CN101196182A

CN101196182A - 水压机

Info

Publication number: CN101196182A
Application number: CNA2007101941977A
Authority: CN
Inventors: P·奥尔森; O·T·汉森; L·马滕森
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 2006-12-04
Filing date: 2007-12-03
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2027-12-03
Also published as: DE102006057364B4; CN101196182B; US7963209B2; DE102006057364A1; US20080223207A1

Abstract

本发明涉及一种具有布置成可在气缸内移动的至少一个活塞的水压机，活塞连接到具有滑动表面(17)的滑瓦(11)上，滑瓦通过该滑动表面支承在旋转斜盘上，在滑动表面(17)和旋转斜盘之间布置了减摩塑料(16)。结合该水压机的高性能，本发明致力于提供足够的寿命。为此，滑动表面(17)和塑料(16)之间的接触区(18)制成为在周向的至少一个位置径向地显露。

Description

水压机

技术领域

本发明涉及一种具有布置成可在气缸内移动的至少一个活塞的水压机(water hydraulic machine)，该活塞连接到具有滑动表面的滑瓦(slide shoe)上，通过滑动表面该滑瓦支承在旋转斜盘(swashplate)上，在滑动表面和旋转斜盘之间布置了减摩塑料(plastic material)。

背景技术

例如，从DE10223844A1中获知了该种水压机。该水压机以水作为液压介质进行工作。由于水没有润滑特性，为确保彼此相对移动的零件可以尽可能低的磨损方式相互滑动而采用了减摩塑料。

对于下列说明，用语“减摩”必须始终理解成塑料与材料的相互作用，以减摩的方式塑料对该材料施加压力。例如，如果旋转斜盘由钢制成，则塑料以低摩擦方式与钢相互作用。

如由丹麦Nordborg的丹佛斯(Danfoss A/S)公司以“Nessie”命名的水压机已在许多应用中证明了它们的价值。例如，该水压机可在反渗透系统中用作泵。

如果水压机必须尺寸设置成用于高性能，则最终会在运转一定时间后在减摩塑料上出现损坏。

发明内容

本发明基于保证足够寿命的以及高性能水压机的任务。

通过介绍中所提及的水压机，由于滑动表面和塑料之间的接触区制成为在周向的至少一个位置内径向显露，故解决了该任务。

对于该解决方案，假定尤其是对于具有数百升/分钟的输送速度范围和50巴或更大输送压力的大泵而言，有时在滑动表面上出现了对塑料的损坏，这可导致水渗入到塑料和滑动表面之间的区域，也就是，渗入到接触区。现在，该水可从接触区毫无问题地溢出，这是因为在径向上接触区具有显露区域，该显露区域如直到目前为止的情形那样，未被塑料的其它区域覆盖或封闭。因此，在塑料和滑动表面之间不可积累过大的高压，该过大的压力将最终导致塑料从滑动表面上分开。因此，同样地当塑料没有如裂缝等那样的损坏时，该塑料以其它方式稳定地保持在滑动表面上。

优选地，接触区制成为径向向外地显露。在此处，用语“径向向外”涉及通常具有圆形滑动表面的滑瓦。同样地当滑动表面的形状偏离圆形形状时，“径向”是指从滑瓦的中心延伸并向外的方向。在滑瓦的径向外侧保持着(rule)最小的水压，以便进入到塑料和滑动表面之间的水可在此处溢出。

优选地，塑料具有沿旋转斜盘方向延伸的周向突出部，该突出部包绕着其表面与气缸内活塞的施压表面同样大的区域。因此，当水聚集在说起来是支承在旋转斜盘上滑动的区域内时，可完成压力释放。

如果该区域与位于气缸内的压力腔连接时，尤其是该种情形。因而，容易地确定了在该区域内总是保持与气缸内的压力相同。然而，这完全是作用在活塞上并经由活塞沿旋转斜盘挤压滑瓦的压力。由于平面同样地大，于是出现了动力平衡。这样，塑料上的机械应力很小。

优选地，塑料以贴身的(form-fitting)方式连接滑瓦。首先，这种贴身的连接必须确保在塑料和滑动平面之间不会产生平行于滑动表面的位移。当滑瓦和塑料之间的接触区沿周向在一个位置或多个位置敞开以便渗入到滑动表面和塑料之间的水可在此溢出时，也可实现贴身的连接。

优选地，滑瓦的滑动表面沿径向具有切口凹部，所述凹部接合塑料。这导致了两个效果。首先，塑料不仅在平行于滑瓦的滑动平面的方向上固定，而且在垂直于所述平面的方向固定。塑料接合凹部的切口并因而更好地固定。其次，该切口导致密封长度增加，从而可保持水渗入到滑瓦和塑料之间的凹部区域内的风险很小。

