CN108412751B - 一种反向吸排自平衡型增压泵的液力端 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种本反向吸排自平衡型增压泵的液力端，包括泵体，泵体内设有柱塞通道和排出阀通道，两通道内分别设置柱塞和排出阀，其中柱塞为一变径式柱塞，采用一体化结构设计，具有外径不等的柱塞大径段和柱塞小径段，并且在大小径段变径的端面上设有随柱塞一起作往复运动的吸入阀，而在柱塞大径段内设有可与吸入阀腔相通的进液流道。本发明解决了无论进出口压力如何变化，均可达到反动平衡高进口压力的难题。

Description

一种反向吸排自平衡型增压泵的液力端
技术领域
本发明涉及往复泵技术领域，尤其是涉及一种反向吸排自平衡型增压泵的液力端。
背景技术
增压泵的进口介质压力高，采用普通往复泵，柱塞往复运动，动力端连杆轴瓦受力方向相同，润滑油难以进入轴瓦内部，导致经常出现轴瓦干磨损坏的故障。专门设计的往复增压泵采用变径式柱塞，具有一定的平衡高进口压力的功能，即在额定范围内，可保证十字头、连杆大小头瓦、曲轴柄润滑油条件及使用寿命。但因增压泵实际使用工况的变化，即进出口压力工况常常与设计的压力工况不同。当实际进口压力高于设计进口压力或增压值低于额定值时，使得柱塞前后运动所受合力方向始终向后，轴瓦与曲轴之间始终受一个方面作用力，使润滑油无法进入轴瓦滑动运动副，导致轴瓦与曲轴柄产生因无油润滑或润滑不充分而烧毁失效故障。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术现状而提供一种反向吸排自平衡型增压泵的液力端，解决无论进出口压力如何变化，均可达到反动平衡高进口压力的难题。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：本反向吸排自平衡型增压泵的液力端，包括泵体，泵体内设有柱塞通道和排出阀通道，两通道内分别设置柱塞和排出阀，其特征是所述的柱塞为一变径式柱塞，与吸入阀采用一体化结构设计，具有外径不等的柱塞大径段和柱塞小径段，并且在大小径段变径的端面上设有随柱塞一起作往复运动的吸入阀，而在所述的柱塞大径段内设有可与吸入阀腔相通的进液流道。
进一步所述，所述的吸入阀包括套在柱塞小径段外圆上的吸入阀芯以及使该吸入阀芯具有向大径段侧移动趋势的弹簧，吸入阀芯具有与变径端面相贴合的端面，吸入阀芯的前后动作使所述的进液流道与吸入阀腔导通或切断。
进一步所述，所述的柱塞小径段上还套有一挡圈，用以限制吸入阀最大开启高度。
进一步所述，所述的弹簧套在柱塞小径段外圆上，弹簧的两端顶在挡圈与吸入阀芯之间。
进一步所述，所述的柱塞通过密封函体和前、后密封副设置在泵体的柱塞通道内，柱塞的小径段位于与增压泵的动力端相接的一头，并且由所述的柱塞、密封函体和前、后密封副将柱塞通道围合形成吸入阀腔，位于排出阀通道与柱塞通道相交的部位。
与现有技术相比，本发明的优点在于：变径式柱塞前后往复运动均做功，确保曲轴瓦与曲轴形成良好的油膜。有效的解决了因进口压力过高，柱塞所受合力始终向后，曲轴瓦与曲轴之间始终一个方面受力，润滑油无法进入滑动运动副，导致曲轴瓦与曲轴柄因无油润滑而烧毁失效的关键技术难题。同时，由于采用变径式柱塞结构，可以充分利用进口压能，有效降低柱塞所受柱塞力，延长十字头、连杆大小头等的使用寿命。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为传统出口压力平衡式往复增压泵工作原理示意图。
