НАСОС Российский патент 1995 года по МПК F04B15/00 F04B49/00 

Изобретение относится к насосостроению, а именно к объемным насосам, например буровым.

Известен насос, содержащий установленный в корпусе цилиндр с крышкой и размещенным в нем с образованием рабочей и управляющей камер поршнем со штоком, пропущенным через крышку цилиндра, нагнетательный и всасывающий клапаны, последний из которых включает седло и затвор, выполненный в виде охватывающей поршень втулки, установленной с возможностью перемещения относительно цилиндра и поршня и имеющей горловину для взаимодействия с седлом.

Известен аналогичный насос, в котором свободный торец втулки взаимодействует с торцом крышки цилиндра.

Недостатком этих насосов является невозможность регулирования объемной подачи из-за постоянства объема рабочей полости (камеры).

Целью изобретения является обеспечение возможности регулирования объемной подачи насоса путем удержания затвора всасывающего клапана в открытом положении в период выполнения насосом такта нагнетания.

Сущность изобретения заключается в том, что в насосе, содержащем установленный в корпусе цилиндр с крышкой и размещенным в нем с образованием рабочей и управляющей камер поршнем со штоком, пропущенным через крышку цилиндра, нагнетательный и всасывающий клапаны, последний из которых включает седло и затвор, выполненный в виде охватывающей поршень втулки, установленной с возможностью перемещения относительно цилиндра и поршня и имеющей горловину для взаимодействия с седлом и свободный торец для взаимодействия с торцом крышки цилиндра, крышка цилиндра установлена с возможностью осевого перемещения, нагружена пружиной и снабжена регулируемым упором для образования со стороны камеры управления регулируемого зазора между торцами цилиндра и крышки, причем величина зазора устанавливается указанным упором в диапазоне от нуля до максимальной величины хода поршня.

На фиг. 1 представлен предлагаемый насос, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид по стрелке Б на фиг. 1.

Насос содержит неподвижно установленный в корпусе 1 цилиндр 2 с размещенным в нем с образованием рабочей камеры 3 поршень 4, кинематически связанный с приводом (не показан) через жестко скрепленный с ним и пропущенный через цилиндр 2 и корпус 1 шток 5. Рабочая камера 3 сообщена с нагнетательной магистралью 6 через нагнетательный клапан 7, обратная сторона которого служит седлом 8 всасывающего клапана, выполненного в виде охватывающей поршень 4 втулки 9 с горловиной 10, расположенной в рабочей камере 3. Втулка 9 установлена с возможностью перемещения относительно цилиндра 2 и поршня 4 и имеет привод возврата ее к седлу 8, выполненный в виде образованной между цилиндром 2 и штоком 5 камеры управления 11.

Рабочая камера 3 сообщена со всасывающей магистралью 12 через кольцевой зазор между седлом 8 и горловиной 10. Цилиндр 2 имеет крышку 13, через которую пропущен шток 5. Крышка подпружинена относительно цилиндра 2 посредством пружины 14, при этом зазор между торцом цилиндра и крышкой может регулироваться в интервале от нуля до величины максимального хода поршня посредством регулируемого упора, например кулачка 15 с приводом, в частности с рукояткой 16, посаженной на ось кулачка. Кулачок взаимодействует с крышкой 13, в частности с ее выступом 17. Регулируемый упор может быть выполнен, например, в виде винтовой пары, зубчато-реечной пары и т.п. Пружина 14 выполнена регулируемой, для чего она снабжена упором 18, который устанавливается на различных расстояниях от крышки 13 посредством гайки (гаек) 19.

В крышке 13 выполнено кольцевое отверстие 20, а в поршне 4 ответный ему бурт 21 для перекрытия отверстия 20 при крайнем положении поршня 4. Через отверстие 20 полость 11 сообщается с всасывающей магистралью 12.

Насос работает следующим образом.

