CN111706483A - 一种可负压运行的全水润滑低噪声水液压轴向柱塞泵 - Google Patents

Abstract

一种可负压运行的全水润滑低噪声水液压轴向柱塞泵，涉及容积泵领域。该装置在配流盘上设置有节流阻尼孔，后端盖上设置有设定容积的与节流阻尼孔相连通的容腔，并增加了抗冲击阀组件及强制润滑结构，其中，抗冲击阀组件设置在缸体旋转组件上，通过抗冲击阀组件、柱塞填料、预压缩容腔等结构设置，大幅度降低水液压泵运行噪声，扩大了水液压轴向柱塞泵的应用范围；设置的强制润滑结构，将泵排水口高压水通过前后节流器引入泵远离进口的摩擦面进行充分润滑，避免了气蚀、干摩擦烧盘等情况出现。

Description

一种可负压运行的全水润滑低噪声水液压轴向柱塞泵

技术领域

本发明涉及容积泵领域，特别涉及一种可负压运行的全水润滑低噪声水液压轴向柱塞泵。

背景技术

近年来，直接以水（过滤后的天然水，包括海水和淡水）代替矿物油作为工作介质的水液压传动与控制技术获得了突破性的进展，在广泛的工程应用中，相比传统油液压传动证明了具有环保、洁净、高效、使用维护方便、运行成本低等突出优越性。水液压传动与控制技术已经被广泛的应用于高压水雾化、海水淡化、高压水清洗、舞台驱动与控制、潜器浮力调节系统、海洋工程以及其他传动与控制领域。

水液压轴向柱塞泵以转速高、压力高、流量大、流量脉动小、体积紧凑、重量轻等突出优点，成为水液压传动与控制系统中最常用的水液压泵。受技术发展所限，目前见于市面报道的水液压轴向柱塞泵产品均为定量泵，如丹麦Danfoss公司系列海淡水泵、英国WaterHydrulic公司系列海淡水泵、华中科技大学研制的轴向柱塞泵、浙江大学研制的纯水泵、湖北仁创科技有限公司的淡水泵、无锡华芯科创科技有限公司的水液压泵等。

在以工作介质为润滑介质的轴向柱塞泵产品在吸入口为负压工况下，泵腔体润滑介质会被吸空，轴出口端虽采用机械密封但仍无法避免空气吸入，空气进入腔体内后摩擦面会发生气蚀，甚至干摩擦烧结突然失效等造成严重故障。在油压轴向柱塞泵上，因油润滑性能优良，该现象不太突出，在直接以水作为润滑介质的水泵内该现象却尤为突出。轴向柱塞水泵一般都要求进口处压力为正值，如丹麦Danfoss公司系列海淡水泵明确要求入口压力为5bar，无锡华芯科创科技有限公司的水液压泵要求正压进水等。在负压工况下均通过设置进口补水泵来满足泵进口要求，使得系统应用变的较为复杂。

噪声是能量损失的表现形式，噪声直接影响周围工作环境，以水作为润滑介质的水液压泵一般噪声值在85-90dB(A)，在该工况下长期工作人难以承受该类噪声，该噪声也成为直接影响水液压技术发展应用的障碍。同时如在某水液压驱动舞台项目泵房内长期值守，人员也会听力下降甚至出现其他职业病。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种可负压运行的全水润滑低噪声水液压轴向柱塞泵。

本发明所采用的技术方案是： 一种可负压运行的全水润滑低噪声水液压轴向柱塞泵，其技术要点是，包括后端盖、配流盘、缸体旋转组件、壳体、滑动轴承、柱塞滑靴组件、回程盘、斜盘、前端盖及主轴；

所述的后端盖和前端盖分别固定安装在壳体的两端，壳体内依次安装配流盘、缸体旋转组件、回程盘及斜盘，其中配流盘固定安装在后端盖上，配流盘上设置有节流阻尼孔，后端盖上设置有设定容积的容腔，节流阻尼孔与容腔连通；缸体旋转组件活动安装在壳体的内壁上，柱塞滑靴组件活动安装在缸体旋转组件内，且柱塞滑靴组件的球状柱塞末端活动装配在斜盘上，所述的斜盘一端与前端盖连接，斜盘的另一端与回程盘连接，主轴活动装配在前端盖上，并与缸体旋转组件传动相连。

