CN210977849U - 一种带有静压支撑的球形泵 - Google Patents

Abstract

本专利公开了一种带有静压支撑的球形泵，包括缸盖(1)、缸体(5)、活塞(2)、转盘(4)、主轴(6)及主轴支架(7)，缸盖(1)与缸体(5)连接形成球形内腔，主轴(6)的上端面上设置有滑槽(601)，转盘轴端部的滑靴(403)插入主轴(6)上端的滑槽(601)内，活塞(2)和转盘(4)铰接后与主轴(6)的上端活动连接后组成转子；在滑靴(403)的两平行侧面与滑槽(601)之间设置有静压支撑；静压支撑包括设置在转盘(4)上的第一液流通道(404)、第二液流通道(405)以及设置在滑靴(403)两平行侧面上的液体承压槽；本专利的优点是消除了球形泵运行过程中的不平衡力，减低了球形泵的功耗。

Description

一种带有静压支撑的球形泵

技术领域

本专利涉及一种变容积式机构，特别是一种带有静压支撑的球形泵。

背景技术

球形泵是近年来新发明的一种全新结构的变容式机构，球形泵的优点是无进/排气阀、运动件少，各运动件之间为面接触，构成面密封结构，所以密封可靠等，可实现高压和结构微型化。现在球形泵在实践中已经有很多应用，为泵类机械的新型结构。但是，由于球形泵的活塞轴线和主轴之间有一个固定的夹角，两个工作室中的压力往复变化，当一个工作室为高压时，另一个工作室为低压，这样就会导致活塞和转盘向低压的一侧偏摆，挤压缸体球面，使该侧转盘与缸体球面之间的间隙变小，油膜或者水膜破坏，摩擦力加大，从而导致功耗增加，转子和滑靴异常磨损。

发明内容

本专利的目的就是设计一种带有静压支撑的球形泵，在球形泵转子滑靴上增加静压支撑，通过球形泵产生的液体压力平衡球形泵运转过程中的不平衡力，减小运行功耗，延长球形泵的寿命。

本专利的技术方案是，一种带有静压支撑的球形泵，它包括：

缸体，该缸体具有半球形内腔，在缸体上设置有贯通缸外的转盘轴过孔；

缸盖，该缸盖具有半球形内腔，该缸盖的下端与所述缸体的上端固定连接形成一球形内腔，在该缸盖的内球面上设置有活塞轴孔、进液腰形孔和排液腰形孔，进液腰形孔和排液腰形孔在缸盖内球面上的孔口分别布置在垂直于活塞轴孔轴线的环形空间内，进液腰形孔与缸盖上端的进液孔连通，排液腰形孔与缸盖上端的排液孔连通；

活塞，该活塞具有球形顶面、两个成一定角度的侧面和在两侧面下部的活塞销座，在活塞的球形顶面中央凸出一活塞轴，活塞轴的轴线通过活塞球形顶面的球心；所述活塞球形顶面与所述球形内腔具有相同的球心并形成密封动配合；

转盘，该转盘在其上部具有与活塞销座相对应的转盘销座；在转盘的下端中心凸出一转盘轴，转盘轴通过转盘球面的球心，在转盘轴的端部固定设置有滑靴；该转盘上部和下端面之间的外周面为转盘球面，该转盘球面与所述球形内腔具有相同的球心并紧贴球形内腔形成密封动配合；

主轴及主轴支架，该主轴通过主轴支架连接在缸体的下端，主轴支架与缸体的下端固定连接，主轴支架为主轴的旋转提供支撑；主轴的上端面上设置有滑槽；主轴的下端与动力机构连接；

其中，所述活塞轴孔和转盘轴的轴线都通过所述球形内腔的球心，活塞轴孔的轴线与主轴的轴线的形成一夹角；所述转盘销座和活塞销座相配形成柱面铰链，柱面铰链的各配合面之间形成密封动配合；转盘轴从缸体的下端伸出后滑靴插入主轴上端的滑槽内，滑靴相互平行的两侧面与滑槽的两侧面相贴合并形成滑动配合；所述滑靴平行的两侧面对称布置在转盘轴线的两侧并与所述柱面铰链的轴线平行；主轴旋转驱动转盘和活塞时，滑靴在滑槽内往复滑动，活塞和转盘相对摆动，在所述转盘的上端面、所述活塞的两侧面与所述球形内腔之间形成容积交替变化的两个工作室；在滑靴的两平行侧面与滑槽之间设置有静压支撑；所述静压支撑包括设置在转盘上的第一液流通道、第二液流通道以及设置在滑靴两平行侧面上的液体承压槽，第一液流通道进口与其中一个工作室接通，第二液流通道进口与另一个工作室接通，第一液流通道出口和第二液流通道出口分别与滑靴两平行侧面上的液体承压槽接通；

