CN217976565U - 一种柱塞结构及柱塞装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种柱塞结构及柱塞装置，属于柱塞装置技术领域，包括缸体以及滑动设于所述缸体的第二腔体中的柱塞体；所述柱塞体的周面上开设有容置密封环的第一凹槽，所述柱塞体还开设有至少一个通孔，所述第一凹槽与所述柱塞体的第一腔体通过所述通孔连通，所述密封环用于在所述第一腔体的油液的压力下形变密封所述柱塞体与所述第二腔体的内壁之间的间隙。本实用新型的有益效果是：提高柱塞体与缸体之间的密封性能，避免产生液压油泄漏，从而不降低柱塞装置的容积效率。

Description

一种柱塞结构及柱塞装置

技术领域

本实用新型涉及柱塞装置技术领域，特别是涉及一种柱塞结构及柱塞装置。

背景技术

目前常见的液压柱塞泵在工作过程中，柱塞体与缸体柱塞孔之间为一对滑动密封摩擦副，两者主要通过较小的配合间隙来对缸体柱塞腔内的油液进行密封。由于间隙密封的固有特性，液压泵在工作时，柱塞体与缸体之间还是存在一定的泄漏量，从而降低了液压泵的容积效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种柱塞结构及柱塞装置，用于解决柱塞体与缸体之间存在液压油泄漏进而降低液压装置容积效率的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种柱塞结构，包括缸体以及滑动设于所述缸体的第二腔体中的柱塞体；所述柱塞体的周面上开设有至少一个容置密封环的第一凹槽，所述柱塞体还开设有至少一个通孔，所述第一凹槽与所述柱塞体的第一腔体通过所述通孔连通，所述密封环用于在所述第一腔体的油液的压力下形变密封所述柱塞体与所述第二腔体的内壁之间的间隙，所述柱塞体的至少一部分外圆与所述缸体内壁之间形成间隙密封。

优选地，所述柱塞结构还包括开设于所述第一凹槽的槽底的环形的第二凹槽，所述第二凹槽的宽度小于所述第一凹槽的宽度，所述通孔用于所述第二凹槽与所述第一腔体之间的连通。

优选地，所述密封环的截面为矩形截面、圆形截面中的一种，所述密封环与所述第一凹槽配位；所述密封环的材质为聚四氟乙烯、聚醚醚酮中的一种；当所述密封环的截面为矩形截面，所述密封环的径向方向的厚度小于或等于所述第一凹槽的沿径向方向的深度。

优选地，所述第一凹槽的沿所述柱塞体长度方向的宽度为a，所述第一凹槽的沿径向方向的深度为b，其中b与a之间的比值为c，c为40％～60％。

优选地，所述第一凹槽的沿所述柱塞体长度方向的宽度为a，所述第二凹槽沿所述柱塞体长度方向的宽度为d，其中d与a的比值为e，e为20％～30％。

优选地，当所述通孔为多个，各个所述通孔沿所述第一凹槽的槽底的周向均匀分布；所述通孔的方向为所述柱塞体的径向方向，或者，所述通孔的方向与所述柱塞体的径向方向成一定夹角。

优选地，所述柱塞体具有球头和背离所述球头的第一端面，所述柱塞体为圆柱体，或，沿着所述球头到所述第一端面的方向，在所述球头与所述第一凹槽之间，所述柱塞体的各个横截面的直径增加，在所述第一凹槽与所述第一端面之间，所述柱塞体的各个横截面的直径相同；和/或，所述第一凹槽与所述第一端面之间的间距为f，所述第一凹槽与所述球头之间的间距为h，其中f＜h。

优选地，在所述球头与所述第一凹槽之间，所述柱塞体为圆台状结构，所述圆台状结构的锥角5°-10°。

优选地，还包括斜盘和与所述斜盘配位的滑靴；所述滑靴的一端通过球铰连接于所述柱塞体、另一端滑动连接于所述斜盘；所述滑靴与所述斜盘连接的一端开设有沉头孔，且所述沉头孔与所述第一腔体连通，使得所述斜盘与所述滑靴之间在所述沉头孔处具有油膜层。

