專利名稱：超高壓三柱塞泵的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種柱塞泵，尤其是涉及一種超高壓三柱塞泵。
技術(shù)背景高壓三柱塞泵，主要包括機身、設置在機身內(nèi)的曲軸連桿式動力傳動裝 置及產(chǎn)生高壓的液力端。目前，國內(nèi)生產(chǎn)柱塞泵的廠家很多，最高額定工作壓力也只能局限在150Mpa以內(nèi)，而高于150Mpa壓力的柱塞泵，只能依靠 進口。其根本的原因就是超高壓技術(shù)上的突破是一個很大的技術(shù)瓶頸。其主 要原因是普通三柱塞泵液力端柱塞處的密封結(jié)構(gòu)大多采用傳統(tǒng)的接觸型密 封，其方式不外乎二種即壓緊式密封和自封式密封。壓緊式密封又稱為填 充式密封或填料密封，其密封原理是靠壓緊填料使其與柱塞表面和箱體內(nèi)表 面緊密接觸而密封的，其泄漏量和摩擦力均與壓緊力密切相關(guān)，摩擦力與壓 緊力成正比，填料、柱塞和箱體表面必須光潔還應盡可能提高表面硬度。而 自封式密封主要是靠輸送液體的壓力使密封圈唇部張開與柱塞表面和箱體 內(nèi)壁緊密接觸而密封的，其泄漏量和摩擦力同樣均與壓緊力密切相關(guān)，摩擦 力與壓緊力成正比，且填料、柱塞和箱體表面必須光潔還應盡可能提高表面 硬度。這兩種接觸型密封再加上習慣于采用的密封材料僅僅局限在硬橡膠、 聚四氟乙烯及尼龍等常規(guī)性材料上，由于填料或密封圈本身的強度和剛度所 限，即使在結(jié)構(gòu)上再增加多層密封環(huán)也難以在超高壓工作狀態(tài)下保持其應有 的形狀，而達到理想的接觸性密封的效果。另外，傳統(tǒng)的柱塞密封還有間隙密封的方式，其原理是柱塞和液缸體 之間經(jīng)精密研配使間隙在0. 003-0. 006mm，光潔度高于RaO. 2。即使這樣， 其密封效果也只能達到每平方厘米一千多公斤，而且金屬零件彈性變形小。 細小而又均勻的間隙需要精密加工來保證，結(jié)構(gòu)復雜，加工要求高，造價昂 貴。此外，超高壓密封對液力端裝配位置精度的要求也非常高，現(xiàn)國內(nèi)外臥 式超高壓柱塞泵動力端與液力端之間裝配無定位機構(gòu)，靠裝配工人憑經(jīng)驗來 保證裝配精度，使操作者在更換易損件的過程中無法保證原裝配精度，使泵 的精度與質(zhì)量下降這是當前超高壓泵系統(tǒng)的疑難之處。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有超高壓三柱塞泵中存在的不足，提供一種超 高壓三柱塞泵。解決超高壓三柱塞泵中存在的密封不好，裝配重復定位困難的問題。使三柱塞泵的壓力達到276Mpa ( 40000psi )，泵的液力端采用一種 獨特的結(jié)構(gòu)和密封方式，不僅保證了所需三柱塞泵超高壓力運行的高可靠 性，而且延長了柱塞泵的使用壽命。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 一種超高壓三柱塞泵，包 括機身、設置在機身內(nèi)的曲軸連桿式動力傳動裝置及產(chǎn)生高壓的液力端；所 述的液力端包括泵體、泵缸、柱塞及密封箱體；所述的泵缸和泵體之間依次 還有導向閥、排液彈簧、排出閥、閥座、吸入閥、進液彈簧。所述的泵體上 設置低壓水進入流道、高壓水流出流道；所述的泵缸上設置冷卻水流道；所 述的泵缸與柱塞之間設置柱塞套，所述的泵缸與密封箱體之間設置密封組 件；所述的密封箱體內(nèi)設置軸承及第一密封圈；所述的泵缸與密封組件之間 設置第二密封圈；所述的閥座兩端上設置第三密封圈、第四密封圈；其特征 在于所述的泵體為整體式結(jié)構(gòu)；所述的導向閥上圓周均布一組起緩沖作用 的導向孔；所述的冷卻水流道與泵體上設置低壓水進入流道貫通；所述的泵 體外設置托架滑塊式重復定位結(jié)構(gòu)；所述的泵體外設置托架滑塊式重復定位 結(jié)構(gòu)；所述的重復定位結(jié)構(gòu)包括托架與機身底腳之間螺栓聯(lián)接。