所述第一液流通道进口设置在转盘上端面与一个工作室接通，第一液流通道出口设置在滑靴的两平行侧面的其中一个侧面上，第一液流通道进口和第一液流通道出口分别处于转盘轴线所在的与滑靴两平行侧面平行的平面两侧；所述第二液流通道进口设置在转盘上端面与另一个工作室接通，第二液流通道出口设置在滑靴的两平行侧面的另一个侧面上，第二液流通道进口和第二液流通道出口分别处于转盘轴线所在的与滑靴两平行侧面平行的平面两侧；

在滑靴侧面与滑槽贴合的侧面之间设置有滑靴衬板；滑靴平行的两侧面与两侧的滑靴衬板贴合并在滑槽内沿滑靴衬板表面往复滑动；

所述液体承压槽包括设置在滑靴两平行侧面上的第一液体承压槽和第二液体承压槽，第一液流通道出口与第一液体承压槽接通，第二液流通道出口与第二液体承压槽接通，第一液体承压槽的截面尺寸大于第一液流通道出口的截面尺寸，第二液体承压槽的截面尺寸大于第二液流体通道出口的截面尺寸，第一液体承压槽和第二液体承压槽的表面略低于滑靴两侧平面；

所述液体承压槽包括设置在滑靴两平行侧面上的第一多级承压槽和第二多级承压槽，第一液流通道出口与第一多级承压槽接通，第二液流通道出口与第二多级承压槽接通，第一多级承压槽的截面尺寸大于第一液流通道出口的截面尺寸，第二多级承压槽的截面尺寸大于第二液流体通道出口的截面尺寸，第一多级承压槽和第二多级承压槽的表面略低于滑靴两侧平面；第一多级承压槽和第二多级承压槽均包括一个基本承压槽和多个辅助承压槽，基本承压槽设置在滑靴两平行侧面的中央，基本承压槽的底部与第一液流通道出口或者第二液流通道出口接通，在基本承压槽的外周分别设置有多个辅助承压槽，多个辅助承压槽依次环绕在基本承压槽的外周；

液体承压槽可以为圆形槽或者矩形槽，多级液体承压槽可以为多级圆形槽或者多级矩形槽；

进一步的，还包括一冷却通道，在进液孔内设置有节流台阶，进液孔内的液体通过节流面节流后进入到吸液的工作室和冷却通道内；冷却通道的进口与进液孔接通，从进液孔分流来的冷却液依次经缸盖分流通道、缸体分流通道进入到缸体下端、主轴上端及主轴支架上端所形成空腔形成集液池，再依次经主轴支架回流槽、缸体回流通道、缸盖回流通道回流到进液孔内并被吸入到吸液的工作室内；

进一步的，所述活塞销座为半圆柱结构，半圆柱的中部有凹槽，在半圆柱的中心轴线上设置有贯通的活塞销孔；所述转盘销座的两端为半圆柱凹槽，中部为凸起的半圆柱，在半圆柱的中心轴线上设置有贯通的转盘销孔；中心销插入所述转盘销座和活塞销座相配所形成的销孔中形成柱面铰链；中心销的两端为圆弧，圆弧的形状与球形内腔的形状相适配；

进一步的，在所述活塞和转盘的外球面、活塞轴的外圆柱面、活塞销座的半圆柱的圆柱面设置有PEEK覆层；滑靴衬板的材料为PEEK；在主轴与缸体下端相配合的部分设置有缸体套，所述缸体套采用PEEK材料，在缸体套的内圆柱面和外圆柱面上设置有沿轴向贯通的冷却沟槽。

本专利的优点是：消除了转子旋转过程由于两个工作室不对称压缩造成的不平衡力，在滑靴上设置静压支撑较小的力，由于杠杆作用就可以在转盘上获得较大的平衡力；保证活塞球面、转盘球面与球形内腔之间的间隙均匀，减小了摩擦损耗和摩擦力；同时减小了滑靴与滑槽之间的摩擦力；消除了球形泵运行过程中的不平衡力，保证了配合面之间的间隙，减低了球形泵的功耗，改善了冷却润滑条件好，延长了零件的失效时间；可用于油泵也可以用于水泵。

