一種內嵌滑動軸承的斜盤式盤配流海水柱塞泵的製作方法

2023-12-09 15:36:56 3

專利名稱：一種內嵌滑動軸承的斜盤式盤配流海水柱塞泵的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於柱塞泵類，涉及一種斜盤式端面配流軸向海水柱塞泵。
背景技術：
海水泵是海水液壓系統中的核心動力元件。現在各個國家都在努力開發海淡水液壓元件，目前已研究開發的海淡水液壓泵主要有齒輪式、葉片式和柱塞式等結構型式，它們各自具特點。一般來說，齒輪泵的自吸能力好，抗汙染能力強，結構簡單，但線高副嚙合使得接觸比功很大；葉片泵具有壽命長、噪音低、流量均勻和體積小等優點，但對介質的汙染比較敏感，又因受葉片甩出力、吸入速度和磨損等因素的影響，其轉速受到一定的限制，結構也比較複雜且密封效果差；柱塞泵具有結構緊湊、質量輕、工作壓力高等特點，在相同的工作條件下關鍵零件的比功要比其他類型的泵小很多。綜上所述，柱塞式的結構形式較適用於以海淡水為工作介質的液壓泵中，目前國內外許多單位所研製的海水液壓泵都採用了柱塞式結構。按結構形式柱塞泵可以分為斜盤式和斜軸式兩大類。斜軸式柱塞泵在工作中不受徑向不平衡力的影響，其傾斜角度可以很大，所以同流量的斜軸泵具有更小的柱塞和缸體尺寸。一般斜軸泵採用連杆撥動柱塞驅動缸體運動來完成配流工作，所以在缸體每轉動一周的時間內柱塞和連杆都要承受頻率很高的換杆衝擊，這種衝擊不僅對柱塞副的磨損情況很不利而且具有很大的工作噪聲。相比較而言，斜盤泵工作比較平穩，噪聲比較低。柱塞泵的配流方式有閥配流、端面配流和軸配流等形式。軸配流的柱塞泵的主要結構形式是缸體轉動的徑向式柱塞泵，但該類泵的結構較為複雜，體積和重量大，製造工藝複雜，成本高，而且配流軸彎曲等造成缸體和配流軸之間的間隙較大，磨損後又無法補償，對於粘度較低的水而言 ，其洩漏量大，容積效率低且不易建立起壓力，所以在海水柱塞泵中很少採用該結構形式。閥配流是液壓泵中最早採用的配流方式，柱塞泵中的配流閥其主要特點是吸入閥和壓出閥控制泵的吸水和排水。由於配流閥結構的密封性能良好，可在高壓狀態下工作，因此被廣泛地應用於各種高壓、超高壓液壓泵中。在柱塞泵工作時，配流閥與缸體等零部件一起構成密閉的工作容腔，並隨著柱塞的往復運動依次將配流閥的吸水口、壓水口與柱塞腔連通或斷開，從而實現泵的正常工作。對於採用海水作為工作介質的液壓泵而言，對配流閥結構的設計也提出了更高的要求:配流閥閥芯和彈簧的材料必須具有良好的抗衝擊、氣蝕能力和耐腐蝕能力；而且閥芯、閥座之間必須有良好的密封性能，這樣也給選材和加工帶來一定的困難。端面配流式海水柱塞泵通過缸體與配流盤之間的運動使水經過配流盤上的配流窗口從低壓區流向高壓區，從而實現吸、排水過程。端面配流結構克服了閥配流結構中配流閥的滯後性以及軸配流中洩漏大的一些缺陷，具有以下優點:其配流副的接觸面積大並能建立一定的潤滑膜厚度，在磨損後能進行自動補償，通過對配流副結構的合理設計，可以平衡端面配流柱塞泵中缸體和配流盤的力和力矩，降低液壓衝擊和噪音，因此在海水液壓傳動中得到了廣泛的應用。各國也都在努力研發各種海淡水液壓泵，如芬蘭Hytar Oy公司和Tamper理工大學聯合研製的端面配流式軸向柱塞泵，全部採用海水潤滑。該泵額定壓力21MPa，流量為30L/min,容積效率92%，壽命可達8000小時。該泵也有很多局限性，要求過濾精度高、價格昂貴而且流量小不適合大流量的場合。

