[发明专利]具有用于保持冷却和液压密封的阀的液压活塞

说明书

本发明涉及液压活塞(1)，所述液压活塞(1)与汽缸(4)一起构成液压腔(5)，并且具有圆柱形主体(6)，所述圆柱形主体(6)在所述腔(5)的一侧通过阀止动‑连杆件(3)连接到用于保持冷却和润滑密封的阀(2)，流量校准开口(27)从一侧到另一侧贯穿用于保持冷却和润滑密封的阀(2)，所述阀(2)能够相对于所述主体(6)在短行程内纵向平移或者通过阀止动‑连杆件(3)与所述主体(6)保持一定距离，阀复位弹簧(30)倾向于使所述阀(2)远离圆柱形主体(6)移动。

本发明涉及具有冷却和润滑衬垫阀的液压活塞，所述活塞与汽缸一起工作以形成例如泵或轴向或径向活塞液压马达的可变容积的液压腔。

具有轴向或径向活塞的液压泵和马达的活塞的密封通常通过在活塞与其操作的汽缸之间留下小的径向间隙来实现。例如，对于直径为20毫米的活塞，所述间隙可以为20至40微米。此类小径向间隙使得有可能获得可接受的密封水平，可高达大约三到五百巴的操作压力，只要在活塞与所述活塞在其中平移的汽缸之间提供足够的覆盖即可。

在活塞与其汽缸之间提供小的径向间隙形成简单和强大的密封解决方案。尽管所述解决方案要求较高的加工精度，但其生产成本仍然适中。

应当注意的是，轴向活塞液压泵和马达的活塞通常采用铰接式闸瓦进行终止，闸瓦在倾斜或可倾斜的板上滑动，这取决于所述泵或马达是固定位移还是可变位移。当所述板是倾斜的且通过任何液压流体(例如通过油)将压力施加到活塞中的任一个时，通过反作用由所述活塞的铰接式闸瓦施加在所述板上的力，所述活塞与其操作的汽缸之间的径向力。

所述径向力在所述活塞与其汽缸之间产生接触压力。所述压力首先施加于所述活塞的与铰接式闸瓦相对的端部，其次施加于所述汽缸的朝着倾斜板方向打开的端部。

上述液压泵和马达的活塞负责各种类型的能量损失，从而降低了所述泵和所述马达的总能量效率。

在这些能量损失中，首先注意到液压流体泄漏。在压力的作用下，液压流体通过在活塞与汽缸之间留下的径向间隙形成的空间排出液压腔，然后在汽缸的在倾斜板的方向上打开的端部流出。还需要注意的是，通过在其汽缸内进行往复运动，活塞在其与所述汽缸之间留下的径向间隙水平处产生泵送效应，从而增加了液压泄漏率。

液压流体的剪切介于活塞与汽缸之间，也计入所述能量损失中。所述剪切产生对抗泵或液压马达的旋转的阻力。由于一方面液压流体是粘性的，另一方面，活塞与汽缸之间留下的径向间隙很小，所以这种剪切力就显得尤为重要。

最后，所述能量损失也是由活塞闸瓦对倾斜板施加的力引起的。所述力通过活塞施加在其汽缸上的径向力来转换。结合所述活塞在所述汽缸内的运动，所述径向力产生的能量损失是所述力由所述活塞与所述汽缸之间的摩擦系数乘以所述活塞在所述汽缸内行进的距离所产生的结果。

从上述可以容易地理解，为了减小由液压泵和马达的活塞产生的总能量损失，至少有必要追求三个目标，即尽可能地限制液压泄漏，将液压流体的剪切损失降至最低，并将在活塞与汽缸接触处产生的摩擦损失降至最低。

然而，存在与同时追求这三个目标相反的各种矛盾。

实际上，在现有技术水平下，通过进一步减小活塞与其汽缸之间留下的径向间隙来减少液压流体的泄漏是不可能的，因为剪切损失会以不可接受的方式增加。

这些增加的剪切损失将导致在包括在活塞与其汽缸之间留下的径向间隙中的液压流体的较小体积中散发的热量增加。这种情况的结果是，所述流体的温度将急剧升高，而其粘度将降低。所述流体将失去其润滑特性的大部分，从而增加摩擦损失，而这反过来又将进一步增加包括在径向间隙内的液压流体所接收的热量。

然后会有大量的热量散发和液压流体局部温度的升高，且一旦超过一定的阈值，活塞与其汽缸之间留下的径向间隙所包括的所述流体就会被焦化破坏。除此之外，活塞的温度可能上升到所述活塞比在其中平移的汽缸膨胀得快的程度。后者效果将导致所述活塞被卡住在所述汽缸中。