CN103615385A - 一种可拆卸式水压斜盘泵柱塞滑靴组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可拆卸式水压斜盘泵柱塞滑靴组件，采用柱塞和滑靴分体的结构形式，滑靴包括上下两个组件，下组件安装有密封挡圈，工作时水压斜盘泵回程盘的压紧力将滑靴的上下组件、密封挡圈和柱塞贴紧，避免了柱塞球头、滑靴内球窝和端面的流体泄漏；该柱塞滑靴组件可应用于纯水液压斜盘泵或者传统油压斜盘泵中，克服了现有斜盘式柱塞泵柱塞滑靴组件存在的加工难度大、工作寿命短、维修性差等问题，具有加工制造简便、成品率高、易于维修等明显的技术优势。

Description

一种可拆卸式水压斜盘泵柱塞滑靴组件

技术领域

本发明涉及一种水压斜盘泵用柱塞滑靴组件，属于流体传动与控制技术领域，尤其涉及一种可拆卸式水压斜盘泵柱塞滑靴组件。

背景技术

水压技术是以天然淡水或海水代替矿物油作为液压***工作介质的一门新技术。近年来，基于安全卫生、节约能源、保护环境和海洋开发的日益重视，水压技术的研究已成为国际液压界的一大前沿研究课题。与使用其它类型介质的液压传动相比，纯水液压传动具有以下优点:

(1)环境友好、无污染；一般泄漏的水不需要回收，且不会对环境造成污染，避免了使用油作为介质时与环境不相容等问题，实现了传动过程的“绿色”化。

(2)阻燃性好、不燃烧；由于水的理化特性，不用担心泄漏后会引发火灾等严重事故。

(3)成本低、储存运输方便；水资源分布广、取用方便，所以无需特别储存和输运，节约了开支，相应地提高了效益。

(4)水压***结构简单、维护方便。

水压泵是水压***的核心动力元件，轴向柱塞泵由于具有结构紧凑、输出压力高、效率高、使用寿命长等特点，成为中高压纯水驱动泵的主要结构型式。

丹麦的Danfoss系列泵，英国的TWHC和Fenner系列泵普遍采用斜盘式盘配流结构，均已市场化。我国在这一技术领域还处于研制阶段，关键零部件的设计加工技术不够成熟，样机尚不能产品化。尤其是柱塞滑靴组件，采用的结构和加工工艺基本停留在传统油压斜盘泵的水平，加工难度大、成品率低、工作寿命短，极大地限制了纯水液压斜盘柱塞泵性能的提高。

中国专利（CN 102635544A）公开了一种海水泵柱塞副，采用多个密封槽配合密封圈的结构，有效解决了超高压泵的动密封问题。从公布的结构图来看，该柱塞副并未包含球头结构，只适用于径向柱塞泵，无法应用于斜盘式柱塞泵，使用范围有限。

中国专利（CN 2854142Y）公开了一种水压泵双阻尼效应柱塞组件，通过柱塞上径向阻尼孔的存在来提高柱塞的抗卡进能力。从公布的结构图来看，柱塞和滑靴的机构仍采用传统油压泵的形式，加工难度大，可维修性较差。

中国专利（CN 102865221A）和（CN 102689138A）分别公开了一种空心柱塞和一种批量生产空心柱塞的方法，所公开的结构和方法均只包含柱塞，未涉及柱塞滑靴组件的介绍。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种可拆卸式水压斜盘泵柱塞滑靴组件，其克服了现有水压斜盘柱塞泵中柱塞滑靴组件加工难度大、成品率低、可维修性差等缺点，并且提高了纯水液压斜盘柱塞泵的整机性能；本发明通过合理新颖的结构设计，简化了柱塞滑靴组件的加工制造工艺、节约了加工成本、提高了可维修性，实用性很强，同时本发明也可应用于传统油压斜盘泵中。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种可拆卸式水压斜盘泵柱塞滑靴组件，包括柱塞基体、柱塞套、密封挡圈、滑靴下组件和滑靴上组件；柱塞基体上设有柱塞空腔、柱塞阻尼孔、柱塞球头；柱塞套通过过盈装配或者注塑成型与柱塞基体连接为一体；滑靴上组件上设有滑靴内球窝、滑靴阻尼孔、滑靴底层，滑靴阻尼孔将柱塞空腔、柱塞阻尼孔、滑靴阻尼孔相连通；柱塞球头的一端与密封垫圈的内环相连，密封挡圈上设有缺口，方便从滑靴上组件方向安装固定在滑靴下组件上；柱塞球头的另一端与滑靴内球窝连接，滑靴底层通过过盈装配或者注塑成型固定于滑靴上组件；滑靴下组件和滑靴上组件直接相连构成滑靴组件，滑靴上组件的端面和密封挡圈贴紧。

