CN114673653B

CN114673653B - 一种单柱塞泵空蚀试验装置

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Publication number: CN114673653B
Application number: CN202210358170.1A
Authority: CN
Inventors: 周俊杰; 王苗苗; 廖文博
Original assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Current assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Priority date: 2022-04-07
Filing date: 2022-04-07
Publication date: 2023-04-07
Anticipated expiration: 2042-04-07
Also published as: CN114673653A

Abstract

本发明涉及一种单柱塞泵空蚀试验装置，包括单柱塞泵和集成阀块，所述单柱塞泵与驱动装置连接，所述驱动装置用于带动所述单柱塞泵的活塞往复移动；所述集成阀块上设有吸油通道和排油通道，所述吸油通道的一端与所述单柱塞泵的油腔相连通、另一端与储油箱相连通，用于使所述储油箱中的液压油通入所述单柱塞泵的油腔中；所述排油通道的一端与所述单柱塞泵的油腔相连通、另一端与储油箱相连通，用于使所述单柱塞泵中的液压油排出至储油箱中；所述吸油通道与所述排油通道不同时连通。本发明提供的一种单柱塞泵空蚀试验装置，具有结构简单、节省成本、试验数据可靠且丰富的有益效果。

Description

一种单柱塞泵空蚀试验装置

技术领域

本发明涉及液压泵空蚀试验技术领域，具体涉及一种单柱塞泵空蚀试验装置。

背景技术

在流动的液体中，当局部区域的压力因某种原因而突然下降至与该区域液体温度相应的汽化压力以下时，部分液体汽化，溶于液体中的气体逸出，形成液流中的气泡(或称空泡)，这一过程称为空化。空泡随液流进入压力较高的区域时,失去存在的条件而突然溃灭,原空泡周围的液体运动使局部区域的压力骤增。如果液流中不断形成、长大的空泡在固体壁面附近频频溃灭，壁面就会遭受巨大压力的反复冲击，从而引起材料的疲劳破损甚至表面剥蚀，这就叫空化剥蚀，简称空蚀。

大型水洞、空化减压设备等试验装置不适于获得短时间内材料空蚀的试验数据；振动型空蚀试验、射流型空蚀试验、高速水洞空蚀试验的试验形式无法准确模拟特定液压元件正常工作时的流场特征。柱塞泵是液压传动系统的重要装置，其使用寿命与工作过程中的空化空蚀现象密不可分。随着柱塞泵被广泛应用于高压、大流量的场合，对于其耐用度及可靠性提出了更为严苛的要求，空化空蚀问题成为研究的热点方向之一。但可惜的是，目前市场上几乎没有专用于柱塞泵空化空蚀测试的实验设备。

发明内容

本发明意在提供一种单柱塞泵空蚀试验装置，以解决现有技术中存在的不足，本发明要解决的技术问题通过以下技术方案来实现。

一种单柱塞泵空蚀试验装置，包括单柱塞泵和集成阀块，所述单柱塞泵与驱动装置连接，所述驱动装置用于带动所述单柱塞泵的活塞往复移动；所述集成阀块上设有吸油通道和排油通道，所述吸油通道的一端与所述单柱塞泵的油腔相连通、另一端与储油箱相连通，用于使所述储油箱中的液压油通入所述单柱塞泵的油腔中；所述排油通道的一端与所述单柱塞泵的油腔相连通、另一端与储油箱相连通，用于使所述单柱塞泵中的液压油排出至储油箱中；所述吸油通道与所述排油通道不同时连通。

