CN100362232C - 海水或淡水轴向柱塞液压泵 - Google Patents

海水或淡水轴向柱塞液压泵 Download PDF

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海水或淡水轴向柱塞液压泵，属于容积式泵类，减少在海水或淡水介质中工作的磨擦副，并减少磨擦副的PV值，从而降低对磨擦副材料性能的要求。本发明缸体上均匀设置柱塞孔，柱塞与柱塞孔滑动配合，输入轴通过支撑轴承安装在泵壳体上；(1)所述输入轴形成端面曲轴；斜盘通过支撑轴承安装在端面曲轴的曲拐上；斜盘外侧安装有导向定位滑块，后者与导向滑槽沿轴向滑动配合；(2)斜盘通过连杆与柱塞活动连接，连杆一端的万向球铰安装在斜盘的分度圆上，连杆另一端的万向球铰与柱塞相连。该泵结构紧凑、重量轻、性能稳定、工作可靠、加工方便且压力高、流量大，适用于以海水或淡水和其它低粘度的液体传输、或者作为液压传动系统的动力部件。

Description

海水或淡水轴向柱塞液压泵
技术领域
本发明属于容积式泵类，具体涉及一种轴向柱塞液压泵，特别适用于泵送中高压海水或淡水及其它低粘度液体。
背景技术
目前广泛应用于各工业部门的液压系统主要采用矿物油为工作介质，既浪费石油资源，又有易燃、污染环境等缺点。因此，国际上一直在研制用海水或淡水代替矿物油作工作介质的液压泵。国内、外最新研制的海水或淡水泵多采用端面配流及滑靴/斜盘结构，或阀配流及滑靴/斜盘结构。例如：丹麦Danfoss公司生产的水介质液压泵和专著《水液压控制技术》(Water Hydraulics Control Technology，Erik Trostmann，MarcelDekker Inc.，New York，1996)等介绍的海水或淡水液压泵(马达)均采用端面配流及滑靴与斜盘结构。滑靴与斜盘结构柱塞泵，柱塞对缸体(缸套)的径向压力大，作用于柱塞与缸体(缸套)磨擦副的PV值大，加之海水或淡水的腐蚀性强、润滑性差，因此，这种结构的磨擦副不能用一般金属材料，主要采用工程陶瓷等特种工程材料及特种加工手段，选材及加工困难，生产成本高，不利于这类泵的生产制造和推广应用。
发明内容
本发明提供一种海水或淡水轴向柱塞液压泵，针对上述现有技术存在的缺点，改变现有结构，尽可能减少在海水或淡水介质中工作的磨擦副，并大大减少磨擦副的PV值，从而降低对磨擦副材料性能的要求。
本发明的一种海水或淡水轴向柱塞液压泵，缸体分度圆上均匀设置有柱塞孔，各柱塞孔通过孔道连通吸水口和出水口，柱塞孔与吸水口、出水口之间的孔道内分别设有单向阀，柱塞与柱塞孔滑动配合，斜盘通过连杆与柱塞活动连接，连杆一端的万向球铰安装在斜盘的分度圆上，连杆另一端的万向球铰与柱塞相连，缸体与泵壳体刚性连接，输入轴通过支撑轴承安装在泵壳体上；其特征在于：所述输入轴下端与输入轴轴线成5°～20°锐角、形成端面曲轴；斜盘通过支撑轴承安装在端面曲轴下端的曲拐上；斜盘外侧安装有定位导向滑块，后者与固定于泵壳体上的导向滑槽沿轴向滑动配合。
所述的海水或淡水轴向柱塞液压泵，其特征在于：所述缸体的柱塞孔或柱塞套上安装有三道密封圈，将缸体柱塞孔中的海水或淡水介质与泵壳体内的润滑油可靠地隔离开。
所述的海水或淡水轴向柱塞液压泵，其进一步特征在于：所述连杆两端万向球铰均采用钢珠限位。
所述的海水或淡水轴向柱塞液压泵，所述连杆与柱塞机构可以有7～9组；所述输入轴下端与输入轴轴线可以成16°～19°锐角。
工作时，对本发明输入转速和转矩使输入轴1以O-O为中心线作廻转运动，同时，输入轴1所形成的端面曲轴的曲拐中心线O1--O1作以O-O和O1--O1的交点A为顶点、以O1--O1为素线的圆锥面运动，曲拐与支撑轴承5和定位导向滑块6联合作用，使斜盘4只能作以A为中心的球面摆动，斜盘与缸体和泵壳体之间无相对转动；因此，在斜盘的分度圆周上能够安装一组连杆9分别与缸体18分度圆周上一组柱塞10相连，连杆9连接斜盘4和柱塞10，斜盘的摆动拉动或推动柱塞作往复运动，完成吸水或压水动作；柱塞10吸水的时候，进水单向阀19开启，出水单向阀20关闭；柱塞10压水的时候，出水单向阀20开启，进水单向阀19关闭。采用这种斜盘与连杆式机构，大大减少了柱塞对缸体18的柱塞孔壁(或柱塞套17)的压力，使得柱塞与缸体柱塞孔(或柱塞套)这一对关键磨擦副的PV值，仅仅是斜盘与滑靴式结构的6％左右，这是本发明的一项重要突破。
