一种油-水全分离、自平衡式高压快响应高水基柱塞泵

本发明属于高水基液压泵，尤其涉及一种油-水全分离、自平衡式高压快响应高水基柱塞泵。

背景技术：

1、高压大流量高水基(或纯水)液压泵作为核心动力元件，广泛用于采矿、切割、压裂、海洋装备及特殊行业的液压传动，在国民经济和国防建设中扮演举足轻重的角色。以煤矿综合机械化采煤装备为例，液压支架的动力源是高水基(含水95-97％)泵站，核心元件即是高水基泵。全世界的采煤工作面使用的高水基泵绝大部分是阀配流的卧式柱塞泵。由于高水基介质的黏度低、压力高，此类泵的核心部件“柱塞副”均采用金属或陶瓷柱塞与盘根形成密封副，摩擦阻力大、发热、磨损、泄漏、寿命短等问题突出。而且接触密封转速受限，需要减速器减速，加上用来消除柱塞侧向力的曲柄滑块结构，造成泵的结构松散、体积大、重量大、噪声大。这些问题严重影响泵的效率、使用寿命，且难以满足支架用液快速变化需求，成为制约我国煤炭绿色、智能、高效开采的技术瓶颈之一。

2、而全水基润滑液压泵由于其结构紧凑、功率密度高，是近年来低粘度高压容积式泵的研究热点。但由于摩擦副均由润滑性差的高水基介质润滑，满负荷长时间运行时摩擦磨损问题突出，因此，还难以在工程领域，特别是在煤矿支护设备上推广应用。本发明综合考虑油水分离泵的密封摩擦损耗严重、转速受限、易泄漏和全水润滑泵水介质润滑性弱，不足以满足煤矿井下高压大流量高频柱塞泵的使用工况的问题，提出一种油-水全分离、自平衡式高压快响应高水基柱塞泵。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种油-水全分离、自平衡式高压快响应高水基柱塞泵，以解决上述问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种油-水全分离、自平衡式高压快响应高水基柱塞泵，包括：泵体，所述泵体内转动连接有曲轴，所述泵体内设置有至少一个柱塞缸套组件，所述柱塞缸套组件与所述曲轴传动连接，所述泵体的外侧壁上可拆卸连接有至少一个配流盖，所述配流盖与所述柱塞缸套组件对应设置且连通，所述泵体上设置有润滑系统，所述泵体内设置有油路组以及水路组，所述油路组与所述水路组互不干涉，所述润滑系统通过所述油路组为所述柱塞缸套组件提供润滑，所述水路组与所述配流盖连通。

4、优选的，所述柱塞缸套组件包括设置在所述泵体内的缸套，所述缸套与所述泵体密封连接，所述缸套内同轴设置有柔性缸-塞复合构件，所述柔性缸-塞复合构件的底端伸出所述缸套且与所述曲轴传动连接，所述柔性缸-塞复合构件内设置有螺旋压缩弹簧，所述螺旋压缩弹簧的顶端与所述配流盖抵接，所述缸套的外侧壁上开设有第五润滑油通道，所述第五润滑油通道贯穿所述缸套与所述油路组连通，所述第五润滑油通道内安装有插装式单向阀。

5、优选的，所述柔性缸-塞复合构件包括上部金属，所述上部金属通过分体垫片安装在所述缸套内，所述上部金属的底端固接有柔性缸，所述柔性缸的底端固接有刚性驱动塞，所述刚性驱动塞的顶端嵌入所述柔性缸内且螺纹连接有分体螺母，所述螺旋压缩弹簧抵接在所述分体螺母的顶端；

6、所述刚性驱动塞包括小径柱塞与大径柱塞，所述小径柱塞位于所述大径柱塞上方，所述小径柱塞的顶端嵌入所述柔性缸内且与所述分体螺母螺纹连接，所述大径柱塞的外侧壁与所述缸套滑动连接；

7、所述柔性缸的外侧壁与所述缸套的内侧壁之间留有弹性润滑油泵腔，所述弹性润滑油泵腔与所述第五润滑油通道连通，所述小径柱塞与所述缸套的内侧壁之间留有刚性润滑油泵腔，所述刚性润滑油泵腔与所述弹性润滑油泵腔连通，所述刚性润滑油泵腔连通有第一通油孔，所述第一通油孔开设在所述小径柱塞内，所述第一通油孔连通有第二通油孔，所述第二通油孔开设在所述大径柱塞内且沿所述大径柱塞的轴向方向设置，所述第二通油孔的底端连通有润滑油环形油室，所述润滑油环形油室开设在所述大径柱塞的底端，所述第二通油孔的底端安装有外置式阻尼器。

