专利类型 | 实用新型 | 法律事件 | 授权; 未缴年费; |
专利有效性 | 失效专利 | 当前状态 | 权利终止 |
申请号 | CN200320107934.2 | 申请日 | 2003-11-06 |
公开(公告)号 | CN2654897Y | 公开(公告)日 | 2004-11-10 |
申请人 | 浙江大学; | 申请人类型 | 学校 |
发明人 | 周华; 杨华勇; 龚国芳; | 第一发明人 | 周华 |
权利人 | 浙江大学 | 权利人类型 | 学校 |
当前权利人 | 浙江大学 | 当前权利人类型 | 学校 |
省份 | 当前专利权人所在省份:浙江省 | 城市 | 当前专利权人所在城市:浙江省杭州市 |
具体地址 | 当前专利权人所在详细地址:浙江省杭州市西湖区浙大路38号 | 邮编 | 当前专利权人邮编: |
主IPC国际分类 | F04B1/14 | 所有IPC国际分类 | F04B1/14 |
专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 6 |
专利权利要求数量 | 4 | 专利文献类型 | Y |
专利代理机构 | 杭州求是专利事务所有限公司 | 专利代理人 | 林怀禹; |
摘要 | 本实用新型公开了一种低摩擦磨损的纯 水 液压 轴向 柱塞 泵 / 马 达,它以过滤后的自然水(含 淡水 和 海水 )为工作介质,它主要由一个 外壳 和安装于外壳内可旋转的缸体组成。缸体同一圆周上均布有与驱动/ 输出轴 平行的奇数个缸孔, 柱塞滑靴 组件中的柱塞置于缸孔内,缸孔的另一头安装一个配流套,配流套的另一端装入止推盘上相应的孔中,止推盘相对于缸体浮动,自动补偿零件加工和安装的误差,中心 弹簧 的一端经压紧塑料棒将止推盘压在 配流盘 上,另一端通过缸体、球铰、回程盘将滑靴压在 斜盘 上,驱动/输出轴与缸体采用 过盈配合 连接。本实用新型装置所有 摩擦副 均直接用水润滑、冷却,径向尺寸小,体积小,重量轻,比功率大。 | ||
权利要求 | 1、一种低摩擦磨损的纯水液压轴向柱塞泵/马达,其特征在于它包括:由左 端盖(6)、右端盖(16)、壳体(7)组成的外壳,外壳内的缸体轴承(21)内孔装有缸体 (20),缸体(20)同一圆周上均布有与缸体(20)轴线平行的奇数个缸孔,柱塞滑靴 组件中的柱塞(10)置于缸孔内,与柱塞(10)构成柱塞副,缸体(20)一端装有止推盘 (14),置于缸体(20)中心孔中的弹簧(11)的一端经压紧塑料棒(19)将止推盘(14)压 在配流盘(15)上,止推盘(14)和配流盘(15)构成摩擦副—配流副,中心弹簧(11)另 一端通过缸体(20)、缸体外的球铰(22)、球铰外的回程盘(23)将每个柱塞滑靴组件 中的滑靴(9)压在斜盘(8)上,驱动/输出轴(2)的一端穿过左端盖(6)中心的滑动轴承 (5)插入缸体(20)中心,与缸体(20)构成过盈配合,每个配流套(13)一端相应地装入 一个缸孔中,配流套(13)的另一端装入止推盘(14)上相应的孔中,止推盘(14)相对 于缸体(20)浮动,在右端盖(16)中心装有配流支柱(17),配流支柱(17)和定位销 (18)将配流盘(15)固定在右端盖(16)上,另外两个定位销(18)将斜盘(8)固定在左端 盖(6)上,滑动轴承(5)和缸体轴承(21)内均开有导水沟槽。 |
