CN104776018B - 一种动静压润滑型配流盘 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压元件技术领域，尤其是涉及一种柱塞泵用的配流盘。一种动静压润滑型配流盘，整体呈盘状，包括一侧的腰形的高压排油口和另一侧与前者相隔离的腰形低压吸油口及近外周侧的安装定位孔，所述柱塞泵配流盘，由排油分块和吸油分块拼接而成，拼接位置分别位于所述腰型的低压吸油口的始、末端边缘，且排油分块上接头搭接在吸油分块下接头的上方，外密封带宽度是内密封宽度的1.1~1.3倍，该排油分块的外密封封端面上还设有多条开口在排油口的“η”形立体渐变槽。本发明具有布局合理，方便加工针对配流盘具体部位的特殊处理加工的特点，基于流体动压润滑产生要求，采用该配流盘可有效减小泄漏，降低配流振动和噪音，减小缸体倾覆力矩的发生。

Description

一种动静压润滑型配流盘

技术领域

本发明涉及一种液压元件技术领域，尤其是涉及一种柱塞泵用的配流盘。

背景技术

柱塞泵配流副中油膜同时起着润滑和密封作用的特点，即需要密封各柱塞压缩腔又为轴向支撑缸体高度转动提供动静压润滑。目前高速高压柱塞泵的发展，正受到配流副润滑和密封特性的严重制约，大大影响了柱塞泵的可靠性和使用寿命，众多研究分析了吸排油口间存在的大压力差和配流盘上开设槽孔以减轻汽蚀和振动噪音，但很少由此带来增大泄漏问题。采用动压密封是当期研究热点，如申请号201410254682.9。基于剩余压静力设计的原理（平衡系数法）设计的配流盘，转子缸体的压静力总大于配流副液膜的分离力，而动压密封在膜厚较大时，效果并不明显，吸、排口间大压力差下，转子缸体内柱塞作用下，缸体作用在排油口侧的压力远大于吸油口侧的压力，从而配流副形成的液膜呈排油口侧低，吸油口侧高的楔形液膜，这样吸油口侧实际产出的动压几乎为零。也就是说，配流副液膜的分离力分布非常不均匀，为了提高分离力，重点提高排油口侧的液膜刚度，同时也应提高吸油口侧的分离力，减少楔形液膜角度。为此，工程实践和理论研究都在寻求一种新型配流盘，以提高液膜刚度，同时减少转子的倾覆力矩。

发明内容

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种动静压润滑型配流盘，整体呈盘状，包括一侧的腰形高压排油口和另一侧与前者相隔离的腰形低压吸油口及近外周侧的安装定位孔，置于柱塞泵内，与转子缸体组成配流副，所述动静压润滑型配流盘的外径大于对应转子缸体的端面外径2~5mm，由排油分块和吸油分块拼接而成，其中排油分块大于吸油分块，拼接位置为所述腰形低压吸油口的始末边缘，且排油分块接头压在吸油分块接头上，外密封带宽度是内密封带宽度的1.1~1.3倍，该排油分块的外密封带端面上还设有多条开口在排油口的“η”形立体渐变槽。

分体式配流盘，方便加工，可以有针对性地设置具体结构，接头位于低压区泄漏量小，并且，在高频率柱塞压油动作下，排油分块的排油口中末部位受到高压，在拼接位置排油分块的接头有翘曲趋势，并高频地以微动开合动作的方式做功，将渗入的油液压挤压出拼接缝隙。由于高速转子的转动，液体的剪切流流速随半径成正比，所以外密封带宽度比内密封宽度可以减少泄漏，而且设置的“η”形立体渐变槽可以将一定的高压油从排油口引到密封端面，根据F=P×S,直接提高了静压辅助支撑转子缸体效果，同时渐变槽还能产生动压效果，进一步加强了辅助支撑转子缸体效果。这样就可以提高液膜刚度，而且外密封带产生的力臂长，能有效地减少转子的倾覆力矩。

本发明的技术方案还可以进一步完善,作为优选，一种动静压润滑型配流盘，所述的“η”形立体渐变槽，长边槽宽渐窄，短边槽宽等宽，两边开口处槽深5~20μm，向顶端逐渐变浅。所述的“η”形立体渐变槽，长边与转子转动方向在排油口切线呈30°~60°锐角，短边与转子转动方向在排油口切线垂直。该“η”形立体渐变槽所引高压油到外密封带到，可以提高液膜产生的分离力，同时，长边槽宽渐窄，高速剪切流将先从长边流入该收敛型槽，逐渐升压，到“η”形的顶端，而短边与转子转动方向在排油口切线垂直，而没有剪切作用卷入排油口的高压油，反而起到将到“η”形的顶端的附加了动压的部分油液导回排油口，减少了向外周侧的泄漏。

