НАСОС ПОРШНЕВОЙ РЕГУЛИРУЕМЫЙ Российский патент 2001 года по МПК F04B9/04 

Изобретение относится к насосостроению, в частности к насосам с кривошипно-шатунным приводом, имеющим возможность регулировки подачи как во время работы, так и остановленных.

Известен насос, содержащий корпус с размещенным в нем преобразователем вращательного движения приводного вала в возвратно-поступательное движение плунжера, включающим выходной вал со шлицевыми резьбовыми участками, каждый из которых при помощи индивидуальной кинематической цепочки из двух зубчатых колес связан с приводным валом, причем, кинематическая цепочка от приводного вала на резьбовой участок выходного вала выполнена некруглыми зубчатыми колесами, при этом, для увеличения длины рабочего хода плунжера, между каждой парой зубчатых колес установлено дополнительно по зубчатому колесу, причем, все колеса, составляющие кинематическую цепочку к шлицевому участку выходного вала, выполнены цилиндрическими, а дополнительное колесо, установленное в кинематической цепочке к резьбовому участку выходного вала, имеет некруглую форму [А.С. СССР 848742, F 04 B 9/02].

Известный насос, помимо того, что содержит некруглые зубчатые колеса, не имеет возможности регулировки подачи.

Известен насос-дозатор серии "НД", состоящий из корпуса, привода, шатунно-поршневой группы, эксцентрикового вала с дополнительным поворотным эксцентриком и блокирующего устройства, закрепляющего гайкой дополнительный поворотный эксцентрик на эксцентриковом валу после изменения величины радиуса кривошипа при остановленном двигателе.

["Описание и инструкция по монтажу и эксплуатации насосов-дозаторов серии "НД", "Ригахиммаш", г. Рига, 1986 г.]
Основной недостаток насоса "НД" - отсутствие возможности регулировки подачи при работе насоса.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является обеспечение безостановочного изменения радиуса кривошипа для регулировки подачи насоса во время его работы.

Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, достигается тем, что насос снабжен поступательно-вращательным дифференциалом, выполненным в виде зубчатых колес, жестко установленных на эксцентриковом валу и на дополнительном поворотном эксцентрике, с возможностью осевого перемещения и зацепления с зубчатыми колесами, свободно вращающимися на осях, шарнирно соединенных звеньев кинематических цепей, концы которых установлены на эксцентриковом валу с возможностью вращения и осевого перемещения, при этом, по меньшей мере, на оси одного шарнира, для зацепления зубчатых колес несовпадающих ветвей кинематических цепей, размещено несколько жестко соединенных между собой зубчатых колес, либо одно удлиненное зубчатое колесо, а изменение величины радиуса кривошипа производится изменением длины, по меньшей мере, одной диагонали пространственного многоугольника, образованного кинематическими цепями, с помощью приводного устройства, присоединенного к, по крайней мере, одному подвижному звену или шарниру кинематической цепи, кроме того, ось, по меньшей мере, одного шарнира кинематической цепи установлена в корпусе, приводное устройство для изменения величины радиуса кривошипа выполнено в виде винтовой передачи, а блокирующее устройство выполнено в виде винтовой пары - гайки, установленной в корпусе, и винта с маховичком, связанного с эксцентриковым валом через упорный подшипник, для разгрузки зубчатых передач кинематических цепей после регулировки, кроме того, поступательно-вращательный дифференциал выполнен отдельной сборочной единицей и размещен вне корпуса насоса.

На фиг. 1 изображен предлагаемый насос, вариант поступательно-вращательного дифференциала с четырьмя шарнирами двойной кинематической цепи, в поперечном разрезе; на фиг. 2 - предлагаемый насос варианта фиг. 1 в продольном развернутом разрезе; на фиг. 3 и 5 - в плане кинематическая схема поступательно-вращательного дифференциала для варианта с пятью шарнирами одинарной кинематической цепи до и после проведения операции по регулировке величины радиуса кривошипа. На фиг. 4 изображена кинематическая схема в развернутом разрезе варианта фиг. 3.

Насос поршневой регулируемый, с безостановочным изменением величины радиуса кривошипа с помощью поступательно-вращательного /линейно-кругового/ дифференциала, состоящего из четырехшарнирной двойной кинематической цепи и пяти зубчатых колес, устроен следующим образом.

