ГИДРОПРИВОДНАЯ ИМПУЛЬСНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1995 года по МПК B21J9/06 

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для использования в гидропульсационных прессах, установках импульсной очистки поверхностей, разрушения горных материалов и т. д.

Наиболее близким к предлагаемой установке следует считать гидропульсационный пресс с гидромоторным приводом пульсатора [1]
Однако это техническое решение недостаточно эффективно, поскольку может функционировать только при работе на смазывающих жидкостях, тогда как в ряде случаев, например при очистке поверхностей, при горячей штамповке и т. п. требуется в качестве рабочей жидкости вода.

Цель изобретения создание условий высокой работоспособности устройства при его работе на несмазывающих жидкостях с обеспечением эффективной пульсации.

Цель достигается тем, что гидроприводная импульсная установка содержит источник давления жидкости с баком и аккумулятором, гидропульсатор и исполнительный орган.

Главной особенностью технического решения является то, что установка выполнена двухконтурной, причем смазывающая рабочая жидкость является принадлежностью только одного из контуров, тогда как другой контур, включающий исполнительный механизм, отделен от первого мембраной водяного насоса и таким образом может быть наполнен любой жидкостью, в том числе и агрессивной. Также к важнейшим особенностям технического решения следует отнести введение в первый контур гидропульсатора в виде двух гидромеханизмов, а кроме того, и двух аккумуляторов.

Ряд особенностей предложения связан с конструктивным исполнением и функциональными нагрузками гидромеханизмов, один из которых выполняет функцию пульсационного насоса для перекачки жидкости в течение большей части рабочего цикла из полости водяного насоса, являющейся элементом первого контура, в полость аккумулятора высокого давления. Другой же гидромеханизм является по существу распределением жидкости в момент срабатывания первого аккумулятора, чем обеспечивается пульсационное нагнетание этой жидкости в ту же полость водяного насоса.

По другому варианту этого решения вместо последнего гидромеханизма может быть установлен золотник.

Конструктивное выполнение пульсационного насоса может иметь несколько вариантов, по одному из них он представляет собой полый корпус, в котором установлен приводной ротор с лопастью и ролик с дуговой лыской, вращаемый синхронно с ротором. Другой вариант конструктивного решения пульсационного насоса может быть представлен в виде планетарного роторного гидромеханизма с двумя вращаемыми замыкателями. Каждый замыкатель имеет выемку и установлен в роторе таким образом, чтобы при синхронном вращении с ротором он мог на некотором участке пропускать плотный контакт с внутренней круговой поверхностью корпуса. При этом внутри корпуса установлены две лопасти, контактирующие с лысками осей замыкателей.

Следующие особенности гидроприводной импульсной установки относятся к конструкции водяного насоса высокого давления, который выполнен в виде корпуса с всасывающим клапаном. В корпусе установлен поршень с гибкой герметичной оболочкой, выполняющей функцию мембраны.

Последняя представляет собою кольцо, герметизированное по наружному и внутреннему контурам в расточках корпуса и поршня. Сам же поршень имеет подпружиненный шток с перепускным клапаном на конце.

На фиг. 1 показана принципиальная гидросхема установки; на фиг. 2 компоновочная схема; на фиг. 3 мембранный водяной насос, продольный разрез; на фиг. 4 пульсационный насос в виде планетарного роторного гидромеханизма с двумя вращаемыми замыкателями.

Источник давления насос 1 приводится двигателем 2 с маховиком 3. В магистрали насоса 1 установлен роторный гидропульсатор 4 с аккумулятором 5 высокого давления. В обратной магистрали 6 размещен второй роторный механизм (или золотниковый распределитель) 7 с аккумулятором 8 низкого давления. Напорная линия насоса 1 соединена с магистралью аккумулятора 8 через распределитель 9, а с баком 10 через подпиточный насос 11. К гидромагистралям 12 подсоединен перекачной пульсирующий насос 13 с всасывающим клапаном 14 и подпиточным насосом 15. К нагнетательному каналу насоса подсоединен исполнительный орган 16 в виде поршня пресса (не показан) или сопловой насадки. Роторный механизм (гидропульсатор) 4 для установок малой мощности выполнен однозамыкательным, в корпусе этого механизма установлен замыкатель 17, а в рабочей полости ротор с вытеснительной лопастью 18, контактирующей с внутренней круговой поверхностью корпуса на большей части этой окружности. Для установок большой мощности роторный гидропульсатор (фиг. 4) имеет вид гидромеханизма с двумя замыкателями 19, установленными во вращающемся разгруженном роторе 20.

Вытеснительные лопасти 21, имеющие распpеделительные каналы, установлены на внутренней поверхности полого корпуса. Замыкатели имеют плотный контакт с этой поверхностью на большей части окружности 22, однако при проходе замыкателей через участок А этот контакт исчезает, освобождая проход для жидкости.

В пульсирующем насосе 13 установлена кольцеобразная мембрана 23 с уплотнениями 24, имеющая радиальные гофры. Своим наружным контуром мембрана входит в расточки 25 корпуса, а внутренним в расточки 26 поршня 27. В середине поршня установлен шток 28 с упором 29, пружиной 30 и клапаном 31.

