專利名稱：一種易于維修的軸向水壓柱塞泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于泵類，具體涉及一種易于維修的軸向水壓柱塞泵。
背景技術(shù)：
水壓泵作為水壓傳動系統(tǒng)的核心元件，對其進行設(shè)計與研制，是發(fā)展水壓傳動技 術(shù)的關(guān)鍵之所在。目前國際上常用的水壓泵的結(jié)構(gòu)型式有柱塞式、葉片式、齒輪式等幾種。 相比而言，葉片泵的葉片與定子、齒輪泵的兩齒輪均為線接觸，接觸PV值高，而且密封效果 差；柱塞泵中的關(guān)鍵摩擦副(如柱塞/缸孔、滑靴/斜盤、配流盤/缸體端面等)多為面接 觸，同等工況條件下的PV值相對較小，可以實現(xiàn)靜壓支承，而且密封效果較好，易于通過增 加配合間隙長度的方法來減小泄漏，以保證泵的效率。因此，柱塞式結(jié)構(gòu)比較適宜于海水等 低粘度介質(zhì)使用，英國、美國、德國、日本、芬蘭、丹麥等國家已有的水壓泵絕大多數(shù)采用了 柱塞式結(jié)構(gòu)。目前應(yīng)用的各種軸向水壓柱塞泵，按其配流方式上大體可分為端面配流、閥配 流、軸配流三種，其中以端面配流(配流盤配流)和閥配流居多，軸配流由于配合間隙過大， 水作為工作介質(zhì)時容易泄漏，故很少在水壓泵中使用。閥配流式軸向水壓柱塞泵則是通過吸入閥和壓出閥各自獨立地打開和關(guān)閉來實 現(xiàn)吸水和排水過程?，F(xiàn)有的閥配流式水壓柱塞泵多采用軸向布置形式，華中科技大學于 1991年為深潛救生艇研制的軸向海水柱塞泵，為我國第一臺海水液壓泵。該泵的柱塞和柱 塞孔沿軸向圓周分布，吸入閥和壓出閥均沿軸向布置在柱塞孔的下方，并通過安裝在每個 柱塞中的回程彈簧和斜盤的作用實現(xiàn)柱塞的往復運動。該海水液壓泵的工作壓力和容積效 率均較高，工作也較為平穩(wěn)，現(xiàn)已成功應(yīng)用于某救生艇上。但由于其配流閥(吸入閥和壓出 閥)的軸向布置，導致其結(jié)構(gòu)較為復雜，體積比同流量的其它泵類要大，而且維修和更換閥 體的配件也極其不易。因此，隨后又將該柱塞泵的配流閥改成徑向布置，減小了軸向柱塞泵 的體積。但是，柱塞頻繁往復運動，與其相接觸的橡塑密封組件摩擦損耗嚴重。而實現(xiàn)油水 分離的橡塑密封組件對該軸向柱塞泵能否正常工作具有重要意義，因此須階段性更換該密 封組件。傳統(tǒng)的徑向閥配流式軸向柱塞泵，配流閥安裝于缸體尾部，柱塞套從缸體上部嵌入 缸孔。裝卸柱塞套、更換該椽塑密封組件時，須先卸下與柱塞泵主軸鍵連接的電動機，再拆 卸泵體。這對應(yīng)用于工作空間有限，可維修性要求較高的深潛救生艇極為不利。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型提供一種易于維修的軸向水壓柱塞泵，配流閥座獨立于缸體，柱塞套 從缸體下部嵌入缸孔，解決了高壓水泵內(nèi)實現(xiàn)油水分離的橡塑組合密封件摩擦損耗嚴重， 并且更換不易的難題，同時實現(xiàn)主軸的靜平衡與動平衡，緩解了主軸盤旋轉(zhuǎn)不平衡質(zhì)量引 起的缸體擺動。根據(jù)上述需解決的問題設(shè)計一種易于維修的軸向水壓柱塞泵，依次由泵體、主軸盤、缸體、配流閥座和后端蓋組成；主軸盤帶動柱塞在缸體的缸孔中往復運動，缸孔內(nèi)覆有 與柱塞接觸的柱塞套，柱塞套形成柱塞孔與柱塞配合，柱塞套內(nèi)側(cè)放置有環(huán)形的可實現(xiàn)油 水分離的橡塑組合密封件；配流閥座內(nèi)設(shè)置與缸孔對應(yīng)的配流閥，配流閥由吸入閥和壓出 閥組成。缸體與配流閥座由螺栓連接；缸體中的缸孔前后通透，柱塞套和橡塑組合密封件從 配流閥座側(cè)裝入缸孔。