進一步的，所述的柱塞和柱塞套之間的密封為間隙密封，所述的密封組 件與柱塞之間的密封為接觸密封。所述的液力端的高壓區(qū)的密封圈均采用超高分子量塑料密封。所述的柱塞和中間桿聯(lián)接處采用彈性夾套，保證三柱塞的同軸度位置及 均勻?qū)χ?。為了進一步保證裝配定位，所述的托架與機身底腳之間螺栓聯(lián)接還包括 設置了定位銷，所述的托架上螺栓聯(lián)接的螺栓孔為設置腰孔。超高壓技術(shù)上的突破其關(guān)鍵是兩方面超高壓力下密封和承壓的可靠性 問題。為保證整個柱塞泵的液力端在超高壓力276MPa下能夠正?？煽康剡\ 行，保證不泄漏，泵的液力端采用了一種獨特的密封結(jié)構(gòu)和自潤滑方式，與 選用的一種新型的超高分子量密封材料其特性相結(jié)合，既保障了超高壓力下 密封的可靠性，而且延長了柱塞泵密封件的使用壽命。本發(fā)明的積極效果l.獨特的結(jié)構(gòu)特點 本發(fā)明的超高壓三柱塞泵液力端在結(jié)構(gòu)設計方面，主要從以下幾方面突破A) 、特殊的密封方式液力端柱塞處的密封為了保障在超高壓下的密封效果我們在設計時摒 棄了傳統(tǒng)單一的密封方式，將傳統(tǒng)的自封式接觸型密封和間隙密封相結(jié)合。 其主要密封原理如下柱塞套與柱塞之間采用間隙配合，柱塞在往復運動中 向前推進時形成的高壓水，通過柱塞套與柱塞之間的間隙取得了節(jié)流降壓的 作用，然后再利用密封組件內(nèi)的超高分子量密封材料熱脹冷縮的特性進一步 加強了柱塞往復運行中的密封效果。B) 、獨特的自潤滑和冷卻方式在柱塞泵往復運行過程中，柱塞與密封材料之間不可避地會發(fā)生摩擦， 由此而產(chǎn)生熱量加劇零件的磨損和降低使用壽命，進而影響密封的可靠性。 為了解決這一難題，我們在液壓缸體上增加了兩個冷卻水循環(huán)孔，使得低壓 水能夠通過缸體將低壓常溫水輸送至柱塞密封處，不但能使柱塞在往復運動 中減少摩擦，起到自潤滑的效果，而且低壓水從缸體其中流道一冷卻孔進入， 通過密封組件又從缸體另 一冷卻孔排出缸體外，帶走柱塞在往復運動中摩擦 產(chǎn)生的熱量。C) 、托架滑塊式結(jié)構(gòu)設計三柱塞泵的超高壓密封不僅與密封材料和密封結(jié)構(gòu)有關(guān)，對各零件的位 置尺寸要求也很重要，即機身、三液壓缸體、閥座和泵體之間的合理定位對 整個超高壓泵的運行平穩(wěn)、往復運動中柱塞的摩擦以及密封的可靠性方面都起著保障作用。本發(fā)明在液力端設計了一滑塊式結(jié)構(gòu)。其作用原理如下首 先柱塞泵液力端采用立式安裝，確保機身、三液壓缸體、閥座和泵體之間的 合理定位正確后安裝上托架滑塊機構(gòu)，調(diào)整托架滑塊機構(gòu)的位置(滑塊機構(gòu) 與機身底腳之間設置腰孔)，保證滑塊機構(gòu)的上平面與泵體的底平面合理定 位，上緊滑塊與機身底腳的安裝螺絲及定位銷。這樣在每次裝拆更換零件時， 既能支承泵體，裝拆省時省力，又能保證更換密封等易損件時，液力端能合 理復位，避免了安裝時壓縮密封圈易受切割或拉毛受損導致密封泄漏，保障 了密封的可靠性。2、新密封材料的特點為了解決超高壓密封的難題，我們選用了一種超高分子量聚乙烯塑料， 其具有如下特性A) 、極高的耐磨性由于超高分子量塑料的獨特分子結(jié)構(gòu)，是它具有超然的抗滑動摩擦能 力。耐磨性高于一般的金屬和塑料制品，是碳鋼的6.6倍，不銹鋼的5.5 倍，黃銅的2L 3倍；是酚醛樹脂的17.9倍，尼龍六6倍，聚四氟乙烯 的5倍。