CN106939881B - 降低轴向柱塞泵搅拌损失的整流装置 - Google Patents

降低轴向柱塞泵搅拌损失的整流装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种降低轴向柱塞泵搅拌损失的整流装置，包括整流套筒、定位盖板、安装盖板；定位盖板包括定位内端面、定位外端面、定位侧面；整流套筒包括整流内壁面、整流外壁面、节流壁面、阻流壁面；安装盖板包括安装内端面、安装外端面、安装侧面；整流外壁面与上变量阀座及下变量阀座构成整流外侧间隙容腔，整流内壁面与缸体构成整流内侧间隙容腔，隔离了缸体外围流体；节流内壁与缸体构成节流间隙容腔，实现左端轴承外侧容腔与节流间隙容腔的连通，便于轴承的润滑。本发明装置结构简单、维修方便，并且有效的规整了油液流动区域，降低了轴向柱塞泵的搅拌损失，提高了工作效率，润滑散热性能好，尤其适用于高速轴向柱塞泵中。

Description

降低轴向柱塞泵搅拌损失的整流装置
技术领域
本发明涉及一种降低轴向柱塞泵搅拌损失的整流装置，尤其适用于在高速工况下工作的轴向柱塞泵。
背景技术
轴向柱塞泵是液压传动系统的核心元件，其使用效率对流体传动系统的能量使用效率至关重要。轴向柱塞泵的能耗一般可分为容积损失、机械损失和搅拌损失三类，其中搅拌损失是由于轴向柱塞泵的旋转组件工作在充满油液的壳体中，由于流体的粘性摩擦、湍流摩擦及绕流阻力造成的功率损失。随着液压泵向着高速化的方向发展，如航空航天液压系统中的轴向柱塞泵转速达到每分钟上万转，因此高速旋转组件搅油运动造成的搅拌损失将直接影响轴向柱塞泵的使用效率。目前已有的降低搅拌损失的方法有两种，一种是将壳体内部油液抽空，保持壳体内一直处于无油液状态形成“干式壳体”，从源头上消除搅拌损失。但是干式壳体无法满足轴向柱塞泵内部轴承及摩擦副的润滑与散热，造成的干摩擦损失与发热将直接降低轴向柱塞泵的机械效率。另一种是优化壳体内壁结构，减小流场的紊乱程度及涡流现象的发生区域，进而降低搅拌损失。它的缺点是不可避免会受到材料结构强度、零部件安装形式的限制，并且轴向柱塞泵的壳体通常采用铸造的加工方式，优化壳体结构加工铸造模具成本高，不利于标准化与通用化的应用于轴向柱塞泵中。
发明内容
本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种降低轴向柱塞泵搅拌损失的整流装置，该整流装置有效适用于高速轴向柱塞泵中使用，具有降低过流面积、减小流体摩擦、便于安装及润滑散热良好的优点，进而降低轴向柱塞泵的搅拌损失。
本发明目的是通过以下技术方案来实现的：一种降低轴向柱塞泵搅拌损失的整流装置，该装置包括整流套筒，整流套筒的两端分别固定定位盖板、安装盖板；定位盖板包括定位内端面、定位外端面、定位侧面；整流套筒包括整流内壁面、整流外壁面、节流壁面、阻流壁面；安装盖板包括安装内端面、安装外端面、安装侧面；
所述的定位侧面上加工轴对称的定位上弧面、定位下弧面，轴对称的四个安装弧面与轴对称的两个过流弧面；所述的整流外壁面与上变量阀座及下变量阀座构成整流外侧间隙容腔，整流内壁面与缸体构成整流内侧间隙容腔；定位上弧面与定位下弧面分别实现整流装置与上变量阀座、下变量阀座的间隙安装配合，两个过流弧面保证整流外侧间隙容腔与柱塞间隙容腔的连通；
所述的节流壁面与缸体构成节流间隙容腔，左端轴承外侧容腔与节流间隙容腔连通；
所述的安装侧面上加工轴对称的安装上弧面、安装下弧面以及轴对称的四个安装孔，安装上弧面与安装下弧面分别实现整流装置与上变量阀座、下变量阀座的间隙安装配合，四个安装孔分别与四个安装弧面相对应，通过安装螺钉实现整流装置与端盖的固定连接。