优选地，在凹部内塑料包绕滑动表面内的孔，在该孔内保持着气缸内的工作压力。工作压力于是径向向外推动塑料并在塑料和滑瓦之间提供改善的密封。例如，由于活塞具有在凹部内终止的开槽而可提供工作压力。

优选地，滑瓦的圆周覆盖有一层减摩合成材料，该减摩合成材料在周向的数个位置处连接塑料。塑料和合成材料可以相同的方式制成。合成材料确保了滑瓦可相对于压力板移动而不会引起相当大的磨损。这种合成材料因而可同时用来将塑料固定到滑动表面上。仍然地保持有中断，在该中断内，塑料和滑动表面之间的接触区未被覆盖以便在此进入的水可从接触区溢出。

优选地，连接部中的至少一个在周向上与滑动表面是贴身的。例如，这可因合成材料和塑料之间的连接部位于滑动表面的凹槽内而实现，该凹槽大致沿径向延伸。这会导致塑料甚至更好地固定在滑瓦上。

备选实施例可预见到塑料被制成盘，该盘借助于沿垂直于滑动表面的方向延伸的插接连接部连接到滑瓦上。通过该实施例，考虑到在运转时基本上仅平行于滑动表面的剪切力作用在滑瓦和塑料之间的连接部上。当活塞总是通过足够的力沿旋转斜盘挤压滑瓦时，轴向力，也就是，垂直于滑动表面的力实际上不具有损害作用。当塑料制成仅装接或推入的盘时，需要时该盘可容易地被更换，而不需要更换水压机的其它元件。这简化了维护并降低了维护成本。水压机寿命可通过更换这样的盘而被大大地延长。

面对滑动表面的盘的侧面优选具有凹部。因而，允许水渗入到盘和滑动表面之间的区域内。该水不会具有在其它位置溢出的问题，从而实际上不会削弱盘和滑瓦之间沿平行于滑动表面方向上的结合。

优选地，凹部具有小于该区域表面的表面。保持在区域内的压力于是通过足够的力沿滑动表面挤压盘，且同时以相对于旋转斜盘的液压平衡支承滑瓦。

优选地，滑瓦具有从滑动表面突出的突出部，盘装接到所述突出部上。这是个尤为简单的实施例。于是可显露盘的整个圆周，从而也使得盘和滑瓦之间的接触区在整个圆周上显露。因而渗入滑动盘和塑料之间的水可在任何位置径向向外地溢出。

突出部优选地制成为塑料元件的延伸部，该塑料元件位于滑瓦和固定在活塞上的球体之间。塑料元件同样由减摩塑料制成并确保滑瓦可随意地行对于活塞摆动，以便滑动表面总是保持平行于旋转斜盘排列。许多情形中，塑料元件将会注入或喷射到球体上。现在，当保持该塑料元件稍微从滑动表面突出时，出现了简易设计的“销钉(spike)”，形成塑料的盘可装接在该销钉上。

备选实施例可提供的滑瓦具有锁定环，盘插在该锁定环内。因此盘并非在内部径向地固定，而是在外部径向地固定。同样，这是个沿平行于滑动表面的位移紧固盘的简易方法。

如果锁定环形成为塑料的延伸部，则是有利的。在该情形中，不要求其它的元件形成锁定环。仅塑料必须稍微地延伸。当塑料无论以何种方式固定在滑瓦上时，这对盘提供了足够的固定。

优选地，锁定环在周向上具有至少一个开口，所述开口连接环形凹槽，该环形凹槽形成在塑料和滑瓦之间。已渗入滑动平面和塑料之间的水可进入环形凹槽。由于环形凹槽与开口连接，于是水可从塑料和滑动表面之间的接触区溢出而不会积累过大的压力。

附图说明

下文中，本发明基于优选实施例并结合附图进行说明，附图中：

图1为水压机的示意性截面图；

图2为具有滑瓦的水压机的活塞的截面图；

图3为滑瓦的正视图；

图4为根据图3的IV-IV截面的放大图；

图5为相对于图4进行改进的实施例；和

图6为相对于图4进行改进的另外的实施例。

具体实施方式

水压机1具有壳体2，在该壳体2内可转动地支承气缸鼓(cylinderdrum)3。气缸鼓3不可转动地连接到驱动轴4上。

数个气缸5位于并沿周向均匀分布在气缸鼓3内。在各个气缸内可移动地引导活塞6。气缸5经由连接座7连接到阀板8上，阀板8与控制板9相互作用。运转时，阀板8相对于控制板9转动。