与现有技术相比，本实用新型提供的柱塞结构中，在柱塞体与缸体之间设置密封环，提高柱塞体与缸体之间的密封性能，避免产生液压油泄漏，从而不降低柱塞装置的容积效率。

本实用新型还提供一种柱塞装置，包括所述的柱塞结构，所述柱塞装置为柱塞泵、柱塞马达的一种。

与现有技术相比，本实用新型提供的柱塞结构的有益效果与上述技术方案所述的有益效果相同，此处不做赘述。

附图说明

附图示出了本实用新型的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本实用新型的原理，其中包括了这些附图以提供对本实用新型的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是柱塞结构一种实施例的结构示意图；

图2是柱塞结构另一种实施例的结构示意图；

图3是柱塞体的一种实施例的结构示意图；

图中：1-缸体，2-柱塞体，3-第一腔体，4-第二腔体，5-通孔，6-第一凹槽，7-第二凹槽，8-密封环，9-球头，10-第一端面，11-斜盘，12-滑靴，13-油膜层。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本实用新型。

如图1-图3所示，一种柱塞结构，包括缸体1以及滑动设于缸体1的第二腔体4中的柱塞体2；柱塞体2的周面上开设有至少一个容置密封环8的第一凹槽6，柱塞体2还开设有至少一个通孔5，第一凹槽6与柱塞体2的第一腔体3通过通孔5连通，密封环8用于在第一腔体3的油液的压力下形变密封柱塞体2与第二腔体4的内壁之间的间隙。

上述的第一腔体3可以为沿柱塞体2轴向分布的孔，示例性地为第一腔体3沿着柱塞体2轴线分布，呈圆柱形孔，第一腔体3一端与缸体1内腔连通，使得缸体1内的油液进入第一腔体3，图1中的箭头为油液进入的方向。

与现有技术通过柱塞体2与缸体1之间通过间隙密封相比，本实用新型提供的柱塞结构中，在柱塞体2与缸体1之间设置密封环8，通过密封环8的形变提供密封，显著提高柱塞体2与缸体1之间的密封性能，避免产生液压油泄漏，从而不降低柱塞装置的容积效率。

可以理解的是，本实用新型提供的柱塞结构可以为仅设置一个密封环8一道密封结构，也可以采用多个第一凹槽6，设置多个密封环8，使得密封效果更好。采用这种结构，可降低柱塞体2与缸体1之间的摩擦阻力，避免出现卡阻。还可以同时设置间隙密封结构，即柱塞体2的至少一部分外圆与缸体1内壁之间形成间隙密封，使得密封环8密封结构、间隙密封结构二者同时起作用，密封更加可靠。

一些实施方式中，柱塞结构还包括开设于第一凹槽6的槽底的环形的第二凹槽7，第二凹槽7的宽度小于第一凹槽6的宽度，通孔5用于第二凹槽7与第一腔体3之间的连通，也即是，通孔5同时连通第一凹槽6、第二凹槽7及第一腔体3。假若不设置第二凹槽7，初始状态时，密封环8可能充满第一凹槽6，在通入油液之后，由于密封环8的阻挡，油液不能快速进入第一凹槽6并形成连贯的液压油为密封环8提供均匀的压力，从而导致密封失效，本实用新型在第一凹槽6的槽底设置第二凹槽7，使得密封环8与通孔5之间始终存在环形的、连贯的空腔，也即是第二凹槽7，通入油液之后，油液能够快速填满第二凹槽7，并对密封环8提供连贯的、均匀的压力，提高密封可靠性。

一些实施方式中，密封环8的截面为矩形截面、圆形截面中的一种，密封环8与第一凹槽6配位；密封环8的材质为聚四氟乙烯、聚醚醚酮中的一种；密封环8在受到第一腔体3内的高压油液挤压后，会发生变形，变形后的密封环8在阻挡油液从柱塞体2的外圆面与杆体的内壁之间泄露的同时，还阻挡油液从密封环8与第一凹槽6之间泄露；

进一步地，当密封环8的截面为圆形截面时，因为柱塞体2的外圆面与杆体的内壁之间的油液为低压油，在受到第一腔体3内的高压油液挤压后，圆形密封环8挤压变形进行密封。

进一步地，当密封环8的截面为矩形截面，密封环8的径向方向的厚度小于或等于第一凹槽6的沿径向方向的深度，当密封环8的径向方向的厚度小于第一凹槽6的沿径向方向深度时，在初始状态中，密封环8处于压缩状态，起预密封的作用，密封环8提供初始密封效果，提高了密封可靠性。

