РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПОРШНЕВОЙ НАСОС Российский патент 1998 года по МПК F04B9/02 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к поршневым машинам с плавно регулируемым рабочим объемом на работающей машине, и может быть использовано в насосах, гидромоторах, пневмодвигателя и компрессорах.

Известны поршневые машины, в которых рабочий объем регулируют изменением хода поршня (патенты РФ N 2035616, F 04 B 9/02, 22.07.92; N 2027906, F 04 B 49/00, 31.01.92). Эти машины имеют громоздкую конструкцию, что делает их дорогими и ненадежными.

Известен также регулируемый поршневой насос, принятый прототипом, в котором ход поршней постоянный (авторское свидетельство СССР N 234148, F 04 B 9/04, 29.07.67), в котором изменение рабочего объема можно осуществлять на работающем насосе.

Признаки известного регулируемого поршневого насоса (прототипа), совпадающие с заявляемым изобретением, следующие. Он содержит по крайней мере два поршня, образующих единый рабочий объем, и два кривошипных вала. Каждый поршень кинематически связан с одним кривошипным валом, образуя механизм преобразования (МП) вращательного движения кривошипа в поступательное движение поршня и имеется механизм изменения угла относительного положения кривошипных валов. Кривошипные валы кинематически связаны друг с другом и имеется устройство, изменяющее относительное положение кривошипных валов, то есть конструкция обеспечивает относительное изменение фаз работы двух МП.

Конструкция известного насоса достаточно сложная, содержит зубчатые передачи, что делает насос громоздким и дорогим в изготовлении, а также менее надежным.

В качестве конструктивной схемы предлагаемого изобретения взята схема поршневой машины с качающейся шайбой, предложенная автором (RU, патент 2085792, 1997), а также известный в технике поворотный гидромотор (Крайнев А. В. Словарь-справочник по механизмам, 2-е изд., М., Машиностроение, 1987, с. 299).

Технической задачей, поставленной в настоящем изобретении, является создание компактной, надежной и простой в изготовлении конструкции.

Эта задача решается тем, что насос содержит по крайней мере два поршня, образующих единый рабочий объем, два кривошипных вала, поворотный гидродвигатель, вспомогательный насос и гидрораспределитель. Каждый поршень кинематически связан с одним кривошипным валом МП и имеется механизм изменения угла относительного положения кривошипных валов. Внешняя и внутренняя части поворотного гидромотора жестко соединены соответственно с каждым из кривошипных валов, при этом обеспечивается принудительное изменение относительного углового положения валов. Рабочие полости поворотного гидродвигателя через гидрораспределитель связаны с вспомогательным насосом.

Насос снабжен поворотным гидродвигателем, вспомогательным насосом и гидрораспределителем, при этом внешняя и внутренняя части поворотного гидродвигателя жестко соединены соответственно с каждым из кривошипных валов, с возможностью принудительного изменения их относительного углового положения, а его рабочие полости через гидрораспределитель связаны с вспомогательным насосом.

На фиг. 1 дан общий вид насоса в разрезе;
на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1;
на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1;
на фиг. 4 - схема насоса при положении кривошипов, повернутых на 180^o относительно положения, показанного на фиг. 1.

Регулируемый поршневой насос содержит корпус 1 с цилиндром 2, установленные в цилиндре поршни 3, 4, образующие рабочий объем 5. В корпусе на подшипниках установлены кривошипные валы 6 и 7 с наклонными кривошипами 8 и 9, вал 6 имеет выходной конец 10, для подсоединения к приводному двигателю (не показан), а на кривошипах установлены качающиеся шайбы 11 и 12 с пальцами 13 и 14, которые посредством кулис 15 и 16 соединены с поршнями. На кривошипных валах соосно их осям жестко смонтированы внешняя 17 и внутренняя 18 части поворотного гидродвигателя с рабочими объемами 19 и 20, соединенные с выполненными в кривошипном валу 7 каналами 21 и 22. Рабочий объем 5 через золотниковый гидрораспределитель 23 соединен с всасывающим 24 и нагнетательным 25 патрубками, а каналы 21, 22 через муфту 26 и золотник управления 27 соединены с вспомогательным насосом 28 и сливным патрубком 29.

Насос работает следующим образом.

При вращении кривошипного вала 6, через поворотный гидродвигатель вращение передается кривошипному валу 7, и через качающиеся шайбы 11 и 12 поршням 3 и 4, которые совершают возвратно-поступательные движения, при этом изменяется рабочий объем 5. Максимальное изменение рабочего объема за один оборот кривошипного вала 6 обеспечивает максимальную подачу насоса, что осуществляется при работе двух кривошипных валов в противофазе, как показано на фиг. 1. Для уменьшения подачи необходимо перевести золотник управления 27 в левое положение, при этом полость 20 поворотного гидродвигателя будет соединена с вспомогательным насосом 28, полость 19 со сливом, кривошипный вал 7 повернется относительно вала 6, фазы работы валов изменятся и подача насоса уменьшится. Для фиксации относительного положения кривошипов золотник управления устанавливают в среднее положение. Подача насоса будет отсутствовать при работе двух кривошипных валов при одинаковых фазах, как показано на фиг. 4, так как в этом случае рабочий объем 5 изменяться не будет.

Представленную конструкцию можно использовать как гидромотор с регулируемым объемом.

Тип МП в предлагаемом изобретении несущественен: может быть использован кривошипно-шатунный механизм или механизм с наклонной шайбой.

Насос предназначен для использования там, где требуется регулировать рабочий объем на работающей машине. Насос содержит по крайней мере два поршня, образующих единый объем, два кривошипных вала, каждый из которых кинематически связан с одним поршнем. Кривошипные валы соединены с поворотным гидродвигателем, обеспечивающим поворот одного вала относительно другого, что изменяет фазы работы кривошипных валов, вследствие чего изменяется подача насоса. При работе кривошипных валов в противофазе подача насоса максимальна, а при работе с одинаковой фазой подача равна нулю. В результате существенно повышается надежность, а также насос прост в изготовлении и компактен. 4 ил.

Регулируемый поршневой насос, включающий по крайней мере два поршня, образующих единый рабочий объем, два кривошипных вала, каждый из которых кинематически связан с одним поршнем, а также механизм изменения угла относительного положения кривошипных валов, отличающийся тем, что снабжен поворотным гидродвигателем, вспомогательным насосом и гидрораспределителем, при этом внешняя и внутренняя части поворотного гидродвигателя жестко соединены соответственно с каждым из кривошипных валов с возможностью принудительного изменения их относительного углового положения, а его рабочие полости через гидрораспределитель связаны с вспомогательным насосом.