B) 、極高的耐沖擊力抗沖擊強度高、韌性，優(yōu)異的彈性，表面硬度大，即使在低溫下，受到 強烈沖擊也不會斷裂。C) 、良好的耐化學腐蝕性抗化學腐蝕性優(yōu)異，可耐(除濃硫酸、濃硝酸、少數(shù)有機溶劑以外)幾 乎所有的酸、堿、鹽介質(zhì)。D) 、很低的摩擦系數(shù)自潤滑性能好、磨擦系數(shù)小、流阻小、節(jié)省能源。無毒、無味、無滲出物，極低的吸水率。優(yōu)良的抗環(huán)境應力開裂性能，是普通聚乙烯的200倍。 優(yōu)良的耐低溫性能即使在-176 °C時也不脆裂。正是由于超高分子量特種塑料具有以上耐磨損、耐沖擊、耐化學腐蝕、 自身潤滑、抗低溫磨損系數(shù)小、耐老化等這些優(yōu)良性能。以下將結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明進行較為詳細的說明。


圖1為本發(fā)明構(gòu)造剖#見圖。圖2為圖1的B-B方向構(gòu)造剖視圖。圖3為圖2中A部分液力端局部放大剖視圖。
具體實施方式
如圖1、 2、 3、 4所示， 一種超高壓三柱塞泵，包括機身1、設置在機 身內(nèi)的曲軸連桿式動力傳動裝置及產(chǎn)生高壓的液力端。所述的曲軸連桿式動 力傳動裝置包括曲軸3、連桿2、十字頭4、中間桿5、彈性夾套6、壓帽7。 所述的液力端包括泵體22、泵缸26、柱塞8及密封箱體9;所述的泵缸26 和泵體22之間依次還有導向閥20、排液彈簧21、排出閥18、閥座19、吸 入闊16、進液彈簧15。所述的泵體22上設置低壓水進入流道24、高壓水 流出流道23。所述的泵缸26上i殳置冷卻水流道25。所述的泵釭26與4主塞 8之間設置柱塞套14。所述的泵缸26與密封箱體9之間設置密封組件13; 所述的密封組件包括密封座131、密封函132、第五密封圈133。所述的密 封箱體9內(nèi)設置軸承11及第一密封圈10;所述的泵缸26與密封組件13之 間設置第二密封圏12;所述的閥座19兩端上設置第三密封圈17、第四密封 圈29。所述的泵體22為整體式結(jié)構(gòu)。所述的冷卻水流道25與泵體22上設 置低壓水進入流道24貫通。所述的泵體22外設置托架滑塊式重復定位結(jié)構(gòu) 27;所述的重復定位結(jié)構(gòu)包括托架27與機身1底腳30之間螺栓聯(lián)接。保證 滑塊機構(gòu)的上平面與泵體的底平面合理定位，上緊托架與機身底腳的安裝螺 絲。為了進一步保證裝配定位，所述的托架與機身底腳之間螺栓聯(lián)接還包括 設置了定位銷，所述的托架上螺栓聯(lián)接的螺栓孔為設置腰孔。進一步的，所述的柱塞8和柱塞套14之間的密封為間隙密封，所迷的密封組件13與柱塞8之間的密封為接觸密封。所述的液力端的高壓區(qū)的密封圏均采用超高分子量塑料密封。 所述的柱塞8和中間桿5聯(lián)接處采用彈性夾套6，保證三柱塞的同軸度位置及均勻?qū)χ?。所述的導向閥20上圓周均布一組起緩沖作用的導向孔28是八個孔。 所述的泵體上進、出水口均為對稱布置，便于外部管路聯(lián)接安裝。 工作過程是外部動力源帶動曲軸3旋轉(zhuǎn)，再由曲軸3帶動連桿2、十字 頭4、中間桿5、柱塞8作往復運動，當柱塞5自左向右移動時，泵缸26 內(nèi)形成負壓，則液體經(jīng)吸入閥16進入泵缸26內(nèi)，直到柱塞移動到最后位置 時(曲軸轉(zhuǎn)180° ),進液過程結(jié)束。當柱塞自右向左移動時，缸內(nèi)液體受 擠壓，壓力增大，吸入閥8關(guān)閉，排出閥10打開，液體被排出。為了保證柱塞在往復運動中和280Mpa的超高壓力作用下能夠不泄漏， 本裝置在柱塞和柱塞套之間采用間隙密封以及柱塞和密封組件之間采用接 觸密封相結(jié)合的方式很好地達到了在超高壓力下往復運動動密封的效果。另 外，整個高壓密封處均采用超高壓分子量材料密封，泵缸和閥座均采用高強 度鋼經(jīng)過自增強工藝