附图说明

图1：球形泵结构示意图；

图2：图1中A-A剖视图；

图3：图1中B-B剖视图；

图4：缸盖结构示意图；

图5：图4中C-C剖视图；

图6：缸体结构示意图；

图7：图6中D-D剖视图；

图8：主轴结构示意图；

图9：图8中E-E剖视图；

图10：主轴支架结构示意图；

图11：图10中H-H剖视图；

图12：图10中F-F剖视图；

图13：活塞结构示意图；

图14：图13中L-L剖视图；

图15：转盘结构示意图；

图16：图15中K-K剖视图；

图17：转盘结构立体图；

图18：活塞结构立体图；

图19：多级液体承压槽为矩形承压槽的滑靴结构示意图；

图20：图19中M-M剖视图；

图21：多级液体承压槽为圆形承压槽的滑靴结构示意图；

图22：图21中N-N剖视图；

图中：1-缸盖；2-活塞；3-中心销；4-转盘；5-缸体；6-主轴；7-主轴支架；8-轴承；9-密封环；10-滑靴衬板；11-缸体套；

101-进液孔；102-排液孔；103-缸盖分流通道；104-活塞轴孔；105-进液腰形孔；106- 排液腰形孔；107-缸盖回流通道；108-排屑槽；

201-活塞基体；202-活塞PEEK覆层；

401-转盘基体；402-转盘PEEK覆层；403-滑靴；404-第一液流通道；4041-第一液流通道进口；4042-第一液流通道出口；405-第二液流通道；4051-第二液流通道进口；4052-第二液流通道出口；406-第一液体承压槽；407-第二液体承压槽；408-第一多级矩形槽；409-第二多级矩形槽；410-第一多级圆形槽；411-第二多级圆形槽；

501-缸体分流通道；502-缸体回流通道；

601-滑槽；602-主轴过流孔；701-主轴支架回流槽；1001-工作室。

具体实施方式

如图1到图3所示，本专利所述的球形泵包括缸盖1、活塞2、转盘4、缸体5、主轴6、主轴支架7等，缸体5和缸盖1具有半球形内腔，缸体5和缸盖1和主轴支架7依次通过螺钉固定连接形成具有球形内腔的球形泵机壳即球形泵定子；活塞2、转盘4、主轴6依次连接构成球形泵转子；主轴支架7作为主轴6的旋转的支撑，主轴支架7通过螺钉固定连接在缸体5的下端；活塞2、转盘4通过中心销3铰结，活塞轴插入缸盖1内的活塞轴孔104内，转盘轴下端的滑靴403插入主轴6上端的滑槽601内。

如图4、图5所示，在缸盖1的上端面上设置有进液孔101和排液孔102，在缸盖1的内球面上设置有进液腰形孔105、排液腰形孔106和活塞轴孔104；活塞轴孔104的轴线通过缸盖内球面的球心，进液腰形孔105和排液腰形孔106在缸盖1内球面上的孔口分别布置在垂直于活塞轴孔104轴线的环形空间内，进液腰形孔105与缸盖1上端的进液孔101连通，排液腰形孔106与缸盖1上端的排液孔102连通。通过活塞2的转动来实现进排液控制，在各工作室需要排液或进液时，相应的工作室与进液腰形孔105或者排液腰形孔106连通。为了防止活塞轴在活塞轴孔内104旋转时产生的磨屑进入到活塞球面与缸盖1内球面之间，在缸盖1内球面上设置一排屑槽108，排屑槽108的一端与进液腰形孔105接通；排屑槽108的另一端沿缸盖内球面向活塞轴孔104方向延伸，延伸至活塞轴孔104孔口附近，排屑槽108 的截面为U形，U型开口位于缸盖1内球面上，截面大小(即排液槽的深度和宽度尺寸)以使球形泵不产生泄漏为原则，排屑槽108可以与活塞轴孔104接通，也可以与活塞轴孔104 不接通；这样，从活塞轴孔104排出的磨屑聚集在排屑槽108内，并随液体进入到工作室1001 内跟随流体排出缸外。

如图6、图7所示，在缸体5的下端设置有贯通缸外的转盘轴通过孔，孔的大小以保证转盘4在旋转过程中转盘轴不与缸体5干涉；在主轴6与缸体5下端相配合的部分设置有缸体套11，在缸体5的下端设置有缸体套孔，缸体套11置于缸体套孔内用于主轴6旋转时的上端旋转支撑(相当于滑动轴承)，缸体套孔的轴线、缸体套11的轴线与主轴6的轴线重合，并通过缸体内球面的球心，缸体套11的内径与主轴6上端轴颈相适配，缸体套11的外径与缸体套孔的内径相适配，缸体套11为圆柱型套筒，材料选用PEEK，在缸体套11的外圆柱和内圆柱面上沿轴向设置有贯通的冷却沟槽，用于通过冷却液对主轴6和缸体套11进行冷却和润滑。

