CN108799038B - 一种超高压柱塞泵液力端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超高压柱塞泵液力端，包括高压集水板、低压集水板及超高压承压件，所述超高压承压件包括外筒及内筒，所述内筒收容于所述外筒并与所述外筒过盈配合，所述内筒设有内腔，所述外筒设有前锥面及后锥面，所述高压集水板及所述低压集水板固定连接，所述超高压承压件安装于所述高压集水板及所述低压集水板之内，所述外筒与所述低压集水板的配合面为前锥面，所述外筒与所述高压集水板之间的配合面为后锥面，所述前锥面及所述后锥面压紧所述超高压承压件，所述内腔的超高压产生的推力使所述前锥面及所述后锥面产生压紧力，承压能力增强；组合密封结构使超高压柱塞泵液力端的密封能力增强，磨损减少。

Description

一种超高压柱塞泵液力端

技术领域

本发明涉及流体机械领域，尤其是涉及一种超高压柱塞泵液力端。

背景技术

通常超高压定义为压强超过100Mpa。在水射流领域，超高压设备应用非常广泛，通常压力为100～280Mpa；特殊用途，如水切割，生物细胞灭活等用途，压力高达到400～600Mpa。

超高压系统压力来源有两种技术路线：一种是增压缸，流量很小，水切割领域大多数采用这种技术路线。一种是柱塞泵方式，流量较大，水射流清洗领域一般采用这种技术路线。

柱塞泵整体结构分为两大功能块：一个功能块把旋转运动转化为往复直线运动，称为动力端；另一功能块把往复运动的动能转化为水的压力能，称为液力端。动力端采用曲轴连杆结构，是比较成熟的动力技术。液力端涉及流体机械方面一些比较复杂的技术，在超高压领域还不是很成熟。目前超高压液力端存在的问题主要有：

一、超高压承压件疲劳强度不够，使用过程中容易出现疲劳裂纹导致失效，尤其当柱塞泵介质水时，应力腐蚀、电化腐蚀等腐蚀问题会加速疲劳失效。

二、超高压密封件密封性能不够，容易泄露，而且容积效率较低。现有的超高压密封主要使用填料密封。填料密封应用在超高压柱塞泵上，必需加大填料密封长度，填料之间还需安装背压圈，密封部件占用的长度空间往往比柱塞行程还要大。过多的填料还会加剧柱塞摩擦和磨损

三、磨损比较严重，易损件多且更换比较频繁，由于柱塞泵动密封几乎全部采用接触式密封，长时间使用，密封面磨损在所难免。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能够增强疲劳强度、提高密封性能并且减少磨损的超高压柱塞泵液力端。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种超高压柱塞泵液力端，包括高压集水板、低压集水板及超高压承压件，所述超高压承压件包括外筒及内筒，所述内筒收容于所述外筒并与所述外筒过盈配合，所述内筒设有内腔，所述外筒设有前锥面及后锥面，所述高压集水板及所述低压集水板固定连接，所述超高压承压件安装于所述高压集水板及所述低压集水板之内，所述外筒与所述低压集水板的配合面为前锥面，所述外筒与所述高压集水板之间的配合面为后锥面，所述前锥面及所述后锥面压紧所述超高压承压件，所述内腔的超高压产生的推力使所述前锥面及所述后锥面产生压紧力。

进一步地，所述前锥面的截面呈八字形。

进一步地，所述后锥面截面呈倒八字形。

进一步地，所述超高压承压件包括阀座组件及填料筒组件，所述阀座组件包括阀座内层及阀座外层，所述填料筒组件包括填料筒内层及填料筒外层，所述阀座内层及所述填料筒内层形成所述内筒，所述阀座外层及所述填料筒外层形成所述外筒。

进一步地，所述超高压柱塞泵液力端还包括防松结构，所述防松结构包括填料螺母、弹性件、止退卡圈、螺钉，所述填料螺母通过所述螺纹固定于所述填料筒外层，所述止退卡圈卡扣于所述填料螺母，所述弹性件套设于所述止退卡圈与所述填料螺母表面。

进一步地，所述填料螺母设有若干卡扣槽，所述止退卡圈包括若干卡扣部及缺口，所述卡扣部沿所述卡扣槽卡入，所述螺钉位于所述缺口处。

进一步地，所述超高压柱塞泵液力端还包括柱塞组件，所述柱塞组件包括柱塞及球环，所述柱塞安装于所述内腔，所述球环固定于所述柱塞端部，所述柱塞通过所述球环与动力端连接。