權(quán)利要求
1.一種超高壓三柱塞泵，包括機身、設置在機身內(nèi)的曲軸連桿式動力傳動裝置及產(chǎn)生高壓的液力端；所述的液力端包括泵體、泵缸、柱塞及密封箱體；所述的泵缸和泵體之間依次還有導向閥、排液彈簧、排出閥、閥座、吸入閥、進液彈簧；所述的泵體上設置低壓水進入流道、高壓水流出流道；所述的泵缸上設置冷卻水流道；所述的泵缸與柱塞之間設置柱塞套，所述的泵缸與密封箱體之間設置密封組件；所述的密封箱體內(nèi)設置軸承及第一密封圈；所述的泵缸與密封組件之間設置第二密封圈；所述的閥座兩端上設置第三密封圈、第四密封圈；其特征在于所述的泵體為三缸整體式結(jié)構(gòu)；所述的導向閥上圓周均布一組起緩沖作用的導向孔；所述的冷卻水流道與泵體上設置低壓水進入流道貫通；所述的泵體外設置托架滑塊式重復定位結(jié)構(gòu)；所述的重復定位結(jié)構(gòu)包括托架與機身底腳之間螺栓聯(lián)接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高壓三柱塞泵，其特征在于所述的柱塞和 柱塞套之間的密封為間隙密封，所述的密封組件與柱塞之間的密封為接觸密 封。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1、 2所迷的超高壓三柱塞泵，其特征在于所述的液力 端的高壓區(qū)的密封圈均采用超高分子量塑料密封。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、 2所述的超高壓三柱塞泵，其特征在于所述的傳動 裝置包括中間桿，所述的柱塞和傳動裝置的中間桿聯(lián)接處設置彈性夾套。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的超高壓三柱塞泵，其特征在于所述的超高分 子量塑料是聚乙烯塑料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1、 2所述的超高壓三柱塞泵，其特征在于所述的導向 閥上圓周均布一組起緩沖作用的導向孔是八個孔。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高壓三柱塞泵，其特征在于所述的托架與 機身底腳之間螺栓聯(lián)接還包括設置了定位銷，所述的托架上螺栓聯(lián)接的螺栓 孔為設置腰孔。
全文摘要
一種超高壓三柱塞泵，包括機身、曲軸連桿式動力傳動裝置及產(chǎn)生高壓的液力端。液力端包括泵體、泵缸、柱塞及密封箱體。泵缸和泵體之間依次還有導向閥、排液彈簧、排出閥、閥座、吸入閥、進液彈簧。泵體上設置低壓水進入流道、高壓水流出流道。泵缸上設置冷卻水流道。泵缸與柱塞之間設置柱塞套。泵缸與密封箱體之間設置密封組件。密封箱體內(nèi)設置軸承及第一密封圈。泵缸與密封組件之間設置第二密封圈。閥座兩端上設置第三密封圈、第四密封圈。所述的泵體為整體式結(jié)構(gòu)。導向閥上圓周均布一組起緩沖作用的導向孔。冷卻水流道與泵體上設置低壓水進入流道貫通。所述的泵體外設置托架滑塊式重復定位結(jié)構(gòu)。由于采用多重密封及重復定位結(jié)構(gòu)，解決泵的密封不好，裝配重復定位困難的問題。
文檔編號F04B53/02GK101403380SQ20081012219
公開日2009年4月8日 申請日期2008年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月11日
發(fā)明者柯仲政, 柯伯成, 柯伯留, 柯寶來, 汪麗君, 堅 王, 耿煥庚, 蔣輝東, 鮑際輝 申請人:黃山泰安達機電科技有限公司