一种柱塞及柱塞装置

1.本发明涉及液压技术领域，尤其涉及柱塞及柱塞装置。


背景技术：

2.液压泵、液压马达分别作为液压系统的动力元件、执行元件，在液压系统中起着十分重要的作用。柱塞是液压柱塞马达、液压柱塞泵中必不可少的组成核心零件之一，也是液压柱塞马达、液压柱塞泵中主要高压受力及结构受力比较复杂的零件之一。
3.现有结构中，为了减轻柱塞的重量，减小柱塞运动时的惯性力，柱塞采用敞开式空心结构，可以利用柱塞底部高压油液使柱塞局部扩张变形补偿柱塞与柱塞腔之间的间隙，取得良好的密封效果，但是，敞开式空心结构的柱塞会增加柱塞在吸油排油过程中的剩余无效容积，在高压体系中，由于液体可压缩性能的影响，无效容积会降低泵的容积效率，增加泵的压力脉动，影响调节过程中的动态品质。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题中的至少一个，本发明提供了一种柱塞泵复合空心柱塞装置。
5.根据本发明的一个方面，一种柱塞，包括一体成型的本体和具有节流孔的头部；所述本体具有空腔和背离所述头部的第一端面；
6.所述空腔与位于所述第一端面的开口连通，所述空腔具有背离所述第一端面的第一内壁面，所述空腔内设有封闭杆；
7.所述封闭杆螺接于所述空腔的内壁中,所述封闭杆具有供油液通过且与所述节流孔连通的通孔，所述封闭杆依次具有第一密封段、杆段和抵接于所述第一内壁面的第二密封段；
8.所述第一密封段与所述空腔之间设有第一密封结构；
9.所述第二密封段与所述空腔之间设有第二密封结构；
10.所述第一密封结构和所述第二密封结构至少用于防止油液进入所述空腔位于所述杆段外侧部分。
11.根据本发明的至少一个实施方式，还包括用于阻止所述封闭杆在所述空腔中松动的防松结构所述防松结构包括第四环槽和至少一部分嵌设于所述第四环槽的挡圈；
12.所述第四环槽设于所述空腔靠近所述第一端面的位置，所述挡圈的至少一部分抵接于所述第一密封段的背离所述杆段的端面。
13.根据本发明的至少一个实施方式，所述第一密封段、所述杆段或所述第二密封段与所述空腔的内壁螺接。
14.根据本发明的至少一个实施方式，所述第一密封段具有靠近杆段的螺纹部和远离杆段的密封部；
15.所述第一密封结构包括设在所述密封部的周面上的第一环槽和嵌设在所述第一
环槽内的第一密封圈；
16.所述螺纹部与所述空腔靠近所述第一端面的部分螺纹连接。
17.根据本发明的至少一个实施方式，所述第一密封段背离所述杆段的端部设有拆卸结构；
18.所述拆卸结构用于与工装配合装配或拆卸所述封闭杆。
19.根据本发明的至少一个实施方式，所述第一密封段背离所述杆段一端的端面为第二端面；
20.所述拆卸结构为设在所述第二端面的拆卸孔和/或凹槽；
21.所述拆卸孔为螺纹孔或所述拆卸孔的孔壁至少一部分为平面或所述第二端面开设多个所述拆卸孔。
22.根据本发明的至少一个实施方式，所述第一密封段朝向所述杆段一端的端面为第三端面；所述杆段在所述第三端面的投影位于所述第三端面内。
23.根据本发明的至少一个实施方式，所述第一密封段设有用于减重的第二环槽，所述第二环槽的槽口位于所述第三端面上，所述槽口沿所述杆段周侧设置。
24.根据本发明的至少一个实施方式，所述第二密封段在所述第三端面的投影位于所述第三端面内。
25.根据本发明的至少一个实施方式，所述通孔与所述节流孔同轴线，和/或，所述通孔的直径与所述节流孔的直径相同。
26.根据本发明的至少一个实施方式，所述空腔从所述第一端面到所述第一内壁面的长度为a，所述封闭杆的长度为b，满足a＝b+c，其中c为0.1cm～0.3cm。
27.一种柱塞装置，包括上述的柱塞；所述柱塞装置为柱塞泵或柱塞马达。
28.本发明的有益效果在于：与现有技术相比，用质量较轻的封闭杆填充到空腔内，通孔与节流孔连通，形成柱塞的节流孔，工作时充满油液，由于第一密封段和第二密封段均与空腔密封配合，避免了油液进入空腔位于杆段的部分，即降低了柱塞在吸油、排油过程中的剩余无效容积，从而增加泵的容积效率，进而降低泵的压力脉动；空腔的内壁与封闭杆螺纹连接，将封闭杆固定于空腔内部，避免封闭杆滑出空腔，影响柱塞的正常工作。
附图说明
29.附图示出了本发明的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明的原理，其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
30.图1是根据本发明的实施方式的柱塞的示意图。
