АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВОЙ НАСОС Российский патент 2002 года по МПК F04B1/30 

Изобретение относится к области машиностроительной гидравлики, в частности к насосам переменной подачи гидросистем летательных аппаратов.

Известен аксиально-поршневой насос переменной подачи, содержащий корпус, вращающийся блок цилиндров с поршнями, опирающимися на наклонную шайбу, и систему регулирования подачи, включающую сервопоршень с рабочей полостью, механически связанный с наклонной шайбой и гидравлически - с подпружиненным золотником, торцевая полость которого сообщена через дроссель постоянного сечения с линией нагнетания, и механизм организации перетечек рабочей жидкости из линии нагнетания в полость корпуса насоса, состоящий из подпружиненного толкателя и дросселей - переменного сечения на толкателе и постоянного сечения - на сервопоршне, сообщающих полость корпуса насоса с торцевой полостью золотника и далее через дроссель постоянного сечения - с линией нагнетания (см. патент SU 1130034, кл. F 04 В 1/26).

Недостатком такой конструкции насоса являются значительные перетечки из линии нагнетания в полость корпуса на всех режимах работы, что ведет к повышенным объемным потерям, и тем самым к снижению КПД насоса. Другим недостатком является сообщение торцевой полости золотника с линией нагнетания через дроссель, которое, кроме усложнения конструкции, снижает быстродействие системы регулирования, что ведет к большим забросам и провалам давления при переходных процессах и тем самым снижает долговечность и надежность насоса и всей гидросистемы в целом. В то же время сообщение торцевой полости золотника с полостью корпуса через регулируемый переменного сечения дроссель на толкателе усложняет конструкцию насоса из-за необходимости выполнения в корпусе дополнительного канала, соединяющего указанные полости.

Технический результат от использования предложенного решения, заключается в снижении перетечек рабочей жидкости из линии нагнетания в полость корпуса, а на режимах работы насоса с максимальной подачей - полном их устранении, что в итоге снижает объемные потери, и тем самым повышает КПД насоса. Кроме того, отпадает необходимость в дросселях постоянного сечения, толкателе и в канале, сообщающем его полость с торцевой полостью золотника, что не только упрощает конструкцию насоса, но и снижает забросы и провалы давления при переходных процессах за счет повышения быстродействия системы регулирования подачи, повышая надежность и долговечность насоса и гидросистемы.

Указанный результат достигается тем, что в предложенном насосе в качестве механизма организации перетечек рабочей жидкости используют сервопоршень, для чего на нем со стороны наклонной шайбы организована рабочая кромка, и в корпусе перепускной канал с рабочим окном, сообщающий рабочую полость сервопоршня с полостью корпуса. При этом рабочее окно выполнено с возможностью его перекрытия рабочей кромкой сервопоршня по мере уменьшения подачи насоса. Кроме того, увеличением количества перепускных каналов со смещением их рабочих окон относительно друг друга в направлении движения сервопоршня обеспечивается более равномерное изменение давления нагнетания, а установкой в каждом из них дросселирующего элемента, выполненного, например, в виде набора дроссельных шайб, - стабильность характеристики Q=f(p) насоса в широком диапазоне температур рабочей жидкости.

На фиг.1 изображен аксиально-поршневой насос; на фиг.2 - механизм организации перетечек рабочей жидкости из линии нагнетания в полость корпуса насоса; на фиг.3 - сечение А-А фиг.2; на фиг.4 - характеристика насоса Q=f(р).

Аксиально-поршневой насос содержит корпус 1, блок цилиндров 2 с поршнями 3, опирающимися на наклонную шайбу 4, и систему регулирования, включающую сервопоршень 5 с пружиной 6, золотник 7 с пружиной 8, сообщающий линию нагнетания 9 с рабочей полостью 10 сервопоршня 5 посредством канала 11, и механизм организации перетечек рабочей жидкости из линии нагнетания в полость корпуса насоса. Механизм организован на сервопоршне 5, для чего на нем выполнена рабочая кромка 12 и в корпусе 1 перепускные каналы 13, сообщающие рабочую полость 10 с полостью 14 корпуса 7 через рабочие окна 15, смещенные друг относительно друга в направлении движения сервопоршня 5. В каналах 13 могут быть установлены дросселирующие элементы, выполненные, например, в виде набора дроссельных шайб 16.

