技术领域
[0001] 本
发明涉及
轴向柱塞泵的领域，并尤其涉及一种适于泵送低
粘度液体，如
淡水或
海水的轴向柱塞泵。
背景技术
[0002] 柱塞泵是用于泵送
流体的重要装置。它依靠柱塞在缸体的缸孔中往复运动，使密封工作容腔的容积发生变化来实现吸入和喷出。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。
[0003] 柱塞泵包括轴向柱塞泵和
径向柱塞泵两种代表性形式，并且轴向柱塞泵由于体积小等优点，而得到广泛应用。
[0004] 传统的轴向柱塞泵包括缸体、在缸体内往复运动的柱塞以及
斜盘。柱塞的一端在缸体内往复运动以吸入或喷出流体，而另一端例如通过滑靴抵靠在斜盘上并随着缸体转动而在斜盘上沿斜盘的圆周方向滑动。并且，可以通过调节斜盘的倾斜
角度来实现变化的
排量和压力的泵。
[0005] 这种结构在用于具有高粘度的流体方面是有效的，但是，在要加压的流体为例如水的流体时，由于水的粘度低，润滑性差等，滑靴和斜盘之间的润滑性能差，由此限制了斜盘的倾斜角度，进而限制了泵的排量和压力的提高。
[0006] 为了克服这个问题，在转让给本
申请人的中国发明
专利CN100362232C中，提出了一种适用于泵送低粘度流体的轴向柱塞泵，在这种轴向柱塞泵中，缸体相对于壳体保持固定，柱塞通过球头安装在斜盘上，斜盘可旋转地安装在旋转
主轴的
曲拐上，由此斜盘带动柱塞球面摆动，由此避免了斜盘和柱塞的滑靴之间的摩擦问题。但是，这个方案存在的问题在于旋转主轴为悬臂
支撑，导致很大的
不平衡力矩，使得在运行过程中，斜盘的摆动
稳定性差，整个泵的振动大，导致噪声、摩擦等问题。
[0007] 为了克服这种不平衡力矩，在转让给本申请人的中国实用新型专利CN201739111U中，对上述轴向柱塞泵进行了改进，即，使得旋转主轴为两端支撑，在主轴的输入端附近采用两组
轴承以增强对主轴的支撑，并且在斜盘的径向外侧设置有导向滑
块，该导向滑块在壳体的相应部分上形成的导向滑槽配合，以导引斜盘的摆动。但是，这种方案仍没有无法彻底解决柱塞泵振动大、转动稳定性差、噪声和摩擦大等的问题，并且还带来导向滑块与导向滑槽的摩擦增大，进而降低了整个泵的寿命。另外，由于主轴在其输入端由两组轴承支撑，并且在主轴的相对端另外采用一组轴承支撑，使得主轴存在过约束的问题，由此，导致主轴中的
应力过大，降低了主轴并进而整个泵的寿命。
[0008] 上述两个专利通过引用整体结合于此。
[0009] 因此，仍存在对这种轴向柱塞泵进一步改进的需要。
发明内容
[0010] 为了解决上述问题，提出了本发明。本发明的一个目的在于提供一种轴向柱塞泵，该轴向柱塞泵特别适于泵送低粘度流体，如海水或
淡水，并且可以具有良好的平衡特性，降低了泵的振动和噪声，并提高了泵的寿命。
[0011] 根据本发明的一个方面，提供了一种轴向柱塞泵，该轴向柱塞泵包括壳体、可转动地安装在壳体内并包括中间斜弯段的输入主轴、可转动地安装在所述中间斜弯段上的斜盘、一端通过球头铰接到所述斜盘上并且另一端设置有柱塞的多个
连杆、以及具有柱塞可往复运动地插入其中的缸孔的缸体，其中所述缸体相对于所述壳体固定，随着所述输入主轴的旋转所述斜盘做空间球面摆动，且其中所述输入主轴还包括第一直线段，所述第一直线段通过轴承可旋转地支撑在所述壳体上，并且在所述第一直线段上还设置有平衡环，所述平衡环为偏心结构并且与所述输入主轴一起旋转。
