CN110219790A - 一种油缸式双向油水转换高压水发生装置 - Google Patents

一种油缸式双向油水转换高压水发生装置 Download PDF

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陈国安
杜庆勋
范文毅
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张宁
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Abstract

本发明涉及一种油缸式双向油水转换高压水发生装置，包括油压缸和高压水缸，采用通轴活塞杆，同一活塞杆上安装了油压缸活塞以及两只高压水缸活塞，并在油缸导向套的约束下最大限度的保证了多级同心，各摩擦副实现摩擦最小，各密封可实现仅有微小泄漏量，容积效率接近100%，因此本发明的总效率远高于现有高压水泵的水平。由于油缸结构、直径及行程不受限制，适当增大其往复工作频率仍远小于曲柄连杆柱塞泵柱塞的运动速度，从而大大增加了其可靠性及寿命。油压缸控制部分可用常规工程液压中高压系统的原理，元件安全可靠成熟；高压水部分控制阀仅需设计选用高压超高压水阀即可使系统变得简单可靠，高压水压缸筒其生产制造工艺为现有技术易解决。

Description

一种油缸式双向油水转换高压水发生装置
技术领域
本发明涉及一种油缸式双向油水转换高压水发生装置，适用于高压、超高压各种大小流量，通过油压传动控制转换水流输出的装置。
背景技术
煤矿乳化液泵站和乳化液泵执行的是国家煤炭行业标准MT/T88.2-2000，采用曲轴连杆滑块传动的三柱塞或五柱塞卧式结构，乳化液泵实质也就是一种高压大流量水泵；此外，在高压水射流切割机、液体喷丸机、油田注水机等行业也需要高压、超高压，各种排量的水泵以提供水为介质的高压水流动力源。发明专利ZL201212460908提供了一种油水转换变量乳化液泵站的系统原理及方法，本发明提出了其系统中一种油缸式双向油水转换高压水发生装置的结构设计，该装置具有容积效率、机械效率高，密封可靠寿命长，工艺性好，成本低等特点，能实现高压大流量的水流输出。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种油缸式双向油水转换高压水发生装置，其可靠性高，使用寿命长，适合于高压大排量油水转换。
本发明采用的技术方案是：一种油缸式双向油水转换高压水发生装置，包括油压缸、高压水缸活塞、通轴活塞杆、高压水缸、油压缸活塞、卡键、卡键帽、油压缸导向套和支架；所述油压缸为双出杆油缸，油压缸缸筒体的两端焊接连接法兰，油压缸缸筒体以内螺纹与油压缸导向套连接，缸筒体内通过油压缸导向套连接通轴活塞杆；所述油压缸活塞由左、右卡键结构与通轴活塞杆固定，左、右卡键结构分别由卡键、卡键帽和卡簧组成；所述油压缸的两端通过连接法兰对称连接高压水缸，通轴活塞杆的两端位于高压水缸内，高压水缸活塞安装在通轴活塞杆的两端部；高压水缸缸体的两端由缸底堵头密封；缸底堵头设有进出水口；所述通轴活塞杆与高压水缸活塞以及油压缸导向套之间，油压缸导向套与油压缸缸筒体之间，油压缸活塞与油压缸缸筒体之间，以及高压水缸活塞与高压水缸缸体之间均设置耐高压、低摩擦、耐水质的密封装置。
所述油压缸及高压水缸用了一根通轴活塞杆，通轴活塞杆中间固定安装了油压缸活塞，两端固定安装了高压水缸活塞，通轴活塞杆中间的油压缸活塞两端面采用双卡键结构固定，从而实现同步运动的三个活塞固定在同一根轴上，最大限度保证了三级固定联结同轴；同时油压缸缸筒内安装左右两件油压缸导向套及通过法兰对接联结高压水缸缸体，通轴活塞杆外径与油压缸导向套内孔形成两处运动摩擦副；油压缸活塞及高压水缸活塞的外圆与油压缸缸筒内径、高压水缸缸筒内径形成三处运动摩擦副，一共形成五付运动摩擦副；在双向油水转换高压水发生装置的设计结构和相关联结件加工、安装精度的保证下，最大限度的实现三级静配合、五级运动配合的同轴度，从而实现工作时摩擦阻力最小，机械效率最高。
所述高压水缸缸体通过连接法兰和螺栓与支架连接。
所述进出水口分别安装有高压或超高压单向水阀组成整流回路，以控制实现自动进水和双向连续高压水输出。
所述高压水缸缸体的密封采用高压或超高压密封，缸体内壁镀硬铬，防锈蚀耐磨。
所述油压缸1的实际油压作用面积与高压水缸的水压作用面积之比为：1.5:1~6:1。
高压水缸有杆腔是空腔，其连接法兰开设有与外部相通的沟槽，用于观察高压水的渗漏和起到排气作用。
本发明所有孔用及轴用密封选用行业工程油缸可靠性、寿命俱佳的常规品种。