31.图2是图1所示的柱塞中本体和头部的示意图。
32.图3是图1所示的柱塞中封闭杆的示意图。
33.附图标记：1-本体；2-头部；3-节流孔；4-通孔；5-第一端面；6-空腔；7-封闭杆；8-第一内壁面；9-第一密封段；10-杆段；11-第二密封段；12-第二端面；13-第三端面；14-螺纹部；15-密封部；16-第一密封圈；17-第二密封圈；18-挡圈；19-第一环槽；20-第二环槽；21-第三环槽；22-第四环槽；23-凹槽；24-拆卸孔。
具体实施方式
34.下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分。
35.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
36.如图1至3所示，根据本发明的第一实施方式，提供了一种柱塞，包括一体成型的本体1和具有节流孔3的头部2；本体1具有空腔6和背离头部2的第一端面5；空腔6与位于第一端面5的开口连通；空腔6内设有封闭杆7；空腔6的内壁与封闭杆7螺接；封闭杆7具有供油液通过且与节流孔3连通的通孔4；空腔6具有背离第一端面5的第一内壁面8，封闭杆7依次具有第一密封段9、杆段10和抵接于第一内壁面8的第二密封段11；第一密封段9与空腔6之间设有第一密封结构；第二密封段11与空腔6之间设有第二密封结构；第一密封结构和第二密封结构至少用于防止油液进入空腔6位于杆段10外侧部分。
37.在一些可选地实施方式中，可以是第二密封段11与空腔6的内壁螺接，例如，可在第一内壁面8开设螺纹孔，第二密封段11朝向第一内壁面8的端部设置与螺纹孔螺纹配合的螺杆；或者，第二密封段11的周面设置外螺纹，空腔6的内周壁设置与该外螺纹螺纹配合的内螺纹。
38.在一些可选地实施方式中，也可以是杆段10与空腔6的内壁螺接，例如，在杆段10的中部外周设置外螺纹，空腔6的内周壁设置与该外螺纹螺纹配合的内螺纹。
39.在本实施方式中，如图1所示，第一密封段9具有靠近杆段10的螺纹部14和远离杆段10的密封部15；螺纹部14与空腔6靠近第一端面5的部分螺纹连接。
40.第一密封结构和第二密封结构可采用现有的密封结构，例如，可在第一密封段9和第二密封段11外均套接橡胶套，套接橡胶套后的第一密封段9和第二密封段11与空腔6过盈配合，挤压橡胶套，达到密封的效果，从而防止油液进入封闭杆7外的空腔6；又例如，可在第二密封段11的端部设置密封垫圈，实现第二密封段11的密封；又例如，可在第一密封段9或第二密封段11与空腔6的螺纹部14分缠绕生胶带，实现第一密封段9或第二密封段11的密封；再例如，可在第一密封段9和第二密封段11的外周面涂覆密封胶实现密封。
41.在一些实施方式中，第一密封结构可包括第一环槽19和嵌设在第一环槽19内的第一密封圈16；具体地，在本实施方式中，密封部15的外圆面开设第一环槽19，显而易见的是，第一环槽19也可开在空腔6的内周面。第一密封圈16用于避免油液经第一端面5的开口进入空腔6与杆段10之间的空心部分。
42.在一些实施方式中，第二密封结构包括第三环槽21和嵌设在第三环槽21内的第二密封圈17，第三环槽21可开在空腔6的内周面、第一内壁面8、第二密封段11的周面或者第二密封段11朝向第一内壁面8的端面；第二密封圈17用于隔离通孔4和节流孔3中油液进入空腔6与杆段10之间的空心部分。
43.为防止封闭杆7与空腔6的内壁之间的螺接松动，在本实施方式中，本柱塞还包括防松结构；防松结构用于通过阻止封闭杆7相对所述空腔6周向旋转防止螺接松动；或，防松结构用于通过阻止封闭杆7相对空腔6轴向移动防止螺接松动。
44.在一些可选地实施方式中，防松结构可为螺纹胶水，即在封闭杆的螺纹部14涂上
螺纹胶水，例如ab胶；防松结构还可为依次插入封闭杆7和本体1的插销或螺钉，例如，可用插销依次贯穿本体1和第一密封段9或第二密封段11，可以理解的是，插销与本体1以及插销与封闭杆7之间应密封。
45.在一些实施方式中，防松结构包括第四环槽22和至少一部分嵌设于第四环槽22内的挡圈18；具体地，空腔6靠近第一端面5的位置设有第四环槽22，第四环槽22中设置挡圈18，挡圈18的至少一部分抵接于第一密封段9的背离所述杆段10的端面。取出挡圈18，即可拆卸封闭杆7，更加便于封闭杆7的拆装。