[0012] 通过设置偏心结构的平衡环，可以进一步抵消所述斜盘的不平衡力矩，进一步降低整个轴向柱塞泵的振动和噪声。
[0013] 有利地是，所述输入主轴的第一直线段的轴线与所述中间斜弯段的轴线的交点、所述斜盘的球面摆动中心以及所述多个连杆的球头的中心构成的圆的圆心重合在重合点(A)。
[0014] 通过使得上述交点、摆动中心和圆心重合，可以抵消所述斜盘做空间球面摆动时的不平衡力矩，降低整个轴向柱塞泵的振动和噪声。
[0015] 有利地是，还包括斜盘限转环，所述斜盘限转环一方面通过连接轴与所述斜盘可相对转动地连接，且所述斜盘限转环另一方面通过径向相对设置的销轴与所述壳体相连接使得所述斜盘限转环围绕所述销轴相对于所述壳体可摆动。
[0016] 其中所述斜盘限转环的连接轴的轴线与所述销轴的轴线的交点与所述重合点重合。
[0017] 通过使得斜盘限转环的交点与上述重合点重合，可以进一步抵消所述斜盘的不平衡力矩，进一步降低整个轴向柱塞泵的振动和噪声。
[0018] 有利地是，还包括配流
阀，所述配流阀包括
阀座和安装在阀座内的吸入阀阀芯和排出阀阀芯，所述吸入阀阀芯和所述排出阀阀芯分别被
偏压向所述阀座，其中，所述阀芯由耐
腐蚀的高强度轻质材料制成，该材料例如为
钛合金。
[0019] 通过采用耐腐蚀的高强度轻质材料，使得阀芯可以抵抗诸如海水的腐蚀，并且可以减轻其重量，由此降低阀芯的运动惯量。
[0020] 有利地是，每个所述阀芯的外周表面与所述阀座的相应配合表面之间形成有环状间隙，该环状间隙例如不小于0.5毫米。另外，所述阀座与相配合元件之间形成第二间隙，该第二间隙例如在0.3至0.4毫米。
[0021] 通过设置上述环状间隙和第二间隙，可以降低阀芯往复运动时的冲击惯量。由此提高配流阀的工作可靠性，
耐腐蚀性，介质适应性，并降低配流阀以及轴向柱塞泵工作时的振动和噪声。
附图说明
[0022] 本发明的上述和其他特征、优点和技术优越性可以通过下面参照附图对本发明的优选实施方式的详细描述中理解到，图中：
[0023] 图1是示出根据本发明的实施方式的轴向柱塞泵的主剖面图；
[0024] 图2是示出图1所示的轴向柱塞泵的斜盘部分的部分剖面图；
[0025] 图3是示出斜盘限转环的横截面图；
[0026] 图4是示出配流阀组结构的剖面图；
[0027] 图5是示出输入主轴及其上安装的平衡环的透视图；
[0028] 图6是图5的剖面图。
具体实施方式
[0029] 下面参照附图详细描述根据本发明的优选实施方式。要指出的是，该描述仅仅出于举例说明的目的而非限制，并且，本领域技术人员将明白本发明可以以多种方式来实施，而不应局限于在此描述的优选实施方式。
[0030] 在下面的描述中，要指出的是，关于方向的描述，如外侧、内侧、上侧或下侧是参照附图中所示的方向来做出的，以便于解释和说明，但是本发明并不局限于此，而是可以根据所描述的部件或装置的具体应用情况或安装
位置有所变化。
[0031] 图1示出了根据本发明的实施方式的轴向柱塞泵的主剖面图。如图1所示，轴向柱塞泵(以下简称为泵)包括壳体1，输入主轴2通过轴承31和32可旋转地支撑在该壳体1上。具体地说，如图2和图3所示，输入主轴2包括第一直线段21、中间斜弯段22和第二直线段23，第一直线段21和第二直线段23成一条直线，且中间斜弯段22一体地设置在第一直线段21和第二直线段23之间。如图3所示，中间斜弯段22的轴线与第一和第二直线段21和22的轴线成15至40度的角度，该角度可以根据泵的期望流量和压力来改变。