8、优选的，所述油路组包括开设在所述泵体内的第四润滑油通道，所述第四润滑油通道的一端与所述润滑系统连通，所述第四润滑油通道的另一端与所述第五润滑油通道连通，所述润滑油环形油室与所述泵体的内腔连通，所述泵体的内腔连通有第一润滑油通道，所述第一润滑油通道开设在所述泵体上，所述第一润滑油通道与所述润滑系统连通，所述第一润滑油通道连通有放油塞，所述放油塞安装在所述泵体上。

9、优选的，所述曲轴通过两圆柱滚子轴承转动连接在所述泵体内，所述泵体相对的两侧分别可拆卸连接有左外透盖与右外透盖，所述曲轴的一端与所述左外透盖转动连接，所述右外透盖内可拆卸连接有内透盖，所述曲轴的一端穿出所述内透盖，所述曲轴与所述内透盖之间设置有骨架油封，所述曲轴的中部偏心轮处通过滚针轴承设置有五边轮，所述五边轮与所述大径柱塞的底端接触连接。

10、优选的，所述润滑系统可拆卸连接在所述泵体上，所述润滑系统与所述左外透盖同侧设置，所述曲轴的一端穿出所述左外透盖且传动连接有润滑油齿轮泵，所述润滑油齿轮泵位于所述润滑系统内且连通有润滑油储油腔，所述润滑油储油腔与所述第一润滑油通道连通，所述润滑油储油腔通过润滑油进液环形流道连通有第二润滑油通道，所述第二润滑油通道与所述润滑油齿轮泵连通，所述润滑油齿轮泵通过润滑油出液环形流道与第三润滑油通道连通，所述第三润滑油通道与润滑油环形分配槽连通，所述润滑油环形分配槽连通有所述第四润滑油通道，所述第四润滑油通道连通有润滑油环形油腔，所述润滑油环形油腔设置在所述缸套与所述泵体之间，所述润滑油环形油腔与所述第五润滑油通道连通。

11、优选的，所述水路组包括开设在所述泵体内的高水基液进液口与高水基液出液口，所述配流盖内开设有内部通道，所述内部通道的两端分别与所述高水基液进液口以及高水基液出液口连通，所述内部通道的中间处与所述柔性缸的高水基液工作腔连通，所述内部通道与所述高水基液进液口之间设置有吸液阀组件，所述内部通道与所述高水基液出液口之间设置有排液阀组件。

12、优选的，所述吸液阀组件包括阀座，所述阀座与所述泵体抵接，阀座的底端开设有进水口，所述进水口与所述高水基液进液口连通，所述阀座的顶端固接有弹簧座，所述弹簧座内滑动连接有阀芯，所述阀芯位于所述阀座内且与所述进水口对应设置，所述弹簧座上开设有多个出水口，所述弹簧座固接有吸液阀弹簧的一端，所述吸液阀弹簧的另一端与所述阀芯固接；

13、所述排液阀组件与所述吸液阀组件的结构相同，所述排液阀组件与所述吸液阀组件的水流方向相反设置。

14、优选的，所述润滑系统上安装有温度传感器，所述温度传感器的探测端伸入所述润滑油储油腔内。

15、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

16、1、通过柱塞缸套组件替代传统液压泵“柱塞副”采用金属或陶瓷柱塞+盘根的结构形式，无需密封装置，既可将润滑油与高水基工作介质实现真正的完全隔离，实现内外油-水双介质的动态平衡，并对关键摩擦副进行强制油润滑，同时减少泄漏；

17、2、柱塞缸套组件使得柱塞泵结构更为紧凑，降低了泵的尺寸及体积，加之电机直驱的驱动模式，可实现液压泵的高转速、快响应；

18、3、本发明的高水基柱塞泵容积效率高，并且得以应当不同工况的突发情况；

19、4、将润滑系统集成于整泵上，水基液压系统和润滑系统两者各自独立工作却又相互依存；使得整泵具有结构紧凑、集成性高的特点。