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说明书全文 | 所属技术领域本实用新型涉及液压传动中的能量转换装置,尤其涉及一种低摩擦磨损的纯 水液压轴向柱塞泵/马达。 背景技术纯水液压传动技术用过滤后的自然水(含海水和淡水)作为液压介质,具有 清洁、无污染、无火灾危害等优点。最近十年来,新型材料的发展、加工技术的 进步和新结构的液压元件研制成功,克服了早期水压传动存在的诸如易腐蚀、易 磨损、泄漏大、效率低等缺点,使纯水液压传动技术取得了长足的进步,开始广 泛进入食品、造纸、纺织、医疗器械、消防、冶金、采矿、原子能动力厂、海洋 开发等工业应用领域。 纯水液压泵/马达是纯水液压系统中的关键动力元件,其性能指标直接决定 了整个纯水液压系统的性能指标。到目前为止,已开发出来的纯水液压泵/马达 主要有以下两种代表结构: 第一种是油水分离,阀配流轴向柱塞式结构。这种结构采用锥阀配流,柱塞 及缸孔在相对于主轴的圆周上呈轴向分布,依靠斜盘和中心弹簧来实现柱塞的往 复运动。配流阀和缸孔浸没在水中,其他主要摩擦副(如柱塞球头和滑靴球窝、 滑靴靴底和斜盘、轴承等)浸没在油中。为防止油水串通,必须在柱塞和缸孔摩 擦副上加密封将油水隔离。整个装置寿命取决于密封圈的寿命。此种结构是在纯 水液压技术发展的初期,为了解决水润滑摩擦副材料短缺的难题而提出的一种过 渡技术。 第二种是全水润滑,阀配流径向柱塞式结构。代表者是德国Hauhinco公司。 这种结构采用平板阀配流,柱塞及缸孔在相对于主轴的圆周上呈径向均布,依靠 主轴上的偏心轮和各柱塞根部的回程弹簧来实现柱塞的往复运动。所有摩擦副均 直接用水润滑和冷却。这种结构径向尺寸大,整个装置体积大,比功率小。 发明内容 本实用新型的目的在于提供一种低摩擦磨损的纯水液压轴向柱塞泵/马达, 它利用过滤后的自然水(含淡水和海水)作为压力工作介质和润滑介质,不再 需要有任何其它润滑剂。 为了达到上述目的,本实用新型采用的技术方案是它包括:由左端盖、右端 盖、壳体组成的外壳,外壳内的缸体轴承孔装有缸体,缸体同一圆周上均布有与 缸体轴线平行的奇数个缸孔,柱塞滑靴组件中的柱塞置于缸孔内,与柱塞构成柱 塞副,缸体一端装有止推盘,置于缸体中心孔中的弹簧的一端经压紧塑料棒将止 推盘压在配流盘上,止推盘和配流盘构成摩擦副—配流副,中心弹簧另一端通过 缸体、缸体外的球铰、球铰外的回程盘将每个柱塞滑靴组件中的滑靴压在斜盘上, 驱动/输出轴的一端穿过左端盖中心的滑动轴承插入缸体中心,与缸体构成过盈 配合,每个配流套一端相应地装入一个缸孔中,配流套的另一端装入止推盘上相 应的孔中,止推盘相对于缸体浮动,在右端盖中心装有配流支柱,配流支柱和定 位销将配流盘固定在右端盖上,另外两个定位销将斜盘固定在左端盖上,滑动轴 承和缸体轴承内均开有导水沟槽。 柱塞滑靴组件的柱塞置于缸孔内,缸孔内壁注塑工程塑料层和金属的柱塞构 成柱塞副。 缸体同一圆周上均布有与缸体轴线平行的奇数个缸孔为7个或9个。 所说的滑靴包括:金属材料制成的半圆形基体,在基体球窝内、基体圆柱 面外、基体侧面覆盖工程塑料层,覆盖有工程塑料层的球窝与柱塞的球头构成 球窝副,覆盖有工程塑料层的基体圆柱面装入回程盘孔中,覆盖有工程塑料层 的侧面与斜盘构成滑靴副。 