НАСОС С МУСКУЛЬНЫМ ПРИВОДОМ Российский патент 1995 года по МПК F04B9/14 

Изобретение относится к насосам для жидкостей, в частности к насосам, приводимым в действие мускульной силой, и может быть использовано для питания гидравлических устройств.

Известен насос с мускульным приводом, содержащий рабочий цилиндр с размещенными в нем соосно и приводимыми в движение с помощью рукоятки плунжером и подпружиненным поршнем, выключаемым при помощи фиксирующего устройства из работы по достижении насосом заданного уровня избыточного давления в его нагнетательной гидролинии. Фиксирующие устройства выполнены в виде подпружиненного, установленного перпендикулярно рабочей оси рабочего цилиндра, штыря и связанного с последним плунжера гидротолкателя, рабочая камера которого сообщена с нагнетательной гидролинией, а поршень снабжен кольцевой ступенчатой проточкой для взаимодействия с указанным штырем. По достижении заданного уровня избыточного давления в нагнетательной гидролинии рабочая жидкость в рабочей камере гидротолкателя воздействует на плунжер, который преодолевая усилие пружин, воздействует на штырь, прижимая его к кольцевой ступенчатой проточке на поршне. При совпадении штыря со ступенью меньшего диаметра проточки поршень неподвижно фиксируется в рабочем цилиндре насоса. В дальнейшем объемная подача насоса осуществляется только при возвратно-поступательном перемещении плунжера насоса (а.с. СССР N 842220, кл. F 04 B 9/14, 1976).

Недостаток известного насоса заключается в сложности конструкции, так как для обеспечения возможности производительной работы плунжера после достижения требуемого давления в нагнетательной магистрали необходима жесткая, без люфтов, фиксация поршня. По этой же причине возможно снижение КПД насоса. При этом, так как плунжер и поршень расположены соосно в одном рабочем цилиндре, требуется увеличение усилия на приводе насоса, так как в этом случае должно обеспечиваться одновременное осевое перемещение плунжера и поршня (до фиксации поршня). Кроме того, конструкция насоса не позволяет дополнительно снизить усилие на привод, обеспечивающее перемещение плунжера после остановки поршня.

Известен поршневой насос с мускульным приводом, содержащий корпус с цилиндром, в котором соосно размещены связанные с приводом с возможностью относительного осевого перемещения плунжер и кольцевой поршень с образованием между ними и цилиндром цилиндрической и кольцевой рабочих полостей, параллельно сообщенных через всасывающие и нагнетательные клапаны с баком перекачиваемой жидкости и потребителем. Плунжер и поршень соединены между собой через устройство автоматического отключения, выполненное в виде образованной в плунжере осевой камеры с подпружиненным со стороны привода поршеньком, радиальных каналов с шарами-фиксаторами и выполненной на внутренней поверхности поршня ответно радиальным каналам плунжера кольцевой выточки. Шары-фиксаторы расположены в радиальных каналах с возможностью их взаимодействия с кольцевой выточкой и поршеньком, а осевая камера сообщена с кольцевой рабочей полостью. Поршеньки основной и дополнительной осевых камер подпружинены пружинами с механизмами регулирования величины их сжатия. При достижении в нагнетательной магистрали заданного минимального давления пружины сжимаются и шары-фиксаторы выходят из кольцевой выточки кольцевого поршня. Основной и дополнительный кольцевые поршни разобщаются, и дополнительный поршень останавливается в верхнем положении. При достижении максимального заданного давления выход шаров-фиксаторов из кольцевой выточки основного поршня приводит к остановке последнего в верхнем положении. Дальнейшее нагнетание жидкости происходит только плунжером через его рабочую полость (а.с.СССР N 1379495, кл. F 04 B 9/14, 1986).