如图13到图14所示，活塞2具有球形顶面、两个成一定角度的侧面和在两侧面下部的活塞销座，在活塞2的球形顶面中央凸出一活塞轴，活塞轴的轴线通过活塞球形顶面的球心；活塞轴插入缸盖1内球面上的活塞轴孔104内，活塞球形顶面与所述球形内腔具有相同的球心并形成密封动配合；活塞销座为半圆柱结构，在半圆柱的中心轴线上有贯通的活塞销孔；在活塞2下部的活塞销座上设置一开档，形成半圆柱凹槽，该活塞2的开档位于活塞销座中间并与活塞销座的活塞销孔的轴线垂直，活塞2的开档宽度与转盘销座的凸起的半圆柱体的宽度相适配；实际生产中，活塞2是在不锈钢金属基体即活塞基体201上通过注塑的方式包覆一层PEEK层即活塞PEEK覆层202，保证在活塞球面、活塞销座的外圆柱面和两侧球面、活塞销座的半圆柱凹槽的两侧面和圆弧底面、活塞轴圆柱面的表面设置PEEK覆层，从而使运动部分形成钢与PEEK摩擦副，PEEK材料耐磨损、强度高、耐腐蚀和自润滑性能，是良好的耐磨材料，而且与不锈钢具有良好的摩擦配对性能。

如图15到图18所示，该转盘4具有在其上部与活塞销座相对应的转盘销座；在转盘4 的下端中心凸出一转盘轴，转盘轴通过转盘球面的球心，在转盘轴的端部设置有滑靴403；该转盘4上部和下端面之间的外周面为转盘球面，转盘球面与所述球形内腔具有相同的球心并紧贴球形内腔形成密封动配合；所述转盘销座的两端为半圆柱凹槽，中部为凸起的半圆柱，在半圆柱的中心设置有贯通的转盘销孔；中心销3插入所述转盘销座和活塞销座相配所形成的销孔中形成柱面铰链，柱面铰链的各配合面之间形成密封动配合，柱面铰链的两端与球形内腔之间形成密封动配合；活塞2与转盘4通过柱面铰链形成密封动连接，中心销3的两端设置有PEEK材料制作的圆弧镶块，圆弧的形状与球形内腔的形状相适配。实际生产中，转盘 4是在不锈钢金属基体即转盘基体401上通过注塑的方式包覆一层PEEK层即转盘PEEK覆层 402，保证在转盘球面、滑靴403与滑槽601相贴合的平行的两侧面的表面覆层为PEEK，从而使运动部分形成钢与PEEK摩擦副。中心销3的两端为圆弧面，中心销3与活塞销座和转盘销座销孔相配的部分的圆柱面材料为PEEK，为了保证中心销3的强度，中心销3是在钢基体上包覆一层PEEK材料。

如图8到图12所示，主轴支架7通过螺钉固定在缸体5的下端，主轴6通过主轴支架7连接在缸体5的下端，主轴6的上端面上设置有长方形的滑槽601，滑槽601的截面尺寸与转盘4上滑靴403的两平行侧面之间的厚度尺寸相适配，转盘轴从缸体5的下端伸出后滑靴403插入主轴6上端的滑槽601内，滑靴403相互平行的两侧面与滑槽601的两侧面相贴合形成滑动配合；在主轴6下端与主轴支架7相配合的部分设置有轴承8和密封环9；在主轴支架7的轴孔孔壁上设置有主轴支架回流槽701，主轴支架回流槽701与缸体5下端面上的缸体回流通道502接通，在滑槽601的底面上设置有主轴过流孔602，主轴过流孔602用于把主轴6上端的液体引入到主轴6下端轴颈与主轴支架7配合部分的间隙内(密封环9以上)，再从主轴支架回流槽701回流到缸体回流通道502内；主轴支架7为主轴的旋转提供支撑，主轴6的下端与动力机构连接为球形泵运转提供动力。

在缸盖1上设置有缸盖分流通道103和缸盖回流通道107，在缸体5上设置有缸体分流通道501和缸体回流通道502，缸盖分流通道103的上端和缸盖回流通道107的上端分别与进液孔101接通，缸盖分流通道103和缸盖回流通道107的下端设置在缸盖1下端法兰面上，缸体分流通道501和缸体回流通道502的上端设置在缸体5上端法兰面上，缸盖分流通道103的下端与缸体分流通道501的上端接通，缸体回流通道502的上端与缸盖回流通道107的下端接通，缸体回流通道502的下端与主轴支架回流槽701接通；在进液孔101内设置有节流台阶，进液孔101内的液体通过节流面节流后主要进入到吸液的工作室1001，一少部分进入到冷却通道内对系统进行冷却；缸盖分流通道103、缸体分流通道501、集液池、主轴支架回流槽701、缸体回流通道502、缸盖回流通道107依次连通构成球形泵冷却通道；冷却通道的进口与进液孔101接通，从进液孔101分流来的冷却液依次经缸盖分流通道103、缸体分流通道501进入到缸体5下端、主轴6上端及主轴支架7上端所形成空腔形成集液池，再依次经主轴支架回流槽701、缸体回流通道502、缸盖回流通道107回流到进液孔101内并被吸入到工作室1001内，从而形成球形泵的冷却循环系统。

