一种微型高压高容积效率柱塞泵

1.本发明属于高压柱塞泵相关技术领域，更具体地，涉及一种微型高压高容积效率柱塞泵。


背景技术：

2.液压传动技术具有功率密度大、布置方式灵活、控制形式多样的优点，在航空、航天、航海、载人深潜等智能装备领域应用广泛，其中液压泵是液压传动系统的核心元件，是决定液压系统性能的关键。
3.当前，液压传动技术向高压力、高效率、低噪声、长寿命、高度集成化、智能化方向发展，柱塞泵作为高压泵型的典型代表有着良好的应用发展前景。在功重比、效率、寿命要求严格的航空、航天、航海、载人深潜等智能液压装备中，对微型高压柱塞泵的需求与日俱增。然而，参考传统柱塞泵结构设计的微型液压泵零件数多、结构复杂、泄漏点多，难以保证微小流量下的高容积效率，以及高压带来的摩擦副磨损严重的问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种微型高压高容积效率柱塞泵，所述柱塞泵零件数少，柱塞与止推板相对滑移速度小，推力圆柱滚子轴承可承载柱塞作用的轴向载荷，易于实现高压甚至超高压，柱塞与吸液阀、排液阀布置方式紧凑，体积小，可连续、高效输出高压油液；解决了现有应用于航空、航天、航海、载人深潜等智能液压装备中的微型柱塞泵采用传统盘配流结构的柱塞泵，柱塞泵零件数多、结构复杂，高压、微小流量下摩擦副磨损严重、容积效率低等问题。
5.为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种微型高压高容积效率柱塞泵，所述柱塞泵包括深沟球轴承、第二推力圆柱滚子轴承、止推板及斜盘轴，所述斜盘轴与所述止推板为分体式结构，所述斜盘轴的一端套设在所述深沟球轴承内，所述止推板的一端套设在所述深沟球轴承上，且其同时套设在所述第二推力圆柱滚子轴承内；所述斜盘轴上还设置有斜盘，所述第二推力圆柱滚子轴承的一端连接于所述斜盘。
6.进一步地，所所述柱塞泵包括依次相连接的出油端盖、缸体、泵壳及轴承端盖，所述止推板设置在所述泵壳内；所述斜盘轴的一端穿过所述轴承端盖后收容于所述泵壳内；所述轴承端盖内设置有高压轴封，所述高压轴封套设在所述斜盘轴上。
7.进一步地，所述缸体的一端开设有多个柱塞孔，另一端开设有第三阶梯槽，所述缸体还开设有多个第一单向阀孔及第二单向阀孔，所述第一单向阀孔沿所述缸体的轴向设置，所述第二单向阀孔沿所述缸体的径向设置；多个所述柱塞孔、多个所述第一单向阀孔及多个所述第二单向阀孔分别相连通，且三者的数量相同；所述第一单向阀孔贯穿所述第三阶梯槽的底面；所述出油端盖部分的收容在所述第三阶梯槽内，其与所述第三阶梯槽的槽壁之间设置有第一o型密封圈。
8.进一步地，所述柱塞泵还包括多个柱塞及多个回程弹簧，多个所述回程弹簧分别
套设在多个所述柱塞上，多个所述柱塞的一端分别伸入多个所述柱塞孔内，所述回程弹簧的一端抵靠在所述柱塞的另一端上，另一端连接于所述缸体。
9.进一步地，所述柱塞邻近所述止推板的一端为半球形结构，其与所述止推板直接接触。
10.进一步地，所述柱塞邻近所述止推板的一端为半球形结构，所述半球形结构开设有球窝，所述球窝内设置钢球，所述钢球直接与所述止推板接触。
11.进一步地，所述出油端盖呈阶梯状，其形成有第三凸起；所述第三凸起开设有三个引油孔，三个所述引油孔绕所述出油端盖的中心轴均匀排布；所述出油端盖开设有导油槽，所述导油槽与三个所述引油孔相连通；所述出油端盖部分地收容在所述第三阶梯槽内，所述第三凸起抵靠在所述第三阶梯槽的底面上；三个所述引油孔分别与三个所述第一单向阀孔相连通。
12.进一步地，所述第一单向阀阀孔内设定有排液阀，所述第二单向阀孔内设置有吸液阀，相邻的所述吸液阀与所述排液阀呈90
°
布置；所述吸液阀外侧设置有吸液阀螺堵。
13.进一步地，所述止推板连接于所述深沟球轴承，其呈阶梯状，且形成有第四凸起；所述第四凸起套设在所述深沟球轴承上，且其同时设置在所述第二推力圆柱滚子轴承内。
