一种油水分离水液压静力平衡密封与润滑柱塞制造技术

本实用新型专利技术涉及高压低粘度柱塞式液压泵和马达，具体是一种油水分离水液压静力平衡密封与润滑柱塞。包括凸轮偏心轴、五星轮、柱塞、缸体和小柱塞，凸轮轴偏心轴两端开有润滑油低压腔和润滑油高压腔，偏心轴凸轮处安装有五星轮，五星轮各端面分别开有补充润滑油的进油孔，五星轮与柱塞底部平面接触连接；所述的柱塞包括工作腔、水流道、柱塞传压缸、水压力腔、润滑油压力腔、润滑油流道、滑动腔和混合液排出口，工作腔内设置有弹簧，柱塞与缸体通过导向环和杆用密封圈连接，缸体顶部通过三通口分别连接进液单向阀和出液单向阀，进液单向阀和出液单向阀分别与进液管接口和排液管接口连接。本实用新型专利技术提高了水液压系统的额定压力和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种油水分离水液压静力平衡密封与润滑柱塞
本技术涉及高压低粘度柱塞式液压泵和马达.具体是一种油水分离水液压静力平衡密封与润滑柱塞。
技术介绍
柱塞泵或者柱塞马达作为液压体统的动力原件或者执行元件，被广泛应用于航空航天、深海探测、矿山井下、医疗器械及食品加工等。与传统以石油产品为工作介质的液压系统相比，水液压系统具有不污染环境，能保证工作场所清洁；难燃，无着火危险和价格低廉，来源广泛等特点。随着新材料、新技术和新工艺的发展，水液压技术成为当前液压领域研究热点之一。采用水作为传动介质，由于水的低粘度等理化特性，使得柱塞运动副之间润滑性能很差，同时造成大量泄漏和锈蚀现象，所以难达到15MPa以上。对于柱塞组件，现有结构都在很大缺陷：一般在柱塞结构设计中，摩擦副采用软硬配对的方式来提高摩擦副的使用性能，广泛地采用工程陶瓷、工程塑料等新型材料，加工成本高；另外，采用全水润滑，柱塞摩擦副润滑性能差，柱塞泵或马达的可靠性和寿命受到严重制约。随着水压传动与控制技术的发展，水液压系统向高压、大流量发展的同时，柱塞式泵或马达的可靠性问题亟待解决。如用于高压细水雾灭火系统的水液压泵组单元已经达到最大输出流量1000L/min、最大工作压力16MPa;十三五国家重点研发计划全深海载人潜器中的大深度浮力调节海水泵最大工作压力已达113MPa。实践证明，润滑油比水具有更好的润滑性能，同时考虑到不改变水作为工作介质，因此引入润滑油和工作介质水分离式的结构。本技术采用润滑系统和传动系统分离式设计，几乎完全克服了现有高压大流量柱塞式泵或马达柱塞摩擦副摩擦磨损和泄露严重问题，在减少环境污染和节约能源的同时，极大地提高了柱塞式水压系统的可靠性和使用寿命。
技术实现思路
本技术为了解决上述技术问题，提供一种油水分离水液压静力平衡密封与润滑柱塞。本技术采取以下技术方案：一种油水分离水液压静力平衡密封与润滑柱塞，包括凸轮偏心轴、五星轮、柱塞、缸体和小柱塞，凸轮轴偏心轴两端开有润滑油低压腔和润滑油高压腔，偏心轴凸轮处安装有五星轮，五星轮各端面分别开有补充润滑油的进油孔，五星轮与柱塞底部平面接触连接；所述的柱塞包括工作腔、水流道、柱塞传压缸、水压力腔、润滑油压力腔、润滑油流道、滑动腔和混合液排出口，小柱塞安装于柱塞传压缸内，柱塞传压缸位于小柱塞下部的空间为润滑油压力腔，柱塞传压缸位于小柱塞上部的空间为水压力腔，柱塞传压缸底部设置有滑动腔，滑动腔与进油孔连通，小柱塞底部和开有环形油槽，小柱塞顶部开有环形水槽，小柱塞中部设置有油道，油道与环形油槽连通，柱塞传压缸的小柱塞行程中部开有混合液排出口，柱塞中部的水流道连通水压力腔和工作腔，工作腔内设置有弹簧，柱塞与缸体通过导向环和杆用密封圈连接，缸体顶部通过三通口分别连接进液单向阀和出液单向阀，进液单向阀和出液单向阀分别与进液管接口和排液管接口连接。进一步的，环形油槽I上方安装孔内设置有密封圈I；环形油槽II下方安装孔内设置有密封圈II。