所述活塞轴孔104和转盘轴的轴线都通过所述球形内腔的球心，活塞轴孔104和转盘轴的轴线与主轴6的轴线的夹角均为α；所述滑靴403平行的两侧面对称布置在转盘轴线的两侧并与柱面铰链的轴线平行；主轴6旋转驱动转盘4和活塞2时，滑靴403在滑槽601内往复滑动，活塞2和转盘4相对摆动，在所述转盘4的上端面、所述活塞2的两侧面与所述球形内腔之间形成容积交替变化的两个工作室1001，其中一个工作室1001吸液时，另一个工作室1001压缩排液；主轴6旋转一周，活塞2绕活塞轴孔104的轴线旋转一周，活塞2相对转盘4绕中心销3的轴线摆动一次，同时，转盘4的滑靴403在主轴6内的滑槽601内摆动一次，摆动的摆幅为2α，两个工作室1001各发生一次完整的吸液或者压缩排液过程。

如图2、图3、图15到图18所示，在转盘4的滑靴403的两平行侧面与滑槽601之间设置有静压支撑，静压支撑包括设置在转盘4上的第一液流通道404、第二液流通道405以及设置在滑靴403两平行侧面上的液体承压槽，所述液体承压槽包括设置在滑靴403两平行侧面上的第一液体承压槽406和第二液体承压槽407。

在转盘4内设置有第一液流通道404和第二液流通道405，第一液流通道404包括第一液流通道进口4041、第一通道及第一液流通道出口4042；第一液流通道进口4041设置在转盘4的上端面与一个工作室1001接通，第一液流通道出口4042设置在滑靴403的两平行侧面的其中一个侧面上，第一液流通道进口4041和第一液流通道出口4042分别处于转盘轴线所在的与滑靴403两平行侧面平行的平面(该平面与滑靴403两平行侧面平行且过转盘球面的球心)两侧；第二液流通道405包括第二液流通道进口4051、第二通道及第二液流通道出口4052；第二液流通道进口4051设置在转盘4的上端面与另一个工作室1001接通，第二液流通道出口4052设置在滑靴403的两平行侧面的另一个侧面上，第二液流通道进口4051和第二液流通道出口5052分别处于转盘轴线所在的与滑靴403两平行侧面平行的平面(该平面与滑靴403两平行侧面平行且过转盘球面的球心)两侧；第一通道和第二通道在转盘4实体内相互独立。为了便于加工和减少滑靴403与滑槽601之间的摩擦力，在滑靴403两平行侧面与滑槽601侧面之间设置有滑靴衬板10；滑槽衬板10为PEEK板状，滑槽衬板10为两块，分别置于滑靴403的平行侧面两侧，滑槽衬板10的一侧与滑槽601的侧面贴合，另一侧与滑靴403的平行侧面的一侧贴合；滑槽衬板10可以与滑槽601固定后一体加工，加工时保证滑槽衬板10的两侧面与滑靴403的两侧面贴合，控制间隙，滑靴403平行的两侧面与两侧的滑靴衬板10贴合并在滑槽601内沿滑靴衬板10表面往复滑动。

在滑靴403两平行侧面上分别设置有第一液体承压槽406和第二液体承压槽407，第一液流通道出口4042与第一液体承压槽406接通，第二液流通道出口4052与第二液体承压槽 407接通；通过尽量减小第一液流通道出口4042和第二液流通道出口4052流通面积，从而控制静压支撑的液体流量，避免容积明显效率的下降，第一液体承压槽406的截面尺寸远大于第一液流通道出口4042截面尺寸，第二液体承压槽407的截面尺寸远大于第二液流体通道出口4052截面尺寸，第一液体承压槽406和第二液体承压槽407的表面略低于滑靴403两侧平面，一般低于1毫米。第一液流通道出口4042和第二液流通道出口4052的直径一般选用 0.3到3毫米，为了增加液压支撑的液体支撑力，第一液体承压槽406和第二液体承压槽407 的截面面积尽量大，至少是的10倍以上。