本实用新型具有的有益的效果是: 本装置采用配流盘端面配流,靠斜盘和中心弹簧来实现柱塞的往复运动;所 有摩擦副均直接用水润滑、冷却,径向尺寸小,体积小,重量轻,比功率大。 驱动/输出轴与缸体是过盈配合。这样缸体与驱动/输出轴的同心度高,缸体 运转平稳。驱动/输出轴的长度短,轴的形变小。泵/马达的轴向尺寸小,整个装 置结构紧凑。 配流套与缸孔和止推盘都有一定的径向间隙,使止推盘相对于缸体可以浮 动。浮动端面配流可以自动补偿零件加工和安装的误差。配流套两端都有O形橡 胶密封圈。确保高压水不从配流套的径向间隙中泄漏。 左滑动轴承安装于左端盖内,支撑驱动/输出轴;缸体轴承安装于壳体内,支 撑缸体。这样驱动/输出轴基本不受弯矩的作用,只承受扭矩,从而减少了轴的 磨损,延长了轴的使用寿命。 主要摩擦副配对材料均为不锈金属材料与工程塑料,既保证了纯水液压轴 向柱塞泵/马达中零部件的耐腐蚀性、强度、韧性和刚度,又保证了各摩擦副的 自润滑、耐磨损、减震等摩擦学特性,能够有效地避免在高速、重载、水润滑 的情况下摩擦副的粘着磨损、腐蚀磨损和卡死等现象,有效提高了工作可靠性 和使用寿命。 附图说明 图1为本实用新型的结构原理示意图; 图2为柱塞滑靴组件的放大图。 图中:1键,2驱动/输出轴,3挡板,4轴封,5滑动轴承,6左端盖,7壳 体,8斜盘,9滑靴,10柱塞,11中心弹簧,12O形橡胶密封圈,13配流套, 14止推盘,15配流盘,16右端盖,17配流盘支柱,18定位销,19压紧塑棒, 20缸体,21缸体轴承,22球铰,23回程盘。 具体实施方式如图1、图2所示,本实用新型包括由一个外壳(包括左端盖6,右端盖16, 壳体7)和一个安装于壳内可旋转的缸体20组成。缸体20同一圆周上均匀分布 与缸体20轴线平行的缸孔,柱塞滑靴组件的柱塞10置于缸孔内,缸孔内壁注 塑有工程塑料,和不锈金属材料的柱塞10配成柱塞副。缸体20右边是止推盘 14。置于缸体20中心的中心弹簧11通过缸体,球铰22和回程盘23将每个柱 塞滑靴组件之滑靴9与斜盘8压紧。中心弹簧11的另一端通过压紧塑料棒19 将止推盘14压向配流盘15。止推盘14和配流盘15构成一对摩擦副——配流副。 配流套13将缸体20和止推盘14连接起来,并使止推盘14随缸体20一起转动。 配流套13一端装入缸孔中,另一端装入止推盘14上相应的孔中。配流套13与 缸孔20和止推盘14都有一定的径向间隙,使止推盘14相对于缸体20可以浮 动。配流套13两端都有O形橡胶密封圈12,确保高压水不从配流套的径向间 隙中泄漏。配流支柱17和定位销18将配流盘15固定在右端盖16上。驱动/输 出轴2的一端穿过左端盖6中心的滑动轴承5,轴端有键槽,安装键1;另一端 插入缸体20中心,与缸体20过盈配合。两个定位销18将斜盘8固定在左端盖 6上。轴2由滑动轴承5支承,缸体20缸体轴承21支承,滑动轴承5和缸体轴 承21内均开有若干条导水沟槽,将水引入起润滑和冷却作用。缸体轴承21的 导水沟槽还连通了左右两边的水腔。轴端密封依靠骨架式轴封4完成,骨架式 轴封4外面是挡板3。 本实用新型装置作为泵使用时,泵水过程是这样的:驱动轴2带动缸体20, 止推盘14,柱塞滑靴组件旋转,中心弹簧11通过缸体20,球铰22和回程盘23 将作用力平均施加到每个滑靴9上,以保证滑靴9的靴底始终紧贴在斜盘8斜 面上滑动,从而实现柱塞10在缸孔中不断的往复运动。