一种乳化液柱塞泵的制作方法_2

文档序号:9906965阅读:来源:国知局
位置,也即是曲轴31在相对较低的位置上来驱动滑槽内的滑块35往复移动。并优选在曲轴31的旋转过程中,连杆34和水平方向夹角的变化范围在5-10°之间变动。以申请人设计的乳化液柱塞栗为例,要保证连杆34和水平方向夹角的变化范围在5-10°之间,则优选曲轴31的旋转中心在竖直方向上低于滑槽的中心线5_15mm,例如曲轴31的旋转中心在竖直方向上可以低于滑槽中心线5mm、1mm或15mm,在此则最优选10mm。虽然在上述优选实施方式中,连杆34和水平方向夹角的变化范围在5-10°之间,但并不仅限于此,显然在不同排量的乳化液柱塞栗上,连杆的长度将存在不同设计,在此情冴下,本领域技术人员可以将连杆34和水平方向的夹角变化范围作出适应性调整,但其应属于本实施要保护的发明构思之中。
[0057]这样设计的好处在于:参考图2中所示现有曲轴31旋转中心和滑槽中心线等高的设置方式中柱塞栗的原理示意图:
[0058]在吸液过程中:柱塞33由于不受乳化液液体压力的作用,因此柱塞33和滑块35基本不会受到压力作用;
[0059]在排液过程中:柱塞33推动乳化液排出,其端面受到端面面积和乳化液液体压力值乘积的压力作用,因此当连杆34给予滑块35作用力的水平分离大于上述柱塞33端面受到的液体压力时,柱塞33才能完成排液,在图1中,连杆34给予滑块的力为F,其水平分力为等于液体压力的Fl,竖直分力为F2,因此滑块会受到F2乘以滑块35和滑槽之间摩擦系数的摩擦力作用,当F和水平面之间的夹角越大时该摩擦力越大,也即是滑块35越容易磨损。
[0060 ]参考图3中所示的本实施例中曲轴31旋转中心低于滑槽中心线的设置方式中柱塞栗的原理不意图;
[0061]排液过程中:曲轴31的旋转中心向下移动后,连杆34给予滑块35的力F和水平面之间的夹角也随之减小,从而相比于现有的设计方式,有效的降低了滑块35和滑槽之间的摩擦力,避免滑块使用过程中磨损过快。并切,由于曲轴31的旋转中心下移时,所述F水平方向的分力有所增加,从而使得合力F有所下降,提高了曲轴31推动滑块35的效率。
[0062]综上所述,本实施例的乳化液柱塞栗能够降低滑块35在排液过程中受到的摩擦力,从而避免滑块35受到磨损,提高设备的使用寿命,并有助于缩短维修频次。
[0063]实施例2
[0064]本实施例是在实施例1基础上的改进,其相比于实施例1的区别在于:
[0065]参考图4,本实施例中曲轴箱20为分体式结构,其包括相互扣合安装在一起的第一部分21和第二部分22,优选第一部分21和第二部分22分别具有一般曲轴槽,将第一部分21和第二部分22相互扣合安装后构成完整的曲轴槽,这样设置的好处在于,第一部分21和第二部分22分尚后,即可将曲轴31从曲轴槽中取出。
[0066]作为一种优选的实施方式,第一部分21和第二部分22的纵向截面上,两者的结合面为与水平面之间呈45°夹角的直线。第一部分21和第二部分22可以通过连接螺栓等紧固件进行连接,从而保持相对固定。
[0067]参考图5所示的一体式曲轴箱的侧面剖示图,这种曲轴箱的安装方法是:1、在曲轴31上安装轴承;
[0068]2、将安装好轴承的曲轴从曲轴箱20—侧的孔中穿入箱体;
[0069]3、将轴承调整至曲轴箱20内的轴承孔中。
[0070]在此安装过程中,为了使曲轴31更容易传入曲轴箱的孔中,需要将曲轴箱20两侧的孔加工成尺寸大于轴承外径的形式,再利用套在轴承外面的轴承套,将曲轴31固定在箱体内,显然其相比于本实施例中分体式的曲轴箱20来说,安装过程要更为繁琐。当曲轴31上具有三个支承311时,需要先将中间的轴承安装到位后,在安装两侧的轴承,由于曲轴31的重量较大,一般来说仅能通过工程机械协助安装,因此其相比于上述的双支承曲轴31的安装难度大大增加,并且在支承数量达到4个或者更多时,就基本不可能再将曲轴31装入曲轴箱20中。
[0071]现有的乳化液柱塞栗中,柱塞33通常为两支或三支,曲轴31上的支承为两个或三个。参考图6和图7所示的双支承曲轴和三支承曲轴的原理示意图。因弯曲应力与弯曲变形,和作用力到支承点的距离成正比关系,作用力到支承点的距离越大,则弯曲变形与弯曲应力就越大。因此缩短作用力到支承点的距离,就能有效降低曲轴31弯曲变形的弯曲影响力,达到提高曲轴31的强度和刚度的目的。