作为优选，一种动静压润滑型配流盘，所述排油分块接头的卸荷区呈下斜坡面，坡度为-0.5°~ -1.5°，斜坡最高处始于上死区中心线，并向排油分块上接头的最小厚度处下降，即下斜坡最低处；所述排油分块上接头的预压区呈上斜坡面，坡度为0.5°~1.5°，斜坡最低处始于排油分块上接头的最小厚度处，终于高压排油口始端边缘线的切线，即上斜坡最高处。

位于上死区的下斜坡可以配合柱塞向外运动已经封闭的余隙死容积的高压油加速膨胀卸压；而在下死区的上斜坡可以配和柱塞向内挤压将封闭的满柱塞腔低压油加速压缩升压；并且该压力调整过程主要是通过做功方式，避免了节流阻尼孔槽的严重能量耗散，由于工作介质的体积模量足够大，极小的体积改变可以带来很大的压力升降。可以避免节流阻尼孔槽因柱塞泵转速改变，因过流截面约束不自适应调整流量以进行高低压油量恰当的比例混合的僵化过渡调整的缺陷。该设置可以减少高低压口间的泄漏，有利于减少振动噪音。

作为优选，一种动静压润滑型配流盘，所述的吸油分块在转子转动方向呈上斜坡面，控制总坡高在15~25μm，即吸油分块的厚度比排油分块对应中心对称部位高10~20μm。一般配流副液膜在吸油区的厚度大于排油区，好在吸油区的压力远小于排油区，所以泄漏相对不大。本发明是分体式的配流盘，因此，可以方便地将相比排油分块的的吸油分块的厚度在转子转动方向向呈上斜坡面，控制总坡高在15~25μm。这样即使转子缸体受倾覆力矩作用下有偏离吸油口的趋势，但是实际液膜厚度仍然在10μm以内，可以在高速条件下产生显著的动压效果，从而能对转子缸体的倾覆力矩起到负反馈的作用，即减小倾覆力矩。

因此，本方案利用了动压产生规律，发散间隙降压，收敛间隙增压。采用分体式配流盘结构，方便对配流盘的具体部分进行特别处理，以实现配流盘上动静压润滑和对倾覆力矩起动负反馈的作用，以减小倾覆力矩，更是减少了泄漏。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明实施例构件1的结构示意图；

图3是本发明实施例构件2的结构示意图；

图4是图3的左视图。

图中：1、排油分块，101、高压排油口，102、排油分块上接头，103、WC耐磨抗汽蚀层，2、吸油分块，201、低压吸油口，202、吸油分块下接头，3、安装定位孔，4、“η”形立体渐变槽。

