CN105240237B - 一种水润滑柱塞泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水润滑柱塞泵，包括壳体、左端盖、右端盖、凸轮轴、配流阀块、柱塞滑靴组件、压缩弹簧和配流阀，壳体上安装左端盖和所述右端盖；凸轮轴的安装在左端盖和右端盖上；配流阀块固定安装在壳体上，其上设置有进流通道、出流通道和柱塞腔；柱塞滑靴组件设置于柱塞腔处并伸入所述壳体内，其包括柱塞和滑靴；压缩弹簧竖直设置于配流阀块内；配流阀块在对应于柱塞滑靴组件的位置设置配流阀。本发明可以利用水作为介质进行动静压混合支撑，动静压混合支撑具有回转精度高、速度和载荷范围广、摩擦阻力及功耗小等优点，解决了在高速、重载条件下水润滑滑动轴承易磨损的问题，提高了柱塞泵的可靠性，同时，具有无污染、维护少等优势。

Description

一种水润滑柱塞泵

技术领域

本发明属于水润滑柱塞泵领域。

背景技术

随着能源危机的出现以及世界环保饮食的提高，以及水介质本身所具有的无污染、安全性好等天然优点，水液压技术在诸多领域(如水下作业、浮力调节等)具有油压系统无可比拟的优势，因而水液压技术得到了快速的发展。

传统的凸轮轴柱塞泵采用曲柄连杆机构，传动部件的摩擦副由矿物润滑油润滑，因而必须采用油水分离的结构，该结构柱塞泵主要存在的问题有：

1)转速低，体积大、功率质量比低，润滑油腔处于封闭状态，提高转速或压力将发热严重，容易失效，此外，发热导致的温度升高将引起油液变质，影响其润滑效果。

2)采用矿物油润滑容易造成油液泄漏污染，不利于环境保护。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了水润滑柱塞泵，其可实现所有摩擦副的水润滑，并可保证在高转速、高压力工作条件下的稳定性，具有较高的功率密度比，可能通过全水润滑解决了油污染的问题，具有无污染、维护少等优势，该泵适合以海水或淡水作为工作介质。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种水润滑柱塞泵，其特征在于，包括壳体、左端盖、右端盖、凸轮轴、配流阀块、柱塞滑靴组件、压缩弹簧和配流阀，其中，

所述壳体的左右两端分别安装所述左端盖和所述右端盖；

所述凸轮轴的左右两端分别可转动安装在所述左端盖和右端盖上，其包括水平设置的轴体及设置在轴体上的凸轮；

所述配流阀块固定安装在所述壳体上，其上设置有进流通道、出流通道和柱塞腔，所述进流通道和出流通道通过所述柱塞腔连通；

所述柱塞滑靴组件设置于所述柱塞腔处并伸入所述壳体内，其包括柱塞和滑靴，所述滑靴与所述凸轮的凸轮面相抵接，所述柱塞上设置有与所述柱塞腔连通的第一阻尼孔，所述滑靴上设置有第二阻尼孔，所述第一阻尼孔通过所述第二阻尼孔与所述壳体的内腔连通，所述第二阻尼孔能使所述柱塞腔内的流体流到所述凸轮与滑靴之间进行支撑；

所述压缩弹簧竖直设置于所述配流阀块内，其一端抵靠在所述配流阀块上，另一端抵靠在所述柱塞上，从而使所述滑靴始终抵靠在所述凸轮上，所述凸轮轴的旋转能带动所述柱塞滑靴组件往复运动；

所述配流阀块在对应于所述柱塞滑靴组件的位置设置所述配流阀，其包括吸入单向阀及压出单向阀并且二者的开闭分别通过所述柱塞滑靴组件的往复运动控制，所述吸入单向阀和压出单向阀分别用于控制所述进流通道和出流通道内流体的流动。

