АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВОЙ РЕГУЛИРУЕМЫЙ НАСОС Российский патент 1998 года по МПК F04B1/26 

Изобретение относится к области машиностроительной гидравлики и может быть использовано для управления насосами.

Известен механизм управления аксиально-поршневым регулируемым насосом, имеющим два гидроцилиндра управления с нуль-установительными пружинами, поршни, размещенные в гидроцилиндрах с образованием рабочих полостей, соединенных гидролиниями с источником питания и сливом через дросселирующий золотниковый распределитель, связанный механической обратной связью с регулирующим органом насоса, и два клапана ограничения давления, подклапанные полости которых соединены с силовыми гидролиниями насоса, а надклапанные - с рабочими полостями, образованными гидроцилиндрами управления и дополнительными поршнями с дроссельными отверстиями [1].

Такой механизм управления при достижении максимального давления переводит регулирующий орган (наклонную шайбу) на меньший угол, потребляя наименьшую мощность для управления насосом.

В указанном насосе имеется только один механический вход для управления, и данная конструкция преследует цель уменьшения мощности для управления насосом.

Дополнительные поршни в цилиндрах управления выполнены с дроссельным отверстием. Они соединены гидролиниями с полостями предохранительных клапанов, нагружаемых высоким давлением силовых магистралей насоса.

Указанные выше поршни воздействуют на регулирующий орган насоса через пружины нуль-установления, и перемещение его зависит от давления в силовых магистралях, дроссельного отверстия в дополнительных поршнях и настройки предохранительных клапанов.

Известен механизм управления насосом аксиально-поршневого типа, содержащий двухкаскадный электрогидравлический усилитель с соплом-заслонкой и распределителем, соединенным механической обратной связью с регулирующим органом насоса и валиков механического входа, и два цилиндра управления, гидравлически соединенные с золотниковым распределителем и опирающиеся на коромысло, соединенное с регулирующим органом насоса, и источник управляющего давления [2].

Недостатком данного механизма является необходимость соблюдения зависимостей соотношений плеч рычагов и конструктивное выполнение его удобно для золотниковых распределителей типа цилиндрических золотников со втулкой.

Известен также механизм управления аксиально-поршневым насосом, содержащий три плоских золотниковых распределителя с шарнирно-рычажной и пружинной связью [3].

Данный механизм управления предполагает применение только плоских золотниковых распределителей и сложен в конструктивном исполнении.

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности является механизм управления аксиально-поршневым насосом, содержащий двухкаскадный электрогидравлический усилитель с соплом-заслонкой и распределителем, выполненным в виде двух плоских золотников.

Один из золотниковых распределителей гидравлически связан с источником управляющего давления, другой - с цилиндрами управления и регулирующим органом (наклонной шайбой).

При помощи шарнирно-рычажной связи, выполненной с упругим кинематическим элементом, золотниковый распределитель, соединенный с источником управляющего давления, связан с валиком механического входа [4].

Недостатком данного устройства является сложность шарнирно-рычажной системы и связанная с этим ограниченность компоновочных решений.

Технической задачей является обеспечение возможности управления насосом от механического входа и электрического, а также конструктивной независимости для размещения электрического входа и переноса его воздействия непосредственно на исполнительные органы управления насосом, т.е. на цилиндры управления, что приводит к повышению надежности.

Это достигается тем, что в аксиально-поршневом насосе, содержащем корпус, приводной вал, блок цилиндров с поршнями, регулирующий орган насоса, систему управления насоса, включающую источник питания, золотниковый распределитель механического входа управления и электрогидравлический усилитель (ЭГУ), являющийся вторым входом, имеющие обратную связь от регулирующего органа, шарнирно-рычажную связь механического входа управления, соединяющую золотниковый распределитель механического входа и нуль-установитель с валиком управления, два цилиндра управления с поршнями и нуль-установительными пружинами, для исключения одновременного воздействия на цилиндры управления регулирующего органа от обоих входов в систему управления насоса введена золотниковая коробка, вход которой связан с источником питания, а выходы - с золотниковым распределителем механического входа управления и с ЭГУ, при этом цилиндры управления для каждого входа имеют свои рабочие полости, соединенные через золотниковые распределители входов управления с источником питания и сливом.

Как вариант, в гидравлическую схему насоса в гидролинии ЭГУ, сообщающие его золотниковый распределитель с рабочими полостями цилиндров управления, введена золотниковая коробка с управляющей связью, соединяющая эти линии со сливом.

