ПОРШНЕВОЙ НАСОС ОДНОСТОРОННЕГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 1997 года по МПК F04B7/02 F04B53/10 

Изобретение относится к области поршневых насосов одностороннего действия и ставит своей целью создание новой конструкции клапанной коробки с эластичными каркасными клапанами для быстроходного поршневого насоса.

Аналогом изобретения является трехпоршневой насос одностороннего действия с тарельчатыми клапанами [1] Приводная часть насоса состоит из механизма, преобразующего вращательное движение ведущего шкива в возвратно-поступательное движение поршней и передающего поршням энергию, полученную от силового привода. В гидравлической части насоса происходит передача энергии от поршней к жидкости. Основой гидравлической частью насоса является клапанная коробка, которая служит для образования рабочих камер, каналов для подвода жидкости к рабочим камерам и отвода от них, размещения и крепления клапанов и всех остальных элементов гидравлической части и присоединения гидравлической части к приводной и их совместной установки на раме салазках.

В литой клапанной коробке насоса установлены клапаны тарельчатого типа с конической посадочной поверхностью. Клапан состоит из седла, тарелки с уплотнением, пружины и др. Основные требования, которым должны удовлетворять клапаны, это надежное уплотнение, безотказная работа, безударная посадка на седло при переменных режимах работы и обеспечение минимальных гидравлических потерь.

Недостатками аналога являются:
тяжелая, сложная в отливке клапанная коробка;
много времени и средств затрачивается на разметку и механическую обработку клапанной коробки на сложных станках;
при прокачке промывочных жидкостей в бурении, содержащих абразивные частицы особенно при утяжеленных растворах, срок службы клапанов сильно сокращается, а в ряде случаев составляет всего 20 30 ч работы;
клапан дорогой в изготовлении, так как количество его деталей достигает двадцати;
сложность достижения в конструкции тарельчатого клапана надежного уплотнения;
тарельчатые клапаны недостаточно надежны для работы быстроходных насосов, перекачивающих вязкие жидкости.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является клапан Кертинга с эластичными жгутами [2] для литой клапанной коробки. Конструкция этого клапана состоит из нижней крышки 1, круглых резиновых жгутов 2, ручьевого седла 3, стяжных болтов 4, рамы 5, верхней крышки 6.

В констpукции клапана Кертинга резиновые жгуты расположены в горизонтальной плоскости и это предопределяет тенденцию к их сползанию. Кроме того, этажное расположение жгутов усложняет конструкцию клапана и резиновые жгуты при высоких давлениях могут защемляться в прорезях для прохода жидкости.

С учетом отмеченных недостатков разработана конструкция насоса с осевым расположением клапанов, что значительно упрощает конструкцию и увеличивает надежность его работы.

На фиг.1 изображен поршневой насос одностороннего действия с эластичными клапанами и сварной клапанной коробкой; на фиг.2 эластичный клапан на седле; на фиг.3 расположение кольцевых каналов на цилиндре.

Насос состоит из всасывающей трубы 1 с заглушкой. Верхняя часть трубы проходит через переднюю крышку клапанной коробки и соединяется с нею сваркой. На конец трубы, прошедшей через переднюю крышку 7 клапанной коробки, навинчивается патрубок 4, служащий седлом для всасывающих клапанов. Под каждым клапаном имеются круглые диаметрально расположенные сквозные отверстия, проходящие через всасывающую трубу 1 и седло клапанов. Эти отверстия служат проходными каналами для жидкости под всасывающие клапаны. Жидкость, поступая под клапаны, растягивает их, приподнимая над седлом. В заднюю крышку клапанной коробки 9 проходит цилиндр 10, соединенный с ней сваркой и упирающийся в переднюю стенку через уплотнительное металлическое кольцо 2. На конце цилиндра, входящего в клапанную коробку навинчивается патрубок 5, служащий седлом нагнетательных клапанов.