可拆卸式水压斜盘泵柱塞滑靴组件，其工作过程如下：泵工作前，泵进口的低压水由柱塞空腔经过柱塞阻尼孔、滑靴阻尼孔流到滑靴底部，使得整个柱塞滑靴的空腔均匀地充满工作介质水；泵吸水时，柱塞由斜盘的上死点往下死点运动，将低压水吸入缸体的空腔中；泵排水时，柱塞由斜盘的下死点往上死点运动，缸体空腔中的低压水经过压缩形成高压水，高压水通过柱塞空腔经过柱塞阻尼孔、滑靴阻尼孔流到滑靴底部，形成静压支承效应，避免了滑靴和斜盘的过度磨损。

柱塞球头的密封可通过如下方式实现：柱塞基体采用耐蚀合金或者陶瓷材料制成，并对柱塞球头进行表面强化处理；密封挡圈由高分子复合材料或陶瓷耐磨材料制成并设有缺口，间隙装配到滑靴下组件上，密封挡圈的内环与柱塞球头配合，避免工作时柱塞基体和滑靴下组件脱开以及泄漏，实现对柱塞球头的限位和密封。

当工作介质为水时，滑靴组件通过如下方式实现，滑靴上组件上开设有螺纹孔的金属基体，在基体上注塑高分子复合材料形成滑靴内球窝和滑靴底层；还可通过过盈装配将滑靴内球窝和滑靴底层直接固定在滑靴上组件上，用于摩擦面；当应用于水压泵时，柱塞套、滑靴内球窝和滑靴底层的加工通过如下方式实现，柱塞套、滑靴内球窝、滑靴底层均由高分子复合材料或陶瓷耐磨材料制成，然后通过过盈配合与柱塞基体、滑靴上组件相连接，还可以采用注塑工艺将柱塞基体、滑靴上组件上直接将高分子复合材料注塑成型。

当工作介质为油时，滑靴组件通过如下方式实现，滑靴下组件和滑靴上组件小间隙装配，工作时水压斜盘泵回程盘的压紧力将滑靴上组件的端面和密封挡圈贴紧，同时将密封挡圈和柱塞球头贴紧，避免了柱塞球头、滑靴内球窝和滑靴上组件端面的流体泄漏；当应用于油压泵时，柱塞套可用铜质材料制成并通过过盈配合装配在柱塞基体上，滑靴上组件整体采用铜质材料制成，无需单独加工滑靴内球窝和滑靴底层。

本发明采用的高分子复合材料为PI(聚酰亚胺)、PEEK(聚醚醚酮)或其它耐磨级工程塑料；陶瓷材料为碳化硅、碳化钨、氧化铝、氧化锆，具有高硬度、耐磨损、耐腐蚀的特点。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果。

1、柱塞的球头部位和滑靴采用分体式结构，易于更换。当滑靴内球窝发生磨损时，更换滑靴上组件即可，避免了传统柱塞组件在某个零件磨损后整体需要重新加工的缺点，维修性较强。

2、柱塞的球头部位和滑靴采用分体式结构，加工制造简便、难度小，避免了设计加工工装、开模、收口、包靴、摇松等一系列复杂工序，节约加工成本，成品率高。

3、柱塞基体和滑靴上下组件均采用耐蚀合金或陶瓷材料，柱塞套以及滑靴底层等采用高分子复合材料，能够满足纯水液压斜盘泵柱塞对抗摩擦磨损、耐蚀性的要求。

4、柱塞基体和滑靴上组件上均开设了多个螺纹小孔，使注塑后的高分子复合材料嵌入螺纹小孔，增强了注塑层与金属基体之间的联结力。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为密封挡圈结构示意图；