上述方案种，所述的柱塞滑靴组件的柱塞为空心金属结构，内部填充有尼龙。

上述方案种，所述的抗冲击阀组件包括导向杆、抗冲击阀阀芯、抗冲击阀弹簧及抗冲击阀节流阻尼器，抗冲击阀左腔、抗冲击阀右腔位于抗冲击阀阀芯两侧，所述的导向杆固定安装在缸体旋转组件的过流流道内，抗冲击阀阀芯在导向杆上套合滑动并与抗冲击阀弹簧一端相抵，抗冲击阀弹簧另一端与缸体旋转组件的缸孔内壁相抵，抗冲击阀节流阻尼器固定安装在抗冲击阀右腔与缸体旋转组件内腔的交接处。

上述方案种，所述的强制润滑结构包括设置在后端盖上的第一过流通道、设置在壳体上的第二过流通道、设置在前端盖上的第三过流通道、强制润滑前节流器及强制润滑后节流器，强制润滑前节流器固定安装在壳体上，强制润滑后节流器安装在前端盖上，第一过流通道、第二过流通道通过强制润滑前节流器与缸体旋转组件内腔连通，第一过流通道、第二过流通道通过强制润滑后节流器与第三过流通道彼此密封连通。

上述方案种，所述的导向杆材料为不锈钢、镍铜合金或钛合金，抗冲击阀阀芯材质为工程塑料PEEK或工程塑料PTFE。

上述方案种，所述的抗冲击阀左腔与柱塞滑靴组件的柱塞腔连通。

上述方案种，所述的抗冲击阀组件的数量与柱塞滑靴组件数量相同，且柱塞滑靴组件的柱塞腔与对应的抗冲击阀组件相通。

上述方案种，所述的柱塞滑靴组件为奇数个。

本发明的有益效果是：该可负压运行的全水润滑低噪声水液压轴向柱塞泵，该装置在配流盘上设置有节流阻尼孔，后端盖上设置有设定容积的与节流阻尼孔相连通的容腔，并增加了抗冲击阀组件及强制润滑结构，其中，抗冲击阀组件设置在缸体旋转组件上，通过抗冲击阀组件、柱塞填料、预压缩容腔等结构设置，大幅度降低水液压泵运行噪声，扩大了水液压轴向柱塞泵的应用范围；设置的强制润滑结构，将泵排水口高压水通过前后节流器引入泵远离进口的摩擦面进行充分润滑，避免了气蚀、干摩擦烧盘等情况出现。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中可负压运行的全水润滑低噪声水液压轴向柱塞泵剖示图；

图2为本发明实施例中节流阻尼孔结构示意图；

图中序号说明如下： 1后端盖、1-1过流通道、2配流盘、2-1节流阻尼孔、3缸体旋转组件、3-1过流流道、4壳体、4-1过流通道、5滑动轴承、6柱塞滑靴组件、7回程盘、8斜盘、9机械密封、10前端盖、10-1过流通道、11主轴、12导向杆、13抗冲击阀阀芯、14抗冲击阀弹簧、15抗冲击阀节流阻尼器、16强制润滑前节流器、17强制润滑后节流器。

具体实施方式

使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图1和图2和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本实施例采用的可负压运行的全水润滑低噪声水液压轴向柱塞泵，包括后端盖1、配流盘2、缸体旋转组件3、壳体4、滑动轴承5、奇数个柱塞滑靴组件6、回程盘7、斜盘8、机械密封9、前端盖10、主轴、抗冲击阀组件及强制润滑结构。后端盖1和前端盖10分别固定安装在壳体4的两端，配流盘2安装在后端盖1上，并位于壳体4内。回程盘7的一端安装在前端盖10上，斜盘8安装在回程盘7的另一端上，缸体旋转组件3通过滑动轴承5活动安装在壳体4的内壁上，并位于配流盘2和斜盘8之间，柱塞滑靴组件6活动安装在缸体旋转组件3内，且柱塞滑靴组件6的球状柱塞末端活动装配在斜盘8上，主轴活动装配在前端盖10上，并与缸体旋转组件3传动相连。本实施例中柱塞滑靴组件6的柱塞为空心金属结构，内部填充有尼龙或其他类似工程塑料，且内部设置有过流小孔。配流盘2上设置有节流阻尼孔2-1，后端盖1上设置有设定容积的容腔A，节流阻尼孔2-1与容腔A连通。

