CN102606436A - 柱塞泵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柱塞泵，曲轴上设有至少两个曲拐，曲拐上连接有连杆，连杆另一端带动一个活塞在活塞缸体内上下运动，其特征在于：所述连杆、活塞和活塞缸体为至少两组，每组包括三个，每组的三个连杆套装于同一个曲拐之上，每组的三个活塞缸体的轴线不在同一平面上，每组活塞缸体包括第一缸体、第二缸体和第三缸体，第一缸体和第二缸体轴线与竖直方向的夹角为锐角，第二缸体位于第一缸体和第二缸体中间，第二缸体轴线保持竖直。曲轴的每个曲拐之间设置有主轴支撑轴颈，主轴支撑轴颈的外径不小于曲轴直径。本发明的柱塞泵占地面积更小、使用场合更灵活，曲轴的强度更大，使用寿命长；密封件的高硬度、高耐磨、抗水解性能更好。

Description

柱塞泵
技术领域
本发明涉及液压装置领域。
背景技术
现今，国内外的大型煤矿、铁矿、金矿等等所用的排水泵，均在200米3/小时以上，所以对大排水量水泵的流量、扬程、电机功率的要求很高，对排水流量大、扬程高、电机功率小的节能水泵需求巨大，此前，公告中公布的V型柱塞泵，虽然能满足市场需求的流量大、扬程高、电机小的要求。但是，此泵的V型结构，使水泵左右对称两排增加柱塞数量以达到大流量，所占空间大、上下矿井、运输难度大，并且对井下安装空间也得充足；并且泵重量大，对运输安装要求难度很高；而且，泵总长过长，达到接近2000mm左右，对泵加工精度要求也高，由此，对加工泵设备的长度，精度要求很高，造成几方面成本加大，给用户增加额外负担。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种占地面积更小、使用场合更灵活的柱塞泵。
本发明采用的技术方案是柱塞泵，曲轴上设有至少两个曲拐，曲拐上连接有连杆，连杆另一端带动一个活塞在活塞缸体内上下运动，其特征在于：所述连杆、活塞和活塞缸体为至少两组，每组包括三个，每组的三个连杆套装于同一个曲拐之上，每组的三个活塞缸体的轴线不在同一平面上。
每组活塞缸体包括第一缸体、第二缸体和第三缸体，第一缸体和第二缸体轴线与竖直方向的夹角为锐角，第二缸体位于第一缸体和第二缸体中间，第二缸体轴线保持竖直。
第一缸体和第二缸体轴线与竖直方向的夹角不大于40°，三个活塞缸体沿曲轴轴线螺旋状排列。
所述曲拐为3至6个。
每个缸体上设有一个吸水腔和一个排水腔。
所述曲轴的每个曲拐之间设置有主轴支撑轴颈，主轴支撑轴颈的外径不小于曲轴直径。
本发明的有益效果是，占地面积小，适用于空间狭小的使用场合；曲轴的强度更大，使用寿命长；密封件的高硬度、高耐磨、抗水解性能更好；给用户节省了泵运输、安装、电机功率三方面的节省，也使泵加工成本大幅下降，直接给用户节省了大量的额外的开支。
附图说明
图1为本发明立体图。
图2为本发明柱塞泵的俯视图。
图3为图1对应的左视图。
图4为图2中沿A-A方向的剖视图。
图5为图2中沿B-B方向的剖视图。
图6为图4中C区域局部放大图。
图中标记为：1-第一缸体，2-第二缸体，3-第三缸体，4-曲轴，5-曲拐，6-连杆，7-主轴支撑轴径。
具体实施方式