优选的，所述单柱塞泵的缸套由透明材料制成。

优选的，还包括高速摄像机，用于对缸套内部进行拍摄。

优选的，所述单柱塞泵的进出油口处可拆卸式连接有套筒，和/或所述单柱塞泵的活塞靠近油腔的端面可拆卸式连接有垫片。

优选的，所述集成阀块包括阀块本体，所述阀块本体上分别设有吸油口、第一吸油孔、第二吸油孔、第三吸油孔、第四吸油孔和连接腔，所述吸油口的一端与所述储油箱相连通、另一端与所述第一吸油孔的一端相连通，所述第一吸油孔的另一端通过节流阀与所述第二吸油孔的一端相连通，所述第二吸油孔的另一端与所述第三吸油孔的一端相连通，所述第三吸油孔的另一端通过单向阀I与所述第四吸油孔的一端单向连通，所述第四吸油孔的另一端与所述连接腔相连通，所述连接腔与所述单柱塞泵的油腔相连通，以使所述吸油口与所述连接腔之间形成由储油箱通往单柱塞泵的油腔的单向的吸油通道。

优选的，所述阀块本体上还设有第一排油孔、第二排油孔、第三排油孔、第四排油孔和出油口，所述第一排油孔的一端与所述连接腔相连通、另一端通过单向阀II与所述第二排油孔的一端单向连通，所述第二排油孔的另一端与所述第三排油孔相连通，所述第三排油孔的另一端通过溢流阀与所述第四排油孔的一端相连通，所述第四排油孔的另一端与所述出油口的一端相连通，所述出油口的另一端与所述储油箱相连通，以使所述连接腔与所述出油口之间形成由单柱塞泵的油腔通往储油箱的单向的排油通道。

优选的，所述阀块本体上设有压力传感器，所述压力传感器用于分别检测所述吸油口、所述出油口和所述连接腔处的压力。

优选的，所述阀块本体上设有温度传感器，所述温度传感器用于检测所述连接腔处的温度。

本发明具有如下有益效果：

1)采用单柱塞泵的活塞的往复移动模拟柱塞泵的正常工作过程，并通过液压油不断的吸入和排出油腔，使其发生空化并使单柱塞泵内材料发生空蚀，通过记录被空蚀的零件前后质量的变化以精准的测量单柱塞泵的空蚀程度，不仅简化的试验装置的结构，而且对柱塞泵的耐用度和可靠性的研究提供了准确且实用的数据支持；

2)通过活塞往复移动以及集成阀块上集成设置的吸油通道和排油通道，使得整个试验装置实现了循环式的自吸排出的功能，减少了液压油的浪费，并且无需补油泵等其他驱动零件、无需过多的管线的连接，简化了试验装置的结构，节省了成本；

3)节流阀和溢流阀的设置，使单柱塞泵的油腔内的压力控制在目标压力范围内，使得试验数据更加准确；

4)透明材料的缸套以及高速摄像机的设置，使得液压油的空化情况得到直观的记录，丰富了试验数据；

5)压力传感器的设置，不仅可以及时获取关键位置的压力值，以便于通过调节液压油的流量来调节单柱塞泵的油腔内的压力值，以使压力值保持在目标压力范围内，并且获取的试验过程中关键位置的压力值数据，为试验研究做出了支撑；

6)温度传感器的设置，便于获取试验过程中关键位置的温度数据，为试验研究做支撑。

综上，本发明提供的一种单柱塞泵空蚀试验装置，具有结构简单、节省成本、试验数据可靠且丰富的有益效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的爆炸结构示意图；

图3为本发明的另一角度的爆炸结构示意图；

图4为本发明中阀块本体的结构示意图；

附图中的附图标记依次为：1、单柱塞泵，11、前端盖，12、缸套，13、后端盖，14、活塞，15、密封圈I，16、螺杆，17、螺钉，18、密封圈II，2、集成阀块，21、阀块本体，2111、吸油口，2112、第一吸油孔，2113、第二吸油孔，2114、第三吸油孔，2115、第四吸油孔，2121、第一排油孔，2122、第二排油孔，2123、第三排油孔，2124、第四排油孔，2125、出油口，213、连接腔，22、单向阀I，23、节流阀，24、单向阀II，25、溢流阀，26、压力传感器，27、温度传感器，3、套筒，4、垫片，5、导杆。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例1：

