СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОДАЧИ НАСОСА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2002 года по МПК F04B49/08 F04B1/26 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к гидромашиностроению, и предназначено для применения преимущественно в гидравлических системах летательных аппаратов.

Начиная с конца 40-х годов и до настоящего времени в гидросистемах летательных аппаратов в качестве источников питания используют в основном аксиально-поршневые насосы, подача которых регулируется в зависимости от рабочего давления в гидросистеме.

Известен способ регулирования подачи насоса, при котором структура системы регулирования состоит из командного органа (подпружиненного золотника), представляющего собой сопротивление, которое соединяет линию высокого давления с линией управляющего давления, и исполнительного органа (сервопоршня), кинематически связанного с регулируемым звеном рабочего объема насоса. При достижении в гидросистеме давления, достаточного для создания силы, превышающей силу предварительного поджатия пружины золотника, последний открывается. При этом уменьшается сопротивление, соединяющее линию высокого давления с линией управляющего давления, и рабочая жидкость из линии высокого давления перетекает в линию управляющего давления, повышая в ней давление. Линия управляющего давления связана с линией низкого давления системой дросселей, являющейся сопротивлением, которое либо увеличивается, либо не изменяется с уменьшением подачи насоса. Регулирование подачи начинается при достижении в линии управления давления, достаточного для сжатия пружины регулируемого звена рабочего объема насоса. Для такого насоса зависимость подачи от давления, характеризуется тем, что давление, соответствующее режиму нулевой подачи, выше, чем давление начала регулирования, т.е. тогда, когда мощность насоса максимальна (см. фиг. 2, кривая 1, а также Башта Т. М. Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем. - М.: Машиностроение, 1974, с. 402, рис. 162).

Последнее является недостатком известного способа регулирования, так как приводит к повышенным: давлению, неравномерности подачи, размаху высокочастотных колебаний давления и энергопотреблению на режимах работы с малыми подачами, что снижает долговечность и надежность гидросистемы летательного аппарата.

Положительный результат от использования предложенного технического решения заключается в повышении долговечности и надежности гидросистемы летательного аппарата и снижении потребляемой гидросистемой мощности.

Указанный результат достигается тем, что в способе регулирования подачи насоса путем воздействия на регулируемое звено рабочего объема насоса давлением, которое формируют в линии управления, для чего последнюю подключают к линии нагнетания и к линии низкого давления через сопротивления, посредством которых устанавливают зависимость управляющего давления от давления нагнетания так, что для снижения подачи насоса сопротивление, сообщающее линию управления с линией нагнетания, уменьшают, а сопротивление, сообщающее линию управления с линией низкого давления, либо увеличивают, либо не изменяют, обеспечивая при этом давление в линии нагнетания тем больше, чем меньше подача насоса, согласно изобретению дополнительно либо уменьшают сопротивление, соединяющее линию управляющего давления с линией нагнетания, тем больше, чем меньше подача насоса, либо увеличивают сопротивление, соединяющее линию управляющего давления с линией низкого давления, тем больше, чем меньше значение подачи насоса, либо аналогично изменяют оба сопротивления, обеспечивая в каждом случае давление в линии нагнетания тем меньшее, чем меньше подача насоса, или постоянное для вышеуказанных вариантов во всем диапазоне регулирования подачи.

Использование данного способа регулирования подачи позволит:
- повысить долговечность и надежность гидравлических систем, работающих в основном на режимах с малыми расходами;
- уменьшить забросы и провалы давления при переходных процессах;
- снизить неравномерность подачи и размах высокочастотных колебаний давления на режимах работы с малыми расходами;
- снизить потребление насосом мощности на режимах нулевых и малых подач.

На фиг. 1 представлена схема насоса с системой регулирования подачи по предлагаемому способу. Условные обозначения: 1 - насос, 2 - линия низкого давления (линия всасывания или линия слива насоса), 3 - линия высокого давления (линия нагнетания), 4 - линия управления, 5 - сопротивление, сообщающее линии высокого давления с линией управления, 6 - сопротивление, сообщающее линию управления с линией низкого давления, 7 - подпружиненное регулируемое звено рабочего объема насоса.

На фиг. 2 показаны экспериментальные характеристики насосов с известной (кривая 1) и предлагаемой (кривая 2) системами регулирования подачи.

При работе насос 1 всасывает рабочую жидкость из линии низкого давления 2 и подает ее в линию нагнетания 3. Жидкость из линии высокого давления 3 через сопротивление 5 поступает в линию управления 4, а затем через сопротивление 6 - в линию низкого давления. В линии управления 4 создается управляющее давление, воздействующее на регулируемое звено рабочего объема насоса 7. Поскольку диапазон управляющего давления практически не зависит от давления нагнетания, а определяется параметрами пружины регулируемого звена рабочего объема насоса и моментом, действующим на регулируемое звено рабочего объема насоса со стороны поршней, то комбинация сопротивлений 5 и 6 позволяет в широком диапазоне изменять давление в линии нагнетания 3.