實用新型內容本實用新型提供一種內嵌滑動軸承的斜盤式盤配流海水柱塞泵，其目的在於解決水液壓柱塞泵軸承易磨損的問題、簡化水柱塞泵的結構並提高水柱塞泵的使用壽命和工作的平穩性。為了實現上述目的，本實用新型採取了如下技術方案。本實用新型中的有內嵌滑動軸承的斜盤式盤配流海水柱塞泵包括，前端蓋4、殼體6以及後端蓋22依次從左到右連接，構成泵的外殼，密封壓蓋2壓於前端蓋4左側；內部結構為:斜盤5固定在前端蓋4上，滑靴18被回程盤7緊壓在斜盤5的斜面上，回程盤7與球鉸17鉸接，球鉸17右側依次為缸體11、浮動襯板14和配流盤15，配流盤15固定在後端蓋22 ;主軸I從左至右貫穿前端蓋4、斜盤5、回程盤7、以及球鉸17，帶動缸體11轉動，缸體11帶動浮動襯板14轉動，缸體11和浮動襯板14之間壓有彈簧13，浮動襯板14與配流盤15緊貼，缸體11與殼體6之間通過缸外滑動軸承連接，為缸體11前段提供支撐，缸體11與後端蓋22之間通過內嵌滑動軸承16連接，內嵌滑動軸承16貫穿配流盤15、浮動襯板14至缸體11右側，為缸體11提供支撐； 在缸體11周向均布奇數個柱塞孔，孔的內壁為耐磨工程塑料，柱塞19位於各個柱塞孔內，每個柱塞19與一個滑靴18鉸接相連；浮動襯板14 一面固定有與缸體11上的柱塞孔相對應的浮動套21，浮動襯板14另一面開有數個通流窗口 14.1，浮動襯板14通過浮動套21與缸體11連接，浮動套21與柱塞孔之間裝有密封圈，浮動襯板14可以相對缸體11浮動。配流盤15上開有一個進水窗口15.1和一個出水窗口 15.2，分別與後端蓋22上的進水口 22.3和出水口 22.1相通，浮動襯板14和配流盤15貼合，浮動襯板14在缸體的帶動下，浮動襯板14上的通流窗口 14.1與配流盤15上的進水窗口 15.1或出水窗口 15.2交替接通，實現吸水和排水；前端蓋4與主軸I之間採用機械密封3密封，其他部位採用O型圈密封。所述的內嵌滑動軸承16沿軸向和徑向均開有通水孔16.1，通水孔16.1用於給內嵌滑動軸承提供足夠的水來潤滑和冷卻。所述的缸體11在邊側右側開有數個通水口 11.1,在裝配好後的泵內，前腔和後腔被滑動軸承分隔開，後腔的水可以通過通水口 11.1到達前腔給機械密封3提供潤滑和散熱。有益效果本實用新型採用的是斜盤式端面配流，靠斜盤5和回程盤7來實現柱塞的往復運動；所有的摩擦副均直接用水潤滑、冷卻，結構簡單、緊湊。缸體11由缸外滑動軸承和後面的內嵌滑動軸承支撐，保證缸體在高速重載的工況下穩定運轉。

圖1為本實用新型的結構原理示意圖；[0016]圖2為缸體的示意圖；圖3為缸體的左視圖；圖4為浮動襯板與浮動套示意圖；圖5為配流盤的示意圖；圖6為內嵌滑動軸承軸的示意圖；圖7為後端蓋的示意圖；圖8為缸外滑動軸承靜環示意圖。1、主軸，2、密封壓蓋，3、機械密封，4、前端蓋，5、斜盤，6、殼體，7、回程盤，8缸外滑動軸承靜環，9、缸外滑動軸承動環，10、鍵,11、缸體,12、彈黃塾片，13、集中彈黃，14、浮動襯板，15、配流盤，16、內嵌滑動軸承軸，17、球鉸，18、滑靴，19、柱塞，20、柱塞套，21、浮動套，
22、後端蓋，11.1、通水孔，11.2、內嵌滑動軸承套，11.3、柱塞套，11.4、缸孔，14.1、浮動襯板通流窗口，15.1、配流盤進水窗口，15.2配流盤出水窗口，16.1、通水孔，22.1、後端蓋出水口，22.2、密封圈溝槽，22.3後端蓋進水口。
具體實施方式
