CN108302033A - 一种高水基柱塞式液压泵或马达轴向可伸缩缸组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是一种柱塞式液压泵或马达技术领域的装置，具体是一种高水基柱塞式液压泵或马达轴向可伸缩缸组件，包括泵缸体、进液阀、柱塞腔端盖、轴向可伸缩缸、排液阀、缸套和柱塞，缸套套在泵缸体内，轴向可伸缩缸安装在缸套上部，缸套底部与柱塞焊接，轴向可伸缩缸中部设置有轴向可伸缩缸进、出液口e，轴向可伸缩缸进、出液口e一端与缸套内部连通，轴向可伸缩缸进、出液口e另一端与柱塞腔端盖上设置的柱塞腔端盖内部流道d连通，柱塞腔端盖内部流道d两端分别设置有进液阀和排液阀。本发明能将润滑系统与动力系统区分开来，既降低了润滑油等传统不可再生能源的消耗量，又通过油润滑来代替水润滑，极大地改善了柱塞式水泵或水马达的润滑与摩擦性能。

Description

一种高水基柱塞式液压泵或马达轴向可伸缩缸组件

技术领域

本发明涉及的是一种柱塞式液压泵或马达技术领域的装置，具体是一种高水基柱塞式液压泵或马达轴向可伸缩缸组件。

背景技术

目前，大多数液压泵或马达的工作介质为矿物油型液压油，但由于矿物油型液压油的易燃性、污染性、不可再生性等特点，严重阻碍了此类泵或马达在矿井等一系列场合的使用。为扩大液压泵或马达的使用范围和简化某些机械化系统并提高经济效益,利用水等低粘度绿色传递介质代替矿物油，对煤炭高效、安全和绿色开采具有重大意义。

现今的水液压柱塞泵或柱塞马达，采用水作为传动与润滑介质，由于水的低粘度等理化特性，使得柱塞运动副之间润滑性能很差，同时造成大量泄漏和锈蚀现象，使得柱塞泵或马达的可靠性和寿命受到严重制约。因此，使用油润滑来替代水润滑，是保证泵或马达使用寿命的重要手段。

现有的柱塞式乳化液泵大多为卧式泵，不仅占地面积大、安装复杂，并且在工作中柱塞与柱塞泵间摩擦力大，降低了工作效率；另外需要安装一系列的密封装置来避免乳化液和润滑油的相互泄漏，结构较为复杂。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供一种高水基柱塞式液压泵或马达轴向可伸缩缸组件。

本发明采取以下技术方案：一种高水基柱塞式液压泵或马达轴向可伸缩缸组件，包括泵缸体、进液阀、柱塞腔端盖、轴向可伸缩缸、排液阀、缸套和柱塞，缸套套在泵缸体内，轴向可伸缩缸安装在缸套上部，缸套底部与柱塞焊接，轴向可伸缩缸中部设置有轴向可伸缩缸进、出液口e，轴向可伸缩缸进、出液口e一端与缸套内部连通，轴向可伸缩缸进、出液口e另一端与柱塞腔端盖上设置的柱塞腔端盖内部流道d连通，柱塞腔端盖内部流道d两端分别设置有进液阀和排液阀。

柱塞泵体内设置有与柱塞接触的五星轮，五星轮安装在曲轴上，柱塞泵体底部开设有高水基介质总进液口a和高水基介质总排液口i，高水基介质总进液口a与进液阀连接，高水基介质总排液口i与排液阀连接。乳化液泵运转时，曲轴带动五星轮作平面运动，推动连接柱塞做径向往复运动，使波纹管柱塞腔做伸缩变化。在五星轮的作用下,连接柱塞沿径向向轴内运动，波纹管柱塞腔内容积增大，此时乳化液通过泵体上的主进液口及缸体内部进液环形流道，流经高频响应进液阀进入波纹管柱塞腔内，完成吸液；在五星轮作用下，连接柱塞沿径向向轴外运动，波纹管柱塞腔内容积减小，此时乳化液同样通过高频响应排液阀，流经缸体内的排液环形流道及主排液口排出乳化液泵，完成排液，输出高压乳化液。在五星轮内开有润滑油油路，与柱塞连通。润滑油由润滑油路进入润滑油工作区，并在连接柱塞与五星轮之间形成静压支撑，提高乳化液泵的机械效率。

曲轴上开有圆弧油槽o，五星轮各端面处共开有5个润滑通孔，圆弧油槽o与润滑通孔连通，缸套与波纹管柱塞腔之间开有润滑油道f，润滑油道f与曲轴上的圆弧油槽o连通。圆弧油槽o与润滑通孔连通，在缸套与波纹管柱塞腔之间开有润滑油路，并与曲轴上的圆弧油槽o连通，以实现柱塞润滑。由于工作介质乳化液存在于波纹管柱塞腔内，润滑油工作于缸套与波纹管柱塞腔之间的缝隙中，即润滑油工作区。以此结构将油液完全分离即避免了动力介质乳化液与机械润滑油的相互混合。

