[发明专利]一种基于气体隔离的高压液体柱塞副

说明书

本发明公开了一种基于气体隔离的高压液体柱塞副，包括内部为中空结构的缸体和内部为中空结构的大柱塞；大柱塞设置在缸体内部，上部外壁与缸体滑动配合，下部外壁与缸体内壁之间形成第一密封腔；缸体内下部设置有液体腔，液体腔和与大柱塞下表面之间设置有联通第一密封腔的隔离腔；还包括下部设置在大柱塞内部与其内壁滑动配合的小柱塞，大柱塞内部与小柱塞下表面之间形成第二密封腔；第二密封腔与第一密封腔之间通过至少一个阻尼小孔联通；大柱塞上方和缸体之间连接有弹簧；本发明通过高压气膜隔离液体介质和密封圈，防止杂质进入摩擦副，提高柱塞副寿命并且可以避免液体介质外泄，同时避免工作介质对柱塞和密封件的腐蚀。

技术领域

本发明涉及一种柱塞副，具体涉及一种基于气体隔离的高压液体柱塞副。

背景技术

水泵广泛应用在城市供水、冶金、石化、电力、煤化、工业清洗和造纸等行业；离心泵、隔膜泵和柱塞泵是主要的水泵形式，前两者压力较低、后者体积较大；水中的固体颗粒和污水等很容易导致泵的密封失效，大大降低其工作性能和使用寿命；离心泵和隔膜泵由于结构原理和材料的原因限制了其工作压力的提高，柱塞式结构是高压水泵的理想形式；柱塞副密封都是采用成型密封，一般通过密封圈隔离介质；对高压水泵而言，本身的高压和水中杂质的存在将加速密封圈和柱塞的磨损，导致柱塞泵密封失效，造成泄露；柱塞泵的一部分磨损来自设计和装配的不合理，另外还有最重要的一部分来自密封圈；由于冶金、电力和清洗等行业的水介质杂质较多并且很多是污水，柱塞副及其密封件的寿命较低，大大影响了该领域高压水泵的发展；工业上的密封大多采用接触式密封和非接触式机械密封；其中非接触式机械密封包括周向圆弧槽、雷列台阶面和螺旋槽面的流体动压密封，也将它们统称为干气密封；干气密封主要在离心式压缩机和船舶艉轴前端气体密封，采用动静压混合支撑原理提供压力气膜实现密封；气膜比较薄，并且不能在液体容积腔体积变化过程中实现自动压力补偿与调节，无法用于柱塞副吸排液体的结构。

发明内容

本发明提供一种安全可靠、工作寿命长的基于气体隔离的高压液体柱塞副。

本发明采用的技术方案是：一种基于气体隔离的高压液体柱塞副，包括内部为中空结构的缸体和内部为中空结构的大柱塞；大柱塞设置在缸体内部，上部外壁与缸体滑动配合，下部外壁与缸体内壁之间形成第一密封腔；缸体内下部设置有液体腔，液体腔与大柱塞下表面之间设置有联通第一密封腔的隔离腔；还包括下部设置在大柱塞内部与其内壁滑动配合的小柱塞，小柱塞上部设置在大柱塞外部；大柱塞下部设置有向内凹陷的台阶；大柱塞内部与小柱塞下表面之间形成第二密封腔；第二密封腔与第一密封腔之间通过至少一个阻尼小孔联通；大柱塞上方和缸体之间连接有弹簧。

进一步的，所述小柱塞与大柱塞滑动配合处设置有第一密封圈。

进一步的，所述大柱塞和缸体之间，第一密封腔上部设置有至少一个第二密封圈。

进一步的，所述小柱塞上端超出缸体上表面。

进一步的，所述大柱塞上表面设置有盖板。

进一步的，所述缸体上表面设置有缸体盖板。

进一步的，所述缸体上部和与液体腔接触的下部采用分体结构。

本发明的有益效果是：

(1)本发明通过小柱塞的压缩形成一层稳定的高压气膜，通过高压气膜隔离液体介质和密封圈，防止杂质进入摩擦副，提高柱塞副寿命并且可以避免液体介质外泄；

(2)本发明中的高压气膜能满足柱塞高压排水的要求，利用高压气膜容积腔的快速膨胀使其产生较大的、稳定的真空度，保证柱塞副顺利吸水；

(3)本发明设置有阻尼小孔，有利于高压密封时的气膜动态生成和吸液时真空度的保持；

(4)本发明通过设置弹簧实现定位保证小柱塞压缩气体和膨胀气体过程中处于静止，达到气体压力控制要求后与小柱塞实现共同移动。