本實用新型是一種內嵌滑動軸承的斜盤式盤配流海水柱塞泵。泵的外殼由密封壓蓋2、前端蓋4、殼體6和後端蓋22組成，其他工作部件緊湊地裝在泵殼內。斜盤4通過止口和定位銷固定在前端蓋4上。缸體11圓周分布有多個與軸線平行的缸孔11.4，在缸體11周向均布奇數個柱塞 孔，孔的內壁為耐磨工程塑料，柱塞19位於在柱塞孔內與柱塞孔為小間隙配合。滑靴柱塞組件由柱塞19與滑靴18組成，滑靴球窩與柱塞球頭構成球鉸，在柱塞19球頭中間與滑靴18中 間有阻尼孔，將柱塞腔內的高壓水引入滑靴底部形成靜壓支撐。滑靴18底部緊貼斜盤5的斜面，回程盤7的平面壓在滑靴18的肩上使柱塞19可以實現往復運動。缸體11與主軸I固定連接，在軸I的底部裝有球鉸17，球鉸17與回程盤7通過球鉸副連接可以承受一定的推力。缸體11的右端是浮動襯板14，浮動襯板14左側裝有與缸孔11.4相應的浮動套，浮動套21上套有密封圈伸入柱塞孔，浮動襯板14可以相對缸體11浮動，在缸體11與浮動襯板14之間裝有彈簧13，在泵工作過程中進行間隙的自動補償，從而配流副可以實現良好的密封效果。在缸體11後端加設內嵌滑動軸承16，內嵌滑動軸承16過盈壓入後端蓋22的中間孔內。浮動襯板14右側是配流盤15，配流盤15與浮動襯板14緊緊貼合構成關鍵的配流副，配流盤15固定在後端蓋22上。後端蓋22與配流盤之間開設密封溝槽，用密封圈實現配流盤反面零洩漏。主軸I與前端蓋4之間採用機械密封，密封可靠、壽命長。工作時，主軸I帶動缸體11、滑靴柱塞組件、浮動襯板14轉動，彈簧13通過缸體
11、球鉸17、回程盤7將推力均勻分布在每個滑靴18上，使滑靴18緊貼在斜盤5上滑動，從而實現柱塞19在缸孔中的往復運動。隨著主軸I旋轉，當柱塞19運動到其右極限位置，柱塞腔的容積達到最小，此時浮動襯板14上對應的通流窗口 14.1被配流盤15完全遮蓋，此時柱塞腔是完全封閉的空間。隨著主軸I的繼續轉動，在彈簧力的作用下滑靴18貼在斜盤5斜面上滑動，帶動柱塞19向左運動，使柱塞腔的容積增大，同時接通配流盤15的進水窗口 15.1，水源的水經過後端蓋22上的進水口 22.3和配流盤15的進水窗口 15.1，然後被吸入柱塞腔。隨著缸體11的不斷轉動，進水口的水不斷被吸入柱塞腔，實現泵的吸水過程。主軸I繼續旋轉，當柱塞19向左運動到極限位置時，浮動襯板14上對應的通流窗口 14.1被配流盤15完全遮蓋，此時柱塞腔是完全封閉的空間。隨著主軸I的轉動，在彈簧力的作用下滑靴18貼在斜盤5斜面上滑動，帶動柱塞19向右運動，使柱塞腔的容積減小，同時接通配流盤15的出水窗口 15.2，柱塞腔內的高壓水被柱塞19不斷排出，經過配流盤15的出水窗口 15.2到達後端蓋22上的出水口 22.1到達泵的出口，實現泵的排水過程。本實用新型的所有摩擦副均直接採用水潤滑和冷卻，包括缸孔和柱塞19，柱塞球頭和滑靴球窩，滑靴底和斜盤5,球鉸17和回程盤7,浮動襯板14和配流盤15,缸體軸承環9和缸外滑動軸承8，缸體內嵌滑動軸承軸承孔和內嵌滑動軸承16等。具體是這樣實現的:缸孔和柱塞19之間有一定的間隙，靠此間隙實現密封。在柱塞腔處於高壓狀態時，在缸孔和柱塞19環形間隙兩端形成高低壓力差，使得缸孔中的高壓水通過間隙流入殼體腔。這部分水對缸孔和柱塞19來說，起到了支撐、潤滑和冷卻的作用。柱塞腔內的高壓水還通過柱塞19和滑靴18的阻尼孔，到達滑靴18靴底與斜盤5之間的密封腔內形成靜壓支撐。同時阻尼孔中的水也會進入柱塞球頭和滑靴球窩之間的間隙，對柱塞球頭與滑靴的摩擦副起潤滑、冷卻作用。浮動襯板與配流盤緊緊貼合在一起構成配流副，浮動襯板隨缸體轉動，在水潤滑條件下滑動。
配流盤與浮動襯板之間會有一定量的水進入殼體腔，使缸外滑動軸承副和內嵌滑動軸承副保持水潤滑狀態。在軸承的軸向和周向均開有通水槽，加速軸承的冷卻。本使用新型所用的主要摩擦副配對材料均為不鏽鋼材料與增強塑料，既保證了泵中零件的耐腐蝕性、強度、韌性和剛度，又保證了各摩擦副的自潤滑、耐磨損、減震等摩擦學特性。
