CN112555116B - 一种高压柱塞泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高压柱塞泵，包括主轴、端盖、壳体、斜盘组件、回程盘、滑靴、缸体、柱塞、配油盘、变量活塞单元，通过在缸体上设置合理尺寸的吸排油窗，在配油盘设置合理尺寸的吸油窗，控制液压油在泵流道内的压力损失，保证了进入缸体内的液体压力大于液体的气化压；与此同时，将斜盘组件包括主斜盘和副斜盘，副斜盘采用特定材料制成，与滑靴形成匹配良好的运动副，副斜盘损坏后容易更换，降低了维护使用成本。另外，本发明在斜盘组件与壳体之间设置了变量活塞单元，变量活塞单元包括双关节组件，双关节组件中的大活塞杆一端与活塞压板铰接，另一端与大活塞铰接，使得变量过程中推动斜盘组件顺畅不卡滞，提高柱塞泵的可靠性。

Description

一种高压柱塞泵

技术领域

本发明涉及液压***设备及其周边配套设施技术领域，特别是涉及一种高压柱塞泵。

背景技术

柱塞泵是液压***的一个重要装置。它依靠柱塞在缸体中往复运动，使密封工作容腔的容积发生变化来实现吸油、压油。柱塞泵具有额定压力高、结构紧凑、效率高和流量调节方便等优点，被广泛应用于高压、大流量和流量需要调节的场合，诸如液压机、工程机械和船舶中。高压柱塞泵的使用压力一般应在10MPa-100MPa之间。它属于容积式泵，借助工作腔里的容积周期性变化来达到输送液体的目的。

柱塞泵具有运转平稳、工作效率高的优点，但是结构较复杂，造价较高，维修更换成本高。

因此，如何提高柱塞泵的可靠性，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高压柱塞泵，以解决上述现有技术存在的问题，提高柱塞泵的可靠性，降低柱塞泵的使用成本。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种高压柱塞泵，包括主轴、端盖、壳体、斜盘组件、回程盘、滑靴、缸体、柱塞、配油盘、变量活塞单元，所述主轴能够与外部动力元件传动相连，所述端盖与所述壳体可拆卸连接，所述斜盘组件、所述回程盘、所述缸体、所述配油盘均设置于所述端盖与所述壳体围成的腔体内，所述斜盘组件、所述回程盘、所述缸体均套装于所述主轴的外部，所述滑靴可滑动地与所述斜盘组件相连，所述回程盘能够将所述滑靴压紧在所述斜盘组件上，所述缸体靠近所述斜盘组件的一端设置球铰，所述球铰与所述回程盘转动相连，所述缸体、所述球铰均通过花键与所述主轴连接，所述缸体内具有柱塞腔，所述柱塞腔的轴线与所述缸体的轴线相平行，所述柱塞可滑动地设置于所述柱塞腔内，所述柱塞远离所述缸体的一端与所述滑靴铰接相连，所述配油盘设置于所述缸体与所述壳体之间，所述配油盘具有吸油窗、排油窗，所述柱塞腔具有吸排油窗，所述吸油窗、所述、排油窗能够与所述吸排油窗相连通，所述壳体具有能够与所述柱塞腔相连通的吸油口和出油口；

所述斜盘组件包括主斜盘和副斜盘，所述主斜盘与所述副斜盘可拆卸连接，所述副斜盘设置于所述主斜盘靠近所述缸体的一侧，所述副斜盘与所述滑靴相抵接；

所述变量活塞单元包括双关节组件，所述双关节组件包括大活塞、大活塞杆和活塞压板，所述大活塞可滑动地与所述壳体相连，所述大活塞与所述大活塞杆的一端铰接相连形成关节结构，所述大活塞杆的另一端与所述活塞压板铰接相连形成关节结构。