本发明采用油水分离式结构，尽量减少在海水或淡水介质中工作的磨擦副，其他磨擦副均浸泡在润滑油中。为了实现这一功能要求，本发明在缸体柱塞孔或柱塞套17和柱塞10之间采用三道密封圈形成组合密封圈结构，第一道密封圈11和第二道密封圈12共同作用将润滑油和泄漏水隔离开，在第二道密封圈12和第三道密封圈14之间形成泄漏水存放区，泄漏水经泄水孔13流到泵体外；由于泄漏水无压力，流量很小，因此可大大提高密封圈效果。本发明采用油水分离式结构，增大了柱塞运动的磨擦阻力，需适当提高柱塞运动的推力和拉力。
本发明为了适当提高柱塞运动的推力和拉力，连杆9的两端采用万向球铰结构8和16，用若干个钢珠15实现对球头的限位，本结构连杆与滑靴金属包球结构相比，能承受大的压力和较大的拉力。
本发明具有以下优点：
(一)、采用油水分离结构，取消了斜盘滑靴平面磨擦副，且使绝大多数运动磨擦副及所有轴承处于油润滑状态，避免了滚动轴承在水中很快失效的严重问题，工作可靠性及寿命大为提高。在海水或淡水介质中工作的柱塞与缸体柱塞孔(或柱塞套)这一对关键磨擦副的PV值很小，因此可以降低对磨擦副材料的要求，即降低了制造的难度和生产成本。
(二)、该泵不采用配流盘平面配流结构，且柱塞始终处于运动中，因而污染物不易卡在磨擦副中，具有良好的抗污染性能。
(三)、该泵由于采用新型结构，能泵送中高压海水或淡水及其它低粘度液体，同时也能泵送矿物油。与离心式、轴流式水泵相比，具有输出压力高、流量大、体积小、重量轻等优点，特别是离心泵、轴流泵具有输出流量随输出压力增加而急剧下降的特性，而该泵具有输出流量基本上不随输出压力增加而改变的突出优点；与卧式径向柱塞式水泵相比，该泵具有体积小、重量轻、噪声低的突出优点。
(四)、这种结构的泵使用于泵送海水或淡水及其它低粘度液体的场合，应用范围很广。如用作水下航行器中高压喷射推进装置的动力部件，船舶水液压传动系统或抽排水系统的动力部件，水下液压作业工具系统的动力部件，冶金、煤炭行业低粘度及难燃介质液体液压传动及控制系统的动力部件，中高压细水雾灭火系统的动力部件等。
附图说明
图1、本发明的一个实施例结构示意图；
图2、连杆万向球铰钢珠限位式结构原理图；
图3、柱塞套安装有三道密封圈的结构示意图；
图4、斜盘、定位导向滑块及导向滑槽结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施状态进一步说明：
图1所示为本发明的一个实施例，采用端面曲轴斜盘连杆轴向柱塞式结构。输入轴1通过支撑轴承2安装在泵壳体3上，输入轴下端与输入轴轴线成18°锐角；斜盘4通过支撑轴承5安装在输入轴1所形成的端面曲轴的曲拐上；斜盘上安装有导向定位滑块6，导向定位滑块在固定于泵壳体上的导向滑槽7中沿轴向来回滑动；一组连杆9的万向球铰8安装在斜盘的分度圆上，连杆的另一组万向球铰16与一组柱塞10相连；万向球铰8和万向球铰16均采用钢珠15包球；一组柱塞在缸体18分度圆上的柱塞孔中或柱塞套17中沿轴向往复运动完成吸水、压水功能；柱塞10吸水的时候，进水单向阀19开启，出水单向阀20关闭；柱塞10压水的时候，出水单向阀20开启，进水单向阀19关闭；缸体与泵壳体刚性联接，两者之间无相对运动；在缸体的柱塞孔上可以安装第一道密封圈11、第二道密封圈12和第三道密封圈14三道密封圈，通过这三道密封圈将缸体柱塞孔中的海水或淡水介质与泵壳体内的润滑油可靠地隔离开。
图2表示连杆两端万向球铰钢珠限位式结构原理图，连杆9一端的万向球铰8安装在斜盘4的分度圆上，连杆的另一端万向球铰16与缸体18一组柱塞孔中的柱塞10相连；万向球铰8和万向球铰16均采用钢珠15包球。
图3为柱塞套安装有三道密封圈的结构示意图；本发明在柱塞套17和柱塞10之间采用三道密封圈形成组合密封圈结构，第一道密封圈11和第二道密封圈12共同作用将润滑油和泄漏水隔离开，在第二道密封圈12和第三道密封圈14之间形成泄漏水存放区，泄漏水经泄水孔13流到泵体外；由于泄漏水无压力，流量很小，因此可大大提高密封圈效果。
图4为斜盘、定位导向滑块及导向滑槽结构示意图。结合图1，输入轴1所形成的端面曲轴的曲拐中心线O1--O1作以O-O和O1--O1的交点A为顶点、以O1--O1为素线的圆锥面运动，曲拐与支撑轴承5和斜盘4外侧安装的定位导向滑块6联合作用，后者与固定于泵壳体上的导向滑槽7沿轴向滑动配合；使斜盘4只能作以A为中心的球面摆动，斜盘与缸体和泵壳体之间无相对转动。