В корпусе 1 размещен эксцентриковый вал, состоящий из кривошипа 2 и жестко присоединенного к нему натяжного вала 10. На эксцентриковый вал, с возможностью свободного вращения установлен дополнительный поворотный эксцентрик, состоящей: из эксцентрика 3, передающего через шатун 5 возвратно-поступательное движение поршню 6, сухаря 7, связывающего эксцентрик 3 с ведущей втулкой 8, свободно посаженной на эксцентриковый вал. Зубчатое колесо 9 жестко закреплено на ведущей втулке 8, зубчатое колесо 11 установлено на натяжном валу 10 с возможностью свободного перемещения вдоль вала 10, но без возможности вращения. Двойная кинематическая цепь, состоящая из звеньев 12, 13 и 16, своими конечными звеньями 12 и 13 посажена на натяжной вал 10 с возможностью вращения и осевого перемещения, по обе стороны колес 9 и 11. Двойная кинематическая цепь с валом 10 образует один шарнир, а с осями 14 и 17 три шарнира. На осях шарниров 14, между звеньями цепей, с возможностью свободного вращения, установлены зубчатые колеса 15, соответственно зацепленные с зубчатыми колесами 9 и 11, а на оси шарнира 17 жестко установлены зубчатые колеса 18, образующие блок зубчатых колес, зацепленные с зубчатыми колесами 15.

К оси 17, посредством проушины винта 19, в которой ось 17 может свободно вращаться, присоединено приводное устройство, состоящее из винта 19 и навернутой на него гайки 20, закрепленной в корпусе 1 с возможностью вращения. На гайке 20 имеется маховичок для ее принудительного вращения оператором.

Блокирующее устройство, закрепляющее дополнительный поворотный эксцентрик на эксцентриковом валу, размещено на хвостовике вала 10 и состоит из: установленной в соосной валу расточке корпуса 1 гайки 22, имеющей возможность свободно, без вращения, перемещаться вдоль оси вала 10, и винта с маховичком, осевым отверстием, свободно посаженным на шейку вала 10 и свинченным с гайкой 22. На хвостовике вала 10 имеется резьбовая шейка с установленными на ней упорной гайкой и контргайкой 23, между торцами винта 21 и гайки 23, на валу 10 размещен упорный подшипник 24.

Эксцентриковый вал приводится в движение двигателем /на чертеже не показан/ через передачу, состоящую из червяка 25 и червячного колеса 26.

Устройство насоса с поступательно-вращательным дифференциалом, состоящим из одной пятишарнирной кинематической цепи и семи зубчатых колес, аналогично вышеизложенному, с добавлением двух зубчатых колес 27 и 32. Неперемещаемое зубчатое колесо 15 установлено с возможностью свободного вращения на оси 35, закрепленной в корпусе 1, и зацеплено с зубчатым колесом 9, жестко, но с возможностью осевого перемещения установленным на ведущей втулке 8. Второе, перемещаемое, зубчатое колесо 15 установлено с возможностью вращения на оси шарнира 14 кинематической цепи и зацеплено с зубчатым колесом 27, установленным на оси шарнира 28, также с возможностью вращения. Неперемещаемое зубчатое колесо 32 установлено с возможностью вращения на оси 33, установленной в корпусе 1, и зацеплено с зубчатым колесом 15, на оси 35. Зубчатые колеса 27 и 32 зацеплены с блоком зубчатых колес 18, установленных в шарнире 17. Звено 12 кинематической цепи одним отверстием, с возможностью вращения и осевого перемещения, установлено на эксцентриковом валу, образуя шарнир А. Противоположное отверстие звена 12, совместно с осью 14 и звеном 16 образуют шарнир Б. Звено 29, представляющее собой стержневую конструкцию, со звеном 16 и осью 28 образуют шарнир 28, а со звеном 31 и с осью блока зубчатых колес 17, замыкающей кинематическую цепь, образуют шарнир Г. Звено 31, также, с возможностью вращения, подсоединено к оси 33, образуя шарнир Е. К стержневому звену 29, посредством шарнира 30, присоединено приводное устройство с винтовой передачей 19 с маховичком 20, служащее для перемещения звена 29. Шарнир 30 является дополнительным и в кинематической цепи не считается.