Реализация данного способа проводилась на насосе аксиально-поршневого типа разработки АК "Рубин". Сопротивление 5, соответствующее выбранному режиму работы насоса по подаче, дополнительно уменьшалось, при этом (так как давление управления на данном режиме постоянно) давление нагнетания соответственно уменьшалось из-за уменьшения потерь на сопротивлении 5 с уменьшением подачи насоса, поскольку расход из сервопоршня на данном режиме работы постоянен и равен расходу из линии нагнетания. Аналогично, если сопротивление 6 дополнительно увеличивалось, то (поскольку расход из сервопоршня на данном режиме работы становился меньше и соответственно уменьшался расход из линии нагнетания) давление нагнетания также снижалось из-за уменьшения потерь на сопротивлении 5. Аналогичные результаты были достигнуты одновременными изменениями сопротивлений 5 и 6, рассмотренными выше. При этом давление, соответствующее режиму работы насоса с максимальной подачей, составляло 215 кгс/см², а давление, соответствующее режиму работы с нулевой и малыми подачами насоса, составляло 185 кгс/см² (см. кривая 2 фиг. 2). Размах высокочастотных колебаний давления достигал 20 кгс/см² вместо 26 кгс/см² по известному способу. Снижение потребляемой насосом мощности на режимах малых подач составило 16%.

Способ предназначен для использования в области гидромашиностроения, преимущественно в гидравлических системах летательных аппаратов. В способе дополнительно либо уменьшают сопротивление, соединяющее линию управляющего давления с линией нагнетания, тем больше, чем меньше подача насоса, либо увеличивают сопротивление, соединяющее линию управляющего давления с линией низкого давления, тем больше, чем меньше подача насоса. Кроме того, аналогично изменяют оба сопротивления, обеспечивая в каждом случае давление в линии нагнетания тем меньше, чем меньше подача насоса, или постоянное во всем диапазоне регулирования подачи. Изобретение позволяет снизить давление, неравномерность подачи, размах высокочастотных колебаний давления и энергопотребление на режимах работы насоса с малыми подачами и тем самым повысить долговечность и надежность гидросистемы летательного аппарата. 3 с.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ регулирования подачи насоса путем воздействия на подпружиненное регулируемое звено рабочего объема насоса давлением, формируемым в линии управления, для чего линию управления подключают к линии нагнетания и линии низкого давления через сопротивления, посредством которых устанавливают зависимость давления в линии управления от давления в линии нагнетания так, что для снижения подачи насоса сопротивление, соединяющее линию управления с линией нагнетания, уменьшают, а сопротивление, соединяющее линию управления с линией низкого давления, либо увеличивают, либо не изменяют, обеспечивая при этом давление в линии нагнетания тем больше, чем меньше значение подачи насоса, отличающийся тем, что сопротивление, соединяющее линию управления с линией нагнетания, дополнительно уменьшают тем больше, чем меньше значение подачи насоса, обеспечивая соответственно давление в линии нагнетания тем меньшее, чем меньше подача насоса, или постоянное во всем диапазоне регулирования подачи. 2. Способ регулирования подачи насоса путем воздействия на регулируемое звено рабочего объема насоса давлением, формируемым в линии управления, для чего линию управления подключают к линии нагнетания и линии низкого давления через сопротивления, посредством которых устанавливают зависимость давления в линии управления от давления в линии нагнетания так, что для снижения подачи насоса сопротивление, соединяющее линию управления с линией нагнетания, уменьшают, а сопротивление, соединяющее линию управления с линией низкого давления, либо увеличивают, либо не изменяют, обеспечивая при этом давление в линии нагнетания тем больше, чем меньше значение подачи насоса, отличающийся тем, что сопротивление, соединяющее линию управления с линией низкого давления, дополнительно увеличивают тем больше, чем меньше значение подачи насоса, обеспечивая соответственно давление в линии нагнетания тем меньшее, чем меньше подача насоса, или постоянное во всем диапазоне регулирования подачи. 3. Способ регулирования подачи насоса путем воздействия на регулируемое звено рабочего объема насоса давлением, формируемым в линии управления, для чего линию управления подключают к линии нагнетания и линии низкого давления через сопротивления, посредством которых устанавливают зависимость давления в линии управления от давления в линии нагнетания так, что для снижения подачи насоса сопротивление, соединяющее линию управления с линией нагнетания, уменьшают, а сопротивление, соединяющее линию управления с линией низкого давления, либо увеличивают, либо не изменяют, обеспечивая при этом давление в линии нагнетания тем больше, чем меньше значение подачи насоса, отличающийся тем, что сопротивление, соединяющее линию управления с линией нагнетания, дополнительно уменьшают, а сопротивление, соединяющее линию управления с линией низкого давления, дополнительно увеличивают тем больше, чем меньше значение подачи насоса, обеспечивая соответственно давление в линии нагнетания тем меньшее, чем меньше подача насоса, или постоянное во всем диапазоне регулирования подачи.