所述油压缸1的内径为Du，高压水缸缸体4-1的内径为Ds,通轴活塞杆直径为d，油压缸1的有效截面积与高压缸缸体4的有效截面积之比为，计算公式：
式一
该有效截面积之比也是油压和水压之比，即增加比可根据需要输出的最大比压选取，其缸径Du、Ds及d的大小则可由需要输出的流量选取，增加比一般可选1.5:1~6:1，高压水长期往复运动工作渗漏部分可从高压水缸缸体4-1焊接连接法兰4-2部分泄漏槽排出，若泄漏量超规定值则需维修更换密封。
本发明的有益效果是：由于其特殊的设计结构采用通轴活塞杆，同一活塞杆上安装了油压缸活塞以及两只高压水缸活塞，并在油缸导向套的约束下最大限度的保证了多级同心，各摩擦副实现摩擦最小，各密封可实现仅有微小泄漏量，容积效率接近100%，因此本发明的总效率远高于现有高压水泵的水平。由于油缸结构、直径及行程不受限制，适当增大其往复工作频率仍远小于曲柄连杆柱塞泵柱塞的运动速度，从而大大增加了其可靠性及寿命。该装置中间的油压缸控制部分可用常规工程液压中高压系统的原理，元件安全可靠成熟；高压水部分控制阀仅需设计选用高压超高压水阀即可使系统变得简单可靠。高压水压缸筒根据压力要求选用适用的壁厚及材质生产，其生产制造工艺为现有技术易解决。
附图说明
图1为油缸式双向油水转换高压水发生装置的纵向剖面示意图。
图2为油缸式双向油水转换高压水发生装置的实施例结构示意图。。
图中，1.油压缸，1-1.油压缸缸筒体，1-2.连接法兰，2.高压水缸活塞，3.通轴活塞杆，4.高压水缸，4-1.高压水缸缸体，4-2.连接法兰，5.油压缸活塞，6.卡键，7.卡键帽，8.油压缸导向套，9.支架，10.缸底堵头，11.卡簧，A、B.进出油口，C、D.进出水口，d1、d2、d3、d4.高压单向水阀。
具体实施方式
如图1和2所示，包括油压缸1、高压水缸活塞2、通轴活塞杆3、高压水缸4、油压缸活塞5、卡键6、卡键帽7、油压缸导向套8和支架9；所述油压缸1为双出杆油缸，油压缸缸筒体1-1的两端焊接连接法兰1-2，油压缸缸筒体1-1以内螺纹与油压缸导向套8连接，缸筒体内通过油压缸导向套8连接通轴活塞杆3；所述油压缸活塞5由左、右卡键结构与通轴活塞杆3固定，左、右卡键结构分别由卡键6、卡键帽7和卡簧11组成；所述油压缸1的两端通过连接法兰1-2对称连接高压水缸4，通轴活塞杆3的两端位于高压水缸4内，高压水缸活塞2安装在通轴活塞杆3的两端部；高压水缸缸体4-1的两端由缸底堵头10密封；缸底堵头10设有进出水口C、D；所述通轴活塞杆3与高压水缸活塞2以及油压缸导向套8之间，油压缸导向套8与油压缸缸筒体1-1之间，油压缸活塞5与油压缸缸筒体1-1之间，以及高压水缸活塞2与高压水缸缸体4-1之间均设置耐高压、低摩擦、耐水质的密封装置。
所述油压缸1及高压水缸4用了一根通轴活塞杆3，通轴活塞杆3中间固定安装了油压缸活塞5，两端固定安装了高压水缸活塞2，通轴活塞杆3中间的油压缸活塞5两端面采用双卡键结构固定，从而实现同步运动的三个活塞固定在同一根轴上，最大限度保证了三级固定联结同轴；同时油压缸缸筒1-1内安装左右两件油压缸导向套8及通过法兰对接联结高压水缸缸体4-1，通轴活塞杆3外径与油压缸导向套8内孔形成两处运动摩擦副；油压缸活塞5及高压水缸活塞2的外圆与油压缸缸筒1-1内径、高压水缸缸筒4-1内径形成三处运动摩擦副，一共形成五付运动摩擦副；在双向油水转换高压水发生装置的设计结构和相关联结件加工、安装精度的保证下，最大限度的实现三级静配合、五级运动配合的同轴度，从而实现工作时摩擦阻力最小，机械效率最高。
所述高压水缸缸体4-1通过连接法兰4-2和螺栓与支架9连接。
如图2所示，所述进出水口C、D分别安装有高压或超高压单向水阀d1、d2、d3、d4组成整流回路，以控制实现自动进水和双向连续高压水输出。
所述高压水缸缸体4-1的密封采用高压或超高压耐水密封，缸体内壁镀硬铬，防锈蚀耐磨。
所述油压缸1的实际油压作用面积与高压水缸4的水压作用面积之比为：1.5:1~6:1。
所述高压水缸4有杆腔是空腔，其连接法兰4-2开设有与外部相通的沟槽，用于观察高压水的渗漏和起到排气作用。
本发明所有孔用及轴用密封选用行业工程油缸可靠性、寿命俱佳的常规品种。
所述油压缸1的内径为Du，高压水缸缸体4-1的内径为Ds,通轴活塞杆直径为d，油压缸1的有效截面积与高压缸缸体4的有效截面积之比为，计算公式：
式一
该有效截面积之比也是油压和水压之比，即增加比可根据需要输出的最大比压选取，其缸径Du、Ds及d的大小则可由需要输出的流量选取，增加比一般可选1.5:1~6:1，高压水长期往复运动工作渗漏部分可从高压水缸缸体4-1焊接连接法兰4-2部分泄漏槽排出，若泄漏量超规定值则需维修更换密封。