进一步地，所述柱塞组件还包括对半卡圈及螺母，所述球环收容于所述螺母，所述对半卡圈位于所述球环与所述螺母之间。

进一步地，所述柱塞由轻质陶瓷制成。

进一步地，所述超高压柱塞泵液力端还包括组合密封结构，所述组合密封结构包括若干密封环，每一所述密封环包括楔形面，若干所述密封环对称设置并且所述楔形面相互配合，所述若干密封环围成一密封腔，一所述密封环设有与所述密封腔连通的流体通道，所述组合密封结构安装于所述柱塞与所述内腔壁之间。

相比现有技术，本发明超高压柱塞泵液力端的外筒与低压集水板的配合面为前锥面，外筒与高压集水板之间的配合面为后锥面，前锥面及后锥面压紧超高压承压件，内腔的超高压产生的推力使前锥面及后锥面产生压紧力，承压能力增强；组合密封结构使超高压柱塞泵液力端的密封能力增强，磨损减少。

附图说明

图1为本发明超高压柱塞泵液力端的一立体分解图；

图2为图1的超高压柱塞泵液力端的一组装图；

图3为图1的超高压柱塞泵液力端的内部结构示意图；

图4为图3的超高压柱塞泵液力端A处的放大图；

图5为图4的超高压柱塞泵液力端的防松结构的立体分解图；

图6为图3的超高压柱塞泵液力端B处的放大图；

图7为图3的超高压柱塞泵液力端的局部结构示意图；

图8为图3的超高压柱塞泵液力端的另一局部结构示意图。

图中：100、超高压柱塞泵液力端；10、高压集水板；20、低压集水板；30、超高压承压件；31、外筒；310、前锥面；312、后锥面；32、内筒；33、阀座组件；330、阀座内层；331、阀座外层；34、填料筒组件；340、填料筒内层；341、填料筒外层；40、柱塞组件；41、柱塞；42、球环；43、对半卡圈；44、螺母；50、防松结构；51、止退卡圈；510、缺口；512、卡扣部；52、弹性件；53、填料螺母；530、卡扣槽；54、螺钉；60、组合密封结构；61、密封环；62、密封腔；63、流体通道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图8，本发明一种超高压柱塞泵液力端100包括高压集水板10、低压集水板20、超高压承压件30、柱塞组件40、防松结构50、组合密封结构60。

超高压承压件30包括阀座组件33及填料筒组件34。阀座组件33包括阀座内层330及阀座外层331。阀座内层330与阀座外层331过盈配合。阀座外层331上设有前锥面310，前锥面310的截面呈八字形。阀座内层330设有第一腔体。填料筒组件34包括填料筒内层340及填料筒外层341，填料筒内层340及填料筒外层341过盈配合。填料筒内层340设有第二腔体。填料筒外层341设有后锥面312，后锥面312的截面呈倒八字形。阀座内层330与填料筒内层340共同形成超高压承压件30的内筒32，阀座外层331与填料筒外层341共同形成超高压承压件30的外筒31。内筒32收容于外筒31并与外筒31过盈配合。第一腔体与第二腔体连通形成内筒32的内腔。

柱塞组件40包括柱塞41、球环42、对半卡圈43以及螺母44。球环42固定于柱塞41端部。球环42收容于螺母44，对半卡圈43位于球环42与螺母44之间。柱塞41由轻质陶瓷制成，能够减轻重力导致的柱塞41偏磨。

防松结构50包括止退卡圈51、弹性件52、填料螺母53、螺钉54。止退卡圈51包括若干卡扣部512并设有缺口510。弹性件52为橡胶O型圈。填料螺母53表面设有若干卡扣槽530。

组合密封结构60包括若干密封环61，每一密封环61包括楔形面。若干密封环61对称设置，并且楔形面相互配合。若干密封环61围成一密封腔62。一密封环61设有流体通道63，流体通道63与密封腔62连通。

组装超高压柱塞泵液力端100时，阀座组件33与填料筒组件34收容于高压集水板10与低压集水板20之间，高压集水板10与低压集水板20通过螺栓固定。此时，前锥面310与低压集水板20配合，后锥面312与高压集水板10配合。柱塞41收容于内腔。组合密封结构60位于柱塞41与内腔之间。借助超高压液力作用，压力越大，密封压紧力越大；并且结构对称，避免受力不平衡导致柱塞偏磨；组合密封结构60尺寸较小，可以大幅度减小柱塞泵轴向尺寸。防松结构50的止退卡圈51通过卡扣部512卡入填料螺母53的卡扣槽530。弹性件52套设于止退卡圈51与填料螺母53表面，橡胶的摩擦力有助于减缓震动引起的填料螺母53松动。填料螺母53通过螺钉54固定于填料筒外层341的末端。螺钉54位于缺口510处，防止填料螺母53大幅度松动。柱塞组件40的柱塞41通过球环42与动力端采用球面接触，柱塞41相对动力端挺杆可以摆动一定的角度，实现液力端自主定位，消除定位偏差带来的柱塞41偏磨。

