НАСОС ДОЗИРОВОЧНЫЙ БЕСКЛАПАННЫЙ ПЛУНЖЕРНЫЙ ОППОЗИТНЫЙ ДЛЯ ПЕРЕКАЧИВАНИЯ ЖИДКОСТЕЙ Российский патент 2000 года по МПК F04B13/00 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в том числе в машиностроении, нефтехимической, нефтедобывающей и перерабатывающей промышленности, на энергетических объектах, в коммунальном хозяйстве для перекачивания жидких продуктов высокой вязкости и со значительными механическими включениями, для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности суши и воды при авариях на магистральных трубопроводах или воде.

Известен плунжерный бесклапанный дозировочный насос для перекачивания жидкостей, в том числе вязких и сильно загрязненных, использующий кривошипно-ползунный механизм, выполненный по патенту RU 2087780 C1. Насос состоит из привода и гидравлической части. Входной вал привода получает вращение от электродвигателя и при помощи вала-шестерни, колеса, кривошипно-ползунного механизма, снабженного неполнозубым колесом, зубья которого расположены симметрично таким образом, что входят в зацепление с зубьями на ползунной головке шатуна при прохождении ползуном мертвых точек, поворачивая его вокруг собственной оси на заданный угол.

В известном насосе в механизме привода в качестве рабочей машины, как правило, используется электродвигатель частота вращения которого снижается при помощи редуктора (червячного или планетарного).

Изменение величины подачи насоса осуществляется при помощи изменения длины хода ползуна и связанного с ним плунжера за счет изменения величины эксцентриситета кривошипа кривошипно-ползунного механизма.

КПД такого насоса невысок, а увеличение мощности насоса сопровождается значительным увеличением его габаритов, массы и удорожанием изделия в целом.

Технической задачей изобретения является повышение КПД насоса, снижение габаритов и массы насоса при значительном повышении его мощности и производительности.

Она достигается тем, что насос выполнен гидропневмоприводным с оппозитным расположением плунжеров, устройство поворота которых вокруг оси выполнено в виде цилиндра, внутри которого размещены неподвижный и подвижный секторы, образующие между собой две герметичные камеры, заполняемые попеременно рабочей жидкостью при повороте подвижного сектора относительно неподвижного на определенный угол, причем подвижный сектор соединен со штоками устройства перемещения плунжеров вдоль оси, состоящего из двух поршней со штоками, с одной стороны соединенными между собой телескопически, с другой - жестко с плунжерами, с возможностью относительного перемещения вдоль общей оси и поворота вокруг нее, между которыми имеется камера переменного объема, соединенная с камерой механизма изменения длины хода плунжеров, суммарный объем которых постоянен, а объем каждой камеры изменяется за счет изменения объема другой в ту или другую сторону за счет изменения положения штока механизма, распределители потоков рабочей жидкости в устройстве поворота плунжеров размещены во фланцах рабочих камер с возможностью в конце хода каждого плунжера при воздействии на распределитель переключения и изменения направления потоков в камерах устройства, а в подвижном секторе устройства поворота выполнены каналы для пропуска рабочей жидкости в прямом и обратном направлении для устройства перемещения плунжеров вдоль оси.

На фиг. 1 представлен разрез общего вида насоса; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение А-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение В-В, на фиг. 5 - сечение Г-Г, на фиг. 6 - сечение Д-Д, на фиг. 7 - сечение Е-Е на фиг. 1.

Насос состоит из рабочих цилиндров 1, 2, устройства поворота 3 и осевого перемещения 4 плунжеров 5, 6, механизма изменения длины хода плунжеров 7, фланцев 8, 9, 10, 11, 12, распределителей 13, 14, патрубков всасывания 15, 16 и нагнетания 17, 18, раструба 19, коллектора 20, присоединительных штуцеров 21-39, трубопроводов 48-56 для подвода рабочей среды - линии нагнетания и отвода рабочей среды - линии отвода.

Рабочий цилиндр 1, плунжер 5 и фланцы 8, 9, а также цилиндр 2, плунжер 6 и фланцы 11, 12 образуют две камеры 57, 58 переменного объема (фиг. 1).