在高水基泵或马达运转时，高水基介质通过配流阀进出轴向可伸缩缸内部，而润滑油处于缸套、轴向可伸缩缸和柱塞形成的密闭容积之间，无需安装任何密封装置，即可完全的将高水基介质和润滑油区分，有效的避免的两者的相互混合。

在柱塞向上运动和轴向可伸缩缸的收缩时，会使得缸套、轴向可伸缩缸和柱塞形成的润滑油密闭容积减小，从而实时地自发产生高压润滑油，产生的高压润滑油一方面用来保持和轴向可伸缩缸内部的高压高水基介质的平衡，实现轴向可伸缩缸的内外压力平衡；另一方面高压润滑油通过柱塞内部润滑油油路到达柱塞底部的油槽来实现与五星轮之间的静压支撑，从而减少五星轮与柱塞两运动幅之间的磨损。

作为进一步改进，缸套、柱塞等运动副之间都采用防腐耐磨金属材料。

本发明的有益效果是：此高水基柱塞式液压泵或马达轴向可伸缩缸组件，采用一种柔性可伸缩缸来替代了传统柱塞泵或马达使用刚性金属柱塞的特性，不仅减轻了柱塞的重量，更无需安装任何密封装置，即可将高水基介质和润滑油完全的区分开来，保证泵或马达的正常运转；并且，由于轴向可伸缩缸的可伸缩特性，能使处于缸套、轴向可伸缩缸和柱塞之间的润滑油随着柱塞的往复运动而自发地实时产生高压润滑油，一方面用来保持和轴向可伸缩缸内部的高压高水基介质的平衡，实现轴向可伸缩缸的内外压力平衡；另一方面高压润滑油通过柱塞内部润滑油油路到达柱塞底部的油槽来实现与五星轮之间的静压支撑，从而减少五星轮与柱塞两运动幅之间的磨损，保证泵的使用寿命。本发明能将润滑系统与动力系统区分开来，既降低了润滑油等传统不可再生能源的消耗量，又通过油润滑来代替水润滑，极大地改善了柱塞式水泵或水马达的润滑与摩擦性能。

附图说明

图1为本发明的实施方案示意图；

图2为本发明凸轮轴五星轮单元结构示意图；

图3为本发明轴向可伸缩缸组件局部放大图；

其中：1-泵轴承左端盖、2-泵左端盖、3-曲轴、4-圆锥滚子轴承、5-泵缸体、6-进液阀、7-柱塞腔端盖、8-轴向可伸缩缸、9-排液阀、10-缸套、11-柱塞、12-泵轴承右端盖、13-泵右端盖、14-五星轮、a-高水基介质总进液口、b-高水基介质进液环形流道、c-润滑油总进液口、d-柱塞腔端盖内部流道、e-轴向可伸缩缸进、出液口、f-润滑油油道、g-润滑油密闭容积、h-高水基介质回液环形流道、i-高水基介质总排液口、j～n-五星轮内润滑油通油孔、o-圆弧形油槽、p润滑油进液油路。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方案和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，一种高水基柱塞式液压泵或马达轴向可伸缩缸组件，包括柱塞泵体和轴向可伸缩缸组件。

轴向可伸缩缸组件包括泵缸体5、进液阀6、柱塞腔端盖7、轴向可伸缩缸8、排液阀9、缸套10和柱塞11，缸套10套在泵缸体5内，缸套10内设置有波纹管柱塞腔，轴向可伸缩缸8安装在波纹管柱塞腔上部，波纹管柱塞腔底部与柱塞11焊接，轴向可伸缩缸8中部设置有轴向可伸缩缸进、出液口e，轴向可伸缩缸进、出液口e一端与缸套10内部连通，轴向可伸缩缸进、出液口e另一端与柱塞腔端盖7上设置的柱塞腔端盖内部流道d连通，柱塞腔端盖内部流道d两端分别设置有进液阀6和排液阀。

柱塞泵体内设置有与柱塞11接触的五星轮14，五星轮14安装在曲轴3上，柱塞泵体底部开设有高水基介质总进液口a和高水基介质总排液口i，高水基介质总进液口a与进液阀6连接，高水基介质总排液口i与排液阀9连接。柱塞泵体是由泵轴承左端盖1、泵左端盖2、泵轴承右端盖12和泵右端盖13组成，曲轴3通过圆锥滚子轴承4安装在柱塞泵体内部。

曲轴3上开有圆弧油槽o，五星轮14各端面处共开有5个润滑通孔，圆弧油槽o与润滑通孔连通，柱塞缸套13与波纹管柱塞腔之间开有润滑油道f，润滑油道f与曲轴3上的圆弧油槽o连通。

