具有自检测功能的轴向柱塞泵的制作方法

本申请涉及流体机械技术领域，具体涉及一种具有自检测功能的轴向柱塞泵。

背景技术：

轴向柱塞泵由于具有自润滑、压力高、效率优的特点，广泛应用在海水淡化、垃圾渗滤液处理和工业废水零排放等水处理领域，为纳滤和反渗透系统提供压力环境，把成分复杂的浓水处理成清洁水。轴向柱塞泵是一种容积式水泵，依靠抵在斜盘表面的柱塞的往复运动来输送介质并由此建立高压环境。由于其输送介质是水，润滑性比较差，且难以完全避免细微杂质，所以轴向柱塞泵中的摩擦副容易发生慢性磨损。在实际运行过程中，如果出现缺水或出现大颗粒杂质进入的情况，摩擦副的磨损会加快。以上磨损都会引起整机失效，给用户带来时间损失、运营损失和经济损失。

轴向柱塞泵中存在一系列的摩擦副，例如：滑靴和斜盘，滑靴和卡盘，卡盘和回程球，止推盘和配流盘，等。这些摩擦副在水介质的润滑下，为轴向柱塞泵提供密封和支撑。摩擦副一般采用金属配塑料。这些摩擦副表面的平面度、轮廓度和粗糙度要求都非常高，工作的时候对介质的过滤程度要求也很高。但由于水的润滑性较差，即便以上高要求都满足，在长时间运行之后，摩擦副的慢性磨损仍会导致整机失效，使得水处理系统无法正常工作。如果工况中存在频繁的起停过程，这种慢性磨损就会加速。一旦遇到前置过滤器失效或者系统缺水，那么这些摩擦副会迅速磨损，导致轴向柱塞泵发生故障。

相关技术中，对于慢性磨损的情况，主要是定期拆机检查磨损状态。对于过滤器失效(特别是局部失效)的情况，现在没有成熟的方法来做在线监测。对于缺水运行的情况，现有的方法主要是监测入水口的压力来报警停机。

技术实现要素：

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种具有自检测功能的轴向柱塞泵。

根据本申请的实施例，提供一种具有自检测功能的轴向柱塞泵，包括壳体、端盖，以及安装在所述壳体内部的缸体、柱塞杆、传动轴和斜盘；

所述斜盘靠近所述壳体的一端；所述缸体靠近所述壳体的另一端；所述端盖固定在所述壳体的另一端上，将所述壳体的内部封闭；

所述的轴向柱塞泵还包括止推盘和配流盘，二者均设置在所述缸体与所述端盖之间；所述止推盘靠近所述缸体；所述配流盘靠近所述端盖；

所述端盖和所述配流盘上设置有沿轴向的第一探测孔，所述第一探测孔内设置有第一传感单元；

所述壳体的侧壁上设置有沿径向的第二探测孔，所述第二探测孔内设置有第二传感单元。

进一步地，所述止推盘、所述配流盘和所述端盖依次贴合；

所述第一探测孔从所述端盖的外侧向内依次贯穿所述端盖和所述配流盘，到达所述止推盘与所述配流盘的接触面附近。

进一步地，所述第一传感单元的一端从所述端盖的外侧插入所述第一探测孔中，到达所述止推盘与所述配流盘的接触面附近；

所述第一传感单元的另一端留在所述端盖的外侧面上；所述第一传感单元的另一端引出信号传输线缆。

进一步地，所述止推盘上与所述第一探测孔对应的位置处为一环形台阶面。

进一步地，所述第二探测孔从所述壳体的外侧面向内延伸到达所述壳体的内部。

进一步地，所述第二探测孔设置在所述缸体靠近所述斜盘的一端与所述壳体相接触的位置。

进一步地，所述第二传感单元的一端从所述壳体的外侧面插入所述第二探测孔中，到达所述壳体的内侧面；

所述第二传感单元的另一端留在所述壳体的外侧面上；所述第二传感单元的另一端引出信号传输线缆。

进一步地，所述第一传感单元和所述第二传感单元均采用具有螺栓外观的位置开关或者位移传感器；

螺栓的螺杆端插入所述第一探测孔或者所述第二探测孔中；信号传输线缆从螺栓的螺母端引出。

进一步地，所述第一探测孔和所述第二探测孔均为螺纹孔。

进一步地，所述螺栓的螺母下端面上设置有密封圈槽，所述密封圈槽中设置有密封圈用于防水密封。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