Насос работает следующим образом.

При увеличении давления в линии нагнетания 9, превышающего силу предварительного поджатия пружины 8 золотника 7, последний, сжимая пружину 8, смещается, что приводит к увеличению протока жидкости и повышению давления в полости 10 сервопоршня 5. Под действием увеличившегося давления сервопоршень 5 смещается в сторону наклонной шайбы 4, уменьшая угол ее наклона и одновременно последовательно перекрывая своей рабочей кромкой 12 рабочие окна 15, обеспечивая уменьшение перетечек из рабочей полости 10, а следовательно, и из линии нагнетания 9, в полость 14 корпуса 1. В результате этого уменьшается перепад давления на золотнике 7 и, как следствие, уменьшается давление нагнетания с уменьшением подачи насоса.

На режимах с максимальной подачей золотник 7 перекрывает канал 11, исключая перетечки из линии нагнетания 9 в полость 14 корпуса 1.

Благодаря предложенному техническому решению одновременно с упрощением системы регулирования обеспечивается повышение КПД насоса за счет снижения объемных потерь, а также за счет повышения быстродействия системы регулирования снижаются забросы и провалы давления при переходных процессах, что повышает надежность и долговечность насоса.

Изобретение предназначено для использования в области машиностроительной гидравлики, в частности в насосах переменной подачи гидросистем летательных аппаратов. Насос содержит корпус, блок цилиндров с поршнями, опирающимися на наклонную шайбу, и систему регулирования, включающую сервопоршень, золотник и механизм организации перетечек рабочей жидкости из линии нагнетания в полость корпуса. Механизм организации перетечек выполнен на сервопоршне. На нем предусмотрена рабочая кромка. В корпусе - перепускные каналы, сообщающие рабочую полость с полостью корпуса через рабочие окна, смещенные друг относительно друга в направлении движения сервопоршня. В каналах установлены наборы дроссельных шайб. Сервопоршень, смещаясь с изменением давления в линии нагнетания, последовательно перекрывает своей рабочей кромкой рабочие окна, обеспечивая уменьшение перетечек из рабочей полости, из линии нагнетания в полость. В результате уменьшается перепад давления на золотнике и, как следствие, уменьшается давление нагнетания с уменьшением подачи насоса. На режимах с максимальной подачей золотник перекрывает канал, исключая перетечки из линии нагнетания в полость, что обеспечивает существенное снижение объемных потерь. Одновременно с упрощением конструкции насоса повышается быстродействие системы регулирования подачи и, как следствие этого, снижаются забросы и провалы давления при переходных процессах. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Аксиально-поршневой насос, содержащий корпус, блок цилиндров с поршнями, опирающимися на наклонную шайбу, и систему регулирования подачи, включающую сервопоршень с рабочей полостью, механически связанный с наклонной шайбой и гидравлически - с подпружиненным золотником, торцевая полость которого сообщена с линией нагнетания, и механизм организации перетечек рабочей жидкости из линии нагнетания в полость корпуса насоса, отличающийся тем, что в качестве механизма перетечек рабочей жидкости используют сервопоршень, для чего на нем со стороны наклонной шайбы организована рабочая кромка и в корпусе - перепускной канал с рабочим окном, сообщающий рабочую полость сервопоршня с полостью корпуса, при этом рабочее окно выполнено с возможностью его перекрытия рабочей кромкой сервопоршня по мере уменьшения подачи насоса. 2. Аксиально-поршневой насос по п. 1, отличающийся тем, что в корпусе дополнительно организован по меньшей мере еще один перепускной канал, при этом рабочие окна каналов, сообщенные с полостью корпуса, смещены друг относительно друга в направлении движения сервопоршня. 3. Аксиально-поршневой насос по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в каждом перепускном канале размещен дросселирующий элемент, выполненный, например, в виде набора дроссельных шайб.