水压机1制成为输送性能为500升/分钟(1/min)和输送压力为60巴(bar)的泵。

活塞6的驱动经由旋转斜盘10而产生。各个活塞6连接到滑瓦11上，连接借助于球体12形成，以便滑瓦可相对于活塞6倾斜。借助于压力板13，滑瓦11保持对旋转斜盘10施加压力。压力板13经由球窝接头14和弹簧15再次支承在气缸鼓3上。

当气缸鼓3在对驱动轴4起作用的扭矩的作用下转动时，活塞6以本身公知的方式沿气缸鼓3的轴向通过对旋转斜盘10施加压力的滑瓦11而往复运动。于是水压机作为泵进行工作。如果气缸5在右方位置供给有液压液体，则轴4转动，而水压机作为马达进行工作。

水压机1通过水作为液压介质进行工作。壳体2的内部通常也充满水，尽管这并非绝对必要。众所周知，水不具有润滑特性。为了保持旋转斜盘10和滑瓦11之间的低摩擦，减摩塑料16位于滑瓦的滑动表面17和旋转斜盘10之间。减摩塑料主要地是一种基于聚芳醚酮的高阻抗热塑性塑料，尤其是基于聚醚醚峒(PEEK)、聚酰胺、聚缩醛、聚芳醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯硫醚、聚砜、聚醚砜(polyether sulphone)、聚醚酰亚胺、聚丙烯酸酯、象热塑性酚醛树脂(novolacquer resin)等的酚醛树脂。塑料可提供有玻璃、石墨、聚四氟乙烯或碳的填料，该填料作为纤维时尤其有用。当水用作液压液体时，选择这些材料中的一种将会提供优良的运转性能。如DE10223844A1中所描述的那样，也可能使用类金刚石碳(DLC)层。

当考虑较大的泵时，象当前的情形那样，在不利状况下将会存在塑料16被损坏的风险，例如出现小裂缝。在该情形下，水可渗入塑料16和滑动表面17之间的接触区18。为了防止渗入的水在塑料16和滑动表面17之间积累成不允许地高的压力，如图4所示，提供接触区18在圆周上径向地显露，也就是，接触区18没有被任何其它元件所覆盖或封闭。已渗入接触区18的水因而可径向向外地溢出。具体地讲，这可能是因为在滑瓦11的径向外部(相对于滑瓦11)实际上未散布(prevail)较高的压力。滑动表面17具有凹部19，该凹部19设有径向切口(undercut)20。从塑料16径向向外延伸的突出部21接合在该切口20内。因此，滑动表面上的塑料16不仅确保要克服平行于滑动表面17作用的剪切力。而且该塑料16也要确保克服轴向力，也就是，沿轴6移动方向作用的力。此外，突出部还具有因作用在塑料上的压力而在此实现密封的优点。

塑料元件12位于球体12和滑瓦11之间，该塑料元件12也由减摩塑料制成。同样地在此处，水有可能渗入球体12和塑料元件之间。优选地，塑料元件22由与塑料16相同的材料制成。塑料元件22优选制成为便于喷射在滑瓦11上。

至少在与压力板13相互作用的区域内，滑瓦11由塑料23所包绕。塑料23也为减摩塑料，优选为与塑料16相同的材料。

如图2和图3所示，塑料16和塑料23经由沿周向均匀分布的总共四个连接部24而相互连接。连接部24位于径向延伸的凹槽25内，该径向延伸的凹槽25形成在滑瓦11内。塑料23以及塑料16因此也要克服相对于滑瓦11的转动。在连接部24所处位置内，接触区18覆盖在径向外部上。然而，这并不重要，因为渗入的水具有足够的自由空间以便从接触区18溢出。

在邻近旋转斜盘10的侧面，塑料16具有凹陷区域26。该区域26具有对应于气缸5内的压力表面的表面。经由形成在活塞6内的开槽27，开槽的段28也经过球体12并和开槽29一起延伸穿过塑料元件22进入凹部19内，气缸5的内部连接气缸5的内腔。因此，作用在活塞6上的压力还作用在区域26内。由于相同压力作用在其上的表面也相等，于是在活塞6上保持液压平衡。塑料通过其对旋转斜盘10施加压力的力，因此主要决定于弹簧15的力。

图5示出了滑瓦11的改进实施例，在该滑瓦11中，相同的元件如图4那样提供有相同的标号。

塑料16现在制成为盘30，该盘30仅装接到滑瓦上。

为此，盘30具有中心的开口31。塑料元件22延伸成通过延伸部32突出在滑动表面17上。延伸部32接合在切口20内，该切口20导致了额外改善的稳定性。延伸部32通过开槽27的段29而被刺穿，以便延伸部32沿轴向通过保持在气缸5内的压力而挤靠在滑瓦11上。

