[實用新型]一種柱塞式水泵

無效

• 申請號: 201020538940.3
• 申請日: 2010-09-21
• 公開（公告）號: CN201786594U
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: 劉銀水;吳德發;蔣卓;賀小峰;朱碧海;郭志恒;毛旭耀;陳經躍
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: F04B1/16
• 分類號: F04B1/16;F04B53/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

技術領域

本實用新型涉及容積式液壓泵，具體涉及一種柱塞式水泵，更具體地涉及一種全水滑潤超高壓柱塞式水泵。

背景技術

隨著世界能源危機的出現及人們環保意識的提高，以及水介質本身所具有的特殊理化特性，使水液壓技術在許多領域(如水下作業，載人潛器浮力調節等)具有油壓系統無法比擬的優勢，從而使得水液壓技術得到了快速的發展。

但由于水的粘度約為常用液壓油的1/30～1/50，不易形成水膜，潤滑性差，同時由于水特別是海水的腐蝕性強，材料的選擇上受到了限制，這給水壓元件摩擦副的設計帶來很大困難，因此，相對油壓泵，較成熟的軸向水壓泵的壓力以中高壓為主，壓力為12-21MPa為主。

現有技術的一種全水潤滑的海/淡水泵采用配流盤配流，其流量從10L/min到170L/min，壓力達到14～16MPa，總效率大于82％，該系列泵的結構原理圖如附圖1所示，具有結構緊湊、摩擦副全部由水潤滑、維護方便的優點，但該泵存在以下幾點不足：

1.最高工作壓力為16MPa，不滿足特殊場合的需要，如大深度(下潛深度大于3000米)載人潛器浮力調節系統的要求。

2.采用配流盤配流，一方面對污染敏感，不適合用于開式系統中，另一方面難以保證高壓化后的容積效率。

3.采用斜盤滑靴機構，柱塞對缸體的側向力較大，高壓化后該對摩擦副將磨損嚴重。

更高壓力的水壓泵常采用曲柄連桿結構，主要摩擦副采用礦物油潤滑的油水分離結構，該結構的水壓泵是目前國際上使用最廣的超高壓水泵之一，如現有技術的一種三柱泵，壓力范圍為55～275MPa。但該結構水泵主要存在的問題：

1)轉速較低(100～500rev/min)，體積大，功率重量比低；如果提高轉速可以減小泵的體積，但是水腔和潤滑油腔之間的密封件將發熱嚴重，容易失效，尤其是在高壓情況下這種情況將會加劇；與此同時，密閉潤滑油腔的油液也會由于散熱不暢而造成溫度升高，從而引起油液變質。

2)需要采用油進行潤滑，勢必造成油污染，另外將其用于深海環境時，需要添加壓力補償裝置，使得其整體結構復雜。

實用新型內容

本實用新型實施例的目的在于提供一種柱塞式水泵，其可實現所有摩擦副的水潤滑，并保證在超高壓工作條件下，該泵具有較高的容積效率和功率重量比，同時減小摩擦副在高速重載條件下的摩擦磨損，提高泵的使用壽命。該泵適宜以海水或淡水作為工作介質，也適宜以其他低粘度流體作為工作介質。

本實用新型實施例提供的一種柱塞式水泵包括泵主體、旋轉單元以及柱塞配流單元，其中，該泵主體包括腔體、水泵入口以及水泵出口；該旋轉單元包括旋轉主軸，并設于該泵主體內；該柱塞配流單元設于該泵主體內，該柱塞配流單元包括配流閥組件、柱塞滑靴組件以及支承閥組件，其中，該柱塞滑靴組件設于該腔體內，并將該腔體分成相互獨立的高壓腔、低壓腔以及潤滑腔，該支承閥組件與低壓腔流體相通，該配流閥組件與高壓腔流體相通，該旋轉單元設于該潤滑腔內并經過流道及支承閥組件與該低壓腔流體連通，該柱塞滑靴組件在該旋轉主軸的帶動下進行往復運動，進而促使該配流閥組件和該支承閥組件協同作業，使得該配流閥組件通過水泵入口和水泵出口進行吸水和排水動作，同時使得該支承閥組件向該旋轉單元提供流體潤滑。

根據本實用新型的一優選實施例，該配流閥組件包括一體設置的吸入閥與壓出閥，其中，該吸入閥的入口與該水泵入口流體連通，該壓出閥的出口與該水泵出口流體連通，該吸入閥的出口與該壓出閥的入口流體連通。

根據本實用新型的另一優選實施例，該旋轉單元還包括依次設于該旋轉主軸上的復位彈簧、回程盤和斜盤，該柱塞滑靴組件包括階梯柱塞、連桿和滑靴，其中該連桿通過球鉸副在該連桿的兩端分別與該階梯柱塞和該滑靴可動連接，該腔體內還設有柱塞通道，該階梯柱塞的可滑動設置于該柱塞通道內，其中，該回程盤的一側與該復位彈簧相接觸，該回程盤的另一側與該滑靴相接觸，在該復位彈簧的作用下該回程盤使得該滑靴的底部緊貼于該斜盤的表面，進而使得該斜盤的旋轉運動經該滑靴、該連桿傳遞到該階梯柱塞，促使該階梯柱塞在該柱塞通道內往復運動，所述階梯柱塞的小直徑端和大直徑端分別與所述柱塞通道間形成相互獨立的所述高壓腔和所述低壓腔。。

根據本實用新型的又一優選實施例，該柱塞滑靴組件還包括設于該柱塞通道內的階梯柱塞套，該階梯柱塞設于該階梯柱塞套內，并與該階梯柱塞套直接可滑動接觸。

根據本實用新型的又一優選實施例，該階梯柱塞包括設于其表面的凹坑以及徑向設置的與該高壓腔流體連通的阻尼孔，該凹坑與該阻尼孔相連通。