CN205936929U - 一种超高压泵专用纳米金刚石柱塞偶件 - Google Patents
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Abstract
一种超高压泵专用纳米金刚石柱塞偶件，属于超高压泵配套设备领域，包括柱塞缸、钢珠和柱塞，所述柱塞包括柱塞杆和设于柱塞杆后端的定位块，防止柱塞杆冲出柱塞缸；柱塞缸内设有与柱塞配合使用的阶梯孔，阶梯孔包括柱塞孔、定位孔和钢珠孔，柱塞孔位于阶梯孔的前段，钢珠孔位于阶梯孔的后段，定位孔设于柱塞孔和钢珠孔之间，柱塞孔、定位孔和钢珠孔的直径依次增大；柱塞缸前端外壁设有螺纹；所述柱塞孔的内表面和柱塞杆的外表面设有纳米金刚石镀层。本实用新型提供的柱塞偶件在柱塞孔的内表面和柱塞杆的外表面设有纳米金刚石镀层，镀层表面硬度可以达到8000kg/mm2以上，杨氏模量大于1000GPa，耐腐蚀、低能耗、减少卡死几率。
Description
技术领域
本实用新型属于超高压泵配套设备领域，具体涉及一种超高压泵专用纳米金刚石柱塞偶件。
背景技术
柱塞偶件是柱塞泵中将机械动能转化为液压压力能和动能的重要组件，在超高压柱塞泵工作过程中由泵带动偏心轴旋转从而撞击钢球使得钢球往复运动，进而推动柱塞往复运动。目前用的超高压泵用的柱塞偶件结构，柱塞缸由螺纹连接固定在配油阀上，其中柱塞缸工作过程中柱塞在柱塞缸内孔内进行往复运动。由于是机械滑动所以在工作过程是无法避免造成摩擦，通常超高压泵柱塞偶件都是采用GCR15轴承钢为材料加工制作而成，这种柱塞偶件硬度低，耐磨损性能差，工作一段时间后，柱塞与柱塞缸之间配合间隙增大，造成超高压泵超压变慢或者直接不能超压，导致无法完成生产工艺曲线，影响产品质量。柱塞偶件硬度不高容易造成柱塞缸划伤，造成卡阀现象，直接造成超高压泵无法正常运转。在超高压泵工作过程中，由于柱塞偶件发热膨胀，也会引起柱塞的卡死进而会发生轴承损毁的事故。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种耐磨性强的超高压泵专用纳米金刚石柱塞偶件。
基于上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种超高压泵专用纳米金刚石柱塞偶件，包括柱塞缸、钢珠和柱塞，所述柱塞包括柱塞杆和设于柱塞杆后端的定位块，防止柱塞杆冲出柱塞缸；柱塞缸内设有与柱塞配合使用的阶梯孔，阶梯孔包括柱塞孔、定位孔和钢珠孔，柱塞孔位于阶梯孔的前段，钢珠孔位于阶梯孔的后段，定位孔设于柱塞孔和钢珠孔之间，柱塞孔、定位孔和钢珠孔的直径依次增大；柱塞缸前端外壁设有螺纹；所述柱塞孔的内表面和柱塞杆的外表面设有纳米金刚石镀层。
本实用新型中，所述柱塞杆上设有盲孔，盲孔贯穿整个柱塞杆后，盲孔后端被定位块封闭。
本实用新型中，沿柱塞杆的外表面圆周设有V型槽。
本实用新型中，所述V型槽为3道。
本实用新型中，所述定位块后端设有弧形凹槽。
本实用新型中，所述柱塞缸后端设有垂直于柱塞缸轴线的平衡孔。
本实用新型中，柱塞杆后端和柱塞缸外表面均设有退刀槽。
所述镀层采用以下方法制备：
1、采用常规加工中心加工柱塞跟柱塞缸在机械加工时预留10um左右的尺寸余量，以配合镀层厚度尺寸；
2、镀前处理：先用40um金刚石粉进行抛光，然后用丙酮和离子水超声波清洗柱塞基体，参数要求为：使用频率：40-50kHz，环境温度：45-60℃，处理时间：10min，取出烘干；对预镀层之外的区域做绝缘处理；
