CN116292165A - 一种压差平衡式自转调速柱塞结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种压差平衡式自转调速柱塞结构，柱塞内加工有不少于一层的环形的第一压力容腔，在每层第一压力容腔内均安装增压压力橡胶垫；各个第一压力容腔通过轴向通孔连通，一个第一压力容腔通过径向通孔与柱塞内孔连通，将柱塞内孔中的油液通过径向通孔直接导通至第一压力容腔内；柱塞内还加工有与第一压力容腔连通的第二压力容腔，且从第二压力容腔到柱塞的壁面之间加工有带有旋向的弧形的壁面流道，第一压力容腔与径向通孔连通的入口处、第二压力容腔与第一压力容腔连通的入口处均安装有压感阀片。本发明能够在柱塞内中空的压力容腔提供增压后的支撑压力，使得柱塞在运动至低压区后也能够稳定运动，减小柱塞的磨损，增加柱塞泵的使用寿命。

Description

一种压差平衡式自转调速柱塞结构

技术领域

本发明涉及斜盘式轴向柱塞泵结构，尤其涉及一种压差平衡式自转调速柱塞结构。

背景技术

斜盘式轴向柱塞泵的柱塞结构在柱塞腔内做往复运动，在通过高压区时，柱塞腔内充满高压油液，此时，柱塞副油膜的两端压力差较大，压力油膜的承载力较强，能够保证柱塞在腔体内的稳定运动。而当柱塞通过低压区时，柱塞腔内充满低压油液，柱塞副油膜两端的压力差无法构建完整的压力油膜，会导致柱塞与腔体壁面发生刚性接触，发生磨损，直接影响柱塞泵的使用寿命。为此，本发明提出了一种压差平衡式自转调速柱塞结构，可以实现对柱塞在低压区的油膜增压，提升柱塞副的承载特性，提高泵的使用寿命。

发明内容

针对于斜盘式柱塞泵配流过程中柱塞在低压区油膜承载力不足的问题，本发明提出了一种压差平衡式自转调速柱塞结构，具体技术方案如下：

一种压差平衡式自转调速柱塞结构，包括柱塞、球头结构和滑靴，所述柱塞通过球头结构与滑靴铰接连接，柱塞内加工有沿轴向贯通的柱塞内孔；

所述柱塞内加工有不少于一层的环形的第一压力容腔，在每层的第一压力容腔内均安装增压压力橡胶垫；各个所述第一压力容腔通过轴向通孔连通；其中一个所述第一压力容腔通过径向通孔与所述柱塞内孔连通，将柱塞内孔中的油液通过径向通孔直接导通至所述第一压力容腔内；

所述柱塞内还加工有与第一压力容腔对应连通的第二压力容腔，且从所述第二压力容腔到所述柱塞的壁面之间加工有带有旋向的弧形的壁面流道，所述壁面流道以第二压力容腔为中心均匀分布；

所述第一压力容腔与所述径向通孔连通的入口处安装有压感阀片一，所述第二压力容腔与第一压力容腔连通的入口处安装有压感阀片二。

进一步地，同一层内的各条壁面流道的孔径相同。

进一步地，相邻两层的壁面流道的旋向相反。

进一步地，所述压感阀片一和压感阀片二均包括阀片和弹簧，所述阀片通过弹簧固定在对应的容腔内。

进一步地，该结构通过3D打印来制造。

本发明的有益效果如下：

1、能够在柱塞内中空的压力容腔提供增压后的支撑压力，使得柱塞在运动至低压区后也能够稳定运动，减小柱塞的磨损，增加柱塞泵的使用寿命。

2、采用本发明，能够保证柱塞副油膜在低压区域时保证足够的油膜支撑力，提升柱塞运动的稳定性。

3、采用本发明，可以对柱塞结构空心化，实现对柱塞结构的轻量化。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明。

图1为柱塞结构图。

图2为柱塞结构正视图。

图3为图2的EE剖面图。

图4为图2中的C-C和D-D的剖面图。

图中，柱塞1，球头结构2，滑靴3，第一压力容腔4，增压压力橡胶垫5，第二压力容腔6，壁面流道7，轴向通孔8，径向通孔9，柱塞内孔10，压感阀片一11，压感阀片二12，柱塞腔13，柱塞腔导流套14。