其中：曲轴3偏心方向两端各开有两个圆弧形油槽o，在偏心轴凸轮处安装有五星轮14，并于五星轮各端面处开有5个润滑油通油孔j-n，五星轮作平面运动，并始终保持与柱塞底部相接触，曲轴凸轮部分相对五星轮以角速度作圆周转动，故曲轴3既是动力轴，又是润滑油配流轴，润滑油经由曲轴上的总进液口c和润滑油进液油路p，直接由偏心轮被削去的两半面形成的圆弧形油槽o和五星轮上的5个通油孔j-n到达柱塞底部，偏心轮被削去的部分和五星轮上的5个通油孔组成了配流阀的作用。

如图3所示，缸套10套在泵缸体5上，轴向可伸缩缸8相应的安装在缸套上，且柱塞11与轴向可伸缩缸底部焊接在一起，柱塞在上下往复运动时不能脱离缸套，以此保证缸套、轴向可伸缩缸和柱塞三者能形成润滑油的密闭容积g，柱塞底部始终保持与五星轮接触，并开有油槽来实现静压支撑，进液阀6和排液阀9设置在柱塞腔端盖7上，用来控制高水基介质的进出，保障泵的正常运转。

本装置通过以下方式进行工作：低压高水基介质通过总进液口、进液环形流道和进液阀吸入轴向可伸缩缸，轴向可伸缩缸内的高压高水基介质则通过排液阀、回液环形流道和总排液口排出泵体；润滑油经由曲轴上的润滑油总进液口和曲轴内部流道，通过偏心轮被削去的两部分和五星轮上的通油孔到达柱塞底部，完成吸油。如图1所示，以轴向可伸缩缸排液时为例：当电机启动带动泵运转时，曲轴作旋转运动并带动五星轮作平面运动，将五星轮的平面运动分解为一个水平方向的运动与一个竖直方向的运动，此时五星轮在竖直方向上作向上运动，从而推动柱塞向上运动，又因轴向可伸缩缸底部与柱塞焊接在一起，所以促使轴向可伸缩缸收缩，使其内高水基介质密闭容积减小，实现高压高水基介质的排液，高压高水基介质通过轴向可伸缩缸顶部的进、出液口、柱塞腔端盖内部流道，流经排液阀和回液环形流道，经由总排液口排出；同时因为柱塞的向上运动和轴向可伸缩缸的收缩，使得缸套、轴向可伸缩缸和柱塞形成的润滑油密闭容积减小，从而产生高压润滑油，产生的高压润滑油一方面用以实现轴向可伸缩缸的内外压力平衡，保证轴向可伸缩缸的正常工作和使用寿命，另一方面高压润滑油通过柱塞内部润滑油油路到达柱塞底部的油槽来实现与五星轮之间的静压支撑，从而减少五星轮与柱塞两运动副之间的磨损，保证泵的使用寿命。此时，曲轴内部的润滑油进液油路与柱塞所对应的五星轮内部通油孔不接通。

当轴向柔性可伸缩缸吸液时，将五星轮的平面运动分解为一个水平方向的运动与一个竖直方向的运动，此时五星轮在竖直方向上作向下运动，此时轴向可伸缩缸因其可伸缩性向下膨胀运动，带动柱塞也向下运动，使其内高水基介质密闭容积增大，实现低压高水基介质的吸液，低压高水基介质通过总进液口、进液环形流道和进液阀，流经柱塞腔内部流道和轴向可伸缩缸顶部的进、出液口完成吸液；同时因为轴向可伸缩缸的向下膨胀运动和柱塞的向下运动，使得缸套、轴向可伸缩缸和柱塞形成的润滑油密闭容积增大，进行润滑油的吸油。此时，曲轴内部的润滑油进液油路与柱塞所对应的五星轮内部通油孔接通，润滑油通过润滑油经由曲轴上的总进液口和曲轴内部润滑油油路，直接由偏心轮被削去的两半面形成的圆弧形油槽和五星轮上的通油孔到达柱塞底部的油槽内，进而完成吸油。

本发明在高水基柱塞马达中的具体实施方式与高水基柱塞泵类似，在此不作过多陈诉。

Claims (1)

1.一种高水基柱塞式液压泵或马达轴向可伸缩缸组件，其特征在于：包括泵缸体（5）、进液阀（6）、柱塞腔端盖（7）、轴向可伸缩缸（8）、排液阀（9）、缸套（10）和柱塞（11），缸套（10）套在泵缸体（5）内，缸套（10）内设置有波纹管柱塞腔，轴向可伸缩缸（8）安装在波纹管柱塞腔上部，波纹管柱塞腔底部与柱塞（11）焊接，轴向可伸缩缸（8）中部设置有轴向可伸缩缸进、出液口e，轴向可伸缩缸进、出液口e一端与缸套（10）内部连通，轴向可伸缩缸进、出液口e另一端与柱塞腔端盖（7）上设置的柱塞腔端盖内部流道d连通，柱塞腔端盖内部流道d两端分别设置有进液阀（6）和排液阀（9）。