Для создания двух рабочих полостей в цилиндрах управления используются штоковые и поршневые полости.

Как вариант предлагается в цилиндрах управления разместить вторые поршни с нуль-установительными пружинами для раздельного подсоединения входов управления (механического и электрического), что обеспечивает создание одинаковых площадей поршней и удобство подсоединения гидролиний.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема насоса с предлагаемым механическим и электрическим управлением; на фиг. 2 - схема насоса с дополнительной золотниковой коробкой; на фиг. 3 - схема подключения гидролиний механического и электрического входов к рабочим полостям цилиндров управления, образованных вторыми поршнями, и размещение нуль-установительных пружин.

Насос (см. фиг. 1) содержит корпус, приводной вал, блок цилиндров с поршнями (не показаны), предохранительные 1 и редукционные 2 клапаны, систему управления насосом, включающую источник питания 3, фильтр 4, коробку золотниковую 5, которая может управляться любым способом (механическим, гидравлическим, электромагнитом) и которая соединена гидролиниями с золотниковым дросселирующим распределителем 6 механического входа и со входом ЭГУ 7.

Золотник распределителя 8 кинематически связан с рычагом 9 механического входа управления.

Второй золотник 10 распределителя через механическую обратную связь соединен с регулирующим органом 11 управления насоса, связанного с поршнями.

В нейтральном положении рычаг 8 удерживается нуль-установителями 12 и 13.

Золотниковый распределитель 6 напорной линией подключен к золотниковой коробке 5 и к рабочим полостям 14 цилиндров управления 15, в которых размещены поршни 16 с нуль-установительными пружинами 17, воздействующими через поршни на регулирующий орган насоса. В нейтральном положении золотникового распределителя 6 рабочие полости 14 цилиндров управления сообщены со сливом.

Рабочие полости 18, образованные поршнями и цилиндрами управления, подключены к выходным линиям ЭГУ, которые в нейтральном положении золотникового распределителя ЭГУ 7 сообщены со сливом.

На фиг. 2 показан насос, имеющий устройство по фиг. 1, с дополнительной золотниковой коробкой 21, которая управляется давлением от источника питания 3 и соединяет рабочие полости 18 цилиндров управления 15 со сливом в нейтральном положении золотникового распределителя 19 ЭГУ 7. Дополнительная золотниковая коробка может управляться механическим, гидравлическим и электрическим способом.

Данная схема необходима для увеличения быстродействия управления гидроприводом.

Она также необходима при конструктивной схеме золотникового распределителя ЭГУ, не имеющего в нейтральном положении слива в бак из обеих рабочих полостей цилиндров управления, к которым он подключен.

На фиг. 3 представлено выполнение цилиндров управления 15 насосом. Необходимые две рабочие полости 14 и 18 в каждом цилиндре управления 15 созданы размещением в них вторых поршней 22 и переносом в них нуль-установительных пружин 17.

В этом случае имеются одинаковые максимальные площади цилиндров управления, находящиеся под давлением, для управления регулирующим органом насоса от каждого входа. Данная конструкция цилиндров управления может применяться при выполнении насоса по фиг. 1 и фиг. 2.

Насос работает следующим образом.

При работе основного насоса начинает работать насос 3, приводимый обычно от вала основного насоса. Рабочая жидкость от насоса 3 через фильтр 4 поступает на редукционные клапаны 2 и через золотниковую коробку 5 - на золотниковый распределитель 6.

Гидравлическая линия на ЭГУ 7 золотниковой коробкой 5 отключена.

При ручном управлении насосом перемещением рычага 9 через механическую связь перемещается золотник 8 распределителя 6.

Поток рабочей жидкости от насоса 3 через золотники 8 и 10 подводится к рабочей полости 14 одного из цилиндров управления 15, а рабочая полость второго цилиндра сообщается со сливом. В это время находящийся в нейтральном положении золотниковый распределитель 19 ЭГУ 7 сообщает со сливом вторые рабочие полости 18 цилиндров управления 15, к которым подключены выходные линии ЭГУ 7. На фиг. 2 сообщение со сливом рабочих полостей 18 цилиндров управления 15, связанных с золотниковым распределителем 19 ЭГУ 7, выполняется через золотниковую коробку 21, управляемую давлением от источника питания 3 механизма управления насоса.