Линейные параметры: Д - диагональ многоугольника АБВГЕ шарнирной кинематической цепи, изменяемая при регулировке подачи насоса. Х - координата положения шарнира 30 до операции регулировки. Δ - приращение координаты Х после операции регулировки. Д^И - диагональ многоугольника шарнирной кинематической цепи АБВГЕ после операции регулировки.

Насос поршневой регулируемый работает следующим образом. Двигатель, на чертеже не показан, вращает червячную пару 25, 26, которая вращает эксцентриковый вал и расположенный на нем поворотный эксцентрик, перемещая при этом шатунную пару 5, 6. Одновременно с ними вращается вал 10, зубчатые колеса 9, 11, 15, 18...

Для изменения подачи насоса необходимо освободить блокировку эксцентрикового вала с поворотным эксцентриком вращением маховичка 21, после чего следует вращать маховичок 20. При вращении маховичка 20 изменяется длина, по меньшей мере, одной диагонали многоугольника, образованного звеньями кинематической цепи. При этом зубчатые колеса 9 и 11 получат дополнительное вращение в противоположных направлениях, в результате чего произойдет поворот эксцентрика 3 относительно эксцентрикового вала, вследствие этого изменится суммарный эксцентриситет и, следовательно, радиус кривошипа, а, значит, рабочий объем и подача насоса. После установки величины необходимой подачи, следует вращением маховичка 21 заблокировать эксцентриковый вал относительно поворотного эксцентрика. При этом крутящий момент от двигателя к поршню будет передаваться через стянутые между собой эксцентриковый вал и дополнительный поворотный эксцентрик, а зубчатая передача кинематической цепи будет вращаться без нагрузки.

Использованные источники
1. А.С. СССР 848742, F 04 B 9/02.

2. Описание и инструкция по монтажу и эксплуатации насосов-дозаторов серии "НЛ". "Ригахиммаш", г. Рига, 1986 г.

Насос предназначен для использования в химической промышленности для дозировочной перекачки жидкостей с корректировкой доз без прерывания процесса. Насос снабжен поступательно-вращательным дифференциалом с блокирующим устройством в виде замкнутой шарнирно соединенной кинематической цепи и расположенных на ней зацепленных между собой зубчатых колес. Изменение радиуса кривошипа привода насоса производится путем изменения длины диагонали многоугольника, образованного кинематической цепью с помощью самотормозящего привода, присоединенного к цепи. От самопроизвольной разрегулировки и для разгрузки механизма при работе насоса применена блокировка. Возможно регулировать подачу насоса во время его работы. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Насос поршневой, состоящий из корпуса, привода, шатунно-поршневой группы, эксцентрикового вала с дополнительным поворотным эксцентриком и блокирующего устройства, закрепляющего гайкой дополнительный поворотный эксцентрик на эксцентриковом валу после изменения величины радиуса кривошипа, отличающийся тем, что для безостановочного изменения величины радиуса кривошипа насос снабжен поступательно-вращательным дифференциалом, выполненным в виде зубчатых колес, жестко установленных на эксцентриковом валу и на дополнительном поворотном эксцентрике, с возможностью осевого перемещения и зацепления с зубчатыми колесами, свободно вращающимися на осях шарнирно соединенных звеньев кинематических цепей, концы которых установлены на эксцентриковом валу с возможностью вращения и осевого перемещения, при этом, по меньшей мере, на оси одного шарнира, для зацепления зубчатых колес несовпадающих ветвей кинематических цепей, размещено несколько жестко соединенных между собой зубчатых колес, либо одно удлиненное зубчатое колесо, а изменение величины радиуса кривошипа производится изменением длины, по меньшей мере, одной диагонали пространственного многоугольника, образованного кинематическими цепями, с помощью приводного устройства, присоединенного к, по крайней мере, одному подвижному звену или шарниру кинематической цепи. 2. Насос поршневой по п.1, отличающийся тем, что ось, по меньшей мере, одного шарнира кинематической цепи установлена в корпусе, приводное устройство для изменения величины радиуса кривошипа выполнено в виде винтовой передачи, а блокирующее устройство выполнено в виде винтовой пары - гайки, установленной в корпусе, и винта с маховичком, связанного с эксцентриковым валом через упорный подшипник, для разгрузки зубчатых передач кинематических цепей после регулировки. 3. Насос поршневой по п.1, отличающийся тем, что поступательно-вращательный дифференциал выполнен отдельной сборочной единицей и размещен вне корпуса насоса.