НАСОС Российский патент 2006 года по МПК F04B15/00 

Изобретение относится к устройствам для перекачивания густых жидкостей с абразивами, в частности к поршневым насосам.

Известен насос, принятый за прототип, содержащий корпус с нагнетательным коллектором и всасывающей полостью и приводом, в корпусе жестко установлен по крайней мере один цилиндр, выполненный в виде стакана, с размещенным в нем с образованием рабочей полости поршнем, связанным со штоком, пропущенным через центральное отверстие в донной части стакана, рабочая полость цилиндра сообщена с нагнетательным коллектором через нагнетательный клапан, обратная сторона которого служит седлом всасывающего клапана, выполненного в виде охватывающей поршень втулки, снабженной горловиной, расположенной в рабочей полости, установленной подвижно относительно цилиндра и поршня и имеющей привод ее возврата к седлу, а рабочая полость сообщена через кольцевой канал между седлом и горловиной втулки со всасывающей полостью корпуса, и крышку (см. описание изобретения к а.с. СССР №1368482, МПК F 04 В 15/00 от 03.02.86 г.).

Недостатками известного насоса являются недостаточная надежность работы и значительная трудоемкость обслуживания гидравлической части насоса из-за невозможности обеспечения качественной сборки и проверки работоспособности каждого цилиндра вследствие подетальней сборки гидравлической части в корпусе насоса. Кроме того, крышка цилиндра нагружена пульсирующей нагрузкой, а при перекачивании вязких и абразивосодержащих жидкостей давление во всасывающей полости может резко уменьшаться, ухудшая всасывающую способность насоса.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности работы и снижение трудоемкости обслуживания за счет выполнения каждого цилиндра в виде готового быстросъемного модуля заводской сборки, улучшения всасывающей способности насоса и исключения пульсирующей нагрузки на крышку.

Техническая задача достигается тем, что насос, содержащий корпус с нагнетательным коллектором и всасывающей полостью и приводом, в корпусе жестко установлен по крайней мере один цилиндр, выполненный в виде стакана, с размещенным в нем с образованием рабочей полости поршнем, связанным со штоком, пропущенным через центральное отверстие в донной части стакана, рабочая полость цилиндра сообщена с нагнетательным коллектором через нагнетательный клапан, обратная сторона которого служит седлом всасывающего клапана, выполненного в виде охватывающей поршень втулки, снабженной горловиной, расположенной в рабочей полости, установленной подвижно относительно цилиндра и поршня и имеющей привод ее возврата к седлу, а рабочая полость сообщена через кольцевой канал между седлом и горловиной втулки со всасывающей полостью корпуса, и крышку, согласно изобретению корпус выполнен с отверстием для размещения цилиндра с возможностью его фиксации посредством разъемного соединения и разобщения нагнетательного коллектора от всасывающей полости и атмосферы, при этом шток цилиндра закреплен на приводе посредством быстросъемного фиксатора, нагнетательный клапан и седло установлены внутри цилиндра перед крышкой, закрепленной посредством разъемного соединения, а в цилиндре выполнено как минимум одно сквозное радиальное отверстие для сообщения нагнетательной полости с нагнетательным коллектором и продольные пазы для сообщения рабочей полости со всасывающей полостью.

В корпусе выполнены цилиндрические расточки в зоне размещения сквозных радиальных отверстий цилиндра для сообщения с нагнетательным коллектором.

Седло всасывающего клапана установлено с гарантированным осевым зазором относительно крышки для исключения пульсирующей нагрузки на крышку.

Насос выполнен с пневматическим компенсатором для обеспечения постоянного давления во всасывающей полости насоса, снабженным крышкой и размещенным во всасывающей полости насоса для обеспечения постоянного давления во всасывающей полости насоса.

Корпус компенсатора выполнен без днища и сужающимся вниз, а крышка снабжена вентилем.