[0032] 输入主轴2的第一直线段21通过轴承31支撑在壳体1上，例如支撑在壳体1的端盖11上，该轴承31例如为
滚珠轴承。但本发明并不局限于此，也可以采用其他类型的轴承。同时，输入主轴2的第二直线段23通过另一轴承32(也例如为滚珠轴承)也支撑在壳体1上。
[0033] 中间斜弯段22例如可以包括两个不同直径部分，斜盘5例如通过两个不同规格的
圆锥滚子轴承33可旋转地安装在中间斜弯段22上。
[0034] 如图5和图6所示，在所述输入主轴2的第一直线段21上，例如通过键24，安装有平衡环25，使得输入主轴2和平衡环25可以共同旋转。平衡环25包括轴向部分251和径向部分252，该轴向部分251套在输入主轴2的第一直线段21上，并且第一轴承3的
内圈可以套在该轴向部分251的外圆周上。平衡环25的径向部分252为偏心形状，以在输入主轴2旋转过程中，抵消输入主轴2上的中间斜弯段22以及安装于中间斜弯段22上的斜盘带来的不平衡。
[0035] 下面参照图2和图3描述轴向柱塞泵的斜盘5。如上面描述的，斜盘5通过两个圆锥滚子轴承33支撑在输入主轴2的中间斜弯段22上，使得斜盘5相对于输入主轴2的轴线倾斜15至40度的角度。斜盘5包括斜盘本体51和斜盘压盖52，斜盘本体51和斜盘压盖52例如通过螺钉连接到一起。斜盘本体51和斜盘压盖52分别在圆周方向上等间隔地形成有多个空腔，使得在斜盘本体51和斜盘压盖52组装到一起时，相对应的空腔拼合成球头腔，连杆的球头
71容纳在每个球头腔中。
[0036] 对于每个球头腔而言，如图2所示，例如，形成在斜盘本体51内的空腔为凹陷空腔，并且形成在斜盘压盖52内的空腔为贯通空腔，该贯通空腔在朝向缸体的一端上形成有扩口512。该凹陷空腔与贯通空腔拼合成球头腔。另外，在上述凹陷空腔和贯通空腔内分别
内衬有例如由
铜等制成的
垫块513和523，所述垫块513和523配合，形成紧密包绕连杆的球头71的球形空腔，与球头71形成球铰配合，以允许球头71在内作球面旋转运动。
[0037] 通过在球头腔内设置单独的垫块来与球头71形成球铰配合，与球头71直接与斜盘材料形成球铰配合相比，可以减小球头71的摩擦，并且在垫块被磨损时可以容易更换，降低了维护成本。
[0038] 此外，为了平衡斜盘5在工作过程中的不平衡力矩，在斜盘5的外周侧设置有斜盘限转环8，该斜盘限转环8一方面例如通过连接轴81与斜盘5连接，使得斜盘限转环8和斜盘5可以围绕连接轴81的轴线相对转动，另一方面，如图3所示，斜盘限转环8通过两个相对的销轴82与柱塞泵的壳体1可转动连接。销轴82与连接轴81在圆周方向上大致相差90度。该斜盘限转环8的具体结构在中国实用新型专利CN201739163U中描述，该专利因此通过引用整体结合于此。
[0039] 另外，为了进一步消除斜盘5在转动过程中导致的不平衡力矩，输入主轴2、斜盘5、斜盘限转环8进一步构造成使得输入主轴2的穿过第一直线段21和第二直线段23的轴线与中间斜弯段22的轴线的交点、斜盘作球面摆动的中心、每个柱塞球头71的中心构成的圆的圆心、斜盘限转环8的销轴82和斜盘限转环与斜盘连接的连接轴81的相交点重合在一点，在图中以A标识并称作重合点，以下简称为四心重合。
[0040] 继续参照图1，根据本发明的轴向柱塞泵包括多个连杆7，每个连杆7的一端通过球头71与斜盘5球铰接合，并且其另一端与柱塞4相连接。该柱塞4插入缸体10内的相应缸孔中101，以在连杆7的带动下在缸孔101内作往复运动。缸体10相对于壳体固定。