具体实施方式

下面通过实施例并结合图1到图4，对本发明的技术方案作进一步具体说明。

实施例1：一种动静压润滑型配流盘，整体呈盘状，置于柱塞泵内，与转子缸体组成配流副，见图1，包括一侧的腰形的高压排油口101和另一侧与前者相隔离的腰形低压吸油口201及近外周侧的安装定位孔3，所述动静压润滑型配流盘配流盘，由排油分块1和吸油分块2拼接而成，其中排油分块1，见图2，大于吸油分块2，见图3和图4，拼接位置分别位于所述腰形的低压吸油口201的始、末端边缘，且排油分块上接头102搭接在吸油分块下接头202的上方，所述柱塞泵配流盘的外径大于对应转子缸体的端面外径2mm，外密封带宽度是内密封带宽度的1. 1倍，该排油分块的外密封带端面上还设有5条开口在排油口的“η”形立体渐变槽。所述排油分块上接头102的卸荷区呈下斜坡面，坡度为-0.5°，斜坡最高处始于上死区中心线，并向排油分块上接头102的最小厚度处下降，即下斜坡最低处，如图中打网格区域；所述排油分块上接头102的预压区呈上斜坡面，坡度为1.5°，斜坡最低处始于排油分块上接头的最小厚度处，终于高压排油口始端边缘线的切线，即上斜坡最高处，见图中打斜线区域。分体式配流盘，方便加工，可以有针对性地设置具体结构，拼接接头位于低压区泄漏量小，位于上死区的下斜坡可以配合柱塞向外运动已经封闭的余隙死容积的高压油加速膨胀卸压；而在下死区的上斜坡可以配和柱塞向内挤压将封闭的满柱塞腔低压油加速压缩升压；并且该压力调整过程主要是通过做功方式，避免了节流阻尼孔槽调节的严重能量耗散，由于工作介质的体积模量足够大，极小的体积改变可以带来很大的压力升降。可以避免节流阻尼孔槽因柱塞泵转速改变，因过流截面约束不自适应调整流量以进行高低压油量恰当的比例混合的僵化过渡调整的缺陷。并且，在高频率柱塞压油动作下，排油分块的排油口中末部位受到高压，在拼接位置排油分块的接头有翘曲趋势，并高频地以微动开合动作的方式做功，将渗入的油液压挤压出拼接缝隙，而且有抬升下死区的上斜坡的作用，但是因为距离上死区较近，翘曲抬升影响相对较小，并受到安装定位孔3靠近安装的限制，所以翘曲抬升影响可以忽略。由于高速转子的转动，液体的剪切流流速随半径成正比，所以外密封带宽度比内密封宽度大可以减少泄漏，而且设置的“η”形立体渐变槽可以将一定的高压油从排油口引到密封端面，根据F=P×S,直接提高了静压辅助支撑转子缸体效果，同时渐变槽还能产生动压效果，进一步加强了辅助支撑转子缸体效果。这样就可以提高液膜刚度，同时减少转子的倾覆力矩。

实施例2：结构原理同实施例1，其中区别在于：排油分块上接头102搭接在吸油分块下接头202的上方，所述排油分块上接头102的卸荷区呈下斜坡面，坡度为0.5°，斜坡最高处始于上死区中心线，并向排油分块上接头102的最小厚度处下降，即下斜坡最低处，如图中打网格区域；所述排油分块上接头102的预压区呈上斜坡面，坡度为1°，斜坡最低处始于排油分块上接头的最小厚度处，终于高压排油口始端边缘线的切线，即上斜坡最高处，见图中打斜线区域。所述动静压润滑型配流盘的外径大于对应转子缸体的端面外径3.5mm，外密封带宽度是内密封带宽度的1.2倍，所述的“η”形立体渐变槽，有7条，长边槽宽渐窄，短边槽宽等宽，两边开口处槽深5μm，向顶端逐渐变浅。所述的“η”形立体渐变槽，长边与转子转动方向在排油口切线呈30°锐角，短边与转子转动方向在排油口切线垂直。所述的吸油分块2在转子转动方向向呈上斜坡面，控制总坡高在15μm，即吸油分块的厚度比排油分块对应中心对称部位高10μm。

该“η”形立体渐变槽所引高压油到外密封带到，可以提高液膜产生的分离力，同时，长边槽宽渐窄，转子转动方向ω带来的高速剪切流将先从长边流入该收敛型槽，逐渐升压，到“η”形的顶端，而短边与转子转动方向在排油口切线垂直，而没有剪切作用卷入排油口的高压油，反而起到将到“η”形的顶端的附加了动压的部分增压油液导回排油口，减少了向外周侧的泄漏。

实施例3：结构原理同实施例2，排油分块上接头102搭接在吸油分块下接头202的上方，所述排油分块上接头102的卸荷区呈下斜坡面，坡度为-0.5°，斜坡最高处始于上死区中心线，并向排油分块上接头102的最小厚度处下降，即下斜坡最低处，如图中打网格区域；所述排油分块上接头102的预压区呈上斜坡面，坡度为0.5°，斜坡最低处始于排油分块上接头的最小厚度处，终于高压排油口始端边缘线的切线，即上斜坡最高处，见图中打斜线区域。所述动静压润滑型配流盘的外径大于对应转子缸体的端面外径5mm，外密封带宽度是内密封带宽度的1.3倍，所述的“η”形立体渐变槽4，有3条，长边槽宽渐变窄，短边槽宽等宽，两边开口处槽深15μm，向顶端逐渐变浅。所述的“η”形立体渐变槽，长边与转子转动方向在排油口切线呈45°锐角，短边与转子转动方向在排油口切线垂直。所述的吸油分块2在转子转动方向向呈上斜坡面，控制总坡高在20μm，即吸油分块的厚度比排油分块对应中心对称部位高15μm。更大的外、内密封带宽度比，可以有更大的空间设置“η”形立体渐变槽4，提升动静压辅助支撑效果，也保证了密封效果。