所述的主軸盤中部部采用斜盤-滑靴工作結(jié)構(gòu)，包括主軸、斜盤、回程盤、3-10個 滑靴；其中，斜盤上表面為平面，下表面為斜面。斜盤位于主軸中部，并與主軸加工成一體成 為主軸盤，主軸盤通過位于主軸上、下端的深溝球軸承定位于泵體中間，并通過位于斜盤上 表面的三列圓柱推力軸承進一步穩(wěn)固于泵體內(nèi)。斜盤下表面通過三列圓柱推力軸承與回程 盤作用，三列圓柱推力軸承通過傾斜固定在主軸上的深溝球軸承與主軸盤定位聯(lián)接，其中， 深溝球軸承的傾斜面與斜盤的斜面平行。回程盤中沿周向均勻設(shè)置3-10個滑靴，滑靴下 部與柱塞鉸接?；爻瘫P與固定在主軸上的球鉸鉸接定位，球鉸通過套在主軸上的中心彈簧 將回程盤作用于三列圓柱推力軸承，使各滑靴通過回程盤的作用緊貼在圓柱推力軸承上。 泵體上端面開有用以灌注潤滑油的油口，泵體周側(cè)開有觀察油位和斜盤_滑靴工作情況的 觀察孔板?；ヒ恍北P這對工作條件惡劣的摩擦副及所有滾動軸承都用油介質(zhì)潤滑，泵體 上端面開有灌注油口以補充潤滑油；缸體的分布圓上徑向均勻布置有與柱塞對應(yīng)的柱塞孔 孔，裝配時從缸孔下端嵌入柱塞套，柱塞與柱塞套滑動配合，柱塞套下端內(nèi)孔開有輔助拆卸 用的螺紋孔，柱塞套與柱塞配合面由橡塑組合密封件密封，實現(xiàn)油水分離結(jié)構(gòu)形式。并且，主軸兩端裝有上、下力偶盤，斜盤薄側(cè)裝有月牙形配重盤，可以平衡主軸盤 旋轉(zhuǎn)時造成的傾覆力矩，實現(xiàn)主軸盤靜平衡和動平衡。在配流閥的吸入閥閥口沿軸向開有引水通道，連通至橡塑組合密封件下側(cè)的柱塞 套與柱塞的配合面。隨著吸入閥閥芯的開閉，吸入閥口處水與引水通道處水的壓差變化使 引水通道內(nèi)形成水循環(huán)，該循環(huán)水既實現(xiàn)了配合面的水潤滑，又帶走摩擦產(chǎn)生的熱量。所述的柱塞套采用鋁青銅(QAL9-4)材料，并在柱塞孔11的內(nèi)壁中壓入工程塑料套。所述的橡塑組合密封件是由一對低摩擦的填充聚四氟乙烯PTFE環(huán)和0形橡膠密 封圈組合而成。在柱塞的閉死腔內(nèi)填充質(zhì)輕工程塑料，既減輕了頻繁往復運動的柱塞的慣性質(zhì) 量，又避免了中空閉死腔引起的流量脈動。本實用新型的有益效果(1)本實用新型中的缸體與配流閥座上下分離，可以毋須卸下與主軸鍵連接的電 動機就可以更換橡塑密封組件，適合深潛救生艇中泵的維護。(2)主軸兩端的兩個力偶盤及月牙形配重盤平衡了主軸盤的傾覆力矩，緩解振動 沖擊，實現(xiàn)主軸盤的靜平衡與動平衡，改善了主軸上定位于泵體的軸承的工作環(huán)境。(3)采用油水分離的結(jié)構(gòu)形式，利用安裝在柱塞套上的耐磨性好且適用于水潤滑 介質(zhì)的橡塑組合密封件來實現(xiàn)這一結(jié)構(gòu)，使滑靴一斜盤這對工作條件惡劣的摩擦副及所有 滾動軸承都用油介質(zhì)潤滑，避免了高壓水泵選擇軸承的難題。(4)柱塞閉死腔內(nèi)填充質(zhì)輕工程塑料，既減輕了頻繁往復運動的柱塞的慣性質(zhì)量， 又避免了中空閉死腔引起的流量脈動。[0019](5)每個吸入閥閥口均開一條狹長的弓I水通道至柱塞和柱塞套的摩擦面處，這樣 水便可由吸入閥口流經(jīng)通道引到摩擦面起潤滑作用，減小了柱塞和柱塞套之間的摩擦磨 損，而且從通道流入到摩擦面的水介質(zhì)還可以起到冷卻液的作用，降低由于柱塞往復運動 所引起的柱塞和柱塞套間的溫升。

