一种低粘度液体柱塞泵的液力密封与润滑结构制造技术

一种低粘度液体柱塞泵的液力密封与润滑结构，包括泵体、柱塞、泵腔、自由活塞、活塞腔、密封液腔、泵副腔、进液单向阀、出液单向阀、进密封液通道、环形密封液槽，其中活塞腔设置在柱塞内，自由活塞装在活塞腔内。自由活塞将活塞腔分隔为自由活塞一端的泵副腔及自由活塞另一端的密封液腔，泵副腔与泵腔连通，密封液腔与环形密封液槽连通；自由活塞维持环形密封液槽中的密封液压力与泵腔中的液体压力动态平衡。实现了柱塞泵在泵送超高压低粘度液体时的密封；保证了柱塞的润滑；避免了柱塞与工作缸孔道的直接接触；解决了泵送低粘度液体压力达到250MPa以上的柱塞磨损问题，有效提高了柱塞泵的工作可靠性。塞泵的工作可靠性。塞泵的工作可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种低粘度液体柱塞泵的液力密封与润滑结构


[0001]本专利技术涉及一种低粘度液体柱塞泵，具体为一种低粘度柱塞泵的液力密封与润滑结构，属于柱塞泵


技术介绍

[0002]柱塞泵具有额定压力高、结构紧凑、效率高等优点，广泛应用于超高压水射流切割、超高压水射流除锈、高压水射流清洗、柴油机高压燃油泵等输出高压液体的装备。柴油机高压柱塞泵所泵送的柴油粘度大，柱塞泵泵油时柱塞与柱塞孔道内壁之间的微小间隙对泄漏柴油的节流（即沿程阻力）作用保持了柱塞泵泵腔内的油压，同时，泄漏的柴油粘度大，对柱塞起到了良好的润滑作用，所以柱塞油泵一般采用间隙密封。
[0003]柱塞泵泵送水、甲醇、汽油等低粘度液体时，若采用间隙密封方式，不仅存在泄漏量大难以建立高的泵送压力的问题，而且由于泄露的液体粘度小，柱塞会因为得不到良好润滑而导致很快磨损失效的问题，国内外泵送低粘度液体的柱塞泵都采用机械式填料密封；机械式填料密封的缺点在于，填料与柱塞表面之间的滑动摩擦发热与磨损问题不仅限制了泵速，而且降低了工作可靠性和耐久性。工作压力在200MPa以上的低粘度液体柱塞泵的密封件寿命仅在200小时左右，随着工作压力提高填料密封件的寿命更短。提高低粘度液体高压柱塞泵的工作压力，延长使用寿命，需要解决低粘度液体高压柱塞泵的密封与润滑问题。
[0004]专利技术人为解决柴油机燃用低粘度甲醇燃料时高压柱塞泵的柱塞与工作缸孔道磨损失效不能满足使用要求的问题，对柱塞泵柱塞的密封与润滑问题进行持续研究，从2006年专利《多种燃料柴油机喷油泵》（ZL200620127615.1）、到2019年的《一种低粘度液体柱塞泵的密封润滑结构》（ZL201920084275.6），经历了多次的试制与试验，都存在不同程度的加工工艺复杂、加工精度难以保证、管道密封繁琐等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种结构更简单、制造更容易（容易保证加工精度、制造成本低）、泵送甲醇、水等低粘度液体的压力达到250MPa以上、工作可靠性好、柱塞工作寿命长的一种低粘度液体柱塞泵的液力密封与润滑结构；该结构可用于内燃机泵送多种燃料，亦可广泛用于作超高压水射流切割、超高压纯水射流除锈、高压水射流清洗、海水泵、化工泵等装备的高压柱塞泵，或者其它的往复运动柱塞副高压密封润滑装置。
[0006]为实现上述本专利技术的目的，专利技术人对《一种低粘度液体柱塞泵的密封润滑结构》（ZL201920084275.6）专利进一步进行“要素省略”、“要素关系改变”的创新，提出了该专利技术《一种低粘度液体柱塞泵的液力密封与润滑结构》,本申请采用如下技术方案：一种低粘度液体柱塞泵的液力密封与润滑结构，包括柱塞（1）、活塞腔（1.1）、泵体（2）、工作缸孔道（3）、泵腔（3.1）、自由活塞（4）、密封液腔（4.1）、泵副腔（4.2）、活塞孔道（4.3）、环形密封液槽（6）、进密封液通道（8）、进液单向阀（11）、和出液单向阀（13）；工作缸