46.在一些实施方式中，第一密封段9背离杆段10的端部设有拆卸结构；拆卸结构用于与工装配合装配或拆卸封闭杆7。拆卸结构可为设在第一密封段9背离第二密封段11一端的方形柱体结构；在本实施方式中，第一密封段9背离杆段10一端的端面为第二端面12；拆卸结构为设在第二端面12的拆卸孔24和/或凹槽23；拆卸孔24为螺纹孔或拆卸孔24的孔壁至少一部分为平面或第二端面12开设多个拆卸孔24。凹槽23可为一字槽、十字槽或内六角槽等，便于使用螺丝钉或者内六角扳手插入凹槽23内转动封闭杆7，拧紧或拧松第一密封段9或第二密封段11与空腔6之间的螺接。当拆卸孔24为螺纹孔时，拆卸孔24可为通孔4的一部分，具体地，通孔4靠近第二端面12的一端为内螺纹，可用与螺纹孔匹配的的螺钉、螺杆或专用工装拧入螺纹孔，用力将封闭杆7插入或拔出空腔6；当拆卸孔24非螺纹孔时，拆卸孔24的孔壁至少一部分为平面，例如拆卸孔24呈长圆形，或者，拆卸孔24为方孔，便于与工装匹配，使工装能带动封闭杆7旋转，进而将封闭杆7旋入或旋出空腔6；拆卸孔24还可为多个，多个拆卸孔24可围绕第二端面12的中心均匀分布，从而可通过专用工具上的多个凸钉插入多个拆卸孔24内，带动封闭杆7旋转，将封闭杆7旋入或旋出空腔6。
47.在一些实施方式中，通孔4靠近第二端面12的一端设有内螺纹，该内螺纹即拆卸孔24；第二端面12开设一字槽。装配封闭杆7时，先用与内螺纹规格相同的螺钉、螺杆或专用工装拧入内螺纹，用力将封闭杆7插入空腔6，然后通过一字螺丝刀旋转封闭杆7，将封闭杆7旋紧；拆卸封闭杆7时，通过一字螺丝刀旋转封闭杆7，将封闭杆7旋松，然后用与内螺纹规格相同的螺钉、螺杆或专用工装拧入内螺纹，用力将封闭杆7拔出。
48.为减轻柱塞整体的重量，封闭杆7可采用较轻材质制成，例如铝合金等轻金属或尼龙等塑料。在本实施方式中，封闭杆7为尼龙杆或四氟杆，从而在降低柱塞在吸油、排油过程中的剩余无效容积的同时，减轻柱塞重量，减小柱塞运动时的惯性力。
49.在一些实施方式中，第一密封段9朝向杆段10一端的端面为第三端面13；杆段10在第三端面13的投影位于第三端面13内。即杆段10的横截面小于第一密封段9的横截面；以杆段10和第一密封段9的横截面均为圆形为例，则杆段10的直径小于第一密封段9的直径，从而使得封闭杆7的重量进一步被减轻，进而进一步减小柱塞运动时的惯性力。
50.在一些实施方式中，第一密封段9设有用于减重的第二环槽20，第二环槽20的槽口位于第三端面13上，槽口沿杆段10周侧设置，以进一步减轻封闭杆7的重量。
51.在一些实施方式中，第二密封段11在第三端面13的投影位于第三端面13内，由于作用在第一密封段9的油液压强与作用在第二密封段11的油液压强相等，因此，作用在第一密封段9的油液压力始终大于作用在第二密封段11的油液压力，使第二密封段11靠近第一内壁面8的端面紧贴第一内壁面8，进一步增强密封效果。
52.通孔4的轴线可与节流孔3的轴线不在一条直线上，在一些实施方式中，通孔4与节
流孔3同轴线，从而确保在装入封闭杆7后，节流孔3与通孔4对准，便于油液经通孔4进入节流孔3。
53.通孔4的直径可大于节流孔3的直径，通孔4的直径也可小于节流孔3的直径，在一些实施方式中，通孔4的直径与节流孔3的直径相同，在确保节流效果的前提下减小剩余无效容积。
54.在一些实施方式中，腔体从第一端面5到第一内壁面8的长度为a，封闭杆7的长度为b，满足a＝b+c，其中c为0.1cm～0.3cm。确保封闭杆7装入腔体内部后，第三端面13不突出于第一端面5，避免封闭杆7影响柱塞的正常工作。
55.通过封闭杆7填充柱塞本体1的腔体，通过封闭杆7内的通孔4向节流孔3通入油液，同时通过第一密封段9和第二密封段11阻止油液进入杆段10与腔体之间的空心部分，从而减小了剩余无效容积，以第二密封段11为圆柱体为例，设第二密封段11的直径为d，则本柱塞能降低的剩余无效容积v大约为：v＝aπd2/4。
56.本发明还提供了一种柱塞装置，该柱塞装置包括上述的柱塞，柱塞装置为柱塞泵或柱塞马达。
57.上述的柱塞装置所具有的技术效果与上述柱塞相对于现有技术所具有的技术效果相同，在此不再赘述。
58.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
59.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
60.本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本发明，而并非是对本发明的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本发明的范围内。