优选地，所述壳体的侧壁上设置有与壳体的内腔连通的第一回流通道，所述配流阀块上设置有与所述进流通道连通的第二回流通道，并且所述第一回流通道与所述第二回流通道连通；

所述凸轮轴的右端通过右塑料轴承安装在所述右端盖上，所述配流阀块上设置有与所述出流通道连通的第一支流通道，所述壳体上设置有与所述第一支流通道连通的第二支流通道，所述右端盖上设置有与所述第二支流通道连通的第三支流通道，所述右塑料轴承的侧壁上设置有第三阻尼孔，所述第三阻尼孔能使所述出流通道内的流体流到所述凸轮轴与所述右塑料轴承之间支撑凸轮轴，然后支撑凸轮轴的流体又流入壳体的内腔。

优选地，所述右塑料轴承采用PEEK或PTFE制成。

优选地，所述第三支流通道包括第一环形槽和与所述第一环形槽连通的第四阻尼孔。

优选地，所述第四阻尼孔的数量为多个。

优选地，所述壳体的侧壁上设置有与壳体的内腔连通的第一回流通道，所述配流阀块上设置有与所述进流通道连通的第二回流通道，并且所述第一回流通道与所述第二回流通道连通；

所述凸轮轴的左端通过左塑料轴承安装在所述左端盖上，所述配流阀块上设置有与所述出流通道连通的第四支流通道，所述壳体上设置有与所述第四支流通道连通的第五支流通道，所述左端盖上设置有与所述第五支流通道连通的第六支流通道，所述左塑料轴承的侧壁上设置有第五阻尼孔，所述第五阻尼孔能使所述出流通道内的流体流到所述凸轮轴与所述左塑料轴承之间进行支撑，然后支撑凸轮轴的流体又流入壳体的内腔。

优选地，所述左塑料轴承采用PEEK或PTFE制成。

优选地，所述第六支流通道包括第二环形槽和与所述第一环形槽连通的第六阻尼孔。

优选地，所述第六阻尼孔的数量为多个。

优选地，所述凸轮轴上凸轮的数量为多个，相应地，所述柱塞腔的数量也为多个，并且每个柱塞腔处分别设置一柱塞滑靴组件。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1)本发明所有摩擦副均可以由水进行润滑，摒弃了传统凸轮轴柱塞泵油水分离的结构，减小了水润滑柱塞泵的体积，同时泵内的流体循环使得水润滑柱塞泵在工作过程中产生的热量被及时带走，保证了水润滑柱塞泵较低的热平衡温度；此外，全水润滑使得该水润滑柱塞泵无需定期添加或更换润滑油，从而极大地降低了使用及维护成本，同时解决了润滑油可能的外泄漏造成的环境污染问题，具有环境友好型的特点；

2)本发明摒弃传统的滚动轴承结构，利用水作为介质进行动静压混合支撑，动静压混合支撑具有回转精度高、速度和载荷范围广、摩擦阻力及功耗小等优点，解决了在高速、重载条件下水润滑滑动轴承易磨损的问题，提高了水润滑柱塞泵的可靠性。

3)本发明的柱塞滑靴结构取代传统凸轮轴柱塞水润滑柱塞泵的连杆柱塞结构，通过开设阻尼孔将柱塞腔内的高压水与壳体内腔内的水连通，在滑靴与凸轮轴的凸轮面的贴合面形成动静压支撑，有效的降低了水润滑条件下该摩擦副的磨损。