Claims (5)

1.一种海水或淡水轴向柱塞液压泵，缸体分度圆上均匀设置有柱塞孔，各柱塞孔通过孔道连通吸水口和出水口，柱塞孔与吸水口、出水口之间的孔道内分别设有单向阀，柱塞与柱塞孔滑动配合，斜盘通过连杆与柱塞活动连接，连杆一端的万向球铰安装在斜盘的分度圆上，连杆另一端的万向球铰与柱塞相连，缸体与泵壳体刚性连接，输入轴通过支撑轴承安装在泵壳体上；其特征在于：所述输入轴下端与输入轴轴线成5°～20°锐角、形成端面曲轴；斜盘通过支撑轴承安装在端面曲轴下端的曲拐上；斜盘外侧安装有定位导向滑块，后者与固定于泵壳体上的导向滑槽沿轴向滑动配合。
2.如权利要求1所述的海水或淡水轴向柱塞液压泵，其特征在于：所述缸体的柱塞孔或柱塞套上安装有三道密封圈，将缸体柱塞孔中的海水或淡水介质与泵壳体内的润滑油可靠地隔离开。
3.如权利要求1或2所述的海水或淡水轴向柱塞液压泵，其特征在于：所述连杆两端万向球铰均采用钢珠限位。
4.如权利要求1或2所述的海水或淡水轴向柱塞液压泵，其特征在于：所述连杆与柱塞机构有7～9组；所述输入轴下端与输入轴轴线成16°～19°锐角。
5.如权利要求3所述的海水或淡水轴向柱塞液压泵，其特征在于：所述连杆与柱塞机构有7～9组；所述输入轴下端与输入轴轴线成16°～19°锐角。
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