采用传感单元对柱塞泵的磨损情况进行检测，能够同时监控慢性磨损、颗粒物快速磨损、缺水快速磨损等情况，可提示系统拆检和触发紧急情况停机，能够为使用者避免或减少时间损失、运营损失和经济损失。

本申请的方案还对轴向柱塞泵的改动小，对泵内核心元件如缸体、柱塞杆、止推盘等没有改动，易于对已经生产好的产品进行改装，对于轴向柱塞泵正常工作也没有任何影响。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种具有自检测功能的轴向柱塞泵的结构图。

图中：1-缸体；2-柱塞杆；3-弹簧；4-传动轴；5-回程球；6-卡盘；7-滑靴；8-斜盘；9-弹簧挡块；10-止推盘；11-配流盘；12-端盖；13-壳体；14-传感单元；15-密封圈；

1401-第一传感单元；1402-第二传感单元。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是根据一示例性实施例示出的一种具有自检测功能的轴向柱塞泵的结构图，它包括壳体13、端盖12，以及安装在所述壳体13内部的缸体1、柱塞杆2、传动轴4和斜盘8。

所述斜盘8靠近所述壳体13的一端；所述缸体1靠近所述壳体13的另一端；所述端盖12固定在所述壳体13的另一端上，将所述壳体13的内部封闭。

所述传动轴4从所述壳体13的一端伸入，穿过所述斜盘8并进入所述缸体1，所述传动轴4与所述缸体1通过螺纹连接；所述斜盘8固定不转动，所述传动轴4能够带动所述缸体1旋转。

所述缸体1上设置有沿轴向的柱塞孔，所述柱塞杆2插入所述柱塞孔中。

所述的轴向柱塞泵还包括止推盘10和配流盘11，二者均设置在所述缸体1与所述端盖12之间；所述止推盘10靠近所述缸体1；所述配流盘11靠近所述端盖12。

为进一步详述本专利，结合轴向柱塞泵的工作原理进行拓展说明。

如图1，轴向柱塞泵在工作的时候，缸体1旋转一周，柱塞杆2能够在缸体1的柱塞孔中进出，从而实现介质的抽取和压送。缸体1中心区域的孔中有一个弹簧3，它处于压缩状态。弹簧3的弹力沿轴线向两个方向传播。传播方向一：由缸体1和传动轴4传向回程球5，由回程球5传向卡盘6，由卡盘6传向柱塞滑靴7，最终把柱塞滑靴7压向斜盘8表面。在这个力的传播方向上的零件，当泵工作的时候，斜盘8是静止的，其它零件是运动的。传播方向二：由弹簧挡块9传向止推盘10，由止推盘10传向配流盘11，最终把配流盘11压紧到进出水端盖12上。在这个力的传播方向上的零件，当泵工作的时候，配流盘11和进出水端盖12是静止的，其它零件是运动的。

轴向柱塞泵的轴向磨损主要存在于以下几对摩擦副：止推盘10和配流盘11，回程球5和卡盘6，卡盘6和柱塞滑靴7，柱塞滑靴7和斜盘8。其中，止推盘10和配流盘11的磨损发生在弹簧3的一侧，其它的磨损发生在弹簧3的另外一侧。当止推盘10和配流盘11之间发生磨损的时候，止推盘10会沿着轴线向配流盘11方向移动。当另外的摩擦副发生磨损的时候，缸体1会沿着轴线向斜盘8方向移动。

基于以上两个沿轴线的磨损方向，可以在泵体上安装位置开关或者位移传感器来监控内部零件，如缸体1和止推盘10在沿轴线方向上的位移。当位移达到一定位置代表磨损达到某一程度，位置开关或者位移传感器发出相应信号给控制单元，控制单元则根据预先的设定来发出检修提示信号或者启动紧急停机程序。

如图1所示，所述端盖12和所述配流盘11上设置有沿轴向的第一探测孔，所述第一探测孔内设置有第一传感单元1401。

所述壳体13的侧壁上设置有沿径向的第二探测孔，所述第二探测孔内设置有第二传感单元1402。

进一步地，所述止推盘10、所述配流盘11和所述端盖12依次贴合。所述第一探测孔从所述端盖12的外侧向内依次贯穿所述端盖12和所述配流盘11，到达所述止推盘10与所述配流盘11的接触面附近。

进一步地，所述第一传感单元1401的一端从所述端盖12的外侧插入所述第一探测孔中，到达所述止推盘10与所述配流盘11的接触面附近。所述第一传感单元1401的另一端留在所述端盖12的外侧面上；所述第一传感单元1401的另一端引出信号传输线缆。