Под каждым клапаном имеются круглые диаметрально расположенные сквозные отверстия, проходящие через патрубок и цилиндр, которые служат для прохода жидкости из цилиндра в клапанную коробку, через нагнетательные клапаны 6. Клапанная коробка состоит из передней крышки с всасывающими клапанами 3, задней крышки 9 с нагнетательными клапанами и трубного кольца с нагнетательной трубой. Трубное кольцо имеет боковые фланцы для соединения с боковыми крышками болтами. Приводная часть насоса представляет собой механизм, преобразующий вращательное движение ведущего шкива 14 в возвратно-поступательное движение поршня 11 и передающий поршню энергию.

Конструкция эластичного клапана содержит резиновую оболочку с двумя дополнительными уплотнительными кольцами (полями) 15, внутри резиновой оболочки залитая замкнутая миндалевидная пружина 18, которая предохраняет выдавливание резины в проходные отверстия при высоких давлениях. Внутри клапана 16 имеется разрезное пружинящееся кольцо 17, дополнительно помогающее работе резиновой оболочки 19, седло клапана. Конструкция эластичного клапана имеет минимальную массу, осевое расположение клапанов, простую конструкцию клапана, что снижает ее стоимость и увеличивает надежность его работы.

45^o угол конусности опорной поверхности клапана. Для уточнения на фиг.3 изображено расположение кольцевых каналов на цилиндре, где 20 седло клапана, 21 цилиндр, 22 канал для прохода жидкости, 23 клапан с поясами.

Насос работает следующим образом: жидкость по всасывающей трубе 1 через всасывающий клапан 3 поступает в цилиндр 10. Заполнение цилиндра насоса жидкостью, поступающей из емкости по всасывающей трубе всасывание, а вытеснение жидкости из него в нагнетательную линию нагнетание.

Движение поршня от всасывающих клапанов вызывает разрежение и жидкость из приемной емкости под действием избытка давления над давлением в цилиндре направляется по всасывающей трубе 1 в цилиндр 10, открывая всасывающие клапаны 3, растягивая и поднимая их над седлом 4. Движение поршня в обратном направлении выталкивает жидкость из цилиндра 10 в клапанную коробку 8 через нагнетательные клапаны 6, растягивая и приподнимая их над седлом 5, так как всасывающие клапаны 3 в этот момент закроются под действием внутренней силы клапанов, содержащих резиновую оболочку, миндалевидную замкнутую пружину 18 и разрезное внутреннее кольцо 17. Сварная трубчатая клапанная коробка с эластичными клапанами может быть использована для быстроходных облегченных поршневых насосов одностороннего действия для перекачки вязких жидкостей и цементных растворов, где даже шаровые клапаны работают с перебоями. Сварная трубчатая клапанная коробка насоса одностороннего действия с эластичными каркасными клапанами имеет следующие преимущества перед литыми клапанными коробками с тарельчатыми клапанами:
коробка имеет меньшую массу и простую конструкцию;
более простая технология изготовления без применения сложных металлообрабатывающих станков, а следовательно, и меньшая стоимость;
пригодна для комплектации быстроходных поршневых насосов, перекачивающих вязкие и цементные растворы;
резиновые клапаны бесшумны в работе и дешевы в изготовлении;
более надежна герметичность клапана при наличии двух дополнительных кольцевых полей;
при открытии передней крышки коробки сразу обнаруживаются всасывающие и нагнетательные клапаны для осмотра и замены последних;
втулки-седла клапанов легко свинчиваются со всасывающей трубы и цилиндра, не требуют специальных съемников;
меньшие гидравлические потери внутри клапанной коробки.

Использование: в насосостроении. Сущность изобретения: клапанная коробка изготавливается сварной из цельнотянутых труб. Клапаны выполнены эластичными с миндалевидными пружинами и двойным уплотнением. 3 ил.

Поршневой насос одностороннего действия, содержащий корпус, рабочий цилиндр, клапанную коробку, в которой расположены клапаны в виде кольца, отличающийся тем, что клапанная коробка выполнена сварной из цельнотянутых труб, а клапаны выполнены эластичными с миндалевидными пружинами и двойным уплотнением в виде дополнительных колец.