实施例4：结构原理同实施例3，排油分块1上接头102搭接在吸油分块下接头202的上方，所述排油分块上接头102的卸荷区呈下斜坡面，坡度为-0.1°，斜坡最高处始于上死区中心线，并向排油分块上接头103的最小厚度处下降，即下斜坡最低处，如图中打网格区域；所述排油分块上接头103的预压区呈上斜坡面，坡度为1.5°，斜坡最低处始于排油分块上接头的最小厚度处，终于高压排油口始端边缘线的切线，即上斜坡最高处，见图中打斜线区域。柱塞孔见图中双点划线所示的椭圆形，所述动静压润滑型配流盘的外径大于对应转子缸体的端面外径5mm，确保柱塞端面得到液膜支撑，外密封带宽度是内密封带宽度的1.3倍，所述的“η”形立体渐变槽4，有6条，长边槽宽渐窄，短边槽宽等宽，两边开口处槽深15μm，向顶端逐渐变浅。所述的“η”形立体渐变槽，长边与转子转动方向在排油口切线呈60°锐角，短边与转子转动方向在排油口切线垂直。所述的吸油分块2在转子转动方向ω呈上斜坡面，控制总坡高在25μm，即吸油分块的厚度比排油分块对应中心对称部位高20μm。因为本发明是分体式的配流盘，可以方便地将相比排油分块的吸油分块的厚度在转子转动方向向呈上斜坡面，控制总坡高。转子转动高速转动这样即使转子缸体受倾覆力矩作用下有偏离吸油口的趋势，但是实际液膜厚度仍然在10μm以内，可以在高速条件下产生显著的动压效果，从而能对转子缸体的倾覆力矩起到负反馈的作用，即减小倾覆力矩。

因此，本发明具有布局合理，方便加工针对配流盘具体部位的需特殊处理加工的特点，采用分体式结构，基于流体动压润滑产生要求，实际组成配流副时，控制油膜厚度应小于10微米，在排油口的外密封带上设置动静压润滑槽，可以提高液膜刚度，减小倾覆力矩，便于液膜形状优化，采用该配流盘可有效减小泄漏，降低配流振动和噪音，减少汽蚀在吸油口始端的发生。

Claims (4)

1.一种动静压润滑型配流盘，整体呈盘状，包括一侧的腰形高压排油口（101）和另一侧与前者相隔离的腰形低压吸油口（201）及近外周侧的安装定位孔（3），置于柱塞泵内，与转子缸体组成配流副，其特征在于所述动静压润滑型配流盘的外径大于对应转子缸体的端面外径2~5mm，由排油分块（1）和吸油分块（2）拼接而成，其中排油分块（1）大于吸油分块（2），拼接位置为所述腰形低压吸油口（201）的始末边缘，且排油分块上接头（102）压在吸油分块接头（202）上，外密封带宽度是内密封带宽度的1.1~1.3倍，该排油分块的外密封带端面上还设有多条开口在排油口（101）的“η”形立体渐变槽（4）。

2.根据权利要求1所述的动静压润滑型配流盘，所述的“η”形立体渐变槽（4），长边槽宽渐窄，短边槽宽等宽，两边开口处槽深5~20μm，向顶端逐渐变浅；长边与转子转动方向在排油口切线呈30°~60°锐角，短边与转子转动方向在排油口切线垂直。

3.根据权利要求2所述的动静压润滑型配流盘，其特征在于所述排油分块接头的卸荷区呈下斜坡面，坡度为-0.5°~-1.5°，斜坡最高处始于上死区中心线，并向排油分块接头（102）的最小厚度处下降，即下斜坡最低处；所述排油分块上接头（102）的预压区呈上斜坡面，坡度为0.5°~1.5°，斜坡最低处始于排油分块上接头（102）的最小厚度处，终于高压排油口（101）始端边缘线的切线，即上斜坡最高处。

4.根据权利要求1所述的动静压润滑型配流盘，其特征在于所述的吸油分块（2）在转子转动方向上呈上斜坡面，控制总坡高在15~25μm，即吸油分块的厚度比排油分块对应中心对称部位高10~20μm。