АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВОЙ НАСОС Российский патент 1998 года по МПК F04B1/20 

Изобретение относится к объемным гидравлическим машинам в частности к аксиально-поршневым насосам.

В настоящее время известна конструкция поршневого насоса, в которой для уменьшения вредного пространства внутри поршня и уменьшения инерционных нагрузок, поршни выполняются полыми [1].

В данной конструкции выполняется задача уменьшения инерционных нагрузок и уменьшения вредного пространства поршня, но пульсация давления рабочей жидкости на выходе насоса остается высокой.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому решению является конструкция аксиально-поршневого насоса, содержащего блок цилиндров с рабочими камерами и рабочими окнами, поршни, размещенные в рабочих камерах, распределительный диск с окнами всасывания и нагнетания, расположенными по обе стороны от нейтральной оси, подпитывающее устройство, выполненное в виде окна подпитки, емкости и связывающего ее с рабочей камерой дросселя, установленного в канале [2].

В данной конструкции емкость подпитывающего устройства выполнена в корпусе насоса, а так как для уменьшения пульсации давления рабочей жидкости требуется большой объем емкости, то это в свою очередь приводит к существенным дополнительным пристройкам и этим самым увеличивает габаритные размеры насоса и его массу.

Техническими задачами, которые решает предложенное техническое решение являются:
уменьшение габаритных размеров и уменьшение массы насоса;
улучшение отвода тепла из зон интенсивного трения;
уменьшение поперечных деформаций наружных стенок поршней;
уменьшение инерционных нагрузок от поршней;
улучшения всасывающей способности.

Поставленные цели достигаются созданием аксиально-поршневого насоса, содержащего блок цилиндров с рабочими камерами и рабочими окнами, поршни, размещенные в рабочих камерах, распределительный диск с окнами всасывания и нагнетания, расположенными по обе стороны от нейтральной оси, подпитывающее устройство, включающее емкость, сообщенную через дроссель с рабочей камерой, и окно подпитки, выполненное в зоне верхней перемычки между окнами всасывания и нагнетания.

Такое исполнение аксиально-плунжерного насоса позволяет также осуществить съем тепла от поверхностей трения поршней рабочей жидкостью, циркулирующей через дроссели, при поочередном соединении рабочих камер с всасывающим или нагнетающим окнами распределительного диска.

Также изобретение характеризуется тем, что в каждом поршне установлена втулка, выполненная из соединенных между собой продольных перегородок, разделяющих емкость и соединенных отверстиями.

Возможные линейные (в том числе и тепловые) деформации втулки ликвидируются компенсационной упругой (пружинной) шайбой, установленной между торцами втулки и торцом поршня
на фиг.1 - показан разрез аксиально-плунжерного насоса;_на фиг.2 - схема устройства подпитки; на фиг.3 - разрез по А-А; на фиг.4 - вариант выполнения втулки.

Аксиально-поршневой насос содержит вращающийся блок цилиндров 1 с поршнями 2, которые опираются на наклонную шайбу 3 с рабочими камерами 4 снабженными рабочими окнами 5 для попеременного сообщения с расположенными по обе стороны от нейтральной оси распределительного диска 6 всасывающим 7 и нагнетающим 8 окнами.

На верхней перемычке 9 между этими окнами 7 и 8 выполнено окно подпитки 10, соединенное каналом 11 и дросселем 12 с нагнетающим окном 8.

Внутри тонкостенного поршня 2 выполнена емкость 13, сообщаемая через дополнительные дроссели 14 с рабочими камерами 4. Емкость в данной конструкции образована между стенкой поршня 2 и втулкой 15.

Для компенсации теплового расширения в осевом направлении между торцом втулки 15 и торцом поршня 2 устанавливают компенсационную упругую (пружинную) шайбу 16.

Втулка 15 для поперечной жесткости имеет продольные перегородки 17, разделяющие емкость 13 на отдельные, сообщаемые между собой полости. Для этого в перегородках 17 выполняют отверстия 18.

Работа предлагаемого аксиально-поршневого насоса осуществляется следующим образом.

В процессе работы аксиально-поршневого насоса поршни 2, вращаясь вместе с блоком цилиндров 1, совершают возвратно-поступательные движения, изменяя объемы рабочих камер 4.

Каждая камера 4 последовательно после разобщения с всасывающим окном 7 распределительного диска 6 сообщается с окном подпитки 10, через канал 11 и дроссель 12 происходит подпитка камеры 4.

Одновременно за время нахождения рабочего окна 5 и рабочей камеры 4 в зоне верхней перемычки 9 из емкости 13 происходит дополнительная подпитка камеры 4 через дополнительные дроссели 14.

Зарядка емкости 13 происходит через те же дополнительные дроссели 14 в процессе нахождения рабочих камер 4 и рабочих окон 5 в зоне нагнетающего окна 8 распределительного диска 6.

После зарядки емкости 13 при начале входа рабочих окон 5, в зону всасывающего окна 7, на нижней перемычке 19 происходит подпитка рабочих камер 4 поднимая давление в них и улучшая этим всасывающую способность насоса увеличивая запас по кавитации.

Дополнительные дроссели 14 подбирают таким образом, чтобы за время нахождения поршня 2 в зоне всасывающего окна 7 давление в емкости 13 снизилось примерно в два раза, а за время нахождения поршня 2 в зоне нагнетающего окна 8 давление в дополнительной емкости восстановилось (зарядилось) снова до рабочего давления.

При зарядке (подпитке) и разрядке емкости 13 происходит отвод (съем) тепла, выделяемого в зоне трения наружных поверхностей поршней 2 в колодцах блока цилиндров 1 за счет движения рабочей жидкости через емкость 13.

Аксиально-поршневой насос прост и надежен в эксплуатации. Впервые в мировой практике использования аксиально-поршневых насосов удалось значительно снизить пульсацию давления рабочей жидкости на выходе без увеличения габаритных размеров и массы насоса с помощью расположенных внутри поршней емкостей сообщаемых с рабочими камерами через дроссели.

Источники информации.

1. Патент Великобритании N 1414037 кл. В 23 К 19/02 1975.

2. Патент РФ N 1469976, кл. F 04 B 1/26, 1986.

Насос предназначен для использования в объемных гидравлических машинах. Насос содержит вращающийся блок цилиндров 1 с полыми поршнями 2, которые через дроссели 14 сообщаются с рабочими камерами 4. Емкость 13 подпитывающего устройства выполнена в каждом поршне 2 и соединена дополнительными дросселями 14 с рабочей камерой. Окно подпитки 10 соединено с нагнетающим окном 8 каналом 11, в котором установлен дроссель 12. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Аксиально-поршневой насос, содержащий блок цилиндров с рабочими камерами и рабочими окнами, поршни, размещенные в рабочих камерах, распределительный диск с окнами всасывания и нагнетания, расположенными по обе стороны от нейтральной оси, подпитывающее устройство, включающее емкость, сообщенную через дроссель, с рабочей камерой, и окно подпитки, выполненное в зоне верхней перемычки между окнами всасывания и нагнетания, отличающийся тем, что емкость подпитывающего устройства выполнена в каждом поршне и соединена дополнительными дросселями с рабочей камерой, а окно подпитки соединено с нагнетающим окном каналом, в котором установлен дроссель. 2. Насос по п.1, отличающийся тем, что внутри поршня установлена втулка, выполненная из соединенных между собой продольных перегородок, разделяющих емкость поршня и соединенных каналами между собой. 3. Насос по пп.1 и 2, отличающийся тем, что он снабжен компенсационной шайбой, установленной между торцом втулки и торцом поршня.