4)本发明的塑料轴承均采用高分子耐磨材料(PEEK或PTFE)与耐磨金属配对，水润滑条件下具有较低的摩擦系数和磨损率。

附图说明

图1是本发明的剖视图；

图2是图1中沿A-A线的剖视图；

图3是图1中沿B-B线的剖视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

参照图1～图3，一种水润滑柱塞泵，包括壳体4、左端盖10、右端盖2、凸轮轴1、配流阀块6、柱塞滑靴组件8、压缩弹簧7和配流阀，其中，

所述壳体4的左右两端分别安装所述左端盖10和所述右端盖2；优选地，所述左端盖10和所述右端盖2分别通过密封装置密封安装在所述壳体4的左右两端上；

所述凸轮轴1的左右两端分别可转动安装在所述左端盖10和右端盖2上，其包括水平设置的轴体及设置在轴体上的凸轮；

所述配流阀块6固定安装在所述壳体4上，其上设置有进流通道25、出流通道26和柱塞腔17，所述进流通道25和出流通道26通过所述柱塞腔17连通；

所述柱塞滑靴组件8设置于所述柱塞腔17处并伸入所述壳体4内，其包括柱塞和滑靴，所述滑靴与所述凸轮的凸轮面相抵接，所述柱塞上设置有与所述柱塞腔17连通的第一阻尼孔12，所述滑靴上设置有第二阻尼孔11，所述第一阻尼孔12通过所述第二阻尼孔11与所述壳体4的内腔5连通，所述第二阻尼孔11能使所述柱塞腔17内的流体流到所述凸轮与滑靴之间进行支撑；

所述压缩弹簧7竖直设置于所述配流阀块6内，其一端抵靠在所述配流阀块6上，另一端抵靠在所述柱塞上，从而使所述滑靴始终抵靠在所述凸轮上，所述凸轮轴1的旋转能带动所述柱塞滑靴组件8进行往复运动；

所述配流阀块6在对应于所述柱塞滑靴组件8的位置设置所述配流阀，其包括吸入单向阀15及压出单向阀18并且二者的开闭分别通过所述柱塞滑靴组件8的往复运动控制，流体通过所述吸入单向阀15从进流通道25进入所述柱塞腔17，通过所述压出单向阀18从所述柱塞腔17进入进入出流通道26。

进一步，所述壳体4的侧壁上设置有与壳体4的内腔5连通的第一回流通道13，所述配流阀块6上设置有与所述进流通道25连通的第二回流通道14，并且所述第一回流通道13与所述第二回流通道14连通；

所述凸轮轴1的右端通过右塑料轴承3安装在所述右端盖2上，所述配流阀块6上设置有与所述出流通道26连通的第一支流通道24，所述壳体4上设置有与所述第一支流通道24连通的第二支流通道23，所述右端盖2上设置有与所述第二支流通道23连通的第三支流通道22，所述右塑料轴承3的侧壁上设置有第三阻尼孔20，所述第三阻尼孔20能使所述出流通道26内的流体流到所述凸轮轴1与所述右塑料轴承3之间支撑凸轮轴1，然后支撑凸轮轴1的流体又流入壳体4的内腔5。优选地，所述右塑料轴承3采用PEEK或PTFE制成。所述第三支流通道22包括第一环形槽和与所述第一环形槽连通的第四阻尼孔21。更进一步优选地，所述第四阻尼孔21的数量为多个。

另外，所述壳体4的侧壁上设置有与壳体4的内腔5连通的第一回流通道13，所述配流阀块6上设置有与所述进流通道25连通的第二回流通道14，并且所述第一回流通道13与所述第二回流通道14连通；

所述凸轮轴1的左端通过左塑料轴承9安装在所述左端盖10上，所述配流阀块6上设置有与所述出流通道26连通的第四支流通道，所述壳体4上设置有与所述第四支流通道连通的第五支流通道，所述左端盖10上设置有与所述第五支流通道连通的第六支流通道，所述左塑料轴承9的侧壁上设置有第五阻尼孔，所述第五阻尼孔能使所述出流通道26内的流体流到所述凸轮轴1与所述左塑料轴承9之间进行支撑，然后支撑凸轮轴1的流体又流入壳体4的内腔5。优选地，所述左塑料轴承9采用PEEK或PTFE制成。优选地，所述第六支流通道包括第二环形槽和与所述第一环形槽连通的第六阻尼孔。更进一步优选地，所述第六阻尼孔的数量为多个。