参照图1至图4所示，一种单柱塞泵空蚀试验装置，其改进之处在于：包括单柱塞泵1和集成阀块2，所述单柱塞泵1与驱动装置连接，所述驱动装置用于带动所述单柱塞泵1的活塞14往复移动；所述集成阀块2上设有吸油通道和排油通道，所述吸油通道的一端与所述单柱塞泵1的油腔相连通、另一端与储油箱相连通，用于使所述储油箱中的液压油通入所述单柱塞泵1的油腔中；所述排油通道的一端与所述单柱塞泵1的油腔相连通、另一端与储油箱相连通，用于使所述单柱塞泵1中的液压油排出至储油箱中；所述吸油通道与所述排油通道不同时连通。

进一步的，所述单柱塞泵1的缸套12由透明材料制成。

进一步的，还包括高速摄像机，用于对缸套12内部进行拍摄。

进一步的，所述单柱塞泵1的进出油口处可拆卸式连接有套筒3，和/或所述单柱塞泵1的活塞14靠近油腔的端面可拆卸式连接有垫片4。

进一步的，所述垫片4通过螺钉17与所述活塞14的端部可拆卸式连接。

本实施例中，通过驱动装置带动活塞14往复移动，以使液压油从单柱塞泵1的油腔不断的吸入和排出，活塞14向远离集成阀块2方向移动时，单柱塞泵1的油腔内由于体积增大产生负压，储油箱内的液压油通过吸油通道吸入至单柱塞泵1的油腔内，此时，排油通道截止不形成通路，以避免液压油的外泄；活塞14向靠近集成阀块2的方向移动时，单柱塞泵1的油腔内的液压油被推出油腔外，液压油通过排油通道排出至储油箱中，此时，吸油通道截止不形成通路。

本实施例中，液压油在吸入、排出的过程中，压力不断变化导致单柱塞泵1的油腔内的液压油发生空化，并使单柱塞泵1内的局部材料产生空蚀。基于过往研究，柱塞泵的预期空蚀发生位置为柱塞泵的油腔的进出油口以及活塞靠近油腔的端面处，本实施例中，在单柱塞泵1的进出油口处安装有套筒3，并且/或者在活塞14靠近油腔的端面处安装有垫片4，以驱动装置带动活塞14往复移动来模拟柱塞泵的正常工作过程，经过一段时间的工作后，将套筒3和/或垫片4拆下，并对套筒3和/或垫片4安装前和拆卸后的质量进行对比测量，以获取套筒3和/或垫片4的空蚀情况，并对测试时间、质量、材料表面状况等数据进行记录；套筒3和垫片4分别与单柱塞泵1可拆卸式连接，便于更换不同材质的套筒3和垫片4，通过更换套筒3和/或垫片4的材料并进行对比测试，来获取不同材料的空蚀情况，并对试验数据进行记录，以供后续的研究。

本实施例中，单柱塞泵1的缸套12由透明材料制成，更进一步的，所述缸套12由透明有机玻璃制成。活塞14在透明的缸套12中做往复移动，驱动液压油的吸入和排出，高速摄像机对活塞14运动过程中透明的缸套12内的液压油的流动以及空化情况进行拍摄记录，以作为试验过程数据供后续的研究。

本实施例提供的一种单柱塞泵空蚀试验装置，采用单柱塞泵的活塞的往复移动模拟柱塞泵的正常工作过程，并通过液压油不断的吸入和排出油腔，使其发生空化并使单柱塞泵内材料发生空蚀，通过记录被空蚀的零件前后质量的变化以精准的测量单柱塞泵的空蚀程度，不仅简化的试验装置的结构，而且对柱塞泵的耐用度和可靠性的研究提供了准确且实用的数据支持；通过活塞往复移动以及集成阀块上集成设置的吸油通道和排油通道，使得整个试验装置实现了循环式的自吸排出的功能，减少了液压油的浪费，并且无需补油泵等其他驱动零件、无需过多的管线的连接，简化了试验装置的结构，节省了成本。