当柱塞10向左运动到 左极限位置时,止推盘14上相应的腰形窗被配流盘15全遮盖,缸孔中形成封 闭。随着驱动轴2的转动,滑靴9在弹簧力的作用下紧贴在斜盘8上滑动,带 动柱塞10向右运动,使缸孔的封闭容积减小,水压力上升,然后止推盘14的 腰形窗和配流盘15的高压腰形窗连通,缸孔中的高压水被柱塞10不断排出, 经过配流盘15的高压腰形窗到达泵的出口,实现了泵的排水过程。当柱塞10 运动到其右极限位置时,缸孔的容积不能再增大,此时止推盘14上相应的腰形 窗也被配流盘15全遮盖,缸孔中又一次形成封闭,随着驱动轴2继续转动,缸 孔封闭容积增加,水压力降低,然后止推盘14的腰形窗和配流盘15的低压腰 形窗连通,低压水从泵的入口经过配流盘15不断进入缸孔中,完成泵的吸水过 程。随着驱动轴2的旋转,每个缸孔将不断的吸排水,且多个柱塞10按一定的 先后次序各自独立的完成吸排水工作,每个柱塞10排出的高压水在泵的出口有 序的叠加,从而泵出流量连续均匀的高压水。 本装置作为马达使用时,工作过程为泵工作过程的逆过程。 本装置的所有摩擦副均直接采用水润滑和冷却,包括缸孔和柱塞,柱塞球 头和滑靴球窝,滑靴靴底与斜盘,止推盘与配流盘,驱动/输出轴与左滑动轴承, 缸体与缸体轴承,球铰与回程盘等。具体是这样实现的: 缸孔和柱塞10之间有一定间隙,靠此间隙实现密封。在排水过程中,缸孔 中是高压水,在缸孔和柱塞10密封间隙两端形成高低压力差,使得缸孔中的高 压水通过密封间隙泄漏到低压的壳体内。此部分泄漏水在间隙中的压力是依次 减小的,有相当的承载能力,对于缸孔和柱塞10摩擦副来说,起到了支撑,润 滑,冷却作用。 缸孔中的高压水还通过柱塞中心孔,柱塞球头中心孔到达柱塞球头与滑靴 球窝摩擦副,起润滑作用;再通过滑靴中心孔到达滑靴9靴底与斜盘摩擦副, 形成静压支承。 左滑动轴承5和缸体轴承21内均开有多条导水沟槽,将壳体内的水引入其 中,对两对轴承副起到润滑和冷却作用。 本装置的主要摩擦副均采用不锈金属材料配工程塑料,这种配对具有耐腐 蚀、耐磨损和自润滑的特性,可有效保证在水润滑条件下获得足够的可靠性和 使用寿命。具体情况如下: 轴承副有两个:滑动轴承5和驱动/输出轴2、缸体轴承21和缸体20,两个 滑动轴承均完全采用工程塑料制作,轴2和缸体20为不锈金属材料。球铰副是 球铰22和回程盘23,其中球铰22为不锈金属材料,回程盘23包含两部分,第 一部分是不锈金属材料的基体,第二部分是在基体内注塑出一个工程塑料的球 窝,它与球铰22配合构成球铰副。缸体20也包含两部分,第一部分是不锈金 属材料的基体,第二部分是在缸体基体的缸孔之内注塑的工程塑料,它与不锈 金属材料的柱塞组成柱塞副。滑靴9也分两部分,第一部分是不锈金属材料基 体9.1,第二部分是在其球窝处和与斜盘接触的端面注塑的工程塑料9.2,它与 柱塞10的球头形成球窝副,与斜盘8的斜面形成滑靴副。配流盘15中间是金 属基体,两面注塑工程塑料,与不锈金属材料的止推盘14构成配流副。 总之,本实用新型装置所用的主要摩擦副配对材料均为不锈金属材料与工 程塑料,既保证了纯水液压轴向泵/马达中零部件的耐腐蚀性、强度、韧性和刚 度,又保证了各摩擦副的自润滑、耐磨损、减震等摩擦学特性,能够有效地避 免在高速、重载、水润滑的情况下摩擦副的粘着磨损、腐蚀磨损和卡死等现象, 有效提高了工作可靠性和使用寿命。 |