球形泵工作时，当与第一液流通道404接通的工作室1001为高压时，转子整体会朝向滑靴403上设置有第一液体承压槽406的一侧(低压工作室1001所在的一侧)单向挤压，使滑靴403上设置有第一液体承压槽406的侧面与相配合的滑槽601内滑靴衬板10与之间的间隙变小，同时，位于设置有第一液体承压槽406的一侧的转盘球面与球形内腔之间的间隙也相应变小，设置有第一液体承压槽406的滑靴侧面与滑靴衬板10之间的摩擦力增大，转盘球面与球形内腔之间的摩擦力增大；但是由于此时与第一液流通道404内的高压液体进入第一液体承压槽406内，在第一液体承压槽406内产生较大液压力，该液压力作为静压支撑作用在滑靴403的侧面与滑靴衬板10之间，从而平衡由于与第一液流通道404接通的工作室的高压导致对转子的单向挤压，使滑靴403上设置有第一液体承压槽406的侧面与相配合的滑靴衬板10之间的间隙增大恢复到设计值，转盘球面与球形内腔之间的间隙也趋于正常，从而减小了球形泵运转时各配合面之间的摩擦力，减小了球形泵的功耗，延长了球形泵的正常服役工作时间。

同理，当与第二液流通道405接通的工作室1001为高压时，转子整体会朝向滑靴403上设置有第二液体承压槽407的一侧(处于低压的工作室1001的一侧)单向挤压，使滑靴403 上设置有第二液体承压槽407的侧面与相配合的滑槽601内滑靴衬板10与之间的间隙变小，同时，位于设置有第二液体承压槽407的一侧的转盘球面与球形内腔之间的间隙也相应变小，设置有第二液体承压槽407的滑靴侧面与滑靴衬板10之间的摩擦力增大，转盘球面与球形内腔之间的摩擦力增大；但是由于此时与第二液流通道405内的高压液体进入第二液体承压槽 407内，在第二液体承压槽407内产生较大液压力，该液压力作为静压支撑作用在滑靴403 的侧面与滑靴衬板10之间，从而平衡由于与第二液流通道405接通的工作室的高压导致对转子的单向挤压力，使滑靴403上设置有第二液体承压槽407的侧面与相配合的滑靴衬板10之间的间隙增大并恢复到设计值，转盘球面与球形内腔之间的间隙也趋于正常；

球形泵周期运转，两个工作室1001交替产生高压，第一液流通道404和第二液流通道 405交替与高压的工作室1001接通，不断平衡转子运转时的不平衡力，调整工作面之间的间隙，从而减小了球形泵运转时各配合面之间的摩擦力，减小了球形泵的功耗，延长了球形泵的正常服役工作时间。

在本专利中，液体承压槽的形状可以是矩形、圆形或者其他形状，设置在滑靴403两平行侧面每个面的中央；液体承压槽也可以设计成多级承压槽，即多级液体承压槽，多级液体承压槽也可以为多级圆形槽或者多级矩形槽；多级承压槽包括设置在滑靴403两平行侧面的中央的第一多级承压槽和第二多级承压槽，第一液流通道出口4042与第一多级承压槽接通，第二液流通道出口4052与第二多级承压槽接通，第一多级承压槽的截面尺寸大于第一液流通道出口4042的截面尺寸，第二多级承压槽的截面尺寸大于第二液流体通道出口4052的截面尺寸，第一多级承压槽和第二多级承压槽的表面略低于滑靴403两侧平面；第一多级承压槽和第二多级承压槽均包括一个基本承压槽和多个辅助承压槽，基本承压槽设置在滑靴403两平行侧面的中央，第一液流通道出口4042设置在基本承压槽的底部，从而使第一液流通道 404与第一多级承压槽接通，第二液流通道出口4052设置在基本承压槽的底部，从而使第二液流通道405与第二多级承压槽接通；在基本承压槽的外周分别设置有多个辅助承压槽，多个辅助承压槽依次环绕在基本承压槽的外周；基本承压槽内的高压液体承受主要液压力，基本承压槽内的高压液体经滑靴403侧平面与滑靴衬板10的平面配合间隙部分溢出渗漏到外围相邻的辅助承压槽内，在辅助承压槽内的高压液体的对滑靴403也起到静压支撑的作用，增大支撑面积，该辅助承压槽内的液体在部分溢出渗漏到外围相邻的辅助承压槽内，从基本承压槽依次向外到各级辅助承压槽，多级承压槽内液体的压力逐渐降低，液体量逐渐减少；多级承压槽的优势是可以保证位于环中央的基本承压槽的压力最大，有效地利用了从高压工作室引入的液体流量，液体静压支撑力稳定、且分布均匀，静压支撑效果更好。

如图19到图20所示，第一多级承压槽和第二多级承压槽均为矩形槽，即第一多级承压槽为第一多级矩形槽408，第二多级承压槽为第二多级矩形槽409，第一多级矩形槽408和第二多级矩形槽409分别设置在滑靴403的两平行侧面，第一液流通道出口4042设置在第一多级矩形槽408的基本承压槽的底部，使第一多级矩形槽408与第一液流通道404接通，第二液流通道出口4052设置在第二多级矩形槽409的基本承压槽的底部，使第二多级矩形槽409 与第二液流通道405接通。