孔道（3）设置在泵体（2）内；柱塞（1）装在工作缸孔道（3）内与工作缸孔道（3）呈精密的滑动配合；进密封液通道（8）设置在泵体（2）上，进液单向阀（11）、出液单向阀（13）与泵腔（3.1）相通；柱塞（1）内设置活塞腔（1.1）及活塞孔道（4.3）；自由活塞（4）与活塞孔道（4.3）呈精密的滑动配合，自由活塞（4）将活塞腔（1.1）分隔为与泵腔（3.1）相通的泵副腔（4.2）以及与环形密封液槽（6）相通的密封液腔（4.1）。
[0007]设置在柱塞（1）外圆柱上的环形密封液槽（6）将柱塞（1）与工作缸孔道（3）之间的环形微间隙分隔为：从环形密封液槽（6）向上至泵腔（3.1）的上柱塞环形微间隙（9）、从环形密封液槽（6）向下至工作缸孔道（3）下端的下柱塞环形微间隙（10）。
[0008]当柱塞（1）上行泵液时，泵腔（3.1）内的高压液体压力经泵副腔（4.2）、自由活塞（4）、密封液腔（4.1）传递到环形密封液槽（6），保持上柱塞环形微间隙（9）下端的环形密封液槽（6）密封液压力P
R1
与泵腔（3.1）的液体压力P
K1
相等，即P
R1
＝P
K1
，有效阻止了泵液过程高压液体进入上柱塞环形微间隙（9）而发生低粘度液体的泄漏；环形密封液槽（6）密封液粘度随压力升高而升高，由于下柱塞环形微间隙（10）对高粘度密封液的节流作用，仅有少量密封液从环形密封液槽（6）经下柱塞环形微间隙（10）回流至密封液箱。下柱塞环形微间隙（10）内形成的环状密封液膜阻碍柱塞（1）与工作缸孔道（3）壁面之间的直接接触，对柱塞（1）外表面起到润滑作用。同时，泵腔（3.1）压力升高，自由活塞（4）的下行，密封液腔（4.1）内的密封液进入环形密封液槽（6），补充从下柱塞环形微间隙（10）泄漏的密封液。
[0009]在柱塞（1）上行泵液的过程中，因上柱塞环形微间隙（9）的上下两端压力动态平衡，有效阻止了泵腔（3.1）中的超高压液体进入上柱塞环形微间隙（9），实现了对泵腔（3.1）中的超高压低粘度液体的密封。从而保证了该柱塞泵产生250Mpa以上的超高压的液体压力；下柱塞环形微间隙（10）中的高粘度密封液膜将柱塞（1）悬浮在工作缸孔道（3）中，避免了柱塞（1）的外表面与工作缸孔道（3）配合表面的接触，实现了柱塞（1）的润滑，保证了柱塞（1）的工作可靠性。
[0010]同理，柱塞下行吸液时，到达下止点之前，上柱塞环形微间隙（9）下端的环形密封液槽（6）中的压力P
R1
与上端的泵腔（3.1）中的液体压力P
K1
相等，即P
R1
＝P
K1
，阻止了泵腔（3.1）、环形密封液槽（6）的液体进入上柱塞环形微间隙（9）、实现了对高压液体的密封。
[0011]当柱塞（1）下行到下止点时，密封液进液通道（8）与环形密封液槽（6）连通，密封液经进密封液通道（8）进入环形密封液槽（6）、密封液腔（4.1），完成了密封液的补充。此时环形密封液槽（6）中的密封液压力P
R2
小于等于密封液输入泵泵端压力P
S0
， P
R2
≤P
S0 ；同时，在柱塞（1）下行时，来自工作液输送泵泵送的压力为P
F0
(设P
F0
≤P
S0
)的工作液，打开进液单向阀（11）流入泵腔（3.1），泵腔（3.1）中的液体压力P
K2
， P
F0
≥P
K2 ≥0bar；上柱塞环形微间隙（9）下端的环形密封液槽（6）中的压力P
R2
与上端的泵腔（3.1）中的液体压力P
K2
压力差为：P
S0
≥∣P
R2
‑
P
K2
∣≥0，试验证明环形微小间隙两端液体的压差小于10bar时环形微小间隙中没有液体流动现象，可以保证柱塞（1）下行吸液过程的密封。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低粘度液体柱塞泵的液力密封与润滑结构，包括柱塞（1）、泵体（2）、工作缸孔道（3）、泵腔（3.1）、自由活塞（4）、活塞腔（1.1）、密封液腔（4.1）、泵副腔（4.2）、环形密封液槽（6）、进密封液通道（8）、进液单向阀（11）和出液单向阀（...

【专利技术属性】
技术研发人员：王淑平，梁志中，梁跃中，
申请(专利权)人：梁跃中，
类型：发明
国别省市：