НАСОС РЕГУЛИРУЕМОЙ ПОДАЧИ Российский патент 2003 года по МПК F04B1/26 

Изобретение относится к машиностроительной гидравлике, в частности к насосам регулируемой подачи, находящим применение в гидросистемах летательных аппаратов в качестве источников гидравлической энергии для питания потребителей: бустеров, силовых цилиндров, рулевых машин и т.п.

В настоящее время в гидросистемах летательных аппаратов нашли широкое применение насосы с двухступенчатой регулировочной характеристикой, что позволяет переключать насос с номинального (рабочего) режима по давлению Р_н на режим пониженного давления (режим разгрузки) Р_р=к•Р_н, где коэффициент "к" может иметь значения порядка (0,2÷0,5) в зависимости от нагрузки потребителей гидросистемы. Известен аксиально-поршневой насос регулируемой подачи с двухступенчатой регулировочной характеристикой, содержащий механизм подачи, состоящий из блока цилиндров с поршнями, и механизм изменения подачи, включающий наклонную шайбу, поджатую пружиной к сервопоршню, подпружиненный золотниковый регулятор давления, вход которого соединен с линией нагнетания, а выход - с полостью управления сервопоршня, и командный орган в виде электрогидравлического крана, обеспечивающего переключение насоса с номинального режима по давлению Рн на режим разгрузки Р_р (см. патент РФ 2094654 С1, кл. F 04 B 1/26).

При переключении известного насоса с одного режима работы по давлению на другой режим работы величина подачи насоса Q_н практически остается неизменной, что является его существенным недостатком, так как в гидросистемах летательных аппаратов в случае неполной загрузки потребителей необходимо иметь подачу насоса Q_н при номинальной величине давления нагнетания Р_н, меньшую, чем при пониженном давлении Р_р. Отсутствие в известном техническом решении возможности изменения величины номинальной подачи насоса Q_н в сторону ее уменьшения при номинальном значении давления нагнетания Р_н приводит к увеличению установочной мощности насоса и его привода и тем самым к увеличению веса и снижению КПД гидросистемы.

Технический результат, который может быть достигнут от использования предлагаемого технического решения, заключается в снижении мощности, потребляемой насосом, снижении установочной мощности привода насоса, снижении массы и повышении КПД гидросистемы. Предложенное техническое решение может быть реализовано в различных типах насосов с регулируемой подачей, а именно в аксиально-поршневых, радиально-поршневых, шиберных и других насосах.

Указанный эффект достигается тем, что для уменьшения подачи насоса при работе на номинальных режимах по давлению механизм изменения подачи насоса дополнительно снабжен плунжером, установленным последовательно с золотником регулятора и взаимодействующим с ним через пружину, и вторым сервопоршнем с ограничителем хода, взаимодействующим с наклонной шайбой, при этом рабочие полости плунжера и второго сервопоршня сообщены между собой и через электрогидравлическйй кран с линией нагнетания или слива.

На фиг.1 показана схема насоса регулируемой подачи аксиально-поршневого типа;
На фиг.2 - расходная характеристика насоса.

Насос регулируемой подачи содержит механизм подачи, включающий блок цилиндров 1 с поршнями 2 и механизмом изменения подачи, включающий наклонную шайбу 3, связанную с сервопоршнем 4 и поджатую пружиной 5 через второй сервопоршень 6 к упору 7, регулятор 8 давления, включающий в себя золотник 9 с пружиной 10, взаимодействующий с плунжером 11, и двухпозиционный электрогидравлический кран 12, вход которого соединен с линией 13 нагнетания насоса, а выход - с линией 14 слива. Вход регулятора 8 соединен с линией 13 нагнетания, а выход - каналом 15 с полостью 16 управления сервопоршня 4. Рабочая полость 17 плунжера 11 сообщена каналом 18 с рабочей полостью 19 второго сервопоршня 6, ход которого регулируется ограничителем 20. Линия всасывания 21 насоса соединена с баком гидросистемы.