图3为滑靴下组件结构示意图；

图4为应用于水液压斜盘泵时滑靴上组件结构示意图；

图5为应用于油压斜盘泵时滑靴上组件结构示意图。

图中：1、柱塞基体，1.1、柱塞空腔，1.2、柱塞阻尼孔，1.3、柱塞球头，2、柱塞套，3、密封挡圈，4、滑靴下组件，5、滑靴上组件，5.1、滑靴内球窝，5.2、滑靴阻尼孔，5.3、滑靴底层。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示为本发明结构示意图，图2为密封挡圈结构示意图，一种可拆卸式水压斜盘泵柱塞滑靴组件，包括柱塞基体1、柱塞套2、密封挡圈3、滑靴下组件4和滑靴上组件5；柱塞基体1上设有柱塞空腔1.1、柱塞阻尼孔1.2、柱塞球头1.3；柱塞套2通过过盈装配或者注塑成型与柱塞基体1连接为一体；滑靴上组件5上设有滑靴内球窝5.1、滑靴阻尼孔5.2、滑靴底层5.3，滑靴阻尼孔5.2将柱塞空腔1.1、柱塞阻尼孔1.2、滑靴阻尼孔5.2相连通；柱塞球头1.3的一端与密封垫圈3的内环相连，密封挡圈3上设有缺口，方便从滑靴上组件5方向安装固定在滑靴下组件4上；柱塞球头1.3的另一端与滑靴内球窝5.1连接，滑靴底层5.3通过过盈装配或者注塑成型固定于滑靴上组件5；滑靴下组件4和滑靴上组件5直接相连构成滑靴组件，滑靴上组件5的端面和密封挡圈3贴紧。

可拆卸式水压斜盘泵柱塞滑靴组件，其工作过程如下：泵工作前，泵进口的低压水由柱塞空腔1.1经过柱塞阻尼孔1.2、滑靴阻尼孔5.2流到滑靴底部，使得整个柱塞滑靴的空腔均匀地充满工作介质水；泵吸水时，柱塞由斜盘的上死点往下死点运动，将低压水吸入缸体的空腔中；泵排水时，柱塞由斜盘的下死点往上死点运动，缸体空腔中的低压水经过压缩形成高压水，高压水通过柱塞空腔1.1经过柱塞阻尼孔1.2、滑靴阻尼孔5.2流到滑靴底部，形成静压支承效应，避免了滑靴和斜盘的过度磨损。

如图2所示为密封挡圈结构示意图，图3为滑靴下组件结构示意图，柱塞球头1.3的密封可通过如下方式实现：柱塞基体1采用耐蚀合金或者陶瓷材料制成，并对柱塞球头1.3进行表面强化处理；密封挡圈3由高分子复合材料或陶瓷耐磨材料制成并设有缺口，间隙装配到滑靴下组件4上，密封挡圈3的内环与柱塞球头1.3配合，避免工作时柱塞基体1和滑靴下组件4脱开以及泄漏，实现对柱塞球头1.3的限位和密封。

如图4所示为应用于水压斜盘泵时滑靴上组件结构示意图，当工作介质为水时，滑靴组件通过如下方式实现，滑靴上组件5上开设有螺纹孔的金属基体，在基体上注塑高分子复合材料形成滑靴内球窝5.1和滑靴底层5.3；还可通过过盈装配将滑靴内球窝5.1和滑靴底层5.3直接固定在滑靴上组件5上，用于摩擦面；当应用于水压泵时，柱塞套2、滑靴内球窝5.1和滑靴底层5.3的加工通过如下方式实现，柱塞套2、滑靴内球窝5.1、滑靴底层5.3均由高分子复合材料或陶瓷耐磨材料制成，然后通过过盈配合与柱塞基体1、滑靴上组件5相连接，还可以采用注塑工艺将柱塞基体1、滑靴上组件5上直接将高分子复合材料注塑成型。

如图5所示为应用于油压斜盘泵时滑靴上组件结构示意图，当工作介质为油时，滑靴组件通过如下方式实现，滑靴下组件4和滑靴上组件5小间隙装配，工作时水压斜盘泵回程盘的压紧力将滑靴上组件5的端面和密封挡圈3贴紧，同时将密封挡圈3和柱塞球头1.3贴紧，避免了柱塞球头1.3、滑靴内球窝5.1和滑靴上组件5端面的流体泄漏；当应用于油压泵时，柱塞套2可用铜质材料制成并通过过盈配合装配在柱塞基体1上，滑靴上组件5整体采用铜质材料制成，无需单独加工滑靴内球窝5.1和滑靴底层5.3。

本发明采用的高分子复合材料为PI(聚酰亚胺)、PEEK(聚醚醚酮)或其它耐磨级工程塑料；陶瓷材料为碳化硅、碳化钨、氧化铝、氧化锆，具有高硬度、耐磨损、耐腐蚀的特点。

Claims (7)