进一步地，定位外端面与缸体壁面对齐。
进一步地，整流内侧间隙容腔的大小要小于整流外侧间隙容腔的大小。
进一步地，整流内壁面与整流外壁面为圆柱形。
进一步地，整流内壁面采用疏油涂层。
进一步地，安装上弧面、安装下弧面、定位上弧面、定位下弧面、四个安装弧面与两个过流弧面大小及形状保持一致。
进一步地，整流装置壁厚处处相等。
本发明具有的有益效果是：结构合理，使用方便，采用整流装置，利于轴向柱塞泵壳体内部零件润滑与散热，简化了设计，相对制造成本降低了很多，有利于标准化和通用化的工作。具体为：
(1)整流内壁面与整流外壁面隔离了缸体外围流体，形成的整流内侧间隙容腔中允许流体随缸体一起转动，而整流外侧间隙容腔中的流体大体不随缸体的转动而运动，降低了缸体外围流动流体的过流面积，减少了湍流摩擦损失，降低了搅拌损失。
(2)圆柱形的整流内壁面与整流外壁面有效的规整了缸体外围流体的形状，避免了缸体外围流体变化的间隙宽度造成的局部涡流损失
(3)阻流壁面与节流壁面阻挡整流内侧间隙容腔的大部分流体向端盖方向运动，同时通过节流壁面与缸体构成的节流间隙容腔中流过的少量流体，解决了轴承的润滑与散热问题。
(4)整流内侧间隙容腔中运动的流体在节流壁面节流阻力的作用下，流向柱塞、滑靴方向，填补了柱塞、滑靴组件高速旋转造成的气穴，降低了轴向柱塞泵气蚀冲击、减小了工作噪声。
(5)整流内壁面采用低摩擦材料涂层，有效的降低了整流内侧间隙容腔中运动的流体的摩擦阻力，减小了粘性摩擦损失，进一步降低了搅拌损失。
(6)轴对称的安装上弧面、安装下弧面、定位上弧面与定位下弧面的配合，便于上变量阀座与下变量阀座的安装，简化了轴向柱塞泵的设计，可双向使用，提高了整流装置的利用率。
(7)通过四个轴对称的安装弧面，便于安装螺钉的安装，极大程度利于整流装置的标准化和通用化设计。
(8)通过轴对称的两个过流弧面，实现柱塞间隙容腔与整流外侧间隙容腔的连通与调节，提高了运动流体的散热性能。
附图说明
图1为本发明所提供的一种安装整流装置的轴向柱塞泵结构示意图；
图2为本发明所提供的整流装置的结构示意图，图 2 (a)为主剖视图、图 2 (b)为左视图、图 2 (c)为右视图；
图3为本发明所提供的整流装置外形图；
图中：1.整流装置，1.1定位盖板，1.1.1定位外端面，1.1.2安装弧面，1.1.3 定位上弧面，1.1.4过流弧面，1.1.5定位侧面，1.1.6定位下弧面，1.1.7定位内端面；1.2整流套筒，1.2.1整流外壁面，1.2.2阻流壁面，1.2.3节流壁面，1.2.4 整流内壁面；1.3安装盖板，1.3.1安装外端面，1.3.2安装孔，1.3.3安装上弧面， 1.3.4安装侧面，1.3.5安装下弧面，1.3.6安装内端面；2.壳体；3.上变量阀座； 4.上变量阀芯；5.上变量球座；6.上变量球头；7.滑靴；8.斜盘；9.回程球铰；10. 主轴；11.密封圈；12.右端轴承；13.回程盘；14.缸体壁面；15.柱塞间隙容腔； 16.下变量球头；17.下变量球座；18.下变量阀套；19.下变量阀座；20.下变量限位阀芯；21.缸体；22.壳体内壁；23.卡簧；24.安装螺钉；25.左端轴承；26.中心弹簧；27.柱塞；28.端盖；29.整流内侧间隙容腔；30.配流腰形窗口；31.节流间隙容腔；32.整流外侧间隙容腔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，本发明的目的和效果将更加明显。