进一步的，缸体上设置有润滑油入口和混合液排液口，润滑油入口与柱塞和缸体之间的缝隙连通，润滑油入口下端和上端分别用密封圈III和密封圈IV进行密封，密封圈III下面装有导向环，缸体位于密封圈IV上侧位置开有混合液排液口，混合液排液口与柱塞和缸体之间的缝隙连通，混合液排液口下端和上端分别用密封圈V和密封圈IV密封。进一步的，小柱塞与柱塞传压缸的间隙为1.5μm～2.5μm。所述动力驱动单元可周期性地提供低压润滑油，对泄漏润滑油进行补充，且对高压润滑油起密封作用，用于形成柱塞底部与动力驱动单元的静压平衡。所述柱塞为圆柱形空心柱塞；空心柱塞上端为普通空心圆柱形腔体，用于放置水等低粘度绿色或者可生物降解工作介质；柱塞中部开有小圆孔，小圆孔紧连一个较大圆柱形腔体，圆柱形腔体下面也开有小圆孔；柱塞底部为环形边形成圆柱形腔体。所述小柱塞为圆柱体，安装在柱塞两小圆孔之间的较大圆柱形腔体内，小柱塞上方工作介质，下方润滑剂，以实现润滑系统和工作介质的分离和内压力同步。所述缸体是空心圆柱形，顶端开有小孔，小孔顶部为三通结构，分别安装两个单向阀，用于控制工作介质水的进出。所述柱塞还包括导向环、杆用密封圈，导向环起柱塞与缸体间的导向作用，密封圈用于水和润滑油的密封。所述柱塞还包括有水和润滑油混合液的排出口，确保润滑剂和水的独立工作。所述小柱塞还包括有孔用密封圈，对小柱塞上端水和小塞下端润滑油起密封作用，使其不相互混合。所述小柱塞还包括环形油槽，高压油经环形油槽后，起到强制润滑和减小偏心效应影响，减少柱塞摩擦副间摩擦磨损，延长液压元件使命寿命和稳定性。作为进一步改进，除小柱塞外，所有运动副之间都采用防腐耐磨金属材料，小柱塞采用轻质高分子或者陶瓷金属防腐耐磨材料。与现有技术相比，本技术的有益效果是：(1)本技术提供了一种润滑油和工作介质水分离独自运行的静力平衡密封与润滑柱塞，并且润滑油和水压力可以相同，也可以不同，只需调节小柱塞上下面积就可实现无级调压。(2)本技术使用油水分离式设计，既降低了润滑油等传统不可再生能源的消耗量，又通过把水润滑代替为油润滑，极大地改善了柱塞式水泵或水马达的润滑与摩擦性能，提高了水液压系统的额定压力和稳定性，延长了水液压元件的使用寿命。(3)本技术提出了使用润滑油润滑水压原件，由于不使用水进行润滑，从而扩大了水液压系统水的范围，可以为海水、淡水、自来水及其他高水基低粘度液体。附图说明图1为本技术一种油水分离水液压静力平衡密封与润滑柱塞在吸液时的结构示意图；图2为本技术一种油水分离水液压静力平衡密封与润滑柱塞在排液时的结构示意图；图3为本技术凸轮轴五星轮式动力驱动单元结构示意图；图4为图3的B-B截面图；图中，1-凸轮偏心轴；1.1-低压润滑油入口；1.2-低压润滑油流道；1.3-润滑油低压腔；1.4-润滑油高压腔；2-五星轮；2.1-润滑油进油孔；3-柱塞；3.1-工作腔；3.2-水流道；3.3-柱塞传压缸；3.4-水压力腔；3.5-润滑油压力腔；3.6-润滑油流道；3.7-滑动腔；3.8-混合液排出口；4-缸体；4.1-润滑油入口；4.2-混合液排液口；5-进液单向阀；6-进液管接口；7-出液单向阀；8-排液管接口；9-小柱塞；9.1-环形平衡油槽；9.2-环形平衡水槽；9.3-油道；10.1-密封圈I；10.2-密封圈II；10.3-密封圈III；10.4-密封圈IV；10.5-密封圈V；11-弹簧。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本技术作进一步详细描述：如图1为本技术一种油水分离水液压静力平衡柱塞泵密封与润滑柱塞结构，主要包括动力驱动单元凸轮轴1、柱塞3、缸体4、小柱塞9，动力驱动单元为凸轮偏心轴，凸轮轴偏心方向两端各开有两个圆弧形油槽，偏心轴凸轮处安装五星轮，五星轮各端面开有补充润滑油的进油孔共5个，其中五星轮作平面平移运动，偏心轴凸轮部分相对五星轮以角速度ω转动。