14.进一步地，所述斜盘包括相连接的第一侧及第二侧，所述第一侧及所述第二侧均为弧形，且所述第一侧沿所述斜盘轴向的厚度大于所述第二侧沿所述斜盘轴向的厚度，所述第一侧对称开设有多个通孔及盲孔。
15.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的微型高压高容积效率柱塞泵主要具有以下有益效果：
16.1.所述微型高压高容积效率柱塞泵的斜盘轴与止推板采用分体式结构，止推板与斜盘轴之间设置有推力圆柱滚子轴承及深沟球轴承，使得止推板与斜盘轴之间存在速度差，止推板与柱塞球头相对滑移速度大大减小，推力圆柱辊子轴承可以承载高压工况下柱塞作用的轴向载荷，提高了柱塞球头与止推板的耐摩擦磨损性能，有效地提高了柱塞泵的使用寿命。
17.2.缸体轴向均匀布置三个排液阀，缸体径向均匀布置三个吸液阀，排液阀、吸液阀与缸体之间均采用螺纹连接，排液阀和吸液阀底部设置有o型密封圈，保证了两种阀的密封性，吸液阀后部设置有吸液阀螺堵，保证了高压工况下吸液阀的连接强度，吸液阀与排液阀之间呈90
°
紧凑型布置，柱塞伸入柱塞孔底部的闭死容积小，提高了微小流量下柱塞泵的容积效率。
18.3.斜盘轴兼具有斜盘和轴的作用，在斜盘轴较厚一侧对称开设有通孔及盲孔，实现了斜盘轴在高转速下的动平衡。
19.4.柱塞头部为半球形结构，柱塞半球头平面侧用于支撑回程弹簧，缸体柱塞孔靠近柱塞侧设置有沉孔，回程弹簧另一侧放置于缸体沉孔内，回程弹簧放置方式紧凑，减小了微型柱塞泵的轴承尺寸。
20.5.泵壳上均匀开设有4个通孔，微型高压高容积效率柱塞泵工作时浸泡在油箱内，液压油可以润滑轴承及柱塞球头表面，可实现对轴承及摩擦副的润滑及降温，从而提高了柱塞泵的使用寿命。
21.6.微型高压高容积效率柱塞泵的轴端采用高压轴封，使得柱塞泵可以放置在加压
油箱内，有效地提高了柱塞泵容积效率的同时，易于液压系统的集成。
22.7.柱塞底部半球形表面设置有球窝，球窝内放置的钢球直接同止推板接触，钢球可采用高强度轴承钢，钢球在止推板表面滚动，进一步提高了高压工况下柱塞球头与止推板的耐摩擦磨损性能，延长了柱塞泵的使用寿命。
附图说明
23.图1是本发明提供的一种微型高压高容积效率柱塞泵的结构示意图；
24.图2是图1中的微型高压高容积效率柱塞泵的剖面示意图；
25.图3是图1中的微型高压高容积效率柱塞泵的爆炸示意图；
26.图4是图1中的微型高压高容积效率柱塞泵的斜盘轴上的组件爆炸示意图；
27.图5是图1中的高压高容积效率柱塞泵的吸液阀与排液阀的布置示意图；
28.图6是图5中的吸液阀布置示意图；
29.图7是另一个实施方式中的柱塞的示意图。
30.在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-内六角沉头螺钉，2-轴承端盖，3-高压油封，4-泵壳，5-轴端弹性挡圈，6-第一角接触球轴承，7-第二角接触球轴承，8-第一推力圆柱滚子轴承，9-斜盘轴，10-第二推力圆柱滚子轴承，11-止推板，12-回程弹簧，13-柱塞，14-缸体，15-吸液阀，16-吸液阀螺堵，17-排液阀，18-出油端盖，19-第一o型密封圈，20-第二o型密封圈，21-深沟球轴承，22-钢球。
具体实施方式
31.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
32.请参阅图1、图2、图3、图4、图5及图6，本发明提供了一种微型高压高容积效率柱塞泵，所述柱塞泵包括内六角沉头螺钉1、轴承端盖2、高压油封3、泵壳4、轴端弹性挡圈5、第一角接触球轴承6、第二角接触球轴承7、第一推力圆柱滚子轴承8、斜盘轴9、第二推力圆柱滚子轴承10、止推板11、回程弹簧12、柱塞13、缸体14、吸液阀15、吸液阀螺堵16、排液阀17、出油端盖18、第一o型密封圈19、第二o型密封圈20、深沟球轴承21及钢球22。