进一步，所述凸轮轴1上凸轮的数量为多个，相应地，所述柱塞腔17的数量也为多个，并且每个柱塞腔17处分别设置一柱塞滑靴组件8，以提高水润滑柱塞泵的排量。

参照图1，凸轮轴1上共示出了三个凸轮，并且这三个凸轮沿轴体的轴向等距分布，三个柱塞滑靴组件8对应三个凸轮等距分布，右塑料轴承3和左塑料轴承9均通过注塑形成，二者分别压入至右端盖2和左端盖10中，右端盖2、左端盖10与壳体4通过紧定螺钉连接。柱塞滑靴组件8装入配流阀块6内的柱塞腔内，压缩弹簧7位于柱塞内部的空腔内，配流阀的吸入单向阀15和压出单向阀18成对分布于配流阀块6内的空腔内，吸入单向阀15的入口与进流通道25连通，其出口与柱塞腔17连通，压出单向阀18进口与柱塞腔17连通，其出口与水润滑柱塞泵的出口流体连通，吸入单向阀15和压出单向阀18分别通过吸入单向阀压盖16和压出单向阀压盖19限位。

本水润滑柱塞泵工作时，进流通道25内可以通入水流，凸轮轴1在外部动力装置的驱动下旋转，凸轮轴1上的凸轮将推动柱塞滑靴组件8在配流阀块6的柱塞腔内做往复运动，从而改变柱塞腔17内的压力控制吸入单向阀15和压出单向阀18开启和关闭，以实现吸水以及排水功能。另外，压缩弹簧7使得滑靴始终贴向凸轮轴的凸轮面。

参照图3，本发明的凸轮轴1通过右塑料轴承3支撑，右塑料轴承3采用高分子耐磨材料(PEEK或PTFE)，通过注塑成型后压入至右端盖中，在通入流体后能使流体对凸轮轴1进行支撑。水润滑柱塞泵的出流通道26内的高压水通过第三支流通道22、第二支流通道23、第一支流通道24以及第五阻尼孔20、第四阻尼孔21进入至右塑料轴承9与凸轮轴1的接触面，形成流体静压支撑。同时，凸轮轴1的旋转将在右塑料轴承3与凸轮轴1之间建立流体动压支撑，因而二者之间将能够形成流体动静压混合支撑，这种支撑方式具有回转精度高、速度和载荷范围广、摩擦阻力及功耗小等优点，解决了在高速、重载条件下水润滑滑动轴承易磨损的问题，提高了水润滑柱塞泵的可靠性。

另外，本发明中左塑料轴承10结构与流道设置方式与右塑料轴承3相同，在此不再赘述。

如图2所示，壳体上的第一回流通道13和配流阀块上的第二回流通道14将水润滑柱塞泵进流通道25和壳体腔内腔5连通，壳体内的流体可以回流至进流通道25内，使水润滑柱塞泵内形成流体循环，因摩擦产生的热量能够能及时被带走，相较于传统的油水分离结构凸轮轴柱塞水润滑柱塞泵，本发明的柱塞水润滑柱塞泵能够维持较低的热平衡温度。

如图2所示，开设在滑靴和柱塞球头内的第二阻尼孔11、第一阻尼孔12将柱塞腔17的流体通入滑靴与凸轮轴的贴合面，在压水阶段，柱塞腔的高压水通过第二阻尼孔11、第一阻尼孔12，将在滑靴与凸轮轴的贴合面产生静压支撑，改善了摩擦副表面的状况，解决了在高速重载条件下水润滑摩擦副表面易磨损的问题。滑靴通过对金属基体注塑而成，采用材料为注塑高分子耐磨材料(PEEK或PTFE)，柱塞同样采用高分子耐磨材料注塑而成，进一步提高水润滑条件下摩擦副的摩擦磨损性能。

综上所述，本水润滑柱塞泵在使用时，壳体4和配流阀块6内可以充满水，而且内部的水流可以循环，能带走热量；而且凸轮与滑靴的接触面可以使用水来润滑和支撑，以实现动静压支撑。另外，左塑料轴承10和右塑料轴承3与凸轮轴1的接触面也可以使用水来润滑和支撑，以实现动静压支撑，摒弃了传统的水润滑柱塞泵需采用润滑油来润滑以及需采用油水分离技术。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种水润滑柱塞泵，其特征在于，包括壳体、左端盖、右端盖、凸轮轴、配流阀块、柱塞滑靴组件、压缩弹簧和配流阀，其中，