Положение элементов насоса на фиг.1 соответствуют его работе на режиме разгрузки. Насос работает следующим образом.

Блок цилиндров 1 с поршнями 2, получая вращение через приводной вал, осуществляет всасывание рабочей жидкости по линии 21 и подачу в линию 13 нагнетания гидросистемы к потребителям гидравлической энергии. Изменение подачи насоса происходит путем изменения угла наклона шайбы 3 сервопоршнем 4, преодолевающим усилие пружины 5 при подведении управляющего давления в полость 16 управления сервопоршня 4 от регулятора 8 по каналу 15. При этом рабочие полости 17 и 19 плунжера 11 и второго сервопоршня 6 через кран 12 сообщены с линией 14 слива, а плунжер 11 отжат пружиной 10 влево от упора. В этом положении усилие предварительного поджатия пружины 10 минимальное, а следовательно, управление наклонной шайбой будет происходить при пониженном давлении, соответствующем режиму разгрузки. Расходная характеристика насоса для этого режима (фиг.2, кривая 1).

При включении крана 12 рабочие полости 17 и 19 плунжера 11 и второго сервопоршня 6 соединяются через кран 12 с линией нагнетания 13 насоса, при этом плунжер 11 перемещается вправо до упора, сжимая пружину 10 регулятора 8, а второй сервопоршень 6, перемещаясь вправо до упора в ограничитель хода 20, уменьшает исходный угол γ наклона шайбы 3 на величину Δγ до значения γ₁ = γ-Δγ. На этом режиме работы насоса происходит изменение двух параметров расходной характеристики (фиг.2, кривая 2):
увеличение давления нагнетания от значения Р_р до значения Р_н за счет увеличения усилия сжатия пружины 10 регулятора 8;
уменьшение подачи насоса от значения Q_p до значения Q_н за счет уменьшения исходного значения угла γ наклона шайбы 3.

Регулирование угла наклона шайбы 3 на этом режиме аналогично описанному выше. Расходная характеристика известного насоса показана пунктиром (фиг.2, кривая 3).

Таким образом, за счет снижения подачи в предлагаемом насосе в интервале давлений от Р_р до Р_н (на фиг.2, зона 4) происходит снижение потребляемой насосом мощности, что в конечном счете позволит снизить установочную мощность привода насоса, снизить вес гидросистемы и повысить ее КПД.

Насос предназначен для использования в гидросистемах летательных аппаратов в качестве источников гидравлической энергии для питания потребителей. Насос содержит механизм подачи, включающий блок цилиндров с поршнями. Механизм изменения подачи включает наклонную шайбу, связанную с сервопоршнем и поджатую пружиной через второй сервопоршень к упору. Золотниковый регулятор давления взаимодействует с плунжером. Командный орган переключения насоса с номинального режима работы на режим разгрузки выполнен в виде электрогидравлического крана. Снижается потребляемая насосом мощность путем уменьшения подачи насоса при работе на номинальных режимах по давлению. 2 ил.

Насос регулируемой подачи, содержащий механизм подачи и механизм изменения подачи, включающий наклонную шайбу, поджатую пружиной к сервопоршню, подпружиненный золотниковый регулятор давления, вход которого соединен с линией нагнетания, а выход - с полостью управления сервопоршня, и командный орган переключения насоса с номинального режима работы на режим разгрузки в виде электрогидравлического крана, вход которого подключен к линии нагнетания, а выход - к линии слива, отличающийся тем, что для уменьшения подачи насоса при работе на номинальных режимах по давлению механизм изменения подачи насоса дополнительно снабжен плунжером, установленным последовательно с золотником регулятора и взаимодействующим с ним через пружину, и вторым сервопоршнем с ограничителем хода, взаимодействующим с наклонной шайбой, при этом рабочие полости плунжера и второго сервопоршня сообщены между собой и через электрогидравлический кран с линией нагнетания или слива.