Устройство поворота плунжеров 3 (фиг. 1, сечение А-А, А-Б) находится между фланцами 10, 11 и состоит из цилиндра 40, подвижного сектора 41 и неподвижного сектора 42. В цилиндре имеются радиально расположенные отверстия, оканчивающиеся штуцерами 27, 28, 29, лежащими в одной плоскости, и 30, 31, 32, лежащими в плоскости, параллельной первой. Штуцеры 23 и 24 ввернуты в расположенные радиально отверстия неподвижного сектора 42. Подвижный сектор, поворачиваясь вокруг оси, образует с неподвижным сектором 42 и цилиндром 40 камеры переменного объема 59 и 60.

Устройство осевого перемещения 4 (фиг. 1) находится между фланцами 9, 10 и состоит из цилиндра 43 и поршней 44, 45, соединенных между собой телескопически с возможностью перемещения относительно друг друга вдоль оси и совместного вращения вокруг общей оси. Каждый поршень своим штоком 46, 47 жестко скреплен с соответствующим плунжером (44 - 46 - 6, 45 - 47 - 5). Устройство имеет три камеры 61, 62, 63. Камера 61 соединена с механизмом изменения длины хода 7 плунжеров 5 и 6. Камеры 62 и 63 имеют сквозные каналы, оканчивающиеся штуцерами 37, 39.

Механизм изменения длины хода плунжеров 7 (фиг. 1) имеет камеру 64, соединенную с камерой 61. Изменяя объем камеры 61 за счет объема камеры 64, можно изменять длину хода плунжеров 5 и 6.

Распределители 13, 14 размещены во фланцах 8, 12 и совместно со штуцерами 21, 22 переключают направления потоков рабочей жидкости в устройстве поворота 3. Камеры 65, 66 распределителей находятся под постоянным давлением и заперты до тех пор, пока соответствующий шток не изменит положение золотника распределителя относительно штуцера и не совместит каналы, пропускающие жидкость в том или ином направлении.

Схема соединений трубопроводов изображена на фиг. 1, где трубопроводы нагнетания рабочей жидкости нанесены сплошными линиями, а трубопроводы отвода рабочей жидкости нанесены пунктирными линиями.

Из гидронасоса по линии нагнетания рабочая жидкость подводится к штуцерам 21, 22, 27, штуцер 23 соединяется со штуцерами 26 и 33, штуцер 24 соединяется со штуцерами 25 и 35, штуцеры 31, 34, 36 соединяются с линией отвода рабочей жидкости, штуцер 37 соединяется со штуцерами 28 и 32, штуцер 39 соединяется со штуцерами 29 и 30, штуцер 38 соединяется с камерой 64 механизма изменения длины хода 7 плунжеров 5 и 6.

Насос работает следующим образом.

В исходном состоянии плунжеры 5, 6 находятся в одном из крайних положений, например, в правом (см. фиг. 1). Шток 47 нажимает на золотник распределителя 13 и переводит его в крайнее правое положение.

При этом открывается канал для рабочей жидкости, отверстия 33 и 34 соединяются каналом 67. В камеру 59 устройства поворота плунжеров (см. сечения А-А, А-Б) поступает жидкость и поворачивает по часовой стрелке сектор 41 до соприкосновения с неподвижным сектором 42, а также поршни 44, 45 и связанные с ними плунжеры 5, 6 на заданный угол, при котором закрываются отверстия цилиндра под патрубком нагнетания 17, патрубком всасывания 16 в камерах 57, 58, а щелевые отверстия в плунжерах совмещаются с отверстиями в цилиндрах и примыкающих к ним патрубках всасывания 15 и нагнетания 18.

При этом камера 60 соединяется с линией отвода, камера 63 соединяется с линией нагнетания, камера 62 соединяется с линий отвода.

