РУЧНОЙ ДВУХЦИЛИНДРОВЫЙ ГИДРОНАСОС Российский патент 1994 года по МПК F04B9/14 

Изобретение относится к технике высоких и сверхвысоких гидростатических давлений.

Известные ручные поршневые гидронасосы [1] не позволяют получать высокие и сверхвысокие гидростатические давления, например 1000 атм и более, что связано с тем, что в каждом цикле за один ход поршня избыточное давление в цилиндрах гидронасоса возрастает, начиная от нуля до предельного значения, в связи с чем практически подобными гидронасосами можно развить при соответствующем выборе диаметра цилиндра давление порядка 150-200 кг/см² или во всяком случае не более 500-600 кг/см².

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому гидронасосу является ручной двухцилиндровый гидронасос [2], содержащий корпус с емкостью для перекачиваемой жидкости, первый и второй поршни, размещенные в цилиндрах с возможностью движения в противофазе от общей приводной рукоятки, установленной в корпусе на оси качания и расположенной между ними, средства распределения, включающие всасывающий и нагнетательный клапаны.

При высоких давлениях порядка 700-1000 атм и особенно при сверхвысоких давлениях 1000-4000 атм на работу этого гидронасоса и подобных ему существенное влияние оказывает сжимаемость жидкости и объемная податливость рабочей полости цилиндров до нагнетательного клапана.

Не трудно показать [3], что подъем давления в магистрали от гидронасоса существенно снижается при приближении давления к некоторой величине, которую можно определить по формуле
P_н = +P_o, где Р_н - предельное давление в магистрали;
b - изменение объема в цилиндре за один ход поршня;
β - приведенный коэффициент сжимаемости жидкости, учитывающий также податливость рабочей полости цилиндра;
с - объем вредного пространства цилиндра;
Р_о - подпор давления на входе гидронасоса.

Для обеспечения умеренной мускульной силы на рукоятке гидронасоса высокого и особенно сверхвысокого давления приходится уменьшать площадь эффективного сечения поршня и увеличивать передаточное отношение плеч рычага, что приводит к малому вытесняемому объему за один ход поршня. В результате вытесняемый объем за один ход поршня становится соизмеримым или даже меньшим объема вредного пространства цилиндра, тем более, что с возрастанием давления увеличиваются объемные потери за счет протечек жидкости.

Таким образом, из-за ощутимого влияния сжимаемости жидкости, податливости рабочей полости цилиндра и протечек на высоких и сверхвысоких давлениях наступает момент, когда гидронасос практически перестает закачивать жидкость в магистраль при отсутствии достаточно высокого подпора давления на входе цилиндра насоса.

Отсюда следует, что наиболее эффективным способом повышения предела давления, развиваемого ручным поршневым гидронасосом, является создание достаточно высокого подпора давления на входе цилиндра насоса.

Целью изобретения является повышение верхнего предела давления, создаваемого ручным поршневым гидронасосом, без существенного увеличения мускульной силы на рукоятке.

Это достигается тем, что в ручном двухцилиндровом гидронасосе, содержащем корпус с емкостью для перекачиваемой жидкости, первый и второй поршни, размещенные в цилиндрах с возможностью движения в противофазе от общей приводной рукоятки, установленной в корпусе на оси качания и расположенной между ними, средства распределения, включающие всасывающий клапан для периодического соединения первого цилиндра с емкостью и нагнетательный клапан для соединения второго цилиндра с емкостью и нагнетательный клапан для соединения второго цилиндра с нагнетательной гидролинией насоса, причем первый цилиндр сообщен с вторым цилиндром при помощи обратного клапана, открываемого в сторону второго цилиндра, а эффективная площадь первого цилиндра больше эффективной площади второго цилиндра в 1,1-2,0 раза.

Существенными отличительными признаками изобретения, создающими положительный эффект по сравнению с известными аналогичными устройствами, являются снабжение устройства промежуточным клапаном, открывающимся в сторону от первого ко второму цилиндру, и выполнение первого цилиндра большей эффективной площади по сравнению со вторым цилиндром в 1,1-2,0 раза. Благодаря этому при работе гидропресса во втором гидроцилиндре постоянно поддерживается высокое давление начального подпора. Последнее позволяет второй цилиндр выполнить существенно меньше эффективной площади и тем самым снизить мускульную силу на рукоятке гидронасоса, что совокупно повышает верхний предел давления на выходе гидронасоса.