В предлагаемом насосе цилиндр выполнен в виде съемного блока, разъединяющего нагнетательный коллектор насоса от всасывающей полости насоса и атмосферы. Выполнение цилиндра в виде съемного блока позволяет вначале производить сборку цилиндра, проверить работоспособность каждого цилиндра, а затем производить установку. При этом цилиндр устанавливается при помощи быстросъемных соединений (фиксаторов).

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где:

на фиг.1 изображен общий вид гидравлической части насоса (продольный разрез одного цилиндра);

на фиг.2 - разрез А-А насоса по коллектору;

на фиг.3 - цилиндр в сборе;

на фиг.4 - общий вид насоса (аксонометрическая проекция);

на фиг.5 - вариант исполнения насоса с постоянной нагрузкой на крышку цилиндра (с упругим элементом);

на фиг.6 - насос с пневмокомпенсатором;

на фиг.7 - насос с пневмокомпенсатором без днища (без разделителя сред).

Насос содержит корпус 1 (фиг.1) с нагнетательным коллектором 2 (фиг.2) и всасывающей полостью 3 и приводом 4. В корпусе 1 выполнено как минимум одно отверстие 5 для размещения как минимум одного цилиндра 6, закрепленного в отверстии 5 с возможностью его фиксации, посредством разъемного соединения, например гайки 7 (фиг.3 и 4), и разобщения нагнетательного коллектора 2 от всасывающей полости 3 и атмосферы. Отверстие 5 выполнено сопрягаемым с поверхностью цилиндра 6, например, ступенчатым с упором 8.

Внутри цилиндра 6 с образованием рабочей полости 9 размещен поршень 10, который связан со штоком 11, снабженным буртом 12 и пропущенным через центральное отверстие 13 в донной части цилиндра 6. Шток 11 цилиндра 6 закреплен на приводе 4 посредством быстросъемного фиксатора 14.

Рабочая полость 9 цилиндра 6 сообщена с нагнетательным коллектором 2 через нагнетательный клапан 15. Обратная сторона нагнетательного клапана 15 служит седлом 16 всасывающего клапана 17, выполненного в виде охватывающей поршень 10 втулки с горловиной, расположенной в рабочей полости 9 с образованием кольцевого канала 18.

Всасывающий клапан 17 установлен подвижно относительно цилиндра 6 и поршня 10 и имеет привод возврата к седлу 16 в виде полости 19 управления, представляющей собой штоковую полость.

Нагнетательный клапан 15 и седло 16 установлены внутри цилиндра 6 перед крышкой 20, закрепленной в последнем посредством разъемного соединения, например гайки 21. Между седлом 16 и крышкой 20 установлен распорный элемент 22, выполненный, например, в виде втулки со сквозными радиальными отверстиями (условно не указаны), для фиксации седла 16. Нагнетательный клапан 15 снабжен, например, пружиной 23.

В цилиндре 6 выполнено, как минимум, одно сквозное радиальное отверстие 24 для сообщения нагнетательной полости 25 с нагнетательным коллектором 2 и продольные пазы 26 в средней части для сообщения рабочей полости 9 со всасывающей полостью 3. Около днища цилиндра 6 выполнено боковое отверстие 27.

Цилиндр 6 может быть выполнен с двумя ступенями, при этом диаметр D₁ ступени, разобщающей нагнетательную полость 25 с атмосферой, может быть выполнен больше диаметра D₂ ступени, разобщающей нагнетательную полость 25 и всасывающую полость 3.

В корпусе 1 (фиг.1) может быть выполнена цилиндрическая расточка в зоне размещения сквозного радиального отверстия 24 цилиндра 6, образующая кольцевую камеру 28 для соединения с нагнетательным коллектором 2.

Между крышкой 20 (фиг.5) и седлом 16 всасывающего клапана 17 может быть установлен упругий элемент 29 для обеспечения гарантированного осевого зазора "а".