圖1為本實用新型的一種易于維修的軸向水壓柱塞泵的優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意 圖。圖中，1、泵出水口，2、進水口環(huán)形槽，3、壓出閥，4、吸入閥，5、公共容腔，6、中心凹 孔出水孔，7、柱塞套螺紋孔，8、引水通道，9、柱塞套，10、柱塞，11、柱塞孔，12、橡塑組合密封 件，13、閉死腔，14、回程盤，15、滑靴，16、三列圓柱推力軸承，17、斜盤，18、灌注油口，19、三 列圓柱推力軸承，21、內(nèi)六角螺釘，22、內(nèi)六角螺釘，23、前端蓋，24、主軸，25、鍵槽，26、泵體， 27、上力偶盤，28、深溝球軸承，29、觀察孔板，30、月牙形配重盤，31、深溝球軸承，32、球鉸， 33、缸體，34、中心彈簧，35、螺栓，36、放油口堵頭，37、軸承座，38、深溝球軸承，39、下力偶 盤，40、配流閥座，41、泵進水口，42、后端蓋，43、缸孔。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖舉例對本實用新型的做詳細的描述本實用新型的泵體26內(nèi)安置主軸盤和缸體33，缸體33下面對應(yīng)配流閥座40，并 與配流閥座40上下分離，用螺釘35將泵體26與配流閥座40連接起來，便于維修時的拆 裝。主軸24與斜盤17加工成一體，統(tǒng)稱主軸盤。主軸盤上部通過主軸24兩端的深溝球軸 承28、38定位于泵體26內(nèi)，泵體26下部設(shè)有與缸體33連接的與深溝球軸承38配合的軸 承座37，并且主軸盤還通過三列圓柱推力軸承19穩(wěn)固于泵體26內(nèi)。主軸24兩端裝有的上、下力偶盤27、39，斜盤17薄側(cè)裝有的月牙形配重盤30，可 以平衡主軸盤旋轉(zhuǎn)時造成的傾覆力矩，實現(xiàn)主軸盤靜平衡和動平衡。主軸盤下部聯(lián)接有三列圓柱推力軸承16，圓柱推力軸承16通過與主軸24上的深 溝球軸承31過盈配合實現(xiàn)徑向定位。主軸24上套有中心彈簧34、球鉸32和回程盤14，中 心彈簧34的壓縮彈力作用于球鉸32，球鉸32與回程盤14由配合球面彼此約束?；爻瘫P 14周向均勻設(shè)置7個滑靴15，滑靴15下部鉸接柱塞10，滑靴15通過回程盤14的作用緊貼 在圓柱推力軸承上。中心彈簧34及球鉸32和深溝球軸承38通過主軸24實現(xiàn)軸向定位。缸體33沿周向均布7個與柱塞10對應(yīng)的缸孔43，每個缸孔43中都鑲嵌有鋁青 銅(QAL9-4)材料柱塞套9，柱塞套9形成與柱塞10配合的柱塞孔11，在柱塞孔11的內(nèi)壁 中壓入工程塑料套，以保證其與柱塞10的配合和潤滑。柱塞閉死腔13內(nèi)填充質(zhì)輕工程塑 料，既減輕了頻繁往復運動的柱塞的慣性質(zhì)量，又避免了中空閉死腔引起的流量脈動。柱塞套9下端內(nèi)孔開有輔助拆卸用的柱塞套螺紋孔7。前端蓋23由內(nèi)六角螺釘 22與泵體26連接，后端蓋42則與缸體33固接。配流閥座40中的配流閥體由吸入閥4和壓出閥3組成，其數(shù)目和柱塞數(shù)相同并沿 周向均布于缸體33的底部，對應(yīng)于柱塞，吸入閥4和壓出閥3通過中間套連接，中間套構(gòu)成 公共容腔5，該容腔開有配流閥口，與柱塞孔11的底部相通，吸入閥4的進水口和后端蓋42上的泵進水口環(huán)形槽2相通，壓出閥3的出水口和缸體33上的中心凹孔出水孔6相通。每個吸入閥4閥口均開一條狹長的引水通道8至柱塞孔11處。當柱塞10處于吸 水狀態(tài)時，水便可由吸入閥4的閥口流經(jīng)引水通道8引到柱塞孔11，這樣不但可以減小柱塞 10和柱塞套9之間的摩擦(即由干摩擦變?yōu)橐后w摩擦)，而且從引水通道8流入到摩擦面 的水介質(zhì)還可以起冷卻液的作用，降低由于柱塞往復運動所引起的柱塞10和柱塞套9的溫 升。該泵采用油水分離的結(jié)構(gòu)形式，泵中油腔與水腔的油水分離是通過安裝在柱塞套 9上的耐磨性好且適用于水介質(zhì)潤滑的橡塑組合密封件12來實現(xiàn)的。