1.一种可拆卸式水压斜盘泵柱塞滑靴组件，其特征在于：一种可拆卸式水压斜盘泵柱塞滑靴组件，包括柱塞基体（1）、柱塞套（2）、密封挡圈（3）、滑靴下组件（4）和滑靴上组件（5）；柱塞基体（1）上设有柱塞空腔（1.1）、柱塞阻尼孔（1.2）、柱塞球头（1.3）；柱塞套（2）通过过盈装配或者注塑成型与柱塞基体（1）连接为一体；滑靴上组件（5）上设有滑靴内球窝（5.1）、滑靴阻尼孔（5.2）、滑靴底层（5.3），滑靴阻尼孔（5.2）将柱塞空腔（1.1）、柱塞阻尼孔（1.2）、滑靴阻尼孔（5.2）相连通；柱塞球头（1.3）的一端与密封垫圈（3）的内环相连，密封挡圈（3）上设有缺口，方便从滑靴上组件（5）方向安装固定在滑靴下组件（4）上；柱塞球头（1.3）的另一端与滑靴内球窝（5.1）连接，滑靴底层（5.3）通过过盈装配或者注塑成型固定于滑靴上组件（5）；滑靴下组件（4）和滑靴上组件（5）直接相连构成滑靴组件，滑靴上组件（5）的端面和密封挡圈3贴紧。

2.根据权利要求1所述的一种可拆卸式水压斜盘泵柱塞滑靴组件，其特征在于：该可拆卸式水压斜盘泵柱塞滑靴组件其工作过程如下，泵工作前，泵进口的低压水由柱塞空腔（1.1）经过柱塞阻尼孔（1.2）、滑靴阻尼孔（5.2）流到滑靴底部，使得整个柱塞滑靴的空腔均匀地充满工作介质水；泵吸水时，柱塞由斜盘的上死点往下死点运动，将低压水吸入缸体的空腔中；泵排水时，柱塞由斜盘的下死点往上死点运动，缸体空腔中的低压水经过压缩形成高压水，高压水通过柱塞空腔（1.1）经过柱塞阻尼孔（1.2）、滑靴阻尼孔（5.2）流到滑靴底部，形成静压支承效应，避免了滑靴和斜盘的过度磨损。

3.根据权利要求1所述的一种可拆卸式水压斜盘泵柱塞滑靴组件，其特征在于：柱塞球头（1.3）的密封可通过如下方式实现，柱塞基体（1）采用耐蚀合金或者陶瓷材料制成，并对柱塞球头（1.3）进行表面强化处理；密封挡圈（3）由高分子复合材料或陶瓷耐磨材料制成并设有缺口，间隙装配到滑靴下组件（4）上，密封挡圈（3）的内环与柱塞球头（1.3）配合，避免工作时柱塞基体（1）和滑靴下组件（4）脱开以及泄漏，实现对柱塞球头（1.3）的限位和密封。

4.根据权利要求1所述的一种可拆卸式水压斜盘泵柱塞滑靴组件，其特征在于：当工作介质为水时，滑靴组件通过如下方式实现，滑靴上组件（5）上开设有螺纹孔的金属基体，在基体上注塑高分子复合材料形成滑靴内球窝（5.1）和滑靴底层（5.3)；还可通过过盈装配将滑靴内球窝（5.1）和滑靴底层（5.3）直接固定在滑靴上组件（5）上，用于摩擦面；当应用于水压泵时，柱塞套（2）、滑靴内球窝（5.1）和滑靴底层（5.3）的加工通过如下方式实现，柱塞套（2）、滑靴内球窝（5.1）、滑靴底层（5.3）均由高分子复合材料或陶瓷耐磨材料制成，然后通过过盈配合与柱塞基体（1）、滑靴上组件（5）相连接，还可以采用注塑工艺将柱塞基体（1）、滑靴上组件（5）上直接将高分子复合材料注塑成型。

5.根据权利要求1所述的一种可拆卸式水压斜盘泵柱塞滑靴组件，其特征在于：当工作介质为油时，滑靴组件通过如下方式实现，滑靴下组件（4）和滑靴上组件（5）小间隙装配，工作时水压斜盘泵回程盘的压紧力将滑靴上组件（5）的端面和密封挡圈（3）贴紧，同时将密封挡圈（3）和柱塞球头（1.3）贴紧，避免了柱塞球头（1.3）、滑靴内球窝（5.1）和滑靴上组件（5）端面的流体泄漏；当应用于油压泵时，柱塞套（2）可用铜质材料制成并通过过盈配合装配在柱塞基体（1）上，滑靴上组件（5）整体采用铜质材料制成，无需单独加工滑靴内球窝（5.1）和滑靴底层（5.3）。

6.根据权利要求3或4所述的高分子复合材料，其特征在于：高分子复合材料为耐磨级工程塑料。

7.根据权利要求3或4所述的陶瓷材料，其特征在于：陶瓷材料为碳化硅、碳化钨、氧化铝或氧化锆。

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