如图1所示，本发明的柱塞泵的活塞缸体分为3组，每组3个缸体，分别为第一缸体1、第二缸体2和第三缸体3，第二缸体2的轴线为竖直方向，活塞缸体内的运动往复件由连杆6带动，每个缸体对应于一个连杆6，三个连杆6同时安装于一个曲拐5之上，曲拐5有三个，对应三组连杆6、活塞。第一缸体1和第三缸体3分别位于第二缸体2的两侧，其轴线与竖直方向的夹角为锐角，最好小于40°，最优化方案为20°到30°，角度过大会带来活塞的偏量磨损，降低活塞的连续使用寿命，角度过小会造成空间上的干涉，影响三个缸体在零部件上的安装，需拉长三个缸体沿曲轴4轴线的分布长度才能避免空间干涉。经过试验测试，采用30°角比40°角的偏量摩擦减少，平均使用寿命提高26％，小于30°角后每缩减相同角度对偏量摩擦的影响幅度降低，但是减小相同角度而使三个活塞缸体沿曲轴4轴线的分布长度的加长幅度变得更大。在小于30°的时候，情况刚好相反，在30°±3°的范围都可以取得结构紧凑和摩擦减小的最优化组合。
下面是发明的柱塞泵和V型柱塞泵在结构上的对比，排水量为270米3/小时，扬程400米，注水柱塞直径为φ125，本发明的柱塞泵的缸数为9，V型柱塞泵的缸数为10。
一、总长：(1)V型柱塞泵为5个曲拐5，4个两缸中心距共为300×4＝1200mm。加上曲轴4两端220+310＝530，总长为530+1200＝1730mm。
(2)本发明W型的柱塞泵为3个曲拐5，2个两缸中心距共为270×2＝540mm，加上曲轴4两端530+540＝1070mm，1730-1070＝660mm。所以，本发明的柱塞泵比V型泵的总长度约短660mm。
V型柱塞泵中的2个连杆6比W型泵中的3个连杆6的中心距还大30mm，因为曲轴4长度超过1米后，需要附加的长度用来增加曲轴4的强度，同时本发明的柱塞泵左右方向的宽度没有比V型柱塞泵加宽。由此可见本发明的柱塞泵在占地面积小这一方面具有很强优势。
下面叙述中以柱塞泵的曲轴4轴线的方向为前后，竖直方向为上下，与前两者垂直的为左右。曲轴4上设有三个曲拐5对应于三组连杆6，每组连杆6为三个，那么这三个连杆6的一端都套装于同一个曲拐5上，连杆6的前后位置不同，那么对应的活塞及活塞缸体的前后位置也是不同的，相邻两个活塞轴线在前后方向的间距就是相邻两个连杆6中心的间距，前后的错落，可以使三个活塞缸体沿曲轴4径向的排布更有空间宽裕度，因此使结构更加紧凑，更节省空间。每个活塞对应一个连杆6，连杆6结构就比V型柱塞泵的连杆6更简单，连杆6处的活塞缸体的内腔形状不必为避让连杆6而特定设计。由于三个活塞缸体左右分布，曲拐5处于同一位置时，也即同一时刻，三个活塞处于不同的行程状态，避免载荷在某一时刻的集中，减低曲拐5承受的最大扭矩。
每个活塞缸体各自独立的设有一个吸水腔和一个排水腔，第一缸体1和第三缸体3的吸水腔壳体位于柱塞泵两侧，第二缸体2的吸水腔位于柱塞泵前端。为了结构紧凑和加工、安装方便方面的考虑，各组活塞缸体的中第一缸体1设置为一体式结构，并且前后一致，当然三个第一缸体1也可以左右方向有一定的交错。同理三个第二缸体2、三个第三缸体3都可以采用与第一缸体1相同的结构。三个第一缸体1的吸水腔连通在一起，位于柱塞泵的侧面。这样三个吸水腔、排水腔的结构有效降低了泵的吸排水阻力，提高了泵的排水效率，从而使配用功率减小，也减小了泵在加工过程对设备的要求。
相邻两个曲拐5之间设置有主轴支撑轴径7，用以保证曲轴4有足够的强度和提高曲轴4的抗折断性，泵的流量越大，扬程越高，对于泵中曲轴4强度要求就越高，本发明中主轴支撑轴径7的增加，有效保证了大型流量泵在高强度、运转、使用过程中始终保持正常工作，延长了泵的使用寿命。主轴支撑轴径7与壳体轴瓦配合。同时由于曲轴4长度缩短，承受扭力更大，同时还可以适当增加曲轴4直径。