[0072]参考图6中,两个支承的曲轴的受力情冴,有三个柱塞33同时对曲轴31产生作用力,支承所提供的反力大于单个柱塞作用在曲轴31上的力,作用力到支承点的最大距离为总长的一半。曲轴31的弯曲应力最大,同时对柱塞33作用力大小变化的敏感性也相应的较大,当乳化液栗的工作压力高出预定范围时,就容易导致曲轴31不能承受作用力而断裂。为了使曲轴31满足强度和刚度的需求,采用两个支承的曲轴31需要增大曲轴的直径,因此其加工制造成本较高、安装难度较大、并且后期维护难度也较大。
[0073]参考图7中,三个支承的曲轴的受力情冴,作用力到支承点的距离最大值为0.3L(其中L为曲轴31轴向的长度),在两个支承之间最多有两个柱塞同时对曲轴产生作用力,由于距离缩小了 40%,而作用力又减少了 33%,两项合计将使曲轴31的弯曲应力降低2.5倍。同时在柱塞33作用力大小发生变化时的敏感度也相应降低了。从而有效提高了曲轴31的强度和刚度,能够在一定程度上节省钢材。但是这种曲轴在应用于千万吨级以上采煤量工冴中,仍然不能满足需求。
[0074]参考图8中,本实施例中涉及的具有六个支承的曲轴31的受力情冴,任意一个柱塞33的作用力到支承点的距离均为0.1L,并且作用力分布均匀,在任意两个支承之间有且只有一个柱塞33的作用力。由于作用力到支承点的距离缩小为0.1L,并且作用力只有一个柱塞的作用力,这将使得曲轴的弯曲应力降低到只有双支承曲轴的1/15,三支承曲轴的1/6,从而能够大大消减弯曲应力对于曲轴31的影响,有效提高曲轴31的强度和刚度。
[0075]由上述双支承和三支承两种曲轴31设置方式的对比可知,曲轴31上的支承数量越多,曲轴31的刚度强度也越大,但是现有的曲轴箱20的一体式设计不能满足四个支承或更多支承的曲轴31装入。而本实施例的分体式曲轴箱20则不存在此问题,其安装过程中仅需要将第一部分21从第二部分22上拆卸下来后,再将安装好轴承的曲轴31直接对准曲轴槽放入,最后将第一部分21重新安装在第一部分21上即可。由此可见,本实施例的曲轴箱能够适应多支承311的曲轴31,能够有效解决现有柱塞栗中曲轴31强度和刚度不足的技术缺陷。
[0076]因此在本实施例中,曲轴31上优选设置有六个支承311,且六个支承311将曲轴31在其长度方向上分隔为等距离的五段。与其对应的,柱塞33的数目为五个,每个柱塞33分别借助于连杆34和连杆34上的滑块35连接在相邻两个支承311之间的曲轴31上。
[0077]此外,为了进一步提升曲轴31的刚度和强度,曲轴31优选采用锻造成型,锻造加工的特点是能保证金属纤维组织的连续性,使锻件的维纤维组织与锻件外形保持一致,金属流线完整,可保证零件具有良好的力学性能与长的使用寿命。为了更好的提高产品的性能,改变曲轴31的改工方法,采用锻造工艺,更好的保留原材料的金属纤维层不被破坏,材料的颗粒结构遵循制作完成后的曲轴的剖面外形,因而能大幅减少作用在曲轴各点上的压力,确保了材料的强度,从而提高了产品的性能,具有强度高、性能可靠、寿命长、制造时间和制造成本大大降低等优点。解决传统采用圆钢棒料直接加工成型,棒料加工会破坏原先的金属纤维层,导致强度降低,从而降低了曲轴31的使用性能和寿命。
[0078]需要说明的是,虽然本实施例中的曲轴箱20的分体式设计是为了更方便多支承311的曲轴31装入,但并不意味着其仅能够安装多支承311的曲轴31;也不意味着本实施例的柱塞栗中,仅能够使用多支承311的曲轴31。本领域技术人员有能力根据实际的使用需求对曲轴箱20和曲轴31的具体设置方式进行选择。
[0079]实施例3
[0080]本实施例是在实施例1或实施例2基础上的改进,其相比于实施I或2的区别在于:[0081 ] 参考图9所示的柱塞33的结构示意图,柱塞33包括柱塞本体311和设置在柱塞本体331上的保护头332。当柱塞栗经过长期使用后,柱塞33的端部容易产生磨损,从而破坏其密封性,导致吸液和排液过程中效率低下,严重时甚至容易造成设备损坏。由于本实施例中的保护头332的设置,在保护头332磨损后,可以直接更换保护头332,而不需要将曲轴箱20完全拆除后,将柱塞33整体更换,这样不仅提高了维修效率,也降低了维修难度和维修成本。[0082 ]另外,柱塞本体331存在的一个问题是,现有的柱塞本体331通常由金属材料制成,例如钢等,在经过热处理后,其硬度也仅能达到55HRC左右,而柱塞本体331又是一个频繁受力的部件,因此在长期的使用过程中,柱塞本体331就容易出现皱裂、破损等问题。为此,本实施例中的柱塞本体331优选采用陶瓷材料制成,特别是硬度大于70HRC的陶瓷材料。
[0083]以下结合
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