33.所述轴承端盖2通过多个所述内六角沉头螺钉1固定连接于所述泵壳4的一端，所述泵壳4的另一端与所述缸体14之间形成螺纹连接；所述出油端盖18螺纹连接于所述缸体14远离所述泵壳4的一端。其中，所述缸体14与所述泵壳4连接处开设有锁紧螺钉孔，以避免所述缸体14与所述泵壳4之间的螺纹松动。
34.所述轴承端盖2呈阶梯状，其相背的两端分别形成有第一凸起及第二凸起，且所述轴承端盖2开设有第一阶梯槽及第一凹槽，所述第一阶梯槽贯穿所述第一凸起，所述第一凹槽贯穿所述第二凸起，所述第一阶梯槽的底面开设有第一通孔，所述第一通孔贯穿所述第一凹槽的底面。其中，所述第一凸起收容于所述泵壳4内。所述高压轴封3设置在所述第一阶梯槽的底面上。所述第二o型密封圈20设置在所述轴承端盖2与所述泵壳4之间。所述内六角沉头螺钉1的一端穿过所述轴承端盖2后伸入所述泵壳4内，以将所述轴承端盖2与所述泵壳
4连接到一起。本实施方式中，所述内六角沉头螺钉1的数量为八个，八个所述内六角沉头螺钉1绕所述轴承端盖2的中心轴均匀排布。
35.所述泵壳4的一端形成有第二凹槽，另一端形成有第二阶梯槽，所述第二阶梯槽的底面开设有第二通孔，所述第二通孔贯穿所述第二凹槽的底面。所述第一凸起收容于所述第二凹槽内。所述泵壳4远离所述轴承端盖2的一端形成有内螺纹，以与所述缸体14形成螺纹连接。
36.本实施方式中，所述泵壳4的径向均布有多个与所述第二阶梯槽相连通的圆形通孔，所述微型高压高容积效率柱塞泵安装时浸没在油箱中，液压油经过多个所述圆形通孔进入泵体内空腔，以润滑设置于所述泵壳4内的轴承及柱塞，保证液压泵在工作过程中润滑和降温。
37.所述缸体14呈阶梯状，其包括相连接的大端及小端，所述小端形成有外螺纹，以与所述泵壳4形成螺纹连接。缸体14开设有三个柱塞孔，所述柱塞孔贯穿所述小端，且三个所述柱塞孔绕所述缸体14的中心轴均匀排布。所述大端开设有三个第一单向阀孔及三个第二单向阀孔，三个所述单向阀孔沿所述缸体14的轴向设置，三个所述第二单向阀孔沿所述缸体14的径向设置。三个所述第一单向阀孔与三个所述第二单向阀孔均分别与三个所述柱塞孔相连通。所述缸体14的大端开设有第三阶梯槽，所述第一单向阀孔贯穿所述第三阶梯槽的底面。所述第一单向阀阀孔内设定有所述排液阀17，所述第二单向阀孔内设置有吸液阀15，相邻的所述吸液阀15与所述排液阀17呈90
°
紧凑型布置，可以实现高效吸排油。其中，所述吸液阀15与所述排液阀17均采螺纹连接于所述缸体14；所述吸液阀15后设置有吸液阀螺堵16；所述柱塞13的尾部与所述缸体14、所述吸液阀15、所述排液阀17共同构成密闭可变的工作容腔，3个排液阀17输出的油液经所述出油端盖18汇合后输出，所述斜盘轴9旋转一圈，三个所述柱塞13各完成一次吸排油动作，所述斜盘轴9继续旋转，所述出油端盖18连续输出油液。
38.所述吸液阀15、排液阀17采用微型单向阀，单向阀阀芯可采用球阀、锥阀、平面板阀结构。所述吸液阀15外侧设置有吸液阀螺堵16，高压工况下增加吸液阀15的承载能力。所述排液阀17的出口油液经过出油端盖18汇合后排出，通过吸油单向阀吸入油液经过柱塞压缩后，通过出油单向阀压出，并经引油油道汇合后排出泵外。
39.所述出油端盖18呈阶梯状，其形成有第三凸起。所述第三凸起开设有三个引油孔，三个所述引油孔绕所述出油端盖18的中心轴均匀排布。所述出油端盖18开设有导油槽，所述导油槽与三个所述引油孔相连通。其中，所述导油槽的中心轴与所述出油端盖18的中心轴重合。所述出油端盖18部分地收容在所述第三阶梯槽内，所述第三凸起抵靠在所述第三阶梯槽的底面上。三个所述引油孔分别与三个所述第一单向阀孔相连通。所述第三凸起与所述第三阶梯槽的槽壁之间设置有所述第一o型密封圈19。其中，部分所述出油端盖18与所述缸体14之间通过螺纹连接而连接在一起。所述排液阀17出口的高压油液进入所述引油孔中，通过所述导油槽引入中心汇流并排出泵外，且在所述出油端盖18与所述缸体14之间设置的所述第一o型密封圈19能够有效防止泄露。