进一步地，所述止推盘10上与所述第一探测孔对应的位置处为一环形台阶面。

由于传感单元14具有一定的检测距离，所以第一传感单元1401的一端可以与止推盘10与配流盘11的接触面有一定距离，并不需要到达接触面。例如，假设止推盘10的台阶高度是1.0mm，配流盘11的台阶高度是1.0mm，第一传感单元1401的感应距离是0.8mm。如果想让，止推盘10的台阶底面和配流盘11的台阶底面之间的距离由2.0mm变为0.5mm的时候，系统发出报警，那么第一传感单元1401的底端距离配流盘11的台阶底面的距离应为0.5-0.8＝-0.3mm，即在配流盘11的台阶底面下0.3mm处。

进一步地，所述第二探测孔从所述壳体13的外侧面向内延伸到达所述壳体13的内部。

进一步地，所述第二探测孔设置在所述缸体1靠近所述斜盘8的一端与所述壳体13相接触的位置附近。

进一步地，所述第二传感单元1402的一端从所述壳体13的外侧面插入所述第二探测孔中，到达所述壳体13的内侧面附近。所述第二传感单元1402的另一端留在所述壳体13的外侧面上；所述第二传感单元1402的另一端引出信号传输线缆。

需要说明的是，传感单元14不限于安装在壳体13和进出水端盖12上，它们的安装只需要满足监控轴向柱塞泵内部元件由于磨损所引起的轴向位移的需求即可。

进一步地，所述第一传感单元1401和所述第二传感单元1402均采用具有螺栓外观的位置开关或者位移传感器。螺栓的螺杆端插入所述第一探测孔或者所述第二探测孔中；信号传输线缆从螺栓的螺母端引出。

进一步地，所述第一探测孔和所述第二探测孔均为螺纹孔。

进一步地，所述螺栓的螺母下端面上设置有密封圈槽，所述密封圈槽中设置有密封圈15用于防水密封。

下面结合具体实施例对本申请的具体实现方法做进一步说明。

如图1所示，在进出水端盖12和壳体13上的合适位置打螺纹孔，将具有螺栓外观的传感单元14(包括第一传感单元1401和第二传感单元1402)旋入螺纹孔中。第一传感单元1401监测止推盘10在轴向上的位移，第二传感单元1402监测缸体1在轴向上的位移。

传感单元14可以采用位置开关或者位移传感器，它们都可以采用螺纹连接，拆卸和维护方便。其中，位移传感器相对于位置开关具有更高的监控精度，设定报警参数也更加灵活；位移传感器可以实时连续读取磨损程度，更细致地了解轴向柱塞泵的工作情况。

传感单元14通过外封装上的螺纹及螺母端面进行固定。螺母端面上有密封圈槽，由此通过密封圈15进行密封。

传感单元14能够耐受一定压力(大于5bar)并耐腐蚀，可靠性高，适合长时间运行。

传感单元14通过防水屏蔽线缆将信号传输给水处理系统的控制单元(比如PLC)或者其它独立电控单元，如紧凑安装在一起的电池供电低功耗单片机系统。

当止推盘10、配流盘11磨损到某一程度的时候，止推盘10会向进出水端盖12的方向移动到相应位置。当止推盘10移动到第一传感单元1401预设的报警位置的时候，第一传感单元1401会发出报警信号传输给控制单元。

当柱塞滑靴7、卡盘6或者回程球5磨损到某一程度的时候，缸体1会向斜盘8方向移动到相应位置。当缸体1移动到第二传感单元1402预设的报警位置的时候，第二传感单元1402会发出报警信号传输给控制单元。

本申请的轴向柱塞泵能够配合水处理系统自身的控制单元(如可编程逻辑控制器，即PLC，Programmable Logic Controller)，以实现系统级监控并触发停机；也可以配合其它电控单元，如紧凑安装在一起的电池供电低功耗单片机系统，以实现独立预警功能。本申请的方案电气连接简单，不需要对水处理系统做大的改动。

控制单元获得报警信号后，可以保持机器继续运行同时发出提示拆检的信号，也可以控制机器直接紧急停机。以上两种控制方式可以根据传感单元14报警位置所代表的磨损程度进行设置。

本申请的轴向柱塞泵可以对自身的磨损状态进行在线监测，并发出预警提示信号或直接控制紧急停机；对整机失效做出预警，帮助用户对柱塞泵的运行状态进行监控。在发出报警、拆机进行检测之后，根据实际情况更换部分零件，或者选择继续运行但密切关注等待配件，这样就可以减少乃至消除用户的各项损失。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。