權利要求1.一種內嵌滑動軸承的斜盤式盤配流海水柱塞泵，其特徵在於:包括密封壓蓋(2)、前端蓋(4)、殼體(6)、後端蓋(22)、主軸(I)、斜盤(5)、球鉸(17)、回程盤(7)、滑靴(18)、柱塞(19)、缸體(11)、浮動襯板(14)、配流盤(15)、彈簧(13)、內嵌滑動軸承(16)； 前端蓋(4)、殼體(6)以及後端蓋(22)依次從左到右連接，構成泵的外殼，密封壓蓋(2)壓於前端蓋(4)左側；內部結構為:斜盤(5)固定在前端蓋(4)上，滑靴(18)被回程盤(7)緊壓在斜盤(5 )的斜面上，回程盤(7 )與球鉸(17 )鉸接，球鉸(17 )右側依次為缸體(11)、浮動襯板(14)和配流盤(15)，配流盤(15)固定在後端蓋(22);主軸(I)從左至右貫穿前端蓋(4)、斜盤(5)、回程盤(J)、以及球鉸(17)，帶動缸體(11)轉動，缸體(11)帶動浮動襯板(14)轉動，缸體(11)和浮動襯板(14)之間壓有彈簧(13)，浮動襯板(14)與配流盤(15)緊貼，缸體(11)與殼體(6)之間通過缸外滑動軸承連接，缸體(11)前段的缸外滑動軸承動環(9)為軸頸和殼體(6)內側的缸外滑動軸承靜環(8)為軸瓦構成滑動軸承為缸體(11)前段提供支撐，缸體(11 )與後端蓋(22)之間通過內嵌滑動軸承(16)連接，內嵌滑動軸承(16)貫穿配流盤(15)、浮動襯板(14)至缸體(11)右側，為缸體(11)提供支撐； 所述缸體(11)為旋轉件，周向均布奇數個柱塞孔，孔的內壁為耐磨工程塑料，柱塞(19)位於各個柱塞孔內，每個柱塞(19)與一個滑靴(18)鉸接相連； 所述的浮動襯板(14) 一面固定有與缸體(11)上的柱塞孔相對應的浮動套(21)，浮動襯板(14)另一面開有數個通流窗口(14.1)，浮動襯板(14)通過浮動套(21)與缸體(11)連接，浮動套(21)與柱塞孔之間裝有密封圈，浮動襯板(14)可以相對缸體(11)浮動； 所述的配流盤(15)開有一個進水窗口( 15.1)和一個出水窗口( 15.2)，分別與後端蓋(22)上的進水口(22.3)和出水口(22.1)相通； 浮動襯板(14)和配流盤(15)貼合，浮動襯板(14)在缸體的帶動下，浮動襯板(14)上的通流窗口( 14.1)與配流盤(15)上的進水窗口( 15.1)或出水窗口( 15.2)交替接通；所述的前端蓋(4 )與主軸(I)之間裝有機械密封(3 )。
2.根據權利要求1所述一種內嵌滑動軸承的斜盤式盤配流海水柱塞泵，其特徵在於:在後端蓋(22)的出水口(22.1)周圍與配流盤(15)之間有一圈密封圈(22.2)。
3.根據權利要求1所述一種內嵌滑動軸承的斜盤式盤配流海水柱塞泵，其特徵在於:所述的內嵌滑動軸承(16)沿軸向和徑向均開有通水孔(16.1)。
4.根據權利要求1所述一種內嵌滑動軸承的斜盤式盤配流海水柱塞泵，其特徵在於:所述的缸體(11)在邊側開有數個通水口( 11.1)。
專利摘要本實用新型涉及一種泵，具體為有內嵌滑動軸承的斜盤式盤配流海水柱塞泵。具體為，前端蓋、殼體以及後端蓋構成泵的外殼；內部結構為，斜盤固定在前端蓋上的，滑靴被回程盤緊壓在斜盤的斜面上，回程盤與球鉸鉸接，球鉸右側依次為缸體、浮動襯板和配流盤，配流盤固定在後端蓋；主軸從左至右貫穿前端蓋、斜盤、回程盤、以及球鉸，帶動缸體轉動，缸體帶動浮動襯板轉動，缸體和浮動襯板之間壓有彈簧，浮動襯板與配流盤緊貼，缸體與殼體之間通過缸外滑動軸承連接，為缸體前段提供支撐，缸體與後端蓋之間通過內嵌滑動軸承連接，內嵌滑動軸承軸貫穿配流盤、浮動襯板至缸體右側，為缸體提供支撐。
文檔編號F04B53/16GK203098171SQ201220674368
公開日2013年7月31日 申請日期2012年12月7日 優先權日2012年12月7日
發明者聶松林, 劉華江, 尹方龍, 喻國哲, 張坤生, 王震 申請人:北京工業大學