在面对滑动表面17的侧面上，盘30具有另一凹部33，但该凹部33的表面小于区域26的表面。即使水渗入盘30和滑动表面17之间，经由压力保持在区域26内的顶推力也将会通过足够的力地保持盘30对滑瓦11施加足够的压力。

运转时，作用在盘30上的力将主要地平行于滑动表面17导向。然后通过延伸部32接受了这些力。此外，压力板13确保了盘30保持在滑瓦11和旋转斜盘10之间。

同样在此处，接触区18向外部敞开。在根据图5的实施例中，接触区18甚至可在其整个圆周上敞开。

图6示出了根据图4的另外的改进，图中相同的元件提供有相同的标号。

在该情形下，塑料16再次制成盘30，该盘30可具有与在根据图5的实施例中相同的尺寸和特性。由于塑料23沿旋转斜盘10的方向从滑瓦11的圆周延伸并形成了锁定环34，从而保持了盘30。锁定环34具有分布在其圆周上的数个开口35，该数个开口35连接再次包绕接触区18的环形凹槽36。

渗入塑料16和滑动表面17之间区域内的水因而可溢出或径向向外挤压到环形凹槽36内。从该处，水可经由开口35向外流进壳体2的内部。

当维护具有根据图5和图6的实施例的水压机1时，可仅更换盘30而不需更换其它元件。这保持了少的维护成本并提供了延长水压机1寿命的简易方法。

Claims

1.一种具有布置成可在气缸内移动的至少一个活塞的水压机，所述活塞连接到具有滑动表面的滑瓦上，所述滑瓦通过所述滑动表面支承在旋转斜盘上，在所述滑动表面和所述旋转斜盘之间布置了减摩塑料，其特征在于，在所述滑动表面(17)和所述塑料(16)之间的接触区(18)制成为沿周向在至少一个位置径向地显露。

2.根据权利要求1的水压机，其特征在于，所述接触区(18)制成为径向向外地显露。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的水压机，其特征在于，所述塑料(16)具有沿所述旋转斜盘(10)的方向延伸的周向突出部，所述突出部环绕区域(26)，所述区域(26)的表面与所述气缸(5)中的所述活塞(6)的施压表面一样大。

4.根据权利要求3所述的水压机，其特征在于，所述区域(26)与位于所述气缸(5)中的压力腔连接。

5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的水压机，其特征在于，所述塑料(16)以贴身的方式连接所述滑瓦(11)。

6.根据权利要求5所述的水压机，其特征在于，所述滑瓦(11)的所述滑动表面(17)具有沿径向的切口凹部(19)，所述凹部接合所述塑料(16)。

7.根据权利要求6所述的水压机，其特征在于，在所述凹部(19)内，所述塑料环绕所述滑动表面(17)内的孔，在所述孔内保持着所述气缸(5)中的工作压力。

8.根据权利要求1至权利要求7中任一项所述的水压机，其特征在于，所述滑瓦(11)的圆周覆盖有一层减摩合成材料(23)，所述减摩合成材料(23)在周向的数个位置处具有连接所述塑料(16)的连接部(24)。

9.根据权利要求8所述的水压机，其特征在于，所述连接部(24)中的至少一个沿周向与所述滑动表面(17)是贴身的。

10.根据权利要求1至权利要求5中任一项所述的水压机，其特征在于，所述塑料(16)制成为盘(30)，所述盘(30)借助于沿垂直于所述滑动表面(17)的插接连接部连接到所述滑瓦(11)上。

11.根据权利要求10所述的水压机，其特征在于，所述盘(30)面对所述滑动表面(17)的侧面具有凹部(33)。

12.根据权利要求11所述的水压机，其特征在于，所述凹部(33)具有小于所述区域(26)的所述表面的表面。

13.根据权利要求10至权利要求12中任一项所述的水压机，其特征在于，所述滑瓦(11)具有从所述滑动表面突出的突出部(32)，所述盘(30)装接到所述突出部上。

14.根据权利要求13所述的水压机，其特征在于，所述突出部制成为塑料元件(22)的延伸部(32)，所述塑料元件(22)位于所述滑瓦(11)和固定在所述活塞(6)上的球体(12)之间。

15.根据权利要求10至权利要求12中任一项所述的水压机，其特征在于，所述滑瓦(11)具有锁定环(34)，所述盘(30)插在所述锁定环(34)内。

16.根据权利要求15所述的水压机，其特征在于，所述锁定环(34)形成为所述塑料(23)的延伸部。

17.根据权利要求15或权利要求16所述的水压机，其特征在于，所述锁定环(34)在周向上具有至少一个开口(35)，所述开口连接形成在所述塑料(16)和所述滑瓦(11)之间的环形凹槽(36)。