因为曲轴4越短，承受的轴向扭力就越小，反之曲轴4越长，每单位面积承受的扭力就越大，更能提高曲轴4的抗折断性。
本发明W型的柱塞泵比V型泵高300mm，不会造成运送、安装困难。效率：由于W型的阻塞泵比V型泵的总长缩短至60％左右，并且，把其中1/3缸放置与曲轴4保持垂直90°位置，这样不但使泵盖的排水室长度尺寸减小，有效减少了排水的阻力，提高了出水的顺畅性，还使泵中的30％往复件的表面非正常磨擦力减少至零，这样就有效提高了泵的使用寿命，延长了使用时间，使泵的排水效率由此前的75％-83％提升至83％-92％。
本发明的实施方式之一：曲轴4总长度为1070mm，曲轴主轴径为φ100mm，支撑轴径为φ100mm。曲拐5数量为3，主轴支撑轴径7数量为2，主轴支撑轴径7宽度为45mm，曲轴承受最大扭矩为6500N.m。活塞缸的外径为φ125，夹角为为30°至40°，一个连杆宽46，三个连杆需要留有一定间隙，那么一个曲拐5宽度为150mm，曲轴4最大外圆为φ215mm。
另一方面，柱塞泵中的密封材质的耐磨，耐水解性是保证泵运转正常的主要部件，传统柱塞泵中使用的密封材质多是橡胶和聚氨脂橡胶。此两种材质虽能起到密封作用，但是，大流量、高扬程柱塞泵中的柱塞、拉杆直径都加大。从而使密封的硬度、耐磨度都随之增加。所以，此两种材质由于自身的不抗高耐磨，不高抗水解性无法保证泵长时间正常使用，造成使用寿命短。本发明中柱塞泵的密封件采用具有高耐磨抗水解性聚，醚聚氨脂作为密封材质，此材质自身具有高硬度、高耐磨、高抗水解三种特点，对柱塞泵使用的大强度、高往复运转具有更好的适应性。此材质大大提高密封件内外部的硬度和耐磨度，使泵的使用寿命提高5倍以上，使泵能保持长时间的连续运转。根据实验证明，采用聚醚聚氨脂的材料可使密封件的寿命平均提高17％。

Claims (7)

1.柱塞泵，曲轴(4)上设有至少两个曲拐(5)，曲拐(5)上连接有连杆(6)，连杆(6)另一端带动一个活塞在活塞缸体内上下往复运动，其特征在于：所述连杆(6)、活塞和活塞缸体为至少两组，每组包括三个，每组的三个连杆(6)套装于同一个曲拐(5)之上，每组的三个活塞缸体的轴线不在同一平面上。
2.如权利要求1所述的柱塞泵，其特征在于：每组活塞缸体包括第一缸体(1)、第二缸体(2)和第三缸体(3)，第一缸体(1)和第二缸体(2)轴线与竖直方向的夹角为锐角，第二缸体(2)位于第一缸体(1)和第三缸体(3)中间，第二缸体(2)轴线保持竖直。
3.如权利要求2所述的柱塞泵，其特征在于：所述第一缸体(1)和第二缸体(2)轴线与竖直方向的夹角不大于40°，三个活塞缸体沿曲轴(4)轴线螺旋状排列。
4.如权利要求1所述的柱塞泵，其特征在于：所述曲拐(5)为3至6个。
5.如权利要求1所述的柱塞泵，其特征在于：每个活塞缸体上设有一个吸水腔和一个排水腔。
6.如权利要求1所述的柱塞泵，其特征在于：所述曲轴(4)的每个曲拐(5)之间设置有主轴支撑轴径(7)，主轴支撑轴径(7)的外径不小于曲轴(4)直径。
7.如权利要求1所述的柱塞泵，其特征在于：所述柱塞泵中设有密封件，密封件采用聚醚聚氨脂材料。
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