所述壳体的左右两端分别安装所述左端盖和所述右端盖；

所述凸轮轴的左右两端分别可转动安装在所述左端盖和右端盖上，其包括水平设置的轴体及设置在轴体上的凸轮；

所述配流阀块固定安装在所述壳体上，其上设置有进流通道、出流通道和柱塞腔，所述进流通道和出流通道通过所述柱塞腔连通；

所述柱塞滑靴组件设置于所述柱塞腔处并伸入所述壳体内，其包括柱塞和滑靴，所述滑靴与所述凸轮的凸轮面相抵接，所述柱塞上设置有与所述柱塞腔连通的第一阻尼孔，所述滑靴上设置有第二阻尼孔，所述第一阻尼孔通过所述第二阻尼孔与所述壳体的内腔连通，所述第二阻尼孔能使所述柱塞腔内的流体流到所述凸轮与滑靴之间进行支撑；

所述压缩弹簧竖直设置于所述配流阀块内，其一端抵靠在所述配流阀块上，另一端抵靠在所述柱塞上，从而使所述滑靴始终抵靠在所述凸轮上，所述凸轮轴的旋转能带动所述柱塞滑靴组件往复运动；

所述配流阀块在对应于所述柱塞滑靴组件的位置设置所述配流阀，其包括吸入单向阀及压出单向阀并且二者的开闭分别通过所述柱塞滑靴组件的往复运动控制，所述吸入单向阀和压出单向阀分别用于控制所述进流通道和出流通道内流体的流动；

所述壳体的侧壁上设置有与壳体的内腔连通的第一回流通道，所述配流阀块上设置有与所述进流通道连通的第二回流通道，并且所述第一回流通道与所述第二回流通道连通；

所述凸轮轴的右端通过右塑料轴承安装在所述右端盖上，所述配流阀块上设置有与所述出流通道连通的第一支流通道，所述壳体上设置有与所述第一支流通道连通的第二支流通道，所述右端盖上设置有与所述第二支流通道连通的第三支流通道，所述右塑料轴承的侧壁上设置有第三阻尼孔，所述第三阻尼孔能使所述出流通道内的流体流到所述凸轮轴与所述右塑料轴承之间支撑凸轮轴，然后支撑凸轮轴的流体又流入壳体的内腔。

2.根据权利要求1所述的一种水润滑柱塞泵，其特征在于，所述右塑料轴承采用PEEK或PTFE制成。

3.根据权利要求1所述的一种水润滑柱塞泵，其特征在于，所述第三支流通道包括第一环形槽和与所述第一环形槽连通的第四阻尼孔。

4.根据权利要求3所述的一种水润滑柱塞泵，其特征在于，所述第四阻尼孔的数量为多个。

5.根据权利要求1所述的一种水润滑柱塞泵，其特征在于，所述壳体的侧壁上设置有与壳体的内腔连通的第一回流通道，所述配流阀块上设置有与所述进流通道连通的第二回流通道，并且所述第一回流通道与所述第二回流通道连通；

所述凸轮轴的左端通过左塑料轴承安装在所述左端盖上，所述配流阀块上设置有与所述出流通道连通的第四支流通道，所述壳体上设置有与所述第四支流通道连通的第五支流通道，所述左端盖上设置有与所述第五支流通道连通的第六支流通道，所述左塑料轴承的侧壁上设置有第五阻尼孔，所述第五阻尼孔能使所述出流通道内的流体流到所述凸轮轴与所述左塑料轴承之间进行支撑，然后支撑凸轮轴的流体又流入壳体的内腔。

6.根据权利要求5所述的一种水润滑柱塞泵，其特征在于，所述左塑料轴承采用PEEK或PTFE制成。

7.根据权利要求1所述的一种水润滑柱塞泵，其特征在于，所述凸轮轴上凸轮的数量为多个，相应地，所述柱塞腔的数量也为多个，并且每个柱塞腔处分别设置一柱塞滑靴组件。