图3为现有进口压力平衡式增压注水泵工作原理示意图。
图4为本发明反向吸排自平衡型增压泵工作原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示是本发明反向吸排自平衡型增压泵液力端的结构示意图，包括泵体1、柱塞2、吸入阀3、排出阀4等，其中：
泵体1内设有相互贯通的柱塞通道和排出阀通道，分别设置柱塞2和排出阀4。本实施例图中所示的柱塞通道与排出阀通道呈中心线垂直布置。
柱塞2通过密封函体、前后密封副等设在柱塞通道内，可作前后往复运动，并由柱塞2、密封函体和前、后密封副等将柱塞通道围合形成吸水阀腔30，吸入阀3处于吸入阀腔30内。本柱塞2为一变径式柱塞，与吸入阀3采用一体化结构设计，它有外径不等的柱塞大径段24和柱塞小径段23，柱塞小径段23位于与增压泵的动力端相接的一头，而在柱塞大径段24内设置有进液流道，可与吸入阀腔相通。进液流道包括第一进液流道21和第二进液流道22，其中第一进液流道21为设在所述柱塞大径段24沿着柱塞轴向内凹的槽，其上端与进液口连通。
吸入阀3设置在柱塞2的大小径段变径端面25上，随柱塞2同步往复运动，它包括有吸入阀座31、吸入阀芯32、挡圈33以及弹簧34，其中吸入阀座31设在柱塞环形变径端面处，与柱塞一体结构，所述第二进液流道22设在吸入阀座31上并与所述第一进液流道21相通。吸入阀芯32置于柱塞小径段23的外圆上，并设置挡圈33用于限制吸入阀3的开启高度，弹簧34也置于柱塞小径段23的外圆上，且两头分别抵在吸入阀芯32与挡圈33之间，使吸入阀芯32始终具有向大径段24侧移动的趋势。吸入阀芯32具有与变径端面25相贴合的端面，吸入阀芯32的前后动作使进液流道21、22与吸入阀腔30导通或切断。变径式柱塞2向前运动，泵吸入介质，并克服进口高压力做功；变径式柱塞2向后运动，排出阀4开启，在进口压力和往复机构联合作用下，增压排出介质，并克服出口压力做功。
本发明采用新的设计理念，无论进出口压力如何变化，均可达到反动平衡高进口压力。其平衡原理，变径式柱塞的变径端面上设置吸入阀，并随柱塞同步往复运动，柱塞前后往复运动均受力做功，柱塞向前运动，变径式柱塞克服进口压能做功，柱塞向后运动，变径式柱塞的进口压能平衡部分出口压能，不足部分由动力端往复机构提供，从而实现连杆大小头轴瓦良好润滑，因此，无论进出口压力如何变化，本发明反向吸排自平衡型增压泵具有自平衡高进口压力功能，确保泵动力端连杆轴瓦内部良好润滑工况，防止高进口压力时，动力端连杆大小头轴瓦因润滑不良而产生干磨损坏的问题。
现再结合平衡原理将发明与传统增压泵作一对比说明。
传统往复增压泵采用的平衡原理：以出口压力作为平衡源，需根据实际使用的进口压力和出口压力的关系，来确定柱塞大小头的面积差。一般高压泵体内有4个腔，即：A—低压腔，B—工作腔，C—高压腔，D—平衡腔。工作时，变径式柱塞在泵体内作往复运动；当变径式柱塞为吸入行程时，工作腔内容积增大，使排出阀关闭，形成局部低压，工作介质在进口压力P1作用下，打开吸入阀，进入泵体工作腔B；由于高压腔C经高压软管与平衡腔D连通，变径式柱塞后部环形面积始终受高压液力作用，与进口压力作用在变径式柱塞前部的液压力平衡。见图2所示的传统出口压力平衡式往复增压泵工作原理示意图。
发明专利CN101603515A公开了进口压力平衡式增压注水泵，其平衡原理：以进口压力作为平衡源，变径式柱塞的柱塞杆和平衡杆直径相同，无论进出口压力如何变化，均能使变径柱塞在吸入行程时绝对受力平衡。
变径式柱塞受力与做功情况：设行程为L