Насос выполнен с пневматическим компенсатором 30 (фиг.6), вмонтированным в крышку 31 на всасывающей полости 3 насоса.

Корпус компенсатора 30 (фиг.7) может быть выполнен без днища, сужающимся вниз, а крышка 31 снабжена вентилем 32.

Монтаж насоса осуществляют следующим образом.

Сборку цилиндра 6 в виде блока (фиг.3) с последующей регулировкой производят в цеховых условиях.

Сначала поршень 10 соединяют со штоком 11, на поршень 10 насаживают втулку всасывающего клапана 17 и устанавливают в стакане цилиндра 6 до упора, размещая шток 11 в отверстии 13 донной части. Затем в цилиндре 6 размещают седло 16, нагнетательный клапан 15 с пружиной 23, распорную втулку 22, крышку 20 и закрепляют гайкой 21.

Готовый блок цилиндра 6 размещают в отверстии 5 корпуса 1 насоса до упора 8, перекрывая нагнетательный коллектор 2 и кольцевую камеру 28 цилиндром 6. Соединяют шток 11 и привод 4 насоса, например, с шатуном (условно не указан) посредством быстросъемного фиксатора 14. Цилиндр 6 закрепляют в отверстии 5 корпуса 1 насоса разъемным соединением, например гайкой 7.

Демонтаж блока цилиндра 6 осуществляют в обратном порядке.

Насос работает следующим образом.

При ходе поршня 10 (фиг.1) вправо жидкость из полости 19 управления через отверстия 27 и 13 перетекает во всасывающую полость 3 насоса. При снижении давления в рабочей полости 9 пружина 23 поджимает нагнетательный клапан 15 и происходит его закрытие. Всасывающий клапан 17 под действием сил трения и силы, определяемой перепадом давлений в рабочей полости 9 и во всасывающей полости 3, перемещается вправо.

При перемещении всасывающего клапана 17 вправо из всасывающей полости 3 через продольные пазы 26 цилиндра 6 и кольцевой канал 18 жидкость перетекает в рабочую полость 9. Объем поступающей при этом жидкости из всасывающей магистрали (не показана) незначителен и равен разности объемов рабочей полости 9 и полости 19 управления. Поэтому давление во всасывающей полости 3 изменяется незначительно.

При дальнейшем перемещении всасывающий клапан 17 перекрывает боковое отверстие 27 в цилиндре 6, что приводит к возрастанию давления в полости 19 управления и замедлению перемещения всасывающего клапана 17. Всасывающий клапан 17 при подходе к крайнему правому положению взаимодействует с днищем цилиндра 6 и останавливается.

При подходе поршня 10 к правому крайнему положению бурт 12 на штоке 11 перекрывает отверстие 13 в днище цилиндра 6, что вызывает повышение давления в замкнутой полости 19 управления. Под действием создавшегося перепада давления происходит перемещение всасывающего клапана 17 влево, в сторону рабочей полости 9. При перемещении всасывающего клапана 17 влево происходит разобщение рабочей полости 9 и всасывающей полости 3.

В начале перемещения поршня 10 влево, в сторону рабочей полости 9, всасывающий клапан 17 дополнительно прижимается к седлу 16 возникающими между поршнем 10 и всасывающим клапаном 17 силами трения и силой от перепада давления.

С ростом давления в рабочей полости 9 нагнетательный клапан 15 открывается и жидкость из рабочей полости 9 поступает в нагнетательную полость 25, а далее через отверстия во втулке 22, радиальное отверстие 24 (фиг.2) из нагнетательной полости 25 поступает в кольцевую камеру 28 и в нагнетательный коллектор 2.

При перемещении поршня 10 влево бурт 12 открывает отверстие 13 в днище цилиндра 6, приводящее к сообщению полости 19 управления со всасывающей полостью 3. При дальнейшем перемещении всасывающего клапана 17 открывается и отверстие 27. Происходит заполнение полости 19 управления жидкостью.