[0041] 参照图4，在壳体1内还设置有配流阀9，该配流阀9选择性地将通向缸体的缸孔101的
配流盘通道与柱塞泵的吸入通道和排出通道相连通。该配流阀包括阀座91、吸入阀阀芯92、吸入阀
弹簧93、排出阀阀芯94、排出阀弹簧95。吸入阀弹簧93将吸入阀阀芯92偏压在阀座91上，以封闭泵的吸入通道96，排出阀弹簧95将排出阀阀芯94偏压在阀座91上以封闭泵的排出通道97。
[0042] 上述吸入阀阀芯和排出阀阀芯可以采用耐腐蚀的高强度轻质材料，例如钛合金制成，以减轻其重量，由此降低了阀芯的运动惯量。
[0043] 如图4所示，吸入阀阀芯92和排出阀阀芯94分别安装成使得阀芯的外周面与相配合零件的内周面之间的环状缝隙G1例如不小于0.5毫米，使得减小阀芯在快速运动时的摩擦阻力。另外，阀座91和壳体之间通过
密封圈密封。在配流阀装配到壳体中之后，阀座和相配合元件之间形成间隙G2，所述相配合元件可以包括壳体或阀套。该间隙G2例如在0.3至0.4毫米之间，用于降低阀芯往复运动时的冲击惯量，进而降低噪声。
[0044] 下面简要描述根据本发明的轴向柱塞泵的工作方式。
[0045] 在根据本发明的轴向柱塞泵工作时，动力源，例如
电机(未示出)被启动，使得向轴向柱塞泵输入转动。
[0046] 在电机的带动下，轴向柱塞泵的输入主轴2相对于壳体1转动，在输入主轴以及支撑轴承、斜盘和斜盘支撑轴承、斜盘限转环的共同作用下，安装在中间斜弯段22上的斜盘5不转动，而是绕重合点A做空间球面摆动。并且由于安装在输入主轴2的第一直线段21上的平衡环以及斜盘限转环的作用并且由于上面描述的四心重合，斜盘的摆动不平衡被有效抵消。
[0047] 斜盘5的球面摆动带动连杆以及柱塞4在缸体10的缸孔101内往复运动，要指出的是，由于扩口512的存在，可以避免在斜盘5的球面摆动过程中斜盘的球头腔与球头和连杆干涉。
[0048] 进一步如图4所示，当柱塞不动时，由于吸入阀弹簧和排出阀弹簧的偏压作用，在缸孔和柱塞前端与吸入阀之间形成密封空间。当柱塞向上运动时，在该密封空间内形成
真空，当吸入阀阀芯92两侧的压力差大于吸入阀弹簧93的偏压力时，吸入阀阀芯92被克服吸入阀弹簧93的力向右移动，由此，打开吸入通道，吸入工作介质，例如水。当柱塞向下运动时，密封空间内的压力增大，使得吸入阀阀芯92被快速关闭，此时，该增大的压力克服排出阀弹簧94的偏压力而将排出阀阀芯93打开，由此将缸孔内的介质排出。如此往复，使得轴向柱塞泵吸入介质并将该介质加压后排出。
[0049] 在本发明中，通过在输入主轴的第一直线段上设置平衡环，并且通过将斜盘等构件配置成四心重合，可以抵消在斜盘运动过程中的不平衡力矩，使得根据本发明的轴向柱塞泵更平稳地工作、降低了工作噪声并减小了设备的磨损。并由此消除了
现有技术中在输入主轴的第一直线段上设置两组轴承的需要，克服了输入主轴的过约束的问题。
[0050] 在本发明中，通过使得阀座和泵体保留间隙，降低了阀芯往复运动时的冲击惯量，使得配流阀工作可靠、介质适应性强、工作时的噪声和振动小。
[0051] 尽管上面对本发明的优选实施方式进行的详细描述，但是鉴于上面的描述，本领域技术人员可以构想到各种改进和变型。因此，本发明不应局限于上述具体的实施方式，本发明的保护范围仅由所附的
权利要求及其等价物限定。