3、镀层沉积：采用纯度为99.999%的CH3COCH3和H2 气体气源以及Ø1mm的钨灯丝，包括加热、碳化、形核、生长和降温五个步骤，其中碳化工艺参数：反应气压6kPa，热丝温度2000℃，本底真空度4Pa，碳氢体积比4%，功率3.2kW，沉积时间120min；生长工艺参数：反应气压3kPa，热丝温度2200~2400℃，基体温度750~850℃，热丝/衬底距离5mm，本底真空度4Pa，碳氢体积比4%，功率4kW，沉积时间240min；经过4h的生长，在活塞的表面形成一层厚度为3微米~10微米的金刚石镀膜，镀覆而成的柱塞表面光洁，纯有机碳构成，硬度高，耐磨；
4、质量检测 利用SEN,XRD和Raman spectra对镀层进行质量检测；
5、精密修整、抛光 利用磨床在40/min压力为0.5MPa下进行配研，配研后对尺寸进行核对。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
1、本实用新型提供的柱塞偶件在柱塞孔的内表面和柱塞杆的外表面设有纳米金刚石镀层，镀层表面硬度可以达到8000kg/mm2以上，杨氏模量大于1000GPa，因此本实用新型提高了强度，降低了摩擦因数，提高高压泵效率，提高使用寿命，降低维修率从而降低生产损失，减少使用成本；耐腐蚀、低能耗、减少卡死几率。
2、所述柱塞杆上设有盲孔，盲孔贯穿整个柱塞杆后，盲孔后端被定位块封闭，设置盲孔降低了柱塞的质量，进而降低了柱塞偶件在工作过程中由机械能转换为热能的比率，降低能耗，降低了由于发热而引起的变形量。即使有发热变形，由于孔的存在消弱了柱塞变形时的外径增大比率，从而大大减少了柱塞因为发热造成卡死的几率。
3、在柱塞缸低压端（后端）有四个压力平衡孔，可以让油液随意进出从而保持压力平衡。
4、定位块后端设有弧形凹槽，使柱塞与推进钢球有更大的接触面。
5、沿柱塞杆的外表面圆周设有V型槽，使活塞在往复运动的过程中保持四周的压力平衡，减少与柱塞缸的摩擦，并且与弧形槽相比，60度深0.9mm的V型槽降低了加工难度。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是柱塞缸的结构示意图；
图3是柱塞的结构示意图；
图中，柱塞缸1，平衡孔2，钢珠3，螺纹4，V型槽5，纳米金刚石镀层6，盲孔7，定位块8，柱塞孔9，定位孔10，钢珠孔11，柱塞杆12，弧形凹槽13。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行详细说明。
一种超高压泵专用纳米金刚石柱塞偶件，其结构如图1~3所示，包括柱塞缸1、钢珠3和柱塞。
所述柱塞包括柱塞杆12和设于柱塞杆12后端的定位块8，定位块8可防止柱塞杆12冲出柱塞缸1，柱塞杆12的外表面设有纳米金刚石镀层6，柱塞杆12上设有盲孔7，盲孔7贯穿整个柱塞杆12后，盲孔7后端被定位块8封闭，沿柱塞杆12的外表面圆周设有3道60度深0.9mm的V型槽5；柱塞杆12后端外表面均设有退刀槽。所述定位块8后端设有弧形凹槽13，使柱塞与推进钢珠3有更大的接触面。
柱塞缸1内设有与柱塞配合使用的阶梯孔，阶梯孔包括柱塞孔9、定位孔10和钢珠孔11，柱塞孔9位于阶梯孔的前段，钢珠孔11位于阶梯孔的后段，定位孔10设于柱塞孔9和钢珠孔11之间，柱塞孔9、定位孔10和钢珠孔11的直径依次增大；柱塞缸1前端外壁设有螺纹4；所述柱塞孔9的内表面设有纳米金刚石镀层；柱塞缸1后端设有4个垂直于柱塞缸1轴线的平衡孔2，可以让油液随意进出从而保持压力平衡，柱塞缸1外表面均设有退刀槽。
所述纳米金刚石镀层6采用以下方法制备：
1、采用常规加工中心加工柱塞跟柱塞缸1在机械加工时预留10um左右的尺寸余量，以配合镀层厚度尺寸；
2、镀前处理：先用40um金刚石粉进行抛光，然后用丙酮和离子水超声波清洗柱塞基体，参数要求为：使用频率：40-50kHz，环境温度：45-60℃，处理时间：10min，取出烘干；对预镀层之外的区域做绝缘处理；