五星轮与柱塞底部平面始终接触，连通润滑油进油孔2.1和柱塞滑动腔3.7，并且具有水平方向的相对运动，小柱塞安装于柱塞传压缸3.3内，精密配合环形间隙1.5μm～2.5μm；小柱塞底部开有环形油槽9.1，润滑油经小柱塞9与柱塞传压缸3.3环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种油水分离水液压静力平衡密封与润滑柱塞，其特征在于：包括凸轮偏心轴（1）、五星轮（2）、柱塞（3）、缸体（4）和小柱塞（9），凸轮轴偏心轴（1）两端开有润滑油低压腔（1.3）和润滑油高压腔（1.4），偏心轴（1）凸轮处安装有五星轮（2），五星轮（2）各端面分别开有补充润滑油的进油孔（2.1），五星轮（2）与柱塞（3）底部平面接触连接；所述的柱塞（3）包括工作腔（3.1）、水流道（3.2）、柱塞传压缸（3.3）、水压力腔（3.4）、润滑油压力腔（3.5）、润滑油流道（3.6）、滑动腔（3.7）和混合液排出口（3.8），小柱塞（9）安装于柱塞传压缸（3.3）内，柱塞传压缸（3.3）位于小柱塞（9）下部的空间为润滑油压力腔（3.5），柱塞传压缸（3.3）位于小柱塞（9）上部的空间为水压力腔（3.4），柱塞传压缸（3.3）底部设置有滑动腔（3.7），滑动腔（3.7）与进油孔（2.1）连通，小柱塞（9）底部和开有环形油槽（9.1），小柱塞（9）顶部开有环形水槽（9.2），小柱塞（9）中部设置有油道（9.3），油道（9.3）与环形油槽（9.2）连通，柱塞传压缸（3.3）的小柱塞行程中部开有混合液排出口（3.8），柱塞中部的水流道（3.2）连通水压力腔（3.4）和工作腔（3.1），工作腔（3.1）内设置有弹簧（11），柱塞（3）与缸体（4）通过导向环和杆用密封圈连接，缸体（4）顶部通过三通口分别连接进液单向阀（5）和出液单向阀（7），进液单向阀（5）和出液单向阀（7）分别与进液管接口（6）和排液管接口（8）连接。...

【技术特征摘要】
1.一种油水分离水液压静力平衡密封与润滑柱塞，其特征在于：包括凸轮偏心轴（1）、五星轮（2）、柱塞（3）、缸体（4）和小柱塞（9），凸轮轴偏心轴（1）两端开有润滑油低压腔（1.3）和润滑油高压腔（1.4），偏心轴（1）凸轮处安装有五星轮（2），五星轮（2）各端面分别开有补充润滑油的进油孔（2.1），五星轮（2）与柱塞（3）底部平面接触连接；所述的柱塞（3）包括工作腔（3.1）、水流道（3.2）、柱塞传压缸（3.3）、水压力腔（3.4）、润滑油压力腔（3.5）、润滑油流道（3.6）、滑动腔（3.7）和混合液排出口（3.8），小柱塞（9）安装于柱塞传压缸（3.3）内，柱塞传压缸（3.3）位于小柱塞（9）下部的空间为润滑油压力腔（3.5），柱塞传压缸（3.3）位于小柱塞（9）上部的空间为水压力腔（3.4），柱塞传压缸（3.3）底部设置有滑动腔（3.7），滑动腔（3.7）与进油孔（2.1）连通，小柱塞（9）底部和开有环形油槽（9.1），小柱塞（9）顶部开有环形水槽（9.2），小柱塞（9）中部设置有油道（9.3），油道（9.3）与环形油槽（9.2）连通，柱塞传压缸（3.3）的小柱塞行程中部开有混合液排出口（3.8），柱塞中部的水流道（3.2）连通水压力腔（3.4）和工作腔（3.1），工作腔（3.1）内设置有...

【专利技术属性】
技术研发人员：廉自生，王军，廖瑶瑶，李润泽，袁红兵，崔红伟，高飞，赵瑞豪，严璐，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：新型
国别省市：山西,14