如图20到图21所示，第一多级承压槽和第二多级承压槽均为圆形槽，即第一多级承压槽为第一多级圆形槽410，第二多级承压槽为第二多级圆形槽411，第一多级圆形槽410和第二多级圆形槽410分别设置在滑靴403的两平行侧面，第一液流通道出口4042设置在第一多级圆形槽410的基本承压槽的底部，使第一多级圆形槽410与第一液流通道404接通，第二液流通道出口4052设置在第二多级圆形槽411的基本承压槽的底部，使第二多级圆形槽410 与第二液流通道405接通。

为了简化加工工艺，第一液流通道404和第二液流通道405加工时，可以由几段直通道组合构成，加工第一液流通道404时，先从位于转盘4上端面上的第一液流通道进口4041位置以一定的角度往下钻孔，再从滑靴403下端部以一定的角度往上钻孔与之相通，再从滑靴 403侧面上的液体承压槽的底部钻铣第一液流通道出口孔4042与上述孔相接通，最后把滑靴 403下端部的孔口封堵即可；同样的方法加工第二液流通道405，先从位于转盘4上端面上的第二液流通道进口4051位置以一定的角度往下钻孔，再从滑靴403下端部以一定的角度往上钻孔与之相通，再从滑靴403侧面上的液体承压槽的底部钻铣第二液流通道出口孔4052与上述孔相接通，最后把滑靴403下端部的孔口封堵即可。

Claims (9)

1.一种带有静压支撑的球形泵，它包括：

缸体(5)，该缸体(5)具有半球形内腔，在缸体(5)上设置有贯通缸外的转盘轴过孔；

缸盖(1)，该缸盖(1)具有半球形内腔，该缸盖(1)的下端与所述缸体(5)的上端固定连接形成一球形内腔，在该缸盖(1)的内球面上设置有活塞轴孔(104)、进液腰形孔(105)和排液腰形孔(106)，进液腰形孔(105)和排液腰形孔(106)的孔口分别布置在缸盖(1)内球面上垂直于活塞轴孔(104)轴线的环形空间内，进液腰形孔(105)与缸盖(1)上端的进液孔(101)连通，排液腰形孔(106)与缸盖(1)上端的排液孔(102)连通；

活塞(2)，该活塞(2)具有球形顶面、两个成一定角度的侧面和在两侧面下部的活塞销座，在活塞(2)的球形顶面中央凸出一活塞轴，活塞轴的轴线通过活塞球形顶面的球心；所述活塞球形顶面与所述球形内腔具有相同的球心并形成密封动配合；

转盘(4)，该转盘(4)在其上部具有与活塞销座相对应的转盘销座；在转盘(4)的下端中心凸出一转盘轴，转盘轴通过转盘球面的球心，在转盘轴的端部固定设置有滑靴(403)；该转盘(4)上部和下端面之间的外周面为转盘球面，该转盘球面与所述球形内腔具有相同的球心并紧贴球形内腔形成密封动配合；

主轴(6)及主轴支架(7)，该主轴(6)通过主轴支架(7)连接在缸体(5)的下端，主轴支架(7)与缸体(5)的下端固定连接，主轴支架(7)为主轴(6)的旋转提供支撑；主轴(6)的上端面上设置有滑槽(601)；主轴(6)的下端与动力机构连接；

其中，所述活塞轴孔(104)和转盘轴的轴线都通过所述球形内腔的球心，活塞轴孔(104)的轴线与主轴(6)的轴线的形成一夹角；所述转盘销座和活塞销座相配形成柱面铰链，柱面铰链的各配合面之间形成密封动配合；转盘轴从缸体(5)的下端伸出后滑靴(403)插入主轴(6)上端的滑槽(601)内，滑靴(403)相互平行的两侧面与滑槽(601)的两侧面相贴合并形成滑动配合；所述滑靴(403)平行的两侧面对称布置在转盘轴线的两侧并与所述柱面铰链的轴线平行；主轴(6)旋转驱动转盘(4)和活塞(2)时，滑靴(403)在滑槽(601)内往复滑动，活塞(2)和转盘(4)相对摆动，在所述转盘(4)的上端面、所述活塞(2)的两侧面与所述球形内腔之间形成容积交替变化的两个工作室(1001)；在滑靴(403)的两平行侧面与滑槽(601)之间设置有静压支撑；所述静压支撑包括设置在转盘(4)上的第一液流通道(404)、第二液流通道(405)以及设置在滑靴(403)两平行侧面上的液体承压槽，第一液流通道进口(4041)与其中一个工作室(1001)接通，第二液流通道进口(4051)与另一个工作室(1001)接通，第一液流通道出口(4042)和第二液流通道出口(4052)分别与滑靴(403)两平行侧面上的液体承压槽接通。