实施例2：

在实施例1的基础上，参照图4所示，所述集成阀块2包括阀块本体21，所述阀块本体21上分别设有吸油口2111、第一吸油孔2112、第二吸油孔2113、第三吸油孔2114、第四吸油孔2115和连接腔213，所述吸油口2111的一端与所述储油箱相连通、另一端与所述第一吸油孔2112的一端相连通，所述第一吸油孔2112的另一端通过节流阀23与所述第二吸油孔2113的一端相连通，所述第二吸油孔2113的另一端与所述第三吸油孔2114的一端相连通，所述第三吸油孔2114的另一端通过单向阀I22与所述第四吸油孔2115的一端单向连通，所述第四吸油孔2115的另一端与所述连接腔213相连通，所述连接腔213与所述单柱塞泵1的油腔相连通，以使所述吸油口2111与所述连接腔213之间形成由储油箱通往单柱塞泵1的油腔的单向的吸油通道。

进一步的，所述阀块本体21上还设有第一排油孔2121、第二排油孔2122、第三排油孔2123、第四排油孔2124和出油口2125，所述第一排油孔2121的一端与所述连接腔213相连通、另一端通过单向阀II24与所述第二排油孔2122的一端单向连通，所述第二排油孔2122的另一端与所述第三排油孔2123相连通，所述第三排油孔2123的另一端通过溢流阀25与所述第四排油孔2124的一端相连通，所述第四排油孔2124的另一端与所述出油口2125的一端相连通，所述出油口2125的另一端与所述储油箱相连通，以使所述连接腔213与所述出油口2125之间形成由单柱塞泵1的油腔通往储油箱的单向的排油通道。

本实施例中，液压油吸入单柱塞泵1的油腔的工作过程为：活塞14向远离阀块本体21的方向移动，液压油从储油箱内吸出，通过吸油口2111进入第一吸油孔2112内，并经过节流阀23进入第二吸油孔2113内，然后从第三吸油孔2114内通过单向阀I22流入第四吸油孔2115中，并最终经过连接腔213进入单柱塞泵1的油腔内，此时，单向阀II24将排油通道反向截止，避免吸油的过程中，吸油通道和排油通道在连接腔213处连通，形成循环通路，影响吸油过程的进行。

液压油排出单柱塞泵1的油腔的工作过程为：活塞14向靠近阀块本体21的方向移动，液压油从单柱塞泵1的油腔内推出至连接腔213内，并进入第一排油孔2121中，经过单向阀II24进入第二排油孔2122内，然后从第三排油孔2123流出，经过溢流阀25进入第四排油孔2124中，最终从出油口2125中流出并导入至储油箱中，此时，单向阀I22将吸油通道反向截止，避免排油过程中，吸油通道和排油通道在连接腔213处连通，形成循环通路，影响排油过程的进行。

本实施例中，节流阀23和溢流阀25用于使单柱塞泵1的油腔内的压力控制在目标压力范围内，以获取更准确的试验数据。

进一步的，所述阀块本体21上设有压力传感器26，所述压力传感器26用于分别检测所述吸油口2111、所述出油口2125和所述连接腔213处的压力。

本实施例中，压力传感器26的设置，不仅可以及时获取关键位置的压力值，以便于通过调节液压油的流量来调节单柱塞泵的油腔内的压力值，以使压力值保持在目标压力范围内，并且获取的试验过程中关键位置的压力值数据，为试验研究做出了支撑。

进一步的，所述阀块本体21上设有温度传感器27，所述温度传感器27用于检测所述连接腔213处的温度，以获取试验过程中关键位置的温度数据，为试验研究做支撑。

进一步的，所述单柱塞泵1还包括前端盖11和后端盖13，所述后端盖13与所述阀块本体21相连接，所述前端盖11的前侧设有与所述活塞14相连接的导杆5，所述活塞14通过所述导杆5与所述驱动装置相连。

进一步的，所述前端盖11与所述后端盖13之间通过螺杆16相连接，所述导杆5用于增加所述前端盖11与所述后端盖13之间的连接强度，避免活塞14往复移动过程中由于油腔内的压力变化导致的前端盖11和/后端盖13与缸套12脱离，影响单柱塞泵1内油腔的密封性。