柱塞向后运动：柱塞受力F1＝0
做功W1＝0
柱塞向前运动：柱塞受力F2＝(P2-P1)·S2受力方向向后
做功W2＝F2·L＝(P2-P1)·S2·L
一个行程来回所做总功：W＝W1+W2＝(P2-P1)·S2·L见图3所示的进口压力平衡式增压注水泵工作原理示意图。
本发明的反向吸排自平衡型增压泵工作原理示意图如图4所示，它采用新的设计理念，无论进出口压力如何变化，均可达到反动平衡高进口压力。其平衡原理，变径式柱塞的变径端面上设置吸入阀，并随柱塞同步往复运动，柱塞前后往复运动均受力做功。变径式柱塞受力与做功情况：设行程为L
柱塞向后运动：柱塞受力F3＝P2·S2-P1·S1＜F2
可针对不同增压值，通过调整d1尺寸确保柱塞所受合力方向始终向前做功W3＝F3·L＝(P2·S2-P1·S1)·L
柱塞向前运动：柱塞受力F4＝P1·(S1-S2)＜F2受力方向向后做功W4＝F4·L＝P1·(S1-S2)·L
一个行程来回所做总功：W'＝W3+W4＝(P2-P1)·S2·L＝W
本发明自平衡工作原理与出口压力作为动力源的传统往复增压泵平衡原理相比，解决了传统往复增压泵因进出口压力工况与设计的压力工况不同，使平衡腔内高压介质产生的液压力与工作腔内的进口压力产生的液压力不平衡，导致动力端发热，烧轴瓦的故障问题。
本发明自平衡工作原理与进口压力作为动力源的进口压力平衡式增压注水泵平衡原理相比，一个行程来回所做总功相同，最大柱塞力较小，且工作时变径式柱塞前后往复运动均受力做功，使动力端受力方向交替改变，极大改善曲轴与轴瓦的润滑条件。同时，本发明由于没有变径式柱塞前头的平衡杆，且吸入阀与变径式柱塞一体化设计，故结构紧凑，零件少，体积小。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理前提下，还可以对本发明进行多种改型或改进，这些均被视为本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种反向吸排自平衡型增压泵的液力端，包括泵体，泵体内设有柱塞通道和排出阀通道，柱塞通道和排出阀通道内分别设置柱塞和排出阀，其特征在于：所述的柱塞为一变径式柱塞，具有外径不等的柱塞大径段和柱塞小径段，并且在柱塞大径段和柱塞小径段变径的端面上设有随柱塞一起作往复运动的吸入阀，而在所述的柱塞大径段内设有可与吸入阀腔相通的进液流道，所述进液流道包括第一进液流道和第二进液流道，第一进液流道为设在所述柱塞大径段沿着柱塞轴向内凹的槽，其上端与进液口连通；所述的吸入阀包括套在柱塞小径段外圆上的吸入阀芯以及使该吸入阀芯具有向大径段侧移动趋势的弹簧，吸入阀芯具有与变径端面相贴合的端面，吸入阀芯的前后动作使所述的进液流道与吸入阀腔导通或切断；吸入阀包括吸入阀座，吸入阀座设在柱塞环形变径端面处，与柱塞一体结构，所述第二进液流道设在吸入阀座上并与所述第一进液流道相通。
2.如权利要求1所述的液力端，其特征在于：所述的柱塞小径段上还套有一用以限制吸入阀最大开启行程的挡圈。
3.如权利要求2所述的液力端，其特征在于：所述的弹簧套在柱塞小径段外圆上，弹簧的两端顶在挡圈与吸入阀芯之间。
4.如权利要求1至3任一项所述的液力端，其特征在于：所述的柱塞通过密封函体和前、后密封副设置在泵体的柱塞通道内，柱塞的小径段位于与增压泵的动力端相接的一头，并且由所述的柱塞、密封函体和前、后密封副将柱塞通道围合形成吸入阀腔。
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