На фиг.1 изображен пример конкретного выполнения ручного двухцилиндрового гидронасоса; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - другой, аналогичный вариант гидравлической схемы конкретного выполнения ручного двухцилиндрового гидронасоса.

Ручной двухцилиндровый гидронасос состоит из двух цилиндров, выполненных в скалке 1 (фиг.1) с возможностью перемещения ее вдоль оси цилиндров, и подвижно закрепленных поршней 2 и 3.

Рабочая полость первого цилиндра (первого по направлению потока жидкости) сообщается с рабочей полостью второго цилиндра по центральному клапану в скалке 1 через промежуточный клапан 4, причем первый цилиндр выполнен большей эффективной площади по сравнению со вторым цилиндром, например в 1,1-2,0 раза, и соединяется по центральному каналу в поршне 3 через всасывающий клапан 5 с баком 6, заполненным жидкостью, например маслом.

Рабочая полость второго цилиндра соединена по центральному каналу в поршне 2 через нагнетательный клапан 7 с магистралью высокого давления (по стрелке Р).

Скалка 1 шарнирно соединена с вилкой 8 (фиг.2) рычага 9 с рукояткой 10, опирающегося через ось 11 на корпус 12 (фиг.1) в его пазу.

В примере конкретного выполнения ручного двухцилиндрового гидронасоса с неподвижно закрепленными цилиндрами и поршнями на общей скалке с возможностью ее перемещения вдоль оси поршней (фиг.3) устройство аналогично предыдущему. Этот вариант менее предпочтителен, поскольку размещение промежуточного клапана внутри скалки с поршнями малого поперечного сечения конструктивно затруднено, вследствие чего появляется обводной канал, увеличивающий вредное пространство рабочих полостей цилиндров.

При ходе скалки 1 влево (фиг.1) через всасывающий клапан 5 жидкость из бака 6 засасывается в первый цилиндр. Из второго цилиндра жидкость вытесняется через нагнетательный клапан 7 в магистраль (по стрелке Р). При этом промежуточный клапан 4 заперт давлением во втором цилиндре.

При ходе скалки 1 вправо жидкость из первого цилиндра вытесняется через промежуточный клапан 4 и создает в первом и втором цилиндрах давление за счет того, что эффективная площадь первого цилиндра больше, чем эффективная площадь второго цилиндра и, следовательно, вытесняемый им объем жидкости превышает одновременно высвобождаемый объем во втором цилиндре. Избыточный объем жидкости из второго цилиндра поступает в магистраль через нагнетательный клапан 7.

При повторном движении скалки 1 влево вытеснение жидкости из второго цилиндра через нагнетательный клапан 7 в магистраль происходит от предварительного созданного в нем давления, которое удерживается промежуточным клапаном 4. Благодаря этому эффективность работы гидронасоса на высоких и сверхвысоких давлениях по сравнению с известными ручными гидронасосами существенно повышается.

Сущность изобретения: первый и второй поршни размещены в цилиндрах с возможностью движения в противофазе от общей приводной рукоятки, установленной в корпусе на оси качания и расположенной между ними. Средства распределения содержат всасывающий клапан для периодического соединения первого цилиндра с емкостью для перекачиваемой жидкости и нагнетательный клапан для соединения второго цилиндра с нагнетательной гидролинией насоса. Первый цилиндр сообщен с вторым цилиндром обратным клапаном, открываемым в сторону второго цилиндра. Эффективная площадь первого цилиндра больше эффективной площади второго цилиндра в 1,1 - 2,0 раза. 3 ил.

РУЧНОЙ ДВУХЦИЛИНДРОВЫЙ ГИДРОНАСОС, содержащий корпус с емкостью для перекачиваемой жидкости, первый и второй поршни, размещенные в цилиндрах с возможностью движения в противофазе от общей приводной рукоятки, установленной в корпусе на оси качания и расположенной между ними, средства распределения, включающие всасывающий клапан для периодического соединения первого цилиндра с емкостью и нагнетательный клапан для соединения второго цилиндра с нагнетательной гидролинией насоса, отличающийся тем, что, с целью повышения верхнего предела давления, развиваемого насосом без существенного увеличения мускульной силы на приводной рукоятке, первый цилиндр сообщен с вторым цилиндром при помощи обратного клапана, открываемого в сторону второго цилиндра, причем эффективная площадь первого цилиндра больше эффективной площади второго цилиндра в 1,1 - 2,0 раза.