进一步的，所述活塞14上设有若干密封圈I15；进一步的，所述缸套12与所述前端盖11和所述后端盖13之间分别设有密封圈II18，以保证单柱塞泵1内油腔的密封性。

应该指出，上述详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语均具有与本申请所属技术领域的普通技术人员的通常理解所相同的含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请所述的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位，如旋转90度或处于其他方位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在上面详细的说明中，参考了附图，附图形成本文的一部分。在附图中，类似的符号典型地确定类似的部件，除非上下文以其他方式指明。在详细的说明书、附图及权利要求书中所描述的图示说明的实施方案不意味是限制性的。在不脱离本文所呈现的主题的精神或范围下，其他实施方案可以被使用，并且可以作其他改变。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种单柱塞泵空蚀试验装置，其特征在于：包括单柱塞泵(1)和集成阀块(2)，所述单柱塞泵(1)与驱动装置连接，所述驱动装置用于带动所述单柱塞泵(1)的活塞(14)往复移动；所述集成阀块(2)上设有吸油通道和排油通道，所述吸油通道的一端与所述单柱塞泵(1)的油腔相连通、另一端与储油箱相连通，用于使所述储油箱中的液压油通入所述单柱塞泵(1)的油腔中；所述排油通道的一端与所述单柱塞泵(1)的油腔相连通、另一端与储油箱相连通，用于使所述单柱塞泵(1)中的液压油排出至储油箱中；所述吸油通道与所述排油通道不同时连通；所述集成阀块(2)包括阀块本体(21)，所述阀块本体(21)上分别设有吸油口(2111)、第一吸油孔(2112)、第二吸油孔(2113)、第三吸油孔(2114)、第四吸油孔(2115)和连接腔(213)，所述吸油口(2111)的一端与所述储油箱相连通、另一端与所述第一吸油孔(2112)的一端相连通，所述第一吸油孔(2112)的另一端通过节流阀(23)与所述第二吸油孔(2113)的一端相连通，所述第二吸油孔(2113)的另一端与所述第三吸油孔(2114)的一端相连通，所述第三吸油孔(2114)的另一端通过单向阀I(22)与所述第四吸油孔(2115)的一端单向连通，所述第四吸油孔(2115)的另一端与所述连接腔(213)相连通，所述连接腔(213)与所述单柱塞泵(1)的油腔相连通，以使所述吸油口(2111)与所述连接腔(213)之间形成由储油箱通往单柱塞泵(1)的油腔的单向的吸油通道；所述阀块本体(21)上还设有第一排油孔(2121)、第二排油孔(2122)、第三排油孔(2123)、第四排油孔(2124)和出油口(2125)，所述第一排油孔(2121)的一端与所述连接腔(213)相连通、另一端通过单向阀II(24)与所述第二排油孔(2122)的一端单向连通，所述第二排油孔(2122)的另一端与所述第三排油孔(2123)相连通，所述第三排油孔(2123)的另一端通过溢流阀(25)与所述第四排油孔(2124)的一端相连通，所述第四排油孔(2124)的另一端与所述出油口(2125)的一端相连通，所述出油口(2125)的另一端与所述储油箱相连通，以使所述连接腔(213)与所述出油口(2125)之间形成由单柱塞泵(1)的油腔通往储油箱的单向的排油通道；所述阀块本体(21)上设有压力传感器(26)，所述压力传感器(26)用于分别检测所述吸油口(2111)、所述出油口(2125)和所述连接腔(213)处的压力；所述阀块本体(21)上设有温度传感器(27)，所述温度传感器(27)用于检测所述连接腔(213)处的温度。

2.根据权利要求1所述的一种单柱塞泵空蚀试验装置，其特征在于：所述单柱塞泵(1)的缸套(12)由透明材料制成。

3.根据权利要求2所述的一种单柱塞泵空蚀试验装置，其特征在于：还包括高速摄像机，用于对缸套(12)内部进行拍摄。

4.根据权利要求1所述的一种单柱塞泵空蚀试验装置，其特征在于：所述单柱塞泵(1)的进出油口处可拆卸式连接有套筒(3)，和/或所述单柱塞泵(1)的活塞(14)靠近油腔的端面可拆卸式连接有垫片(4)。