优选地，所述吸油窗为弧形孔，所述吸排油窗为椭圆形孔。

优选地，所述主斜盘与所述副斜盘叠加设置，所述副斜盘由合金钢材质制成，所述主斜盘由铸铁材质制成。

优选地，所述变量活塞单元还包括小活塞，所述小活塞与所述斜盘组件之间设置所述活塞压板，所述小活塞与所述活塞压板铰接相连，所述小活塞的另一端可滑动地与所述壳体相连，所述大活塞和所述小活塞分别设置于所述主轴的相对的两侧。

优选地，所述缸体与所述配油盘的抵接面为弧面。

优选地，所述主轴与所述端盖之间设置大轴承，所述主轴与所述壳体之间设置小轴承，所述缸体与所述球铰之间设置弹簧，所述弹簧处于被压缩状态，所述弹簧的形变方向平行于所述主轴的轴线。

优选地，所述壳体具有大活塞腔，所述大活塞可滑动地设置于所述大活塞腔内，所述壳体上还设置大活塞腔测压口。

优选地，所述端盖和所述壳体上均设置有泄油孔，所述壳体上具有吊环安装孔，所述泄油孔与所述端盖、所述壳体围成的腔体相连通，所述吊环安装孔能够安装吊环，所述端盖上还设置减重槽。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：本发明的高压柱塞泵，包括主轴、端盖、壳体、斜盘组件、回程盘、滑靴、缸体、柱塞、配油盘、变量活塞单元，主轴能够与外部动力元件传动相连，端盖与壳体可拆卸连接，斜盘组件、回程盘、缸体、配油盘均设置于端盖与壳体围成的腔体内，斜盘组件、回程盘、缸体均套装于主轴的外部，滑靴可滑动地与斜盘组件相连，回程盘能够将滑靴压紧在斜盘组件上，缸体靠近斜盘组件的一端设置球铰，球铰与回程盘转动相连，缸体、球铰均通过花键与主轴连接，缸体内具有柱塞腔，柱塞腔的轴线与缸体的轴线相平行，柱塞可滑动地设置于柱塞腔内，柱塞远离缸体的一端与滑靴铰接相连，配油盘设置于缸体与壳体之间，配油盘具有吸油窗、排油窗，柱塞腔具有吸排油窗，吸油窗的面积较吸排油窗的面积大，吸油窗、排油窗能够与吸排油窗相连通，壳体具有能够与柱塞腔相连通的吸油口和出油口；斜盘组件包括主斜盘和副斜盘，主斜盘与副斜盘可拆卸连接，副斜盘设置于主斜盘靠近缸体的一侧，副斜盘与滑靴相抵接；变量活塞单元包括双关节组件，双关节组件包括大活塞、大活塞杆和活塞压板，大活塞可滑动地与壳体相连，大活塞与大活塞杆的一端铰接相连形成关节结构，大活塞杆的另一端与活塞压板铰接相连形成关节结构。

本发明的高压柱塞泵，通过在缸体上设置吸排油窗，在配油盘设置吸油窗，控制液压油在泵流道内的压力损失，保证了进入缸体内的液体压力大于液体的气化压，避免了因气蚀产生的震动和噪声，避免了因气蚀产生的零件损坏；与此同时，将斜盘组件设置为分体结构，副斜盘采用特定材料制成，与滑靴形成匹配良好的运动副，副斜盘损坏后容易更换，降低了维护使用成本。另外，本发明在斜盘组件与壳体之间设置了变量活塞单元，变量活塞单元包括双关节组件和小活塞，使得变量过程中推动斜盘组件顺畅不卡滞，提高柱塞泵的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的高压柱塞泵的结构示意图；