如图1所示，为一种安装本实施例整流装置的轴向柱塞泵，该轴向柱塞泵包括端盖28、壳体2、设置在壳体2内的斜盘8、回程组件、变量组件、主轴 10、安装在主轴10上的轴承组件、密封圈11、缸体21、安装在缸体21中的柱塞滑靴组件及缸体中心弹簧26、卡簧23；其中，所述缸体21与主轴10连接，所述缸体中心弹簧26通过卡簧23固定在缸体21内，所述柱塞滑靴组件置于缸体21内部柱塞孔，使得缸体21与柱塞滑靴组件随主轴10一起转动；所述变量组件与斜盘8和端盖28连接，控制斜盘8摆动角度。
所述回程组件包括压紧滑靴7的回程盘13和压紧回程盘13的回程球铰9。
所述变量组件包括上变量组件和下变量组件，其中上变量组件包括上变量阀座3、上变量阀芯4、上变量球座5、上变量球头6依次连接，下变量组件包括下变量球头16、下变量球座17、下变量阀套18、下变量阀座19、下变量限位阀芯20依次连接。上变量阀座3和下变量阀座19分别与端盖28连接，上变量球头6与下变量球头17分别与斜盘8连接。
所述轴承组件包括左端轴承25与右端轴承12。
所述柱塞滑靴组件由9个滑靴7包覆9个柱塞27组成。
本实施例的整流装置1由定位盖板1.1、整流套筒1.2、安装盖板1.3组成，其中定位盖板1.1包括定位内端面1.1.7、定位外端面1.1.1、定位侧面1.1.5，整流套筒1.2包括整流内壁面1.2.4、整流外壁面1.2.1、节流壁面1.2.3、阻流壁面 1.2.2，安装盖板1.3包括安装外端面1.3.1、安装内端面1.3.6、安装侧面1.3.4。
整流内壁面1.2.4与整流外壁面1.2.1隔离了缸体21外围流体，形成的整流内侧间隙容腔29中允许流体与缸体21一起转动，而整流外侧间隙容腔32中的流体大体不随缸体21的转动而运动。
阻流壁面1.2.2与节流壁面1.2.3阻挡了整流内侧间隙容腔29的大部分流体向端盖28方向运动，同时通过节流壁面1.2.3与缸体21构成的节流间隙容腔31 中流过的少量流体，解决了左端轴承25的润滑与散热问题。
安装侧面1.3.4上轴对称的4个安装孔1.3.2，实现了整流装置1、端盖28 及安装螺钉24的连接固定，定位侧面1.1.5上轴对称的安装弧面1.1.2与4个安装孔1.3.2位置配合，保证了安装空间。
安装侧面1.3.4上轴对称的安装上弧面1.3.3、安装下弧面1.3.5，连同定位侧面1.1.5上轴对称的定位上弧面1.1.3、定位下弧面1.1.6，保证了整流装置1 与上变量阀座3、下变量阀座19的间隙安装配合。
定位外端面1.1.1与缸体壁面14对齐。
该整流装置1的工作过程如下所述：轴向柱塞泵工作在充满油液的壳体2 中，通过壳体内壁22及端盖28实现与外界隔离；当主轴10顺时针带动缸体21 一同旋转时，回程盘13通过回程球铰9将作用力均匀施加到9个滑靴7上，使每个滑靴7始终紧贴在斜盘8上滑动，9个滑靴7包覆9个柱塞27球头使之一起运动，同时9个柱塞27受到缸体21、斜盘8及回程盘13的作用力而作往复运动，从配流腰形窗口30完成吸液与压液，斜盘8的位置则由上变量阀芯4和下变量限位阀芯20的位置决定从而控制吸液与压液的体积，整流装置1固定在端盖28上，不随缸体21的旋转而运动，整流内侧间隙容腔29中的流体在缸体 21带动下与之一起转动，在整流内壁面1.2.4的作用下，降低了流体运动的粘性摩擦损失，而整流外侧间隙容腔32中的流体则在固定整流装置1的隔离作用下不随之一起转动，降低了缸体21外围流动流体的过流面积，减少了湍流摩擦损失，圆柱形的整流内壁面1.2.4与整流外壁面1.2.1有效的规整了缸体21外围流体的形状，避免了缸体21外围流体变化的间隙宽度造成的局部涡流损失，整流内侧间隙容腔29中的流体在阻流壁面1.2.2的作用下，大部分流体流向柱塞27滑靴7组件方向，填补了旋转的柱塞27滑靴7组件之间的气穴，通过节流间隙容腔31的作用，将整流内侧间隙容腔29中的少量流体向着端盖28方向流动，保证了左端轴承25的润滑与散热。