一些实施方式中，第一凹槽6的沿柱塞体2长度方向的宽度为a，第一凹槽6的沿径向方向的深度为b，其中b与a之间的比值为c，c为40％～60％。第一腔体3内的油液提供的压力与第一凹槽6的宽度a成正比，宽度越大，提供的压力越大，但宽度a过大，会导致柱塞体2与缸体1之间的摩擦阻力变大，因此宽度a的大小应适宜；密封环8沿径向的厚度与深度b正相关，深度b过大，会导致所需的密封环8沿径向的厚度越大，从而需要更大压力才能满足密封，经试验，二者的比值c为40％～60％最适宜，示例性地为48％～55％，优选地为50％。

一些实施方式中，第一凹槽6的沿柱塞体2长度方向的宽度为a，第二凹槽7沿柱塞体2长度方向的宽度为d，其中d与a的比值为e，e为20％～30％，示例性地为25％，比值e的大小应适当，过大，则会导致密封环8在初始状态进入第二凹槽7，在通入油液之后，不能提供连贯的、均匀的压力，从而导致密封失效，过小，则会导致油液流量太小，不能快速充满第二凹槽7，因此，经试验，e设为20％～30％，既能避免密封环8进入第二凹槽7，提高密封可靠性，还能使得油液能快速充满第二凹槽7，迅速形成密封。

具体地，第二凹槽7的宽度d大于或等于通孔5的直径，保证通孔5内的油液能快速充满第二凹槽7。

一些实施方式中，通孔5设置至少一个，例如1、2、3、4、6、8、10个，优选地，通孔5设置2-4个，进一步地为4个，当通孔5为多个，各个通孔5沿第一凹槽6的槽底的周向均匀分布；通孔5的方向为柱塞体2的径向方向，或者，通孔5的方向与柱塞体2的径向方向成一定夹角，示例性地为5°-15°，通孔5的方向根据加工难度、通孔5数量进行调整。通孔5数量设置要适宜，设置2-4个，可以使得油液能快速充满第二凹槽7，并对密封环8提供均匀的压力，避免因为压力不均匀使得密封环8变形不均匀，从而发生泄漏，提高密封可靠性。

如图2、图3所示，一些实施方式中，柱塞体2具有球头9和背离球头9的第一端面10，柱塞体2为圆柱体，加工难度较低，可同时形成间隙密封和密封环8共两道密封结构。

如图1所示，另一实施方式中，沿着球头9到第一端面10的方向，在球头9与第一凹槽6之间，柱塞体2的各个横截面的直径增加，在第一凹槽6与第一端面10之间，柱塞体2的各个横截面的直径相同。采用该结构，第一凹槽6与第一端面10之间形成了上述的间隙密封，同时，柱塞体2位于第一凹槽6与球头9之间的部分与缸体1之间的间隙较大，不会产生摩擦，可显著降低柱塞体2与缸体1之间的摩擦阻力，避免卡阻，提高柱塞装置的效率。

进一步地方案中，第一凹槽与第一端面之间的间距为f，第一凹槽与球头之间的间距为h，其中f＜h，第一凹槽与第一端面之间的间距f不宜过大，否则需要更长的第二腔体4，也即是会增大缸体1的体积，还会增大缸体1与柱塞体2之间的摩擦阻力，因此，进一步地，在满足第一凹槽与第一端面之间留有足够的提供间隙密封的距离的前提下，尽可能的使得第一凹槽靠近第一端面设置，使得柱塞结构体积更加紧凑，缸体1与柱塞体2之间的摩擦阻力更小。

具体地方案中，在球头9与第一凹槽6之间，柱塞体2为圆台状结构，圆台状结构的锥角5°-10°，示例性地为5°，该锥角的大小，能够保证柱塞体2的结构强度的同时，避免柱塞体2与缸体1之间发生摩擦。