柱塞套9上實現(xiàn)油水 分離的橡塑組合密封件12是由一對低摩擦的填充聚四氟乙烯PTFE環(huán)和0形橡膠密封圈組 合而成，柱塞10與缸孔43不接觸，導向支承環(huán)既作摩擦副材料(PTFE)又承受側(cè)向力。斜 盤17上、下的三列圓柱推力軸承16、19、斜盤17和深溝球軸承28及柱塞10頭部等這些相 對運動的摩擦副均由潤滑油來潤滑。泵體26上端面開有灌注油口 18以補充潤滑油，下部 開有放油口。灌注油口 18由內(nèi)六角螺釘21密封，放油口由放油口堵頭36密封。泵體26 周向開有觀察孔板29方便觀察油位水平和斜盤-滑靴工作情況。該缸體和配流閥座分離結(jié)構(gòu)式軸向水壓柱塞泵的工作過程如下所述外部動力通 過鍵槽25使主軸24順時針旋轉(zhuǎn)，當主軸24帶動斜盤17 —同旋轉(zhuǎn)時，中心彈簧34通過球 鉸32和回程盤14將作用力均勻施加到每個滑靴15上，使滑靴15始終緊貼在圓柱推力軸 承16上滑動，同時柱塞10受到旋轉(zhuǎn)的圓柱推力軸承16給滑靴15的作用力而在鑲嵌于缸 孔43內(nèi)的柱塞套9中作往復運動，缸體33則靜止不動。當斜盤17沿順時針向上極限位置 (如圖1所示右邊的主軸盤位置)運動時，配流閥體中的壓出閥3的閥芯均處于關(guān)閉狀態(tài)， 滑靴15在回程盤14的壓緊力作用下帶動柱塞10向上運動，同時柱塞孔11腔中的封閉容 積增大，水壓力降低，當孔腔中的水壓下降到某一數(shù)值時，配流閥體中吸入閥4的閥芯會因 泵進水口 41處的水壓大于柱塞孔11腔中的水壓與吸入閥4內(nèi)彈簧作用力的合力被開啟， 水由泵進水口 41經(jīng)進水口環(huán)形槽2進入吸入閥4的進水口再流入壓力低的柱塞孔腔中，實 現(xiàn)吸水過程；當斜盤17向下極限位置(如圖1所示左邊的主軸盤位置)運動時，柱塞10受 斜盤17的間接作用力向下運動，同時柱塞孔腔的容積會漸漸減小，逐漸升高的水壓力一方 面集合配流閥體中吸入閥彈簧的彈簧力將吸入閥4閥芯關(guān)閉，另一方面克服配流閥體中壓 出閥3內(nèi)彈簧的作用力和泵出水口 1壓力的合力，將壓出閥3閥芯打開，使柱塞孔腔中的高 壓水經(jīng)壓出閥3的出水口流入泵出水口 1排出，實現(xiàn)壓水過程。當主軸24帶動斜盤17旋 轉(zhuǎn)一周，每個柱塞10各吸水、壓水一次，隨著主軸24的不斷旋轉(zhuǎn)，各柱塞10也連續(xù)地獨立 完成吸、壓水的動作，從而使水壓柱塞泵正常工作。
權(quán)利要求1. 一種易于維修的軸向水壓柱塞泵，依次由泵體(26)、主軸盤、缸體(33)、配流閥座 (40)和后端蓋(42)組成；主軸盤帶動柱塞在缸體(33)的缸孔(43)中往復運動，缸孔(43) 內(nèi)覆有與柱塞(10)接觸的柱塞套(9)，柱塞套(9)形成柱塞孔(11)與柱塞(10)配合，柱塞 套(9)內(nèi)側(cè)放置有環(huán)形的可實現(xiàn)油水分離的橡塑組合密封件(12)；配流閥座(40)內(nèi)設(shè)置 與缸孔(43)對應(yīng)的配流閥，配流閥由吸入閥(4)和壓出閥(3)組成；其特征在于紅體(33)與配流閥座(40)由螺栓(35)連接；紅體(33)中的缸孔(43) 前后通透，柱塞套(9)和橡塑組合密封件(12)從配流閥座側(cè)裝入缸孔(43)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種易于維修的軸向水壓柱塞泵，其特征在于泵體(26)內(nèi)部采用斜盤-滑靴工作結(jié)構(gòu)，包括主軸(24)、斜盤(17)、回程盤(14)、3-10 