Claims (7)

1.一种降低轴向柱塞泵搅拌损失的整流装置，其特征在于：该装置包括整流套筒（1.2），整流套筒（1.2）的两端分别固定定位盖板（1.1）、安装盖板（1.3）；定位盖板（1.1）包括定位内端面（1.1.7）、定位外端面（1.1.1）、定位侧面（1.1.5）；整流套筒（1.2）包括整流内壁面（1.2.4）、整流外壁面（1.2.1）、节流壁面（1.2.3）、阻流壁面（1.2.2）；安装盖板（1.3）包括安装内端面（1.3.6）、安装外端面（1.3.1）、安装侧面（1.3.4）；
定位盖板（1.1）相对于整流套筒（1.2）向内部凸出一个凸肩，节流壁面（1.2.3）是凸肩的环形内壁，而阻流壁面（1.2.2）是该凸肩内侧端面；
所述的定位侧面（1.1.5）上加工轴对称的定位上弧面（1.1.3）、定位下弧面（1.1.6），轴对称的四个安装弧面（1.1.2）与轴对称的两个过流弧面（1.1.4）；所述的整流外壁面（1.2.1）与上变量阀座（3）及下变量阀座（19）构成整流外侧间隙容腔（32），整流内壁面（1.2.4）与缸体（21）构成整流内侧间隙容腔（29）；定位上弧面（1.1.3）与定位下弧面（1.1.6）分别实现整流装置（1）与上变量阀座（3）、下变量阀座（19）的间隙安装配合，两个过流弧面（1.1.4）保证整流外侧间隙容腔（32）与柱塞间隙容腔（15）的连通；
所述的节流壁面（1.2.3）与缸体（21）构成节流间隙容腔（31），左端轴承（25）外侧容腔与节流间隙容腔（31）连通；
所述的安装侧面（1.3.4）上加工轴对称的安装上弧面（1.3.3）、安装下弧面（1.3.5）以及轴对称的四个安装孔（1.3.2），安装上弧面（1.3.3）与安装下弧面（1.3.5）分别实现整流装置（1）与上变量阀座（3）、下变量阀座（19）的间隙安装配合，四个安装孔（1.3.2）分别与四个安装弧面（1.1.2）相对应，通过安装螺钉（24）实现整流装置（1）与端盖（28）的固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种降低轴向柱塞泵搅拌损失的整流装置，其特征在于：定位外端面（1.1.1）与缸体壁面（14）对齐。
3.根据权利要求1所述的一种降低轴向柱塞泵搅拌损失的整流装置，其特征在于：整流内侧间隙容腔（29）的大小要小于整流外侧间隙容腔（32）的大小。
4.根据权利要求1所述的一种降低轴向柱塞泵搅拌损失的整流装置，其特征在于：整流内壁面（1.2.4）与整流外壁面（1.2.1）为圆柱形。
5.根据权利要求1所述的一种降低轴向柱塞泵搅拌损失的整流装置，其特征在于：整流内壁面（1.2.4）采用疏油涂层。
6.根据权利要求1所述的一种降低轴向柱塞泵搅拌损失的整流装置，其特征在于：安装上弧面（1.3.3）、安装下弧面（1.3.5）、定位上弧面（1.1.3）、定位下弧面（1.1.6）、四个安装弧面（1.1.2）与两个过流弧面（1.1.4）大小及形状保持一致。
7.根据权利要求1所述的一种降低轴向柱塞泵搅拌损失的整流装置，其特征在于：整流装置（1）壁厚处处相等。
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