图2为本发明的高压柱塞泵的剖切结构示意图；

图3为本发明的高压柱塞泵的缸体和配油盘的结构示意图；

图4为本发明的高压柱塞泵的斜盘组件的结构示意图；

图5为本发明的高压柱塞泵的双关节组件的部分结构示意图；

图6为本发明的高压柱塞泵的端盖的结构示意图；

图7为本发明的高压柱塞泵的壳体的结构示意图；

图8为本发明的高压柱塞泵的壳体另一角度的结构示意图；

其中，1为主轴，2为端盖，3为壳体，4为斜盘组件，401为主斜盘，402 为副斜盘，5为回程盘，6为滑靴，7为缸体，8为柱塞，9为配油盘，10为小活塞，1001为大活塞，1002为活塞压板，1003为大活塞杆，1004为小活塞， 11为球铰，12为柱塞腔，13为吸排油窗，14为吸油窗，15为吸油口，16为出油口，17为大轴承，18为小轴承，19为弹簧，20为泄油孔，21为吊环安装孔，22为减重槽，23为最大排量限位螺钉孔，24为最小排量限位螺钉孔， 25为控制阀安装面，26为进油口安装面，27为出油口安装面，28为螺栓安装孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种高压柱塞泵，以解决上述现有技术存在的问题，提高柱塞泵的可靠性，降低柱塞泵的使用成本。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考图1-8，其中，图1为本发明的高压柱塞泵的结构示意图，图2为本发明的高压柱塞泵的剖切结构示意图，图3为本发明的高压柱塞泵的缸体和配油盘的结构示意图，图4为本发明的高压柱塞泵的斜盘组件的结构示意图，图5为本发明的高压柱塞泵的双关节组件的部分结构示意图，图6为本发明的高压柱塞泵的端盖的结构示意图，图7为本发明的高压柱塞泵的壳体的结构示意图，图8为本发明的高压柱塞泵的壳体另一角度的结构示意图。

本发明提供一种高压柱塞泵，包括主轴1、端盖2、壳体3、斜盘组件4、回程盘5、滑靴6、缸体7、柱塞8、配油盘9、变量活塞单元，主轴1能够与外部动力元件传动相连，端盖2与壳体3可拆卸连接，斜盘组件4、回程盘5、缸体7、配油盘9均设置于端盖2与壳体3围成的腔体内，斜盘组件4、回程盘5、缸体7均套装于主轴1的外部，滑靴6可滑动地与斜盘组件4相连，回程盘5能够将滑靴6压紧在斜盘组件4上，缸体7靠近斜盘组件4的一端设置球铰11，球铰11与回程盘5转动相连，其中，缸体7和球铰11均通过花键与主轴1相连，缸体7内具有柱塞腔12，柱塞腔12的轴线与缸体7的轴线相平行，柱塞8可滑动地设置于柱塞腔12内，柱塞8远离缸体7的一端与滑靴 6铰接相连，配油盘9设置于缸体7与壳体3之间，配油盘9具有吸油窗14，柱塞腔12具有吸排油窗13，吸油窗14能够与吸排油窗13相连通，壳体3具有能够与柱塞腔12相连通的吸油口15和出油口16。

斜盘组件4包括主斜盘401和副斜盘402，主斜盘401与副斜盘402可拆卸连接，方便拆装，副斜盘402设置于主斜盘401靠近缸体7的一侧，副斜盘 402与滑靴6相抵接，副斜盘402磨损后便于维修更换，降低柱塞泵的维护成本。

变量活塞单元包括双关节组件，双关节组件包括大活塞1001、活塞压板 1002和大活塞杆1003，大活塞1001可滑动地与壳体3相连，大活塞1001与大活塞杆1003的一端铰接形成关节结构，大活塞杆1003的另一端与活塞压板 1002铰接相连形成关节结构，从而形成双关节，双关节组件推动斜盘组件4 角度改变，实现柱塞泵变量的效果。双关节组件克服了变量过程中机械结构卡滞的现象。

本发明的高压柱塞泵，为了提高柱塞泵的吸油性能，减小气蚀的机率，通过在缸体7上设置吸排油窗13，在配油盘9设置吸油窗14，控制液压油在泵流道内的压力损失，保证了进入缸体7内的液体压力大于液体的气化压，避免了因气蚀产生的震动和噪声，避免了因气蚀产生的零件损坏；与此同时，将斜盘组件4设置为分体结构，副斜盘402采用特定材料制成，与滑靴6形成匹配良好的运动副，副斜盘402损坏后容易更换，降低了维护使用成本。另外，本发明在斜盘组件4与壳体3之间设置了双关节组件，双关节组件包括大活塞 1001、活塞压板1002和大活塞杆1003，能够推动斜盘组件4转换角度，同时大活塞杆1003一端与活塞压板1002铰接，另一端与大活塞1001铰接，使得变量过程中推动斜盘组件4顺畅不卡滞，提高柱塞泵的可靠性。