Гидромагистраль 12 подсоединена к корпусу насоса каналом 32. Полость 33 от клапана 31 имеет сливной канал 34. В выступе 35 корпуса размещен всасывающий клапан 36, включающий в себя стакан 37, пружину 38, и ориентированный на всасывание канал 39. К рабочей полости 40 насоса подведен нагнетательный канал 41, к которому присоединяется магистраль исполнительного органа 16.

Гидроприводная импульсная установка работает следующим образом.

Движущими узлами установки являются насос 1, роторный гидропульсатор 4, второй роторный механизм 6 и подпиточный насос 11, которые приводятся во вращение двигателем 2 с маховиком 3. В основную часть времени гидропульсации (порядка 70% времени одного рабочего цикла) насос 1 и роторный гидромеханизм 4 нагнетают жидкость в аккумулятор 5. Затем замыкатель 17 перестает контактировать с поверхностью ротора, открывая проход жидкости. Лопасть 18 ротора проходит лыску замыкателя 17. Происходит выпуск жидкости из аккумулятора 5 и впуск ее в камеру насоса 13 под мембрану 23, которая, деформируясь, вытесняет воду из камеры 40 в насадку 16, производя соответствующую работу, например очистку поверхности струей воды из насадки. При этом второй гидромеханизм 7, вращаясь в противофазе, перекрывает проход жидкости в аккумуляторе 8.

Когда вытеснение воды заканчивается, подпиточный насос 15 начинает нагнетать воду через всасывающий клапан 36 (фиг. 3) в рабочую камеру 40. При этом мембрана 23 перемещается в обратном направлении, вытесняя жидкость через гидромагистрали в оба аккумулятора 5 и 8.

Таким образом, происходит возвратно-поступательное колебательное движение мембраны 23 и пульсирующее поступление жидкости в исполнительный орган 16. Обеспечивается регулирование конечных положений мембраны. В случае излишнего впрыска гидроприводной жидкости поршень 27 и его шток 28 получают увеличенный ход, в результате чего клапан 31 отойдет от своего седла, и избыточное количество жидкости через канал 34 будет выброшено в бак 10.

Преимущества предложенной конструкции гидроприводной импульсной установки сводятся к тому, что все основные узлы ее работают на очищенной смазывающей жидкости, чем обеспечивается длительная работоспособность установки при пульсирующей подаче любой загрязненной или агрессивной жидкости.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в гидропульсационных прессах, в установках для импульсной очистки поверхностей, для разрушения горных пород. Установка содержит источник давления жидкости, гидропульсатор, исполнительный орган, аккумуляторы. Гидромагистраль состоит из двух контуров, один из которых содержит смазывающую жидкость, а другой воду, либо иную другую, в том числе агрессивную, жидкость. Это позволяет создать условия для длительной работоспособности установки при пульсирующей подаче любой загрязненной или агрессивной жидкости. Предусмотрено несколько вариантов решения основных узлов установки. 4 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. ГИДРОПРИВОДНАЯ ИМПУЛЬСНАЯ УСТАНОВКА, содержащая мембранный насос с перепускным клапаном для пульсирующей подачи водных эмульсий с рабочей и приводящей полостями, контур подачи водной эмульсии от приводной полости мембранного насоса к потребителю водной эмульсии под пульсирующим давлением, контур для приводящей диафрагму приводной жидкости и установленный в контуре для приводной жидкости пульсационный насос с регулятором и баком, отличающаяся тем, что контур приводной жидкости выполнен замкнутым, выключающим в себя насос постоянной подачи с распределителем и подпиточным насосом, пульсационный насос, гидрораспределитель, приводимые двигателем с маховиком, гидравлический аккумулятор высокого давления, аккумулятор низкого давления, а контур подачи водной эмульсии выполнен прямоточным с мембранным насосом, подпорным насосом и обратным клапаном, при этом аккумулятор высокого давления связан с нагнетательной магистралью насоса, пульсационный насос связан магистралью с аккумулятором высокого давления и с приводной полостью мембранного насоса и выполнен с возможностью нагнетания рабочей жидкости в течение большей части рабочего цикла из приводной полости мембранного насоса в полость аккумулятора высокого давления и с возможностью сообщения полости аккумулятора высокого давления с приводной полостью мембранного насоса в течение оставшейся части рабочего цикла для пульсационного нагнетания рабочей жидкости в приводную полость мембранного насоса, гидрораспределитель и аккумулятор низкого давления последовательно установлены на магистрали, связывающей нагнетательную полость мембранного насоса с заборной магистралью насоса постоянной подачи, при этом гидрораспределитель выполнен с возможностью перекрытия магистрали в момент пульсационного нагнетания рабочей жидкости в приводную полость мембранного насоса. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что пульсационный насос для приводной жидкости выполнен в виде полого корпуса, установленного в нем приводного ротора с лопастью и роликом с дуговой лыской, вращаемым синхронно с ротором. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что пульсационный насос выполнен в виде корпуса планетарного гидромеханизма с двумя вращаемыми замыкателями, каждый из которых установлен в гнезде ротора на оси с возможностью пропуска плотного контакта с внутренней круговой поверхностью корпуса, а также двумя лопастями, установленными внутри корпуса и контактирующими с поверхностями ротора и лысками осей замыкателей. 4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что мембранный насос выполнен в виде полого корпуса с обратным клапаном, поршня и гибкой герметичной мембраны, установленной в расточках корпуса и поршня. 5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что поршень выполнен с подпружиненным штоком и перепускным клапаном на конце.