针转动），外壳内壁的波浪形曲线亦同步转动，在此过程中由于液体弹簧弹力的作用，与内壁波浪形曲线的凹陷部分相对应的各柱塞组件的复位杆会上升以使活塞顶部的柱塞可以继续抵紧外壳内壁，复位杆上移使工作腔的容积增大，使工作介质可以通过两端端盖上的进水口经单向吸入阀进入工作腔，完成吸液过程。与内壁波浪形曲线的凸起部分相对应的各柱塞组件的复位杆会在其顶部柱塞及活塞的挤压下下移，复位杆下移使工作腔的容积减小，使工作腔内的工作介质可以通过单向排出阀排入管道轴圆盘内的出水管道，再经柱状凸起内部空腔从端盖上的出水口流出，完成排液过程。波浪形曲线的凹陷和凸起循环交替使各柱塞组件周期性的吸液和排液，在此过程中，单向吸入阀和单向排出阀可以保证工作介质的定向流动，即工作介质从两端端盖上的进水口流入，经各柱塞组件的工作腔、管道轴圆盘内的出水管道和柱状凸起内部空腔从一端端盖上的出水口流出，从而完成柱塞泵的工作过程。如有需要，在工作过程中可以通过调压装置作用于压力液体以调整液体弹簧的弹力。