個滑靴(15)；其中，斜盤(17)上表面為平面，下表面為斜面；斜盤(17)位于主軸(24)中部，并與主軸(24)加工成一體成為主軸盤，主軸盤通過位 于主軸(24)上、下端的深溝球軸承(28、31)定位于泵體(26)中間，并通過位于斜盤(17) 上表面的三列圓柱推力軸承(19)進一步穩(wěn)固于泵體(26)內(nèi)；斜盤(17)下表面通過三列圓柱推力軸承(16)與回程盤(14)作用，三列圓柱推力軸承 (16)通過傾斜固定在主軸(24)上的深溝球軸承(38)與主軸盤定位聯(lián)接，其中，深溝球軸承 (38)的傾斜面與斜盤(17)的斜面平行；回程盤(14)中沿周向均勻設(shè)置3-10個滑靴(15)，滑靴(15)下部與柱塞(10)鉸接；回程盤(14)與固定在主軸(24)上的球鉸(32)鉸接定位，球鉸(32)通過套在主軸(24) 上的中心彈簧(34)將回程盤(14)作用于三列圓柱推力軸承(16)，使各滑靴(15)通過回程 盤(14)的作用緊貼在圓柱推力軸承(16)上；泵體(26)上端面開有用以灌注潤滑油的油口，泵體(26)周側(cè)開有觀察油位和斜 盤_滑靴工作情況的觀察孔板(29)。
3.如權(quán)利要求2所述的一種易于維修的軸向水壓柱塞泵，其特征在于主軸(24)兩端 裝有上、下力偶盤(27、39)；斜盤(17)薄側(cè)裝有配重盤(30)。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的一種易于維修的軸向水壓柱塞泵，其特征在于配 流閥的吸入閥閥口沿軸向開有引水通道(8)，連通至橡塑組合密封件(12)下側(cè)的柱塞套 (9)與柱塞(10)的配合面。
5.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的一種易于維修的軸向水壓柱塞泵，其特征在于柱 塞套(9)采用鋁青銅QAL9-4材料，并在柱塞孔(11)的內(nèi)壁中壓入工程塑料套。
6.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的一種易于維修的軸向水壓柱塞泵，其特征在于所 述橡塑組合密封件(12)是由一對低摩擦的填充聚四氟乙烯PTFE環(huán)和0形橡膠密封圈組合 而成。
7.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的一種易于維修的軸向水壓柱塞泵，其特征在于柱 塞(10)的閉死腔(13)內(nèi)填充質(zhì)輕工程塑料。
專利摘要一種易于維修的軸向水壓柱塞泵屬于水泵領(lǐng)域，具體涉及一種缸體與配流閥座分離結(jié)構(gòu)軸向水壓柱塞泵。該柱塞泵依次由泵體、主軸盤、缸體、配流閥座和后端蓋組成；主軸盤帶動柱塞在缸體的缸孔中往復運動，缸孔內(nèi)覆有與柱塞接觸的柱塞套，柱塞套內(nèi)側(cè)放置有環(huán)形的可實現(xiàn)油水分離的橡塑組合密封件。泵體內(nèi)上部由油潤滑，下部由水潤滑及降溫。缸體與配流閥座由螺栓連接；缸體中的缸孔前后通透，柱塞套和橡塑組合密封件從配流閥座側(cè)裝入缸孔；并且主軸盤中部采用斜盤-滑靴工作結(jié)構(gòu)，主軸盤裝有上、下力偶盤，及配重盤。本實用新型解決了高壓水泵內(nèi)實現(xiàn)油水分離的橡塑組合密封件摩擦損耗嚴重、更換不易的難題，同時實現(xiàn)主軸的靜平衡與動平衡，緩解了主軸盤旋轉(zhuǎn)不平衡質(zhì)量引起的缸體擺動。
文檔編號F04B53/22GK201786591SQ20102018330
公開日2011年4月6日 申請日期2010年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
發(fā)明者聶松林, 胡志威, 董武濤, 阮俊 申請人:北京工業(yè)大學