Поршни 44, 45 начинают движение влево, золотник распределителя 13 под действием давления рабочей жидкости в камере 66 перемещается влево и закрывает проходное отверстие в штуцере 25 и отводится канал 67 от штуцеров 33, 34. При движении влево поршней и жестко связанных с ними плунжеров объем камеры 57 увеличивается и происходит всасывание перекачиваемого продукта через патрубок 15 в камеру 57, а объем камеры 58 уменьшается и перекачиваемый продукт вытесняется из камеры 58 через патрубок 18 в коллектор 20.

При достижении штоком 46 золотника распределителя 14 и перемещении его влево процесс повторяется аналогично описанному выше: открывается канал для рабочей жидкости к штуцеру 26, отверстия 35, 36 соединяются каналом 68, в камеру 60 устройства поворота плунжеров поступает жидкость, камера 59 соединяется с линией отвода. Происходит поворот сектора 41 против часовой стрелки до соприкосновения с неподвижным сектором 42, поворот поршней 44, 45 и плунжеров 5, 6 на угол, при котором закрывается отверстие в цилиндре и патрубке нагнетания 18 и всасывания 15, а щелевые отверстия в плунжерах 5 и 6 совмещаются с отверстиями в камерах 57, 58 и примыкающих к ним патрубках всасывания 16 и нагнетания 17.

В конце поворота сектора 41 против часовой стрелки канал 69 открывает доступ рабочей жидкости в камеру 68 устройства перемещения плунжеров вдоль оси 4. Камера 63 соединяется с линией отвода.

Поршни 44, 45 и плунжеры 5, 6 начинают движение вправо. Перекачиваемый продукт из камеры 57 вытесняется в напорный коллектор, а в камеру 58 продукт всасывается.

Для изменения величины подачи насоса используется механизм изменения длины хода плунжеров 7. Вытесняя объем жидкости из камеры 64 в камеру 61, можно менять длину свободного хода поршней 44, 45.

Изобретение предназначено для использования в машиностроении. Насос выполнен гидропневмоприводным с оппозитным расположением плунжеров. Устройство поворота плунжеров выполнено в виде цилиндра, внутри которого размещены неподвижный и подвижный секторы. Подвижный сектор соединен со штоками устройства перемещения плунжеров вдоль оси. Распределители потоков рабочей жидкости в устройстве поворота плунжеров размещены во фланцах рабочих камер. В подвижном секторе устройства поворота выполнены каналы для пропуска рабочей жидкости в прямом и обратном направлении для устройства перемещения плунжеров вдоль оси. Повышается КПД насоса, снижаются габариты и масса при значительном повышении его мощности и производительности. 7 ил.

Насос дозировочный бесклапанный плунжерный с изменяемой величиной подачи, содержащий рабочие камеры с плунжерами, устройство поворота плунжеров вокруг оси, устройство перемещения плунжеров вдоль оси, механизм изменения длины хода плунжеров, каналы всасывания и нагнетания перекачиваемой жидкости, отличающийся тем, что насос выполнен гидропневмоприводным с оппозитным расположением плунжеров, устройство поворота которых вокруг оси выполнено в виде цилиндра, внутри которого размещены неподвижный и подвижный секторы, образующие между собой две герметичные камеры, заполняемые попеременно рабочей жидкостью при повороте подвижного сектора относительно неподвижного на определенный угол, причем подвижный сектор соединен со штоками устройства перемещения плунжеров вдоль оси, состоящего из двух поршней со штоками, с одной стороны соединенными между собой телескопически, с другой - жестко с плунжерами, с возможностью относительного перемещения вдоль общей оси и поворота вокруг нее, между которыми имеется камера переменного объема, соединенная с камерой механизма изменения длины хода плунжеров, суммарный объем которых постоянен, а объем каждой камеры изменяется за счет изменения объема другой в ту или другую сторону за счет изменения положения штока механизма, распределители потоков рабочей жидкости в устройстве поворота плунжеров размещены во фланцах рабочих камер с возможностью в конце хода каждого плунжера при воздействии на распределитель переключения и изменения направления потоков в камерах устройства, а в подвижном секторе устройства поворота выполнены каналы для пропуска рабочей жидкости в прямом и обратном направлении для устройства перемещения плунжеров вдоль оси.