Создающийся перепад давлений в полостях 14 цилиндров управления 15 перемещает регулирующий орган 11 насоса и тем самым изменяет подачу рабочей жидкости.

Вместе с регулирующим органом 11 насоса перемещается золотник 10 распределителя 6 до полного отключения подводящей линии от полости одного из цилиндров управления 15. Это приводит к прекращению подачи в него рабочей жидкости. Таким образом, величина перемещения регулирующего органа 11 находится в соответствии с величиной изменения положения рычага 9.

При управлении насосом от электрического входа воздействуют на коробку золотниковую 5 электромагнитом или иным способом и тем самым переключают ее и подают рабочую жидкость от источника питания 3 механизма управления на ЭГУ 7, и отключается гидролиния к золотниковому распределителю 6 механического входа.

При перемещении распределителя 19 ЭГУ 7 рабочая жидкость попадает в полость 18 одного из цилиндров управления 15, а полость 15 второго цилиндра управления и полости 14 сообщаются со сливом.

Благодаря механической или электрической обратной связи (датчик угла 20) перемещение регулирующего органа 11 так же, как и при механическом управлении, происходит до отключения подводящей линии от золотникового распределителя 19 ЭГУ 7 от полости одного из цилиндров управления 15.

Таким образом, введение в систему управления аксиально-поршневым регулируемым насосом золотниковой коробки, управляемой одним из перечисленных выше способов, и подсоединение гидролиний от механического и электрического входов к раздельным рабочим полостям цилиндров управления позволяет иметь работоспособную конструкцию, обеспечивающую удобную компоновку механизма управления, что может повысить надежность работы насоса и выполнить его в меньших габаритах.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволяет установить соответствие условию патентоспособности "новизна".

При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, в указанной совокупности не были выявлены, следовательно, данное решение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень". Предлагаемое техническое решение является промышленно применимым, так как предназначено для использования в аксиально-поршневых регулируемых насосах, реализуемо при существующем уровне техники и технологии и расширяет возможности промышленной гидравлики.

Использование: для управления насосами. Сущность изобретения: содержит корпус, приводной вал, блок цилиндров с поршнями, регулирующий орган, систему управления насоса, выключающую источник питания, золотниковый распределитель механического входа управления и электрогидравлический усилитель (ЭГУ). Последний является вторым входом. Два цилиндра управления 15 с поршнями 16 и нуль - установительными пружинами 17. Оба входа имеют обратную связь от регулирующего органа насоса. Для исключения одновременного воздействия на регулирующий орган насоса от управляющих сигналов введена золотниковая коробка 5 с управляющей связью. Имеется вариант управления насосом, в котором введена дополнительная золотниковая коробка 21 с управляющей связью, соединяющая гидролинии ЭГУ и рабочие полости цилиндров управления 15 со сливом. Для раздельного подсоединения к рабочим полостям цилиндров управления гидролиний от механического входа и электрического дан вариант введения в цилиндры управления вторых поршней 22 с размещением в них нуль-установительных пружин 17. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Аксиально-поршневой регулируемый насос, содержащий корпус, приводной вал, блок цилиндров с поршнями, регулирующий орган насоса, систему управления насоса, включающую источник питания, золотниковый распределитель механического входа управления, электрогидравлический усилитель, являющийся вторым входом, имеющие обратную связь от регулирующего органа, шарнирно-рычажную связь механического входа управления, соединяющую золотниковый распределитель механического входа и нуль-установитель с валиком управления, два цилиндра управления с поршнями и нуль-установительными пружинами, отличающийся тем, что система управления насосом снабжена золотниковой коробкой, вход которой связан с источником питания, а выходы - с золотниковым распределителем механического входа управления и с электрогидравлическим усилителем, при этом цилиндры управления для каждого входа имеют свои рабочие полости, соединенные через золотниковые распределители входов управления с источником питания и сливом. 2. Насос по п. 1, отличающийся тем, что в гидролинии электрогидравлического усилителя, сообщающие его золотниковый распределитель с рабочими полостями цилиндров управления, введена золотниковая коробка с управляющей связью, соединяющая эти гидролинии со сливом. 3. Насос по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что для одного из входов управления рабочие полости в цилиндрах управления образованы введенными вторыми поршнями, при этом нуль-установительные пружины размещены в этих поршнях.