其中，吸油窗14为弧形孔，类似于腰型孔，吸排油窗13为椭圆形孔，吸油窗14的面积较吸排油窗13的面积大。通过计算得到合理的吸排油窗13的流通面积A1，吸油窗14流通面积A2以及吸油窗14分度圆半径r的大小，合理配置A1、A2、r值的大小以降低内部流道的压力损失，从而提高柱塞泵的自吸性能。通过计算得到合理的r值，降低了缸体7配流面的线速度V，使[PV] 值变小，PV值决定着温度变化，因此降低该值即降低了缸体7配流副发生胶合的可能性，使缸体7与配油盘9的摩擦副的使用寿命变长。

在本具体实施方式中，主斜盘401与副斜盘402叠加设置，副斜盘402 由合金钢材质制成，合金钢性能优异，使得副斜盘402与滑靴6的运动副具有足够的使用寿命，主斜盘401由铸铁材质制成，节约制造成本，当副斜盘402 出现问题时可单独更换，无须更换主斜盘401，降低维修使用成本。

具体地，变量活塞单元还包括小活塞10，小活塞10与斜盘组件4之间同样设置有活塞压板1002，小活塞10与活塞压板1002铰接相连，小活塞10的另一端可滑动地与壳体3相连，大活塞1001和小活塞10分别设置于主轴1 的相对的两侧，相互配合推动斜盘组件4改变角度，大活塞1001和小活塞位于主轴1的两侧，提高斜盘组件4的受力均匀性。

另外，缸体7与配油盘9的抵接面为弧面，使得二者相对滑动更加顺畅，同时还能够起到一定的限位作用。

更具体地，主轴1与端盖2之间设置大轴承17，主轴1与壳体3之间设置小轴承18，大轴承17和小轴承18分别支撑主轴1的两端，缸体7与球铰 11之间设置弹簧19，弹簧19处于被压缩状态，弹簧19的形变方向平行于主轴1的轴线，在主轴1带动缸体7转动的过程中，弹簧19能够对球铰11产生轴向力，轴向力通过球铰11传递到回程盘5上，回程盘5迫使滑靴6与斜盘组件4相抵。柱塞8随缸体7作圆周运动的同时在缸体7内往复运动完成吸排油动作。

进一步地，壳体3具有大活塞腔，大活塞1001可滑动地设置于大活塞腔内，壳体3上还设置大活塞腔测压口，便于监测大活塞腔的压力，另外，壳体 3上还设置有控制阀安装面25、进油口安装面26、出油口安装面27，壳体3 外形整体呈柱状，在非安装面作倒角处理，提高壳体3的圆润度，避免剐蹭其它部件或对工作人员造成伤害，同时提高装置整体美观性，部分非安装面呈毛坯面，简化制造工序。

除此之外，端盖2和壳体3上均设置有泄油孔20，壳体3上具有吊环安装孔21，泄油孔20与端盖2、壳体3围成的腔体相连通，吊环安装孔21能够安装吊环，方便吊装，端盖2上具有其与壳体3连接用的螺栓安装孔28，螺栓安装孔28处设置减重槽22，减轻端盖2的质量，降低生产成本，端盖2上还具有安装泵和钟形罩时的螺栓通孔。壳体3上还设置有最大排量限位螺钉孔 23和最小排量限位螺钉孔24，在端盖2和壳体3外部的非安装面或连接面，不作加工要求，可呈毛坯面，节约制造成本。