使用超高压柱塞泵液力端100时，外筒31与内筒32过盈配合产生预应力，预应力作用于内筒32外壁，可以抵消一部分内筒32内腔高压产生的应力。超高压承压件30被前锥面310及后锥面312压紧，内腔超高压产生的推力会使锥面压得更紧，从而外筒31外壁也有径向应力，可以抵消一部分外筒31内壁较高的径向应力。超高压承压件30采用高强度耐腐蚀材料，减轻腐蚀。

由于低压集水板20与动力端通过螺栓固定，维护时不需要拆除。高压集水板10与低压集水板20另外通过螺栓连接，维护时拆除高压集水板10后，柱塞组件40、填料筒组件34和阀座组件33就可以从动力端一侧全部顶出来，维护方便快捷。

本发明相比于传统超高压液力端，承压能力高，密封能力强，使用寿命长，而且维护方便快捷。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超高压柱塞泵液力端，包括高压集水板、低压集水板及超高压承压件，其特征在于：所述超高压承压件包括外筒及内筒，所述内筒收容于所述外筒并与所述外筒过盈配合，所述内筒设有内腔，所述外筒设有前锥面及后锥面，所述高压集水板及所述低压集水板固定连接，所述超高压承压件安装于所述高压集水板及所述低压集水板之内，所述外筒与所述低压集水板的配合面为前锥面，所述外筒与所述高压集水板之间的配合面为后锥面，所述前锥面及所述后锥面压紧所述超高压承压件，所述内腔的超高压产生的推力使所述前锥面及所述后锥面产生压紧力。

2.根据权利要求1所述的超高压柱塞泵液力端，其特征在于：所述前锥面的截面呈八字形。

3.根据权利要求1所述的超高压柱塞泵液力端，其特征在于：所述后锥面截面呈倒八字形。

4.根据权利要求1所述的超高压柱塞泵液力端，其特征在于：所述超高压承压件包括阀座组件及填料筒组件，所述阀座组件包括阀座内层及阀座外层，所述填料筒组件包括填料筒内层及填料筒外层，所述阀座内层及所述填料筒内层形成所述内筒，所述阀座外层及所述填料筒外层形成所述外筒。

5.根据权利要求4所述的超高压柱塞泵液力端，其特征在于：所述超高压柱塞泵液力端还包括防松结构，所述防松结构包括填料螺母、弹性件、止退卡圈、螺钉，所述填料螺母固定于所述填料筒外层，所述止退卡圈卡扣于所述填料螺母，所述弹性件套设于所述止退卡圈与所述填料螺母表面。

6.根据权利要求5所述的超高压柱塞泵液力端，其特征在于：所述填料螺母设有若干卡扣槽，所述止退卡圈包括若干卡扣部及缺口，所述卡扣部沿所述卡扣槽卡入，所述螺钉位于所述缺口处。

7.根据权利要求1所述的超高压柱塞泵液力端，其特征在于：所述超高压柱塞泵液力端还包括柱塞组件，所述柱塞组件包括柱塞及球环，所述柱塞安装于所述内腔，所述球环固定于所述柱塞端部，所述柱塞通过所述球环与动力端连接。

8.根据权利要求7所述的超高压柱塞泵液力端，其特征在于：所述柱塞组件还包括对半卡圈及螺母，所述球环收容于所述螺母，所述对半卡圈位于所述球环与所述螺母之间。

9.根据权利要求7所述的超高压柱塞泵液力端，其特征在于：所述柱塞由轻质陶瓷制成。

10.根据权利要求7所述的超高压柱塞泵液力端，其特征在于：所述超高压柱塞泵液力端还包括组合密封结构，所述组合密封结构包括若干密封环，每一所述密封环包括楔形面，若干所述密封环对称设置并且所述楔形面相互配合，所述若干密封环围成一密封腔，一所述密封环设有与所述密封腔连通的流体通道，所述组合密封结构安装于所述柱塞与所述内腔的壁之间。