具体实施方式

下面结合附图和具体实例对本发明作进一步说明，本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

如图1和图2所示，一种压差平衡式自转调速柱塞结构，其包括柱塞1、球头结构2、滑靴3，柱塞1通过球头结构2与滑靴3铰接连接。

其中，柱塞1内加工有沿轴向贯通的柱塞内孔10。如图3所示，柱塞1内加工有不少于一层的环形的第一压力容腔4，在每层的第一压力容腔4内安装增压压力橡胶垫5；各个第一压力容腔4通过轴向通孔8连通；其中一个第一压力容腔4通过径向通孔9与柱塞内孔10连通，可以将柱塞内孔10中的油液通过径向通孔9直接导通至第一压力容腔4内。柱塞1内还加工有与第一压力容腔4对应连通的第二压力容腔6，且从第二压力容腔6到柱塞1的壁面之间加工有壁面流道7，如图4所示，壁面流道7以第二压力容腔6为中心均匀分布，且为带有旋向的弧形流道。第一压力容腔4与径向通孔9连通的入口处安装有压感阀片一11，其作用是在柱塞1运动至高压区时，在压力的作用下开启，使得高压油液能够进入第一压力容腔4内部。第二压力容腔6与第一压力容腔4连通的入口处安装有压感阀片二12，其作用时当柱塞1运动至低压区时，压感阀片一11关闭，此时第一压力容腔4内为高压，而柱塞副为低压，因此将压感阀片二12打开，将高压油通过壁面流道7导通至柱塞1的柱塞腔13中，实现在低压区域运动时仍然能够保持较高的支撑作用。

柱塞腔13是柱塞1的运动空间，在柱塞1与柱塞腔13之间加工有柱塞腔导流套14，其表面加工有与壁面流道7同分布的缓冲流道，避免在高压油液流出时在壁面发生堆积而产生的压力冲击。

各个层对应的壁面流道7的旋向和孔径可根据需要设定，实现对柱塞自转运动的平衡。优选地，同一层内的各条壁面流道7的孔径相同。相邻两层的壁面流道7的旋向相反。

增压压力橡胶垫5可通过改变胶垫弹性模量实现对压力容腔预压缩力的设定。压感阀片一11和压感阀片二12均包括阀片和弹簧，阀片通过弹簧固定在对应的容腔内。

本实施例的柱塞结构可以通过3D打印来制造。

由图4可以看出，通过改变壁面流道7的旋向和孔径，可以改变流道出口的油液压差和流量，进而实现对柱塞自转速度的控制；通过对顺时针与逆时针方向的壁面流道的交错分布，可以更好的平衡由于壁面流道射流导致的柱塞运动不平衡现象。

壁面流道的流量计算采用小孔缝隙流动的流量公式：

q_V＝C_Q A√(2/ρ)Δp

其中，q_V为小孔出口流量；C_Q为流量系数；A为孔径面积；ρ为油液密度；Δp为小孔两端压差；

可以看出，q_V与壁面流道的孔径与两端压差有关，壁面流道流体对柱塞的施加的力为F＝Δp(q_V*vcosα)，其中F为流道液动力，Δp为小孔两端压差，q_V为小孔出口流量，v为油液流速，α为入射角度。

可以看出，当一定流量的油液从小孔流出时，会对结构产生力的作用，在本发明中，应用此液动力来平衡与调速柱塞的自转运动。

本发明能够实现对柱塞在腔体内运动过程的平衡，使得柱塞在运动至低压区时，仍然能够保持较高的油膜承载力，同时通过调节柱塞腔内的壁面流道，提供与柱塞自转相反的流体力，使得柱塞能够在柱塞副油膜的支撑作用下匀速运动。

本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种压差平衡式自转调速柱塞结构，其特征在于，包括柱塞(1)、球头结构(2)和滑靴(3)，所述柱塞(1)通过球头结构(2)与滑靴(3)铰接连接，柱塞(1)内加工有沿轴向贯通的柱塞内孔(10)；

所述柱塞(1)内加工有不少于一层的环形的第一压力容腔(4)，在每层的第一压力容腔(4)内均安装增压压力橡胶垫(5)；各个所述第一压力容腔(4)通过轴向通孔(8)连通；其中一个所述第一压力容腔(4)通过径向通孔(9)与所述柱塞内孔(10)连通，将柱塞内孔(10)中的油液通过径向通孔(12)直接导通至所述第一压力容腔(4)内；

所述柱塞(1)内还加工有与第一压力容腔(4)对应连通的第二压力容腔(6)，且从所述第二压力容腔(6)到所述柱塞(1)的壁面之间加工有带有旋向的弧形的壁面流道(7)，所述壁面流道(7)以第二压力容腔(6)为中心均匀分布；

所述第一压力容腔(4)与所述径向通孔(9)连通的入口处安装有压感阀片一(11)，所述第二压力容腔(6)与第一压力容腔(4)连通的入口处安装有压感阀片二(12)。

2.根据权利要求1所述的压差平衡式自转调速柱塞结构，其特征在于，同一层内的各条壁面流道(7)的孔径相同。

3.根据权利要求1所述的压差平衡式自转调速柱塞结构，其特征在于，相邻两层的壁面流道(7)的旋向相反。

4.根据权利要求1所述的压差平衡式自转调速柱塞结构，其特征在于，所述压感阀片一(11)和压感阀片二(12)均包括阀片和弹簧，所述阀片通过弹簧固定在对应的容腔内。

5.根据权利要求1所述的压差平衡式自转调速柱塞结构，其特征在于，该结构通过3D打印来制造。

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