2.根据权利要求1所述的一种带有静压支撑的球形泵，其特征是：所述第一液流通道进口(4041)设置在转盘(4)上端面与一个工作室(1001)接通，第一液流通道出口(4042)设置在滑靴(403)的两平行侧面的其中一个侧面上，第一液流通道进口(4041)和第一液流通道出口(4042)分别处于转盘(4)轴线所在的与滑靴(403)两平行侧面平行的平面两侧；所述第二液流通道进口(4051)设置在转盘(4)上端面与另一个工作室(1001)接通，第二液流通道出口(4052)设置在滑靴(403)的两平行侧面的另一个侧面上，第二液流通道进口(4051)和第二液流通道出口(4052)分别处于转盘(4)轴线所在的与滑靴(403)两平行侧面平行的平面两侧。

3.根据权利要求1所述的一种带有静压支撑的球形泵，其特征是：在滑靴(403)侧面与滑槽(601)贴合的侧面之间设置有滑靴衬板(10)；滑靴(403)平行的两侧面与两侧的滑靴衬板(10)贴合并在滑槽(601)内沿滑靴衬板(10)表面往复滑动。

4.根据权利要求1所述的一种带有静压支撑的球形泵，其特征是：所述液体承压槽包括设置在滑靴(403)两平行侧面上的第一液体承压槽(406)和第二液体承压槽(407)，第一液流通道出口(4042)与第一液体承压槽(406)接通，第二液流通道出口(4052)与第二液体承压槽(407)接通，第一液体承压槽(406)的截面尺寸大于第一液流通道出口(4042)的截面尺寸，第二液体承压槽(407)的截面尺寸大于第二液流体通道出口(4052)的截面尺寸，第一液体承压槽(406)和第二液体承压槽(407)的表面略低于滑靴两侧平面。

5.根据权利要求1所述的一种带有静压支撑的球形泵，其特征是：所述液体承压槽包括设置在滑靴(403)两平行侧面上的第一多级承压槽和第二多级承压槽，第一液流通道出口(4042)与第一多级承压槽接通，第二液流通道出口(4052)与第二多级承压槽接通，第一多级承压槽的截面尺寸大于第一液流通道出口(4042)的截面尺寸，第二多级承压槽的截面尺寸大于第二液流体通道出口(4052)的截面尺寸，第一多级承压槽和第二多级承压槽的表面略低于滑靴(403)两侧平面；第一多级承压槽和第二多级承压槽均包括一个基本承压槽和多个辅助承压槽，基本承压槽设置在滑靴(403)两平行侧面的中央，基本承压槽的底部与第一液流通道出口(4042)或者第二液流通道出口(4052)接通，在基本承压槽的外周分别设置有多个辅助承压槽，多个辅助承压槽依次环绕在基本承压槽的外周。

6.根据权利要求1所述的一种带有静压支撑的球形泵，其特征是：液体承压槽可以为圆形槽或者矩形槽，多级液体承压槽可以为多级圆形槽或者多级矩形槽。

7.根据权利要求1所述的一种带有静压支撑的球形泵，其特征是：还包括一冷却通道，在进液孔(101)内设置有节流台阶，进液孔(101)内的液体通过节流面节流后进入到吸液的工作室(1001)和冷却通道内；冷却通道的进口与进液孔(101)接通，从进液孔(101)分流来的冷却液依次经缸盖分流通道(103)、缸体分流通道(501)进入到缸体(5)下端、主轴(6)上端及主轴支架(7)上端所形成空腔形成集液池，再依次经主轴支架回流槽(701)、缸体回流通道(502)、缸盖回流通道(107)回流到进液孔(101)内并被吸入到吸液的工作室(1001)内。

8.根据权利要求1所述的一种带有静压支撑的球形泵，其特征是：所述活塞销座为半圆柱结构，半圆柱的中部有凹槽，在半圆柱的中心轴线上设置有贯通的活塞销孔；所述转盘销座的两端为半圆柱凹槽，中部为凸起的半圆柱，在半圆柱的中心轴线上设置有贯通的转盘销孔；中心销(3)插入所述转盘销座和活塞销座相配所形成的销孔中形成柱面铰链；中心销(3)的两端为圆弧，该圆弧的形状与球形内腔的形状相适配。

9.根据权利要求1所述的一种带有静压支撑的球形泵，其特征是：在所述活塞(2)和转盘(4)的外球面、活塞轴的外圆柱面、活塞销座的半圆柱的圆柱面设置有PEEK覆层；滑靴衬板(10)的材料为PEEK；在主轴(6)与缸体(5)下端相配合的部分设置有缸体套(11)，所述缸体套(11)采用PEEK材料，在缸体套(11)的内圆柱面和外圆柱面上设置有沿轴向贯通的冷却沟槽。

Images