Claims (7)

1.一种油缸式双向油水转换高压水发生装置，其特征在于，包括油压缸（1）、高压水缸活塞（2）、通轴活塞杆（3）、高压水缸（4）、油压缸活塞（5）、卡键（6）、卡键帽（7）、油压缸导向套（8）和支架（9）；所述油压缸（1）为双出杆油缸，油压缸缸筒体（1-1）的两端焊接连接法兰（1-2），油压缸缸筒体（1-1）以内螺纹与油压缸导向套（8）连接，缸筒体内通过油压缸导向套（8）连接通轴活塞杆（3）；所述油压缸活塞（5）由左、右卡键结构与通轴活塞杆（3）固定，左、右卡键结构分别由卡键（6）、卡键帽（7）和卡簧（11）组成；所述油压缸（1）的两端通过连接法兰（1-2）对称连接高压水缸（4），通轴活塞杆（3）的两端位于高压水缸（4）内，高压水缸活塞（2）安装在通轴活塞杆（3）的两端部；高压水缸缸体（4-1）的两端由缸底堵头（10）密封；缸底堵头（10）分别设有进出水口C、D；所述通轴活塞杆（3）与高压水缸活塞（2）以及油压缸导向套（8）之间，油压缸导向套（8）与油压缸缸筒体（1-1）之间，油压缸活塞（5）与油压缸缸筒体（1-1）之间，以及高压水缸活塞（2）与高压水缸缸体（4-1）之间均设置耐高压、低摩擦、耐水质的密封装置。
2.根据权利要求1所述的一种油缸式双向油水转换高压水发生装置，其特征在于，油压缸（1）及高压水缸（4）用了一根通轴活塞杆（3），通轴活塞杆（3）中间固定安装了油压缸活塞（5），两端固定安装了高压水缸活塞（2），通轴活塞杆（3）中间的油压缸活塞（5）两端面采用双卡键结构固定，从而实现同步运动的三个活塞固定在同一根轴上，最大限度保证了三级固定联结同轴；同时油压缸缸筒（1-1）内安装左右两件油压缸导向套（8）及通过法兰对接联结高压水缸缸体（4-1），通轴活塞杆（3）外径与油压缸导向套（8）内孔形成两处运动摩擦副；油压缸活塞（5）及高压水缸活塞（2）的外圆与油压缸缸筒（1-1）内径、高压水缸缸筒（4-1）内径形成三处运动摩擦副，一共形成五付运动摩擦副；在双向油水转换高压水发生装置的设计结构和相关联结件加工、安装精度的保证下，最大限度的实现三级静配合、五级运动配合的同轴度，从而实现工作时摩擦阻力最小，机械效率最高。
3.根据权利要求1所述的一种油缸式双向油水转换高压水发生装置，其特征在于，所述高压水缸缸体（4-1）通过连接法兰（4-2）和螺栓与支架（9）连接。
4.根据权利要求1所述的一种油缸式双向油水转换高压水发生装置，其特征在于，所述进出水口C、D分别安装有高压或超高压单向水阀（d1）、（d2）、（d3）、（d4）组成整流回路，以控制实现自动进水和双向连续高压水输出。
5.根据权利要求1所述的一种油缸式双向油水转换高压水发生装置，其特征在于，所述高压水缸缸体4-1的密封采用高压或超高压密封，缸体内壁镀硬铬，防锈蚀耐磨。
6.根据权利要求1所述的一种油缸式双向油水转换高压水发生装置，其特征在于，所述油压缸（1）的实际油压作用面积与高压水缸（4）的水压作用面积之比为：1.5:1~6:1。
7.根据权利要求1所述的一种油缸式双向油水转换高压水发生装置，其特征在于，高压水缸（4）有杆腔是空腔，其连接法兰（4-2）开设有与外部相通的沟槽，用于观察高压水的渗漏和起到排气作用。
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