[发明专利]柱塞副密封间隙自动补偿装置

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种柱塞副密封间隙自动补偿装置，用于海淡水，高水基等低粘度介质的液压泵结构中，也可用于油压泵结构中

背景技术

21世纪是人类全面认识、开发利用和保护海洋的新世纪。海洋面积约占地表面积的71％，蕴藏着丰富的水资源、矿产能源资源等，对海洋，特别是对深海资源的探索与开发，能够为人类解决一些全球性的问题提供一种有效途径。相对于传统矿物油而言，自来水具有来源广泛，无污染，阻燃性好等优点，在我国积极开展以海水和自来水为工作介质的纯水液压传动技术研究与开发，对节约能源、保护环境、可持续发展及开发绿色液压产品，具有十分重要的意义。

纯水液压传动技术是近几十年来发展起来的一种新型液压传动技术。水液压泵是纯水液压传动系统的核心，目前应用较多的水液压泵有离心泵，二柱塞泵和三柱塞泵。离心泵具有压力低，噪声大等缺点，不能完全满足纯水液压传动系统泵源要求；二柱塞泵和三柱塞泵具有流量小，体积庞大，振动噪声大等缺点，也不能广泛用于各种纯水液压传动系统。斜盘式柱塞泵和斜轴式柱塞泵具有高压大流量，体积小，维修方便，能满足噪声振动要求等优点而备受世界各国学者关注。发达国家已经研制出较为成熟的产品，并占领了相当一部分市场，如丹麦的danfoss系列泵，而我国目前在这一技术领域还相当落后。

水液压泵存在柱塞-缸体、滑靴-斜盘和配流副三大摩擦副。柱塞-缸体副的工作状态的好坏直接影响整个液压泵的容积效率、机械效率和使用寿命。一般矿物油在50C时的运动粘度为15～70mm²/s，普通油压泵的柱塞副采用间隙配合即可实现高压密封；然而海淡水50℃时运动粘度为0.55～0.6mm²/s，大约是传统矿物油的1/40～1/50。如果海淡水柱塞泵也采用间隙配合密封方式，柱塞副处的配合间隙大小只能是几个微米才能够满足要求。从工艺的角度来说，由于形状公差很难达到这么高的要求，若设计这么小的间隙，柱塞与缸孔之间亦不利于装配。另外一方面，柱塞副的配合间隙太小，工作过程中容易被细小的污染物堵死，导致水液压泵对水介质的过滤精度提出了更高的要求，对污染更加敏感。

在国内研制的水压泵里面，柱塞副部分比较常用的密封方式是使用格莱圈密封。格莱圈是由一个O型橡胶密封圈以及一个抗磨的填充聚四氟乙烯(PTFE)方形圈组合而成。O型圈提供弹力，可以在无压力的情况下使方形圈对柱塞副进行密封，并且对PTFE方形圈在工作中的磨损起补偿的作用。但是格莱圈的许用工作频率最大只有5HZ，而海淡水液压泵柱塞副的运动频率至少为12.5HZ(以750转/分的转速计算)，远远高于格莱圈的最大工作频率。因此，格莱圈不适用于高频往复运动的柱塞副密封。此外，格莱圈装配相当不方便，特别对于缸孔较小的小流量柱塞泵而言，需要制作配套工装以便装配，维修也是相当不便。

综上所述，就目前国内技术而言，无论是间隙密封还是格莱圈密封都不能适用于水压柱塞泵。在水压泵柱塞副中采用具有创新意义的间隙自动补偿密封方式，实现柱塞副的无圈密封，在国际国内尚属首次。

发明內容

为了克服水液压泵柱塞副密封性差，柱塞摩擦阻尼大，容易磨损等缺点，本发明提供一种柱塞副密封间隙自动补偿结构，能够实现柱塞副密封间隙的自动补偿，减小柱塞和缸体的摩擦力，提高柱塞副使用寿命。

本发明的一种柱塞副密封间隙自动补偿装置，其柱塞副的密封机理采用间隙自动补偿结构，包括柱塞，压盖，O型圈，环形沟槽，柱塞套，缸体，沟通水道，容腔，孔底槽和堵头。其特征在于：该柱塞副密封间隙自动补偿装置包括柱塞1，压盖2，O型圈3，环形沟槽4，柱塞套5，缸体6，沟通水道7，容腔8，孔底槽9和堵头10；柱塞套5为工程塑料类弹性元件，装配时过盈压入缸孔中；柱塞与柱塞套为间隙配合，柱塞套5内嵌有柱塞1后的剩余空间称为容腔8；缸体6孔口设置防止高压水泄漏的O型圈3；缸体6孔口一端设置压盖2与缸体6紧固；缸孔外周位置平行于柱塞1运动方向设有沟通水道7、缸体6上设有与缸孔相通的环形沟槽4和孔底槽9；沟通水道7一端通向环形沟槽4，并通过孔底槽9与容腔8相通，另一端由堵头10进行密封。