本发明的高压柱塞泵，将斜盘组件4设置为分体结构，副斜盘402采用特定材料制成，与滑靴6形成匹配良好的运动副，副斜盘402损坏后容易更换，降低了维护使用成本。同时，本发明在斜盘组件4与壳体3之间设置了变量活塞单元，变量活塞单元包括双关节组件和小活塞10，双关节组件包括大活塞 1001、活塞压板1002和大活塞杆1003，能够推动斜盘组件4转换角度，同时大活塞杆1003一端与活塞压板1002铰接，另一端与大活塞1001铰接，使得变量过程中推动斜盘组件4顺畅不卡滞，提高柱塞泵的可靠性。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种高压柱塞泵，其特征在于：包括主轴、端盖、壳体、斜盘组件、回程盘、滑靴、缸体、柱塞、配油盘、变量活塞单元，所述主轴能够与外部动力元件传动相连，所述端盖与所述壳体可拆卸连接，所述斜盘组件、所述回程盘、所述缸体、所述配油盘均设置于所述端盖与所述壳体围成的腔体内，所述斜盘组件、所述回程盘、所述缸体均套装于所述主轴的外部，所述滑靴可滑动地与所述斜盘组件相连，所述回程盘能够将所述滑靴压紧在所述斜盘组件上，所述缸体靠近所述斜盘组件的一端设置球铰，所述球铰与所述回程盘转动相连，所述缸体、所述球铰均通过花键与所述主轴连接，所述缸体内具有柱塞腔，所述柱塞腔的轴线与所述缸体的轴线相平行，所述柱塞可滑动地设置于所述柱塞腔内，所述柱塞远离所述缸体的一端与所述滑靴铰接相连，所述配油盘设置于所述缸体与所述壳体之间，所述配油盘具有吸油窗、排油窗，所述柱塞腔具有吸排油窗，所述吸油窗、所述排油窗能够与所述吸排油窗相连通，所述吸油窗的面积较所述吸排油窗的面积大，所述壳体具有能够与所述柱塞腔相连通的吸油口和出油口；

所述斜盘组件包括主斜盘和副斜盘，所述主斜盘与所述副斜盘可拆卸连接，所述副斜盘设置于所述主斜盘靠近所述缸体的一侧，所述副斜盘与所述滑靴相抵接；

所述变量活塞单元包括双关节组件，所述双关节组件包括大活塞、大活塞杆和活塞压板，所述大活塞可滑动地与所述壳体相连，所述大活塞与所述大活塞杆的一端铰接相连形成关节结构，所述大活塞杆的另一端与所述活塞压板铰接相连形成关节结构，所述活塞压板与所述斜盘组件相连。

2.根据权利要求1所述的高压柱塞泵，其特征在于：所述吸油窗为弧形孔，所述吸排油窗为椭圆形孔。

3.根据权利要求1所述的高压柱塞泵，其特征在于：所述主斜盘与所述副斜盘叠加设置，所述副斜盘由合金钢材质制成，所述主斜盘由铸铁材质制成。

4.根据权利要求1所述的高压柱塞泵，其特征在于：所述变量活塞单元还包括小活塞，所述小活塞与所述斜盘组件之间设置所述活塞压板，所述小活塞与所述活塞压板铰接相连，所述小活塞的另一端可滑动地与所述壳体相连，所述大活塞和所述小活塞分别设置于所述主轴的相对的两侧。

5.根据权利要求1所述的高压柱塞泵，其特征在于：所述缸体与所述配油盘的抵接面为弧面。

6.根据权利要求1所述的高压柱塞泵，其特征在于：所述主轴与所述端盖之间设置大轴承，所述主轴与所述壳体之间设置小轴承，所述缸体与所述球铰之间设置弹簧，所述弹簧处于被压缩状态，所述弹簧的形变方向平行于所述主轴的轴线。

7.根据权利要求1所述的高压柱塞泵，其特征在于：所述壳体具有大活塞腔，所述大活塞可滑动地设置于所述大活塞腔内，所述壳体上还设置大活塞腔测压口。

8.根据权利要求1所述的高压柱塞泵，其特征在于：所述端盖和所述壳体上均设置有泄油孔，所述壳体上具有吊环安装孔，所述泄油孔与所述端盖、所述壳体围成的腔体相连通，所述吊环安装孔能够安装吊环，所述端盖上还设置减重槽。

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