[实用新型]基于齿轮传动的斜轴式海水柱塞泵

说明书

技术领域

本实用新型属于柱塞泵类，涉及一种端面配流式轴向海水柱塞泵。

背景技术

海水液压泵是海水液压传动领域中的核心动力元件，现在国际上已经开发的海水液压泵主要有齿轮式、叶片式和柱塞式结构型式，它们各自具有特点。一般来说，齿轮泵的自吸能力好，抗污染能力强，结构简单，但啮合齿面的接触比功(PV值)很大；叶片泵具用寿命长、噪音低、流量均匀和体积小等优点，但对介质的污染较敏感，又因受叶片甩出力、吸入速度和磨损等因素的影响，其转速受到一定的限制，结构也较为复杂且密封效果差；柱塞泵具有结构紧凑、重量轻、工作压力高等特点，在同等工况条件下其PV值相对上述两种泵较小，且采用端面配流结构的柱塞泵可以实现静压支承，密封效果较好，能够保证泵的容积效率。综上所述，柱塞式的结构形式较适用于以海水作为工作介质的液压泵中，目前国内外许多国家所研制的海水液压泵绝大多数都采用了柱塞式结构。

按结构形式柱塞泵可分为斜盘式和斜轴式，斜轴式水压轴向柱塞泵在工作中不受径向不平衡力的影响，其倾斜角度可以较大，所以同流量的斜轴泵比斜盘泵具有更小柱塞和缸体尺寸。传统的斜轴式油压泵均采用连杆拨动柱塞驱动缸体运动来完成配流工作，所以在缸体每回转一周的时间内柱塞和缸体的侧壁要承受频率很高的换杆冲击，这对于采用此结构的海水柱塞泵而言，其柱塞副部位的密封圈就会因为频繁的换杆撞击而极易疲劳失效，见上海煤矿机械研究所编《液压传动设计手册》p259～263，第四章柱塞油泵和柱塞油马达，上海人民出版社，1976；所以目前海水柱塞泵很少采用该结构。

柱塞泵的配流方式有轴配流、阀式配流和端面配流等形式。轴配流的柱塞泵的主要结构形式是缸体转动的径向式柱塞泵，但该类泵的结构较为复杂，体积和重量大，制造工艺复杂，成本高，而且配流轴弯曲等造成缸体和配流轴之间的间隙较大，磨损后又无法补偿，对于粘度较低的海水介质而言，其泄露量大，容积效率低且不易建立起压力，所以在海水柱塞泵中很少采用该结构形式。

阀配流是液压泵中最早采用的配流方式，柱塞泵中的配流阀其主要特点是用吸入阀和压出阀控制泵的吸水和排水。由于配流阀结构的密封性能良好，可在高压状态下工作，因此被广泛地应用于各种高压、超高压液压泵中。在柱塞泵工作时，配流阀与缸体等零部件一起构成了密闭的工作容腔，并随着柱塞的往复运动依次将配流阀的的吸水口和压水口和柱塞腔连通或断开，从而实现泵的正常工作。对于采用海水作为工作介质的液压泵而言，对配流阀结构的设计也就提出了更高的要求：配流阀阀芯和弹簧的材料必须有良好的抗冲击、气蚀能力和耐腐蚀能力；而且阀芯、阀座之间还必须有很好的密封性能，这样也给选材和加工带来来了一定的困难。

端面配流式海水柱塞泵通过缸体与配流盘之间的运动使水经过配流盘上的配流窗口从低压区流向高压区，从而实现吸、排水过程。端面配流结构克服了阀配流结构中配流阀的滞后性以及轴配流中泄漏大的一些缺陷，具有以下优点：其配流副的接触面积大并能建立一定的润滑膜厚度，在磨损后能进行自动补偿，通过对配流副结构的合理设计，可以平衡端面配流柱塞泵中缸体和配流盘的力和力矩，降低液压冲击和噪音，因此在海水液压传动中得到了广泛的应用。如1994年芬兰Hytar Oy公司和Tamper理工大学合作研制出用于海洋水下作业工具便携式动力源的端面配流式轴向柱塞泵(J.，Kuikko T.and Vilenius M.，Developmentof Seawater Hydraulic Power Pack.Proc.of 4th Scandinavian Int.Conf.onFluid Power，Finland，Sept.26-29，1995：978～991)，全部采用海水润滑。该泵的结构简单、噪音低、压力脉动小，并可作为马达使用。其关键对偶摩擦副均采用纤维增强塑料与硬化的金属或陶瓷组合，压力为21MPa，流量30L/min，容积效率达92％，使用寿命达8000小时。但该配流方式也存在一些不足：高压工作时泄露量较大，而且端面配流副是一对长期处于高速、重载的关键摩擦副，容易磨损，所以此对摩擦副多采用工程陶瓷材料，但其加工成本较高且制造难度大。

发明内容

本实用新型提供一种基于齿轮传动的斜轴式海水柱塞泵，其目的在于消除斜轴式液压泵结构中连杆和柱塞间的碰撞、减小柱塞对柱塞孔的侧向力，提高海水柱塞泵的使用寿命和工作的平稳性；同时减小海水柱塞泵的泄漏，稳定流量，以适用于高压、大流量的工作场合。