一些实施方式中，柱塞结构还包括斜盘11和与斜盘11配位的滑靴12；滑靴12的一端通过球铰连接于柱塞体2、另一端滑动连接于斜盘11；滑靴12与斜盘11连接的一端开设有沉头孔，且沉头孔与第一腔体3连通，使得斜盘11与滑靴12之间在沉头孔处具有油膜层13。油膜层13使高压油液对滑靴12底部端面产生一定的分离力，以平衡右边柱塞体2因高压油液作用而传递过来的压紧力，减小摩擦阻力。

本实用新型还提供一种柱塞装置，包括的柱塞结构，柱塞装置为柱塞泵、柱塞马达的一种。

与现有技术相比，本实用新型提供的柱塞结构的有益效果与上述技术方案的有益效果相同，此处不做赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本实用新型，而并非是对本实用新型的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本实用新型的范围内。

Claims (10)

1.一种柱塞结构，其特征在于，包括缸体以及滑动设于所述缸体的第二腔体中的柱塞体；

所述柱塞体的周面上开设有至少一个容置密封环的第一凹槽，所述柱塞体还开设有至少一个通孔，所述第一凹槽与所述柱塞体的第一腔体通过所述通孔连通，所述密封环用于在所述第一腔体的油液的压力下形变密封所述柱塞体与所述第二腔体的内壁之间的间隙，所述柱塞体的至少一部分外圆与所述缸体内壁之间形成间隙密封。

2.根据权利要求1所述的柱塞结构，其特征在于，所述柱塞结构还包括开设于所述第一凹槽的槽底的环形的第二凹槽，所述第二凹槽的宽度小于所述第一凹槽的宽度，所述通孔用于所述第二凹槽与所述第一腔体之间的连通。

3.根据权利要求1所述的柱塞结构，其特征在于，所述密封环的截面为矩形截面、圆形截面中的一种，所述密封环与所述第一凹槽配位；

所述密封环的材质为聚四氟乙烯、聚醚醚酮中的一种；

当所述密封环的截面为矩形截面，所述密封环的径向方向的厚度小于或等于所述第一凹槽的沿径向方向的深度。

4.根据权利要求1所述的柱塞结构，其特征在于，所述第一凹槽的沿所述柱塞体长度方向的宽度为a，所述第一凹槽的沿径向方向的深度为b，其中b与a之间的比值为c，c为40％～60％。

5.根据权利要求2所述的柱塞结构，其特征在于，所述第一凹槽的沿所述柱塞体长度方向的宽度为a，所述第二凹槽沿所述柱塞体长度方向的宽度为d，其中d与a的比值为e，e为20％～30％。

6.根据权利要求1所述的柱塞结构，其特征在于，当所述通孔为多个，各个所述通孔沿所述第一凹槽的槽底的周向均匀分布；

所述通孔的方向为所述柱塞体的径向方向，或者，所述通孔的方向与所述柱塞体的径向方向成一定夹角。

7.根据权利要求1所述的柱塞结构，其特征在于，所述柱塞体具有球头和背离所述球头的第一端面，所述柱塞体为圆柱体，或，

沿着所述球头到所述第一端面的方向，在所述球头与所述第一凹槽之间，所述柱塞体的各个横截面的直径增加，在所述第一凹槽与所述第一端面之间，所述柱塞体的各个横截面的直径相同；和/或，

所述第一凹槽与所述第一端面之间的间距为f，所述第一凹槽与所述球头之间的间距为h，其中f＜h。

8.根据权利要求7所述的柱塞结构，其特征在于，在所述球头与所述第一凹槽之间，所述柱塞体为圆台状结构，所述圆台状结构的锥角5°-10°。

9.根据权利要求1-8任一项所述的柱塞结构，其特征在于，还包括斜盘和与所述斜盘配位的滑靴；

所述滑靴的一端通过球铰连接于所述柱塞体、另一端滑动连接于所述斜盘；

所述滑靴与所述斜盘连接的一端开设有沉头孔，且所述沉头孔与所述第一腔体连通，使得所述斜盘与所述滑靴之间在所述沉头孔处具有油膜层。

10.一种柱塞装置，其特征在于，包括根据权利要求1-9任一项所述的柱塞结构，所述柱塞装置为柱塞泵、柱塞马达的一种。

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