Недостатком известного насоса является сложность конструкции механизма фиксации поршней при достижении заданных давлений в нагнетательной гидролинии, что объясняется использованием для этой цели шарикового фиксатора. Кроме того, использование для фиксации поршней шариков требует технологических затрат, что обуславливает наличие люфта в конструкции и непроизводительный расход усилия, прилагаемого к рычагу и тем самым снижает КПД насоса. Так как срабатывание фиксатора происходит при поджатии подпружиненных поршеньков рабочей жидкостью, то одновременность срабатывания фиксаторов в сильной степени зависит от параметров пружин. Это также усложняет конструкцию насоса, так как требует тщательного подбора пружин с совпадающими параметрами. Кроме того, осевое перемещение поршня и плунжера в известном техническом решении осуществляется одним общим усилием, прикладываемым к приводу, что требует больших энергетических затрат. При этом в конструкции отсутствует возможность дополнительного снижения усилия на привод после фиксации поршня, затрачиваемого на перемещение плунжера при достижении в нагнетательной магистрали требуемой величины давления.

Из патентной литературы известен ручной гидронасос, содержащий корпус, в котором размещены два поршня одинакового диаметра с образованием рабочих полостей, параллельно сообщенных через всасывающие и нагнетательные клапаны со всасывающей и нагнетательной магистралью. Привод насоса выполнен в виде двуплечего рычага, закрепленного на корпусе насоса с возможностью качания. Поршни соединены штоками с концами двуплечего приводного рычага.

Недостаток известного насоса состоит в том, что он не позволяет снизить усилие на приводе при повышении давления в нагнетательной магистрали. Напротив, с повышением давления в магистрали усилие на приводе возрастает, что снижает КПД устройства.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является насос с мускульным приводом, содержащий корпус, приводной двуплечий рычаг с рукояткой, установленный с возможностью качания на оси, закрепленной на корпусе, качающийся узел, включающий поршень со штоком и плунжер, соединенные с двуплечим рычагом (см. авт.св. СССР N 1513180, кл. F 04 B 9/14, 1987).

Недостаток известного насоса также состоит в том, что он не позволяет снизить усилие на приводе при повышении давления в нагнетательной магистрали, с повышением давления в магистрали усилие на приводе возрастает и снижается КПД устройства.

Таким образом, известные технические решения при их осуществлении не позволяют достичь технического результата, заключающегося в уменьшении усилия на приводе при достижении в нагнетательной магистрали требуемого давления без усложнения конструкции, а также в повышении КПД.

Цель изобретения - снижение усилия на приводе без усложнения конструкции, а также повышение КПД.

Цель достигается тем, что в насосе с мускульным приводом, содержащим корпус, рабочие органы, установленные в нем с образованием рабочих полостей, один из которых выполнен в виде плунжера, всасывающие и нагнетательные магистрали и клапаны, последние из которых выполнены параллельно сообщающими рабочие полости с соответствующими магистралями, привод, выполненный в виде закрепленного на корпусе с возможностью качания двуплечего рычага, концы которого соединены с рабочими органами, второй рабочий орган выполнен в виде штока с втулкой на его конце, имеющий буртик, и полого поршня, связанных через пружину сжатия, расположенную в полости поршня, один конец которой соединен с внутренней торцевой поверхностью поршня, а другой - с буртиком втулки.

Поскольку плунжер и поршень соединены с концами двуплечего рычага, закрепленного на корпусе с возможностью качания, в результате усилия, приложенного к приводу, происходит осевое перемещение плунжера и поршня во взаимно противоположных направлениях. Это позволяет снизить усилие на привод до достижения величины требуемого давления в нагнетательной магистрали, так как в этом случае усилие затрачивается или на сжатие рабочей среды под плунжером, или под поршнем. Иначе говоря, в этом случае отсутствует холостой ход, что без повышения производительности позволяет снизить усилие на привод насоса. При этом до достижения величины требуемого давления в нагнетательной магистрали поршень и шток, соединенные через пружину сжатия, расположенную в полости поршня, соосно перемещаются как одно целое. При достижении в нагнетательной магистрали требуемой величины давления усилие, необходимое для перемещения поршня, превосходит усилие поджатия пружины и поршень останавливается в крайнем верхнем положении, а шток поршня, соединенный с поршнем через пружину сжатия с возможностью осевого перемещения, продолжает совершать возвратно-поступательные движения, сжимая и разжимая пружину. При этом энергия, аккумулированная пружиной при холостом ходе штока поршня, используется при движении плунжера вниз, что позволяет снизить усилие на привод насоса при достижении в нагнетательной магистpали величины требуемого давления. Отсутствие холостого хода насоса до достижения величины требуемого давления и использования холостого хода штока после этого позволяют повысить КПД насоса.