Крышка 20 и гайка 21 (фиг.5) не испытывают силового воздействия со стороны седла 16 при установке упругого элемента 29 между седлом 16 и распорной втулкой 22. При этом крышка 20 нагружена практически постоянной силой давления нагнетания.

При оснащении всасывающей полости 3 (фиг.6) насоса пневмокомпенсатором 30 давление во всасывающей полости 3 за весь процесс всасывания остается практически постоянным.

При выполнении корпуса компенсатора 30 (фиг.7) без днища, сужающимся вниз, часть воздуха из компенсатора 30 удаляют при помощи вентиля 32 при заполнении полости 3 рабочей жидкостью. Граница воздуха с рабочей жидкостью будет находится в средней части зауженной части корпуса компенсатра 30 (воздушного колпака). Давление воздуха в пневмокомпенсаторе 30, а значит и жидкости во всасывающей полости 3, при всасывании практически не меняется.

Устройство предназначено для перекачивания густых жидкостей с абразивами и предназначено для использования в поршневых насосах. Корпус выполнен с отверстием для размещения цилиндра с возможностью его фиксации посредством разъемного соединения и разобщения нагнетательного коллектора от всасывающей полости и атмосферы. Шток цилиндра закреплен на приводе посредством быстросъемного фиксатора. Нагнетательный клапан и седло установлены внутри цилиндра перед крышкой, закрепленной посредством разъемного соединения. В цилиндре выполнено как минимум одно сквозное радиальное отверстие для сообщения нагнетательной полости с нагнетательным коллектором и продольные пазы для сообщения рабочей полости со всасывающей полостью. Повышается надежность работы и снижается трудоемкость обслуживания за счет выполнения каждого цилиндра в виде готового быстросъемного модуля заводской сборки, улучшается всасывающая способность насоса и исключается пульсирующая нагрузка на крышку. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Насос, содержащий корпус с нагнетательным коллектором и всасывающей полостью и приводом, в корпусе жестко установлен, по крайней мере, один цилиндр, выполненный в виде стакана, с размещенным в нем с образованием рабочей полости поршнем, связанным со штоком, пропущенным через центральное отверстие в донной части стакана, рабочая полость цилиндра сообщена с нагнетательным коллектором через нагнетательный клапан, обратная сторона которого служит седлом всасывающего клапана, выполненного в виде охватывающей поршень втулки, снабженной горловиной, расположенной в рабочей полости, установленной подвижно относительно цилиндра и поршня и имеющей привод ее возврата к седлу, а рабочая полость сообщена через кольцевой канал между седлом и горловиной втулки со всасывающей полостью корпуса, и крышку, отличающийся тем, что корпус выполнен с отверстием для размещения цилиндра с возможностью его фиксации посредством разъемного соединения и разобщения нагнетательного коллектора от всасывающей полости и атмосферы, при этом шток цилиндра закреплен на приводе посредством быстросъемного фиксатора, нагнетательный клапан и седло установлены внутри цилиндра перед крышкой, закрепленной посредством разъемного соединения, а в цилиндре выполнено как минимум одно сквозное радиальное отверстие для сообщения нагнетательной полости с нагнетательным коллектором и продольные пазы для сообщения рабочей полости со всасывающей полостью.2. Насос по п.1, отличающийся тем, что в корпусе выполнены цилиндрические расточки в зоне размещения сквозных радиальных отверстий цилиндра.3. Насос по п.1 или 2, отличающийся тем, что седло всасывающего клапана установлено с гарантированным осевым зазором относительно крышки.4. Насос по п.1 или 2, отличающийся тем, что он выполнен с пневматическим компенсатором, снабженным крышкой и размещенным во всасывающей полости насоса.5. Насос по п.4, отличающийся тем, что корпус компенсатора выполнен без днища и сужающимся вниз, а крышка снабжена вентилем.