Крышка 13 установлена, например, вплотную к корпусу цилиндра 2 (режим наибольшей подачи). При ходе поршня 4 в сторону камеры управления 11 происходит снижение давления в рабочей камере 3 и закрытие нагнетательного клапана 7. Жидкость из камеры 11 через отверстие 20 перетекает во всасывающую магистраль 12, повышая давление в последней. Втулка 9 под действием силы трения с поршнем и перепада давления в магистрали 12 и рабочей камере 3, действующего на неуравновешенную площадь втулки 9, перемещается вместе с поршнем 4. Через зазор между горловиной 10 и седлом 8 в рабочую камеру 3 перетекает жидкость, вытесняемая из камеры 11 и магистрали 12, при этом происходит незначительное уменьшение давления во всасывающей магистрали. При упоре втулки 9 в крышку 13 она останавливается, поршень продолжает двигаться и в конце хода бурт 21 перекрывает отверстие 20, что приводит к повышению давления в камере 11. Давление в камере 11 перемещает крышку 13, сжимая пружину 14 и одновременно втулку 9 в сторону седла 8. В момент достижения поршнем мертвой точки втулка 9 взаимодействует с седлом 8, т.е. всасывающий клапан закрыт, рабочая камера 3 изолирована от всасывающей магистрали 12. В начале движения поршня 4 влево втулка 9 прижата к седлу 8 силой трения и силой возрастающего давления в камере 3 на неуравновешенную площадь заплечиков горловины 10. При дальнейшем нарастании давления в камере 3 нагнетательный клапан 7 открывается и жидкость из камеры 3 перетекает в магистраль 6.

В описанном случае возрастание давления в камере 3, т.е. начало цикла нагнетания, начинается с началом перемещения поршня 4 влево, практически при прохождении поршнем мертвой точки. В конце хода поршня влево клапан 7 под действием пружины закрывается, циклы всасывания и нагнетания повторяются.

В случае, когда крышка 13 отодвинута посредством регулируемого упора, в частности рукоятки 16, взаимодействующей на кулачки 15, на некоторое определенное расчетным или опытным путем расстояние от торца цилиндра 2, при цикле всасывания втулка 9 перемещается вправо до взаимодействия с крышкой 13. В правом крайнем положении поршня 4 всасывание прекращается, однако втулка 9 в отличие от вышеописанного случая, остается на месте, поскольку давление в камерах 11, 12 и 3 одинаково, так как полости сообщены между собой. При обратном ходе поршня 4 втулка 9 начинает перемещаться вместе с ним за счет сил сцепления. Давление в упомянутых трех полостях остается постоянным, пока горловина 10 не коснется седла 8, после чего давление в уменьшающейся камере 3 начинает повышаться, в результате открывается клапан 7 и жидкость из камеры 3 поступает в нагнетательную магистраль 6.

В последнем случае объем камеры 3 в рабочем, т.е. замкнутом положении меньше, чем в первом, следовательно, подача также меньше, при этом объем подачи тем меньше, чем больше расстояние между торцом цилиндра и крышкой 13, а при расстоянии, равном ходу поршня, подача равна нулю, поскольку рабочий объем камеры 3 на цикле нагнетания равен объему в начале цикла всасывания и клапан 7 не открывается.

Изобретение может быть использовано в конструкциях буровых насосов. Цель изобретения - обеспечение возможности регулирования объемной подачи насоса путем удержания затвора всасывающего клапана в открытом положении в период выполнения насосом такта нагнетания. В корпусе 1 установлен цилиндр 2 с крышкой 13. В цилиндре 2 размещен с образованием рабочей 3 и управляющей камер 11 поршень 4 с штоком 5. Шток 5 пропущен через крышку 13. Всасывающий клапан выполнен в виде охватывающей поршень 4 втулки 9, установленной с возможностью перемещения относительно цилиндра 2 и поршня 4 и имеющей горловину для взаимодействия с седлом 8 и свободный торец для взаимодействия с торцом крышки 13. Крышка 13 установлена с возможностью осевого перемещения, нагружена пружиной 14 и снабжена регулируемым упором 15 для образования со стороны камеры 11 регулируемого зазора между торцами цилиндра 2 и крышки 13. Величина зазора устанавливается упором 15 в диапазоне от нуля до максимальной величины хода поршня 4. 3 ил.

НАСОС, содержащий установленный в корпусе цилиндр с крышкой и размещенным в нем с образованием рабочей и управляющей камер поршень со штоком, пропущенным через крышку цилиндра, нагнетательный и всасывающий клапаны, последний из которых включает седло и затвор, выполненный в виде охватывающей поршень втулки, установленной с возможностью перемещения относительно цилиндра и поршня и имеющей горловину для взаимодействия с седлом и свободный торец для взаимодействия с торцом крышки цилиндра, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности регулирования объемной подачи насоса путем удержания затвора всасывающего клапана в открытом положении в период выполнения насосом такта нагнетания, крышка цилиндра установлена с возможностью осевого перемещения, нагружена пружиной, снабжена регулируемым упором для образования со стороны камеры управления регулируемого зазора между торцами цилиндра и крышки, причем величина зазора устанавливается указанным упором крышки в диапазоне от нуля до максимальной величины хода поршня.