Кроме того, так как при достижении требуемого давления в нагнетательной магистрали работает только плунжер, то и усилие на приводе также снижается, так как уменьшаются непроизводительные затраты на перекачивание жидкости. Это также повышает КПД насоса. Использование для управления положением поршня в зависимости от давления в нагнетательной магистрали, пружины сжатия, соединяющей шток с поршнем, не усложняет конструкцию насоса.

На фиг. 1 изображен насос с мускульным приводом в разрезе; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Насос с мускульным приводом содержит корпус 1, в котором размещены связанные с приводом 2 плунжер 3 и поршень 4 с образованием рабочих полостей 5 и 6. Рабочие полости 5 и 6 параллельно сообщены через всасывающие 7 и нагнетательные 8 клапаны с всасывающей 9 и нагнетательной 10 магистралями. В поршне 4 выполнена соосно цилиндрическая камера 11. Шток 12 соединен с поршнем 4 с возможностью осевого перемещения через пружину 13, расположенную в камере 11. Привод 2 выполнен в виде двуплечего рычага, закрепленного на корпусе 1 насоса с возможностью качания на оси 14. Плунжер 3 и шток 12 соединены с концом двуплечего рычага с помощью осей 15 и 16. Направляющие штока 12 выполнены в виде гаек 17, 18, одна из которых установлена на корпусе 1 насоса, а другая - в верхней части камеры 11 поршня 4. Шток 12 размещен в камере 11 с помощью охватывающей его по диаметру втулки 19 и закрепленной на нем путем развальцовки. Диаметр втулки 19 обеспечивает зазор для свободного хода штока 12. Втулка 19 снабжена буртиком 20, которым она лежит на верхнем витке пружины 13. Привод 2 может быть выполнен, например, в виде П-образной скобы 21, переходящей в рукоятку 22. В скобе 21 выполнены три сквозных отверстия для размещения в них осей 14-16.

Насос работает следующим образом.

При величине давления в нагнетательной магистрали 10 ниже заданной величины плунжер 3 и шток 12 поршня 4 совершают возвратно-поступательные движения в противоположных направлениях. При этом пружина 13 в камере 11 поршня 4 находится в предварительно поджатом состоянии и плотно подпирает втулку 19 к гайке 18. В этом случае шток 12 и поршень 4 движутся как одно целое. Это продолжается до тех пор, пока величина давления рабочей среды в нагнетательной магистрали 10 не достигнет требуемой величины. При этом усилие, необходимое для перемещения поршня 4 вниз, превосходит усилие поджатия пружины 13. В результате поршень 4 останавливается в крайнем верхнем положении, а шток 12 через втулку 19 начинает сжимать пружину 13, продолжая возвратно-поступательные движения. В дальнейшем объемная подача насоса осуществляется только плунжером 3.

Использование: для питания гидравлических устройств. Сущность изобретения: приводной двуплечий рычаг с рукояткой установлен с возможностью качания на оси, закрепленной на корпусе. Качающийся узел содержит поршень со штоком и плунжер, соединенные с двуплечим рычагом и расположенные в корпусе с образованием двух рабочих камер. Камеры паральллельно сообщены через всасывающие нагнетательные клапаны с соответствующими магистралями. Пружина сжатия расположена в цилиндрической камере, соосно выполненной в поршне. Поршень соединен со штоком с возможностью осевого перемещения через пружину. Плунжер и шток соединены с противолежащими плечами рычага. 2 ил.

НАСОС С МУСКУЛЬНЫМ ПРИВОДОМ, содержащий корпус, приводной двуплечий рычаг с рукояткой, установленный с возможностью качания на оси, закрепленной на корпусе, качающийся узел, включающий поршень со штоком и плунжер, соединенные с двуплечим рычагом и расположенные в корпусе с образованием двух рабочих камер, параллельно сообщенных через всасывающие и нагнетательные клапаны с соответствующими магистралями, отличающийся тем, что насос снабжен пружиной сжатия, расположенной в цилиндрической камере, соосно выполненной в поршне, соединенном со штоком с возможностью осевого перемещения через пружину, а плунжер и шток поршня соединены с противолежащими плечами двуплечего рычага.