抗冲击阀组件还包括导向杆12、抗冲击阀阀芯13、抗冲击阀弹簧14、抗冲击阀节流阻尼器15，其中导向杆12是经过强化处理的不锈钢、镍铜合金或钛合金加工而成，抗冲击阀阀芯13为工程塑料PEEK或工程塑料PTFE加工而成。在缸体旋转组件3上设置有过流流道3-1，柱塞腔和抗冲击阀左腔通过过流流道3-1相连通。抗冲击阀右腔通抗冲击阀节流阻尼器15与泵体内腔相连通。

抗冲击阀组件的导向杆12通过螺纹固定安装在缸体旋转组件3上，抗冲击阀阀芯13在导向杆12上套合滑动并与抗冲击阀弹簧14一端相抵，抗冲击阀弹簧14另一端相抵于缸体旋转组件3内壁上。抗冲击阀节流阻尼器15通过螺纹固定安装在缸体旋转组件3上。

强制润滑结构主要有设置在后端盖上的过流通道1-1、设置在壳体上的过流通道4-1、设置在前端盖上的过流通道10-1、强制润滑前节流器16及强制润滑后节流器17组成，强制润滑前节流器16通过螺纹固定的安装在壳体4上，强制润滑后节流器17通过套紧配合安装在前端盖10上。

泵排水口通过后端盖1上的过流通道1-1、壳体4上的过流通道4-1、强制润滑前节流器16、泵腔内柱塞滑靴组件6和斜盘8的摩擦面附近腔室连通；泵排水口通过后端盖1上的过流通道1-1、壳体4上的过流通道4-1、强制润滑后节流器17和安装在前端盖10上的过流流道10-1连通。

设置在缸体旋转组件3上的抗冲击阀组件的数量与柱塞滑靴组件的柱塞数量相同，且其数量为5、7或9，每个柱塞腔室与对应的抗冲击阀组件相通。

本发明提供的可负压运行的全水润滑低噪声水液压轴向柱塞泵工作过程如下：

初始工作状态下，主轴11旋转，带动缸体旋转组件3和柱塞滑靴组件6旋转，柱塞滑靴组件6通过与斜盘8的相互作用，在缸体旋转组件3的缸孔内做往复运动。缸体旋转组件3每旋转一周，柱塞在缸孔内往复运动一次，通过缸体旋转组件3与配流盘2的相互作用，每组柱塞滑靴组件6完成一次吸水和排水的过程。

柱塞泵流体噪声主要来自高低压切换过程流量倒灌，泵在正常工作时柱塞腔内部充满了交替压力变换的高压水和负压水。

在柱塞排水加压过程中，高压水通过3-1流向抗冲击阀组件左腔，抗冲击阀阀芯13在高压水作用下压缩抗冲击阀弹簧14，抗冲击阀右腔的水通过抗冲击阀节流阻尼器15流向泵体内腔，直到达到最高压；柱塞吸水过程，柱塞腔内为负压，抗冲击阀阀芯13在弹簧作用下，将抗冲击阀左腔的水推向柱塞腔，实现对柱塞腔的的补偿，降低噪声。

泵在运动配流过程中，斜盘最高点是高低压切换区域，是配流的理论死点，也是柱塞腔内压力最高点，向最低点切换过程，流量倒灌最大区域位于此处，在高低压切换时，在泵后端盖1上设置设定容积的预压缩容腔A，每个柱塞腔实现预压缩，实际证明，该方案可有效降低泵运行噪声。