3、镀层沉积：采用纯度为99.999%的CH3COCH3和H2 气体气源以及Ø1mm的钨灯丝，包括加热、碳化、形核、生长和降温五个步骤，其中碳化工艺参数：反应气压6kPa，热丝温度2000℃，本底真空度4Pa，碳氢体积比4%，功率3.2kW，沉积时间120min；生长工艺参数：反应气压3kPa，热丝温度2200~2400℃，基体温度750~850℃，热丝/衬底距离5mm，本底真空度4Pa，碳氢体积比4%，功率4kW，沉积时间240min；经过4h的生长，在活塞的表面形成一层厚度为3微米~10微米的金刚石镀膜，镀覆而成的柱塞表面光洁，纯有机碳构成，硬度高，耐磨；
4、质量检测 利用SEN,XRD和Raman spectra对镀层进行质量检测；
5、精密修整、抛光 利用磨床在40/min压力为0.5MPa下进行配研，配研后对尺寸进行核对。
本实用新型提供的柱塞偶件在柱塞孔9的内表面和柱塞杆12的外表面设有纳米金刚石镀层6，镀层表面硬度可以达到8000kg/mm2以上，杨氏模量大于1000GPa，因此本实用新型提高了强度，降低了摩擦因数，提高高压泵效率，提高使用寿命，降低维修率从而降低生产损失，减少使用成本；耐腐蚀、低能耗、减少卡死几率。
Claims (6)
1.一种超高压泵专用纳米金刚石柱塞偶件，包括柱塞缸、钢珠和柱塞，其特征在于，所述柱塞包括柱塞杆和设于柱塞杆后端的定位块；柱塞缸内设有与柱塞配合使用的阶梯孔，阶梯孔包括柱塞孔、定位孔和钢珠孔，柱塞孔位于阶梯孔的前段，钢珠孔位于阶梯孔的后段，定位孔设于柱塞孔和钢珠孔之间，柱塞孔、定位孔和钢珠孔的直径依次增大；柱塞缸前端外壁设有螺纹；所述柱塞孔的内表面和柱塞杆的外表面设有纳米金刚石镀层。
2.根据权利要求1所述的超高压泵专用纳米金刚石柱塞偶件，其特征在于，所述柱塞杆上设有盲孔。
3.根据权利要求1或2所述的超高压泵专用纳米金刚石柱塞偶件，其特征在于，沿柱塞杆的外表面圆周设有V型槽。
4.根据权利要求3所述的超高压泵专用纳米金刚石柱塞偶件，其特征在于，所述V型槽为3道。
5.根据权利要求1所述的超高压泵专用纳米金刚石柱塞偶件，其特征在于，所述定位块后端设有弧形凹槽。
6.根据权利要求1所述的超高压泵专用纳米金刚石柱塞偶件，其特征在于，所述柱塞缸后端设有垂直于柱塞缸轴线的平衡孔。
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| CN201620979192.XU CN205936929U (zh) | 2016-08-30 | 2016-08-30 | 一种超高压泵专用纳米金刚石柱塞偶件 |
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| CN (1) | CN205936929U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110017271A (zh) * | 2018-11-18 | 2019-07-16 | 何巨堂 | 高压填料接触的柱塞面有金刚石涂层的柱塞往复密封 |
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2016
- 2016-08-30 CN CN201620979192.XU patent/CN205936929U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110017271A (zh) * | 2018-11-18 | 2019-07-16 | 何巨堂 | 高压填料接触的柱塞面有金刚石涂层的柱塞往复密封 |
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