40.所述斜盘轴9兼具有斜盘和轴的作用，实现了斜盘轴在高转速下的动平衡。所述斜盘轴9包括依次相连接的第一段、第二段、第三段、第四段、第五段、第六段、第七段、第八段、斜盘、凸台及阶梯段，所述第一段的直径小于所述第二段的直径，所述第三段的直径大于所
述第二段的直径，所述第四段的直径小于所述第三段的直径，所述第五段的直径大于所述第四段的直径，所述第六段的直径大于所述第五段的直径；所述第七段的直径小于所述第六段的直径，所述第八段的直径大于所述第七段的直径。所述斜盘的直径大于所述第八段的直径，所述凸台的直径小于所述斜盘的直径，所述阶梯段的最大直径小于所述凸台的直径。
41.所述斜盘轴9部分地收容在所述第二阶梯槽、所述第二通孔、所述第二凹槽、所述第一阶梯槽、所述第一通孔及所述第一凹槽内，所述第一段的一端收容在所述第一凹槽内，另一端凸出于所述轴承端盖2。所述第二段部分地收容在所述高压轴封3内。所述轴端弹性挡圈5套设在所述第四段上；所述第一角接触球轴承6及所述第二角接触球轴承7均设置在所述第二凹槽内，且两者均套设在所述第五段上，所述轴端弹性挡圈5收容在所述第一阶梯槽内。所述第一推力圆柱滚子轴承8设置在所述第二阶梯槽内，且抵靠在所述第二阶梯槽的底面上。所述第一推力圆柱滚子轴承8套设在所述第八段上。所述第二推力圆柱滚子轴承10收容在所述第二阶梯槽内，且其连接所述斜盘，同时所述第二推力圆柱滚子轴承10套设在所述凸台上。所述深沟球轴承21套设在所述阶梯段上。
42.所述斜盘较厚的一侧对称开设有多个通孔及盲孔，以实现所述斜盘轴9在高转速下的动平衡。
43.所述止推板11连接于所述深沟球轴承21，其呈阶梯状，形成有第四凸起。所述第四凸起套设在所述深沟球轴承21上，且其同时设置在所述第二推力圆柱滚子轴承10内。所述第四凸起开设有第四阶梯槽，所述第四阶梯槽的底面开设有第三通孔。所述第三通孔贯穿所述止推板11。
44.本实施方式中，所述止推板11与所述斜盘轴9为分体式结构，所述止推板11通过所述第二推力圆柱滚子轴承10、所述深沟球轴承21与所述斜盘轴9连接，所述止推板11的轴向载荷通过所述第二推力圆柱滚子轴承10作用在所述斜盘轴9上，所述第二推力圆柱滚子轴承10、所述深沟球轴承21使得所述止推板11与所述斜盘轴9存在速度差，所述止推板11与所述柱塞13的球头相对滑移速度小，提高了柱塞球头与止推板11之间的耐摩擦磨损性能。
45.所述柱塞13的一端伸入所述柱塞孔，另一端为半球形结构，所述半球形结构与所述止推板11直接接触。所述回程弹簧12套设在所述柱塞13上，其一端抵靠在所述半球形结构上，另一端连接于所述缸体14。其中，所述缸体14靠近所述柱塞13的区域开设有沉孔，所述回程弹簧12的一端设置在所述沉孔内。
46.本实施方式中，所述柱塞13同所述吸液阀15、所述排液阀17配套使用，所述柱塞13的数量、所述吸液阀15的数量、所述排液阀17的数量均可以根据实际需要增加或者减少，如可以设置五组、七组柱塞、吸液阀、排液阀组件，如此可以根据需要增加柱塞泵的排量。
47.在另一个实施方式中，请参阅图7，所述柱塞13的半球形结构的表面可以设计成球窝，所述球窝内设置钢球22，所述钢球22直接同所述止推板11接触。所述钢球22可以采用高强度轴承钢，所述钢球22在所述止推板11的表面滚动，如此进一步提高了高压工况下所述柱塞的头部与所述止推板11的耐摩擦磨损性能，延长了柱塞泵的使用寿命。
48.此外，所述柱塞泵的轴端采用高压轴封，使得柱塞泵可放置在加压油箱内，有效提高了微型泵容积效率的同时，易于液压系统的集成。
49.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以
限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。