柱塞腔内通过空心设计，降低了重量，减小运动惯量，降低噪声。同时，为减小交变容腔体积，内部设置尼龙或同类材质轻质塑料材料，进一步降低泵体运行噪声。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种可负压运行的全水润滑低噪声水液压轴向柱塞泵，其特征在于，包括后端盖（1）、配流盘（2）、缸体旋转组件（3）、壳体（4）、滑动轴承（5）、柱塞滑靴组件（6）、回程盘（7）、斜盘（8）、前端盖（10）及主轴（11）；

所述的后端盖（1）和前端盖（10）分别固定安装在壳体（4）的两端，壳体（4）内依次安装配流盘（2）、缸体旋转组件（3）、回程盘（7）及斜盘（8），其中配流盘（2）固定安装在后端盖（1）上，配流盘（2）上设置有节流阻尼孔（2-1），后端盖（1）上设置有设定容积的容腔（A），节流阻尼孔（2-1）与容腔（A）连通；缸体旋转组件（3）活动安装在壳体（4）的内壁上，柱塞滑靴组件（6）活动安装在缸体旋转组件（3）内，且柱塞滑靴组件（6）的球状柱塞末端活动装配在斜盘（8）上，所述的斜盘（8）一端与前端盖（10）连接，斜盘（8）的另一端与回程盘（7）连接，主轴（11）活动装配在前端盖（10）上，并与缸体旋转组件（3）传动相连。

2.如权利要求1所述的可负压运行的全水润滑低噪声水液压轴向柱塞泵，其特征在于，所述的柱塞滑靴组件（6）的柱塞为空心金属结构，内部填充有尼龙。

3.如权利要求1所述的可负压运行的全水润滑低噪声水液压轴向柱塞泵，其特征在于，还包括抗冲击阀组件，所述的抗冲击阀组件包括导向杆（12）、抗冲击阀阀芯(13)、抗冲击阀弹簧（14）及抗冲击阀节流阻尼器（15），抗冲击阀左腔、抗冲击阀右腔位于抗冲击阀阀芯(13)两侧，所述的导向杆（12）固定安装在缸体旋转组件（3）的过流流道（3-1）内，抗冲击阀阀芯(13)在导向杆（12）上套合滑动并与抗冲击阀弹簧（14）一端相抵，抗冲击阀弹簧（14）另一端与缸体旋转组件（3）的缸孔内壁相抵，抗冲击阀节流阻尼器（15）固定安装在抗冲击阀右腔与缸体旋转组件（3）内腔的交接处。

4.如权利要求3所述的可负压运行的全水润滑低噪声水液压轴向柱塞泵，其特征在于，所述的强制润滑结构包括设置在后端盖（1）上的第一过流通道（1-1）、设置在壳体（4）上的第二过流通道（4-1）、设置在前端盖（10）上的第三过流通道（10-1）、强制润滑前节流器（16）及强制润滑后节流器（17），强制润滑前节流器（16）固定安装在壳体（4）上，强制润滑后节流器（17）安装在前端盖（10）上，第一过流通道（1-1）、第二过流通道（4-1）通过强制润滑前节流器（16）与缸体旋转组件（3）内腔连通，第一过流通道（1-1）、第二过流通道（4-1）通过强制润滑后节流器（17）与第三过流通道（10-1）彼此密封连通。

5.如权利要求3或4所述的可负压运行的全水润滑低噪声水液压轴向柱塞泵，其特征在于，所述的导向杆（12）材料为不锈钢、镍铜合金或钛合金，抗冲击阀阀芯（13）材质为工程塑料PEEK或工程塑料PTFE。

6.如权利要求3或4所述的可负压运行的全水润滑低噪声水液压轴向柱塞泵，其特征在于，所述的抗冲击阀左腔与柱塞滑靴组件（6）的柱塞腔连通。

7.如权利要求3或4所述的可负压运行的全水润滑低噪声水液压轴向柱塞泵，其特征在于，所述的抗冲击阀组件的数量与柱塞滑靴组件（6）数量相同，且柱塞滑靴组件（6）的柱塞腔与对应的抗冲击阀组件相通。

8.如权利要求7所述的可负压运行的全水润滑低噪声水液压轴向柱塞泵，其特征在于，所述的柱塞滑靴组件（6）为奇数个。

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