НАСОС ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2006 года по МПК F04B53/00 

Изобретение относится к плунжерным насосам, у которых в качестве привода используются устройства, обеспечивающие плунжеру возвратно-поступательное движение.

Известны насосы высокого давления (Верзилин О.И. Современные буровые насосы, М.: Машиностроение, 1971 г.), содержащие кривошипно-шатунные приводы, преобразующие вращательное движение валов в возвратно-поступательное движение плунжеров насосов.

Недостатком этих плунжерных насосов является то, что применение в их конструкциях в качестве приводов кривошипно-шатунных механизмов, отличающихся динамической неуравновешенностью переменных сил, связано с появлением на плунжерах поперечных сил, приводящих к износу пакетов уплотнений и боковых стенок направляющих цилиндров, что ведет к преждевременному снижению их технических характеристик, надежности и долговечности.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности является поршневая машина (см. SU 832115 А, 25.05.1981 г.), механизм привода которой снабжен планетарной передачей, которая передает прямолинейное движение пальцу, передающему его оппозитно размещенным поршням, связанным общим штоком.

Недостатком такого устройства является постоянная связь толкающего пальца со штоком, передающим прямолинейное движение и рабочую силу поршням, изменяющуюся по величине в течение одного хода синусоидально, от "нуля" при прохождении пальцем центра механизма до "максимума" - в его крайних положениях. При постоянной величине сопротивления выталкиваемого поршнями продукта в "нулевом" положении пальца, когда величина передаваемой рабочей силы также равна нулю, возникают "пиковые" перегрузки двигателя, приводящие к его ускоренному износу.

Задача изобретения заключается в создании такого насоса высокого давления, у которого передаваемая его плунжеру сила приводом возвратно-поступательного действия была бы соосна с ним по направлению и исключалось бы появление на нем поперечных сил, разрушающих уплотнения, причем эта сила в момент рабочего хода плунжера имела бы максимальное значение.

Поставленная задача решается тем, что предлагаемый насос высокого давления, содержащий привод, установленный в корпусе, преобразующий вращательное движение вала в возвратно-поступательное движение плунжера насоса, выполнен в виде динамически уравновешенного планетарного привода, содержащего шестерню-вал, снабженную торцевым опорным пазом и проточкой, в которых размещено коромысло с запрессованными в него пальцами, на которых установлены ролики, ось которых является продолжением образующей цилиндра начальной окружности шестерни, при этом корпус привода содержит крышку с боковым приливом, в которой установлена опора с радиально расположенным отверстием для установки насоса, обеспечивающая соосность плунжера с направлением движения толкателя и вектором воздействующей на него рабочей силы.

Кроме того, для регулировки величины хода плунжера опора с радиально расположенным отверстием с корпусом насоса имеют резьбовое соединение. А также для получения на плунжере максимальной силовой составляющей от воздействия толкателя привода плунжер оснащен упором, ограничивающим зону этого воздействия.

Такое конструктивное решение насоса высокого давления, у которого направление силы, прилагаемой к плунжеру, всегда соосно с ним, а также использование в качестве рабочего хода плунжера только той части общего хода толкателя, в которой двигателем развивается максимальное усилие давления на плунжер при отсутствии на нем поперечных сил, позволяет снизить износ уплотнений, увеличить надежность и долговечность насоса при сохранении его технических характеристик.

На фиг.1 изображен общий вид насоса высокого давления, разрез по осям валов и плунжеру.

На фиг.2 - то же вид спереди (с вырывом в передней стенке).

Предлагаемый насос высокого давления состоит из планетарного привода, размещенного в корпусе 1, включающего водило 2, установленное на подшипниках 3 и 4, которое выполнено так, что в нем на двух подшипниках 5 и 6 размещается шестерня-вал 7, снабженная торцевым опорным пазом и проточкой, в которых размещено коромысло 8 с запрессованными в него пальцами 9, на которых установлены ролики 10, ось которых является продолжением образующей цилиндра начальной окружности шестерни-вала 7. Шестерня-вал 7 находится в зацеплении с неподвижным зубчатым колесом 11, закрепленным на штифтах 12 в проточке корпуса 1. Отношение чисел зубьев шестерни-вала и зубчатого колеса 1:2. Зубчатое колесо 11 запирается в корпусе 1 крышкой 13, оснащенной опорой 24, выполненной в виде прилива к крышке 13, имеющего радиальное резьбовое отверстие 25, соосное с направлением перемещения толкателя 10, в которое своим резьбовым концом вворачивается корпус насоса, внутри которого расположен плунжер 15 с уплотнением 16 и штуцерами 17 и 18, и камеру, которая крепится к корпусу с его торца и оснащена обратными клапанами 20, 21. В камере 19 установлена пружина 22, между упором 26 плунжера 15 и заглушкой 23.

Работа насоса высокого давления осуществляется следующим образом.

При вращении водила 2 ролик 10 вместе с пальцем 9, сочетая движение вокруг оси шестерни-вала 7 (зубчатое зацепление 7, 11) и вместе с шестерней-валом - вокруг оси водила 2, получает вращательное движение вокруг собственной оси и совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение из точки А в точку Б и обратно, приводя в действие плунжер 15 в момент вхождения с ним в контакт. Плунжер 15, перемещаясь внутри камеры 19, при прямом и обратном ходе, взаимодействуя с обратными клапанами 20 и 21, выталкивает и всасывает очередную порцию перекачиваемой жидкости. Возврат плунжера 15 в исходное положение при отходе от его конца ролика 10 происходит под воздействием силы от пружины сжатия 22 и силы, создаваемой магистральным давлением. Обратный ход плунжера ограничивается имеющимся на нем упором 26. Отвод тепла при работе плунжера происходит за счет жидкостного охлаждения, подаваемого к плунжеру через штуцеры 17 и к камере 19 через штуцеры 18.

Регулировка хода плунжера насоса от нуля до максимума осуществляется посредством ввинчивания корпуса 14 насоса в опору 24, тем самым сближая конец плунжера 15 с контактирующим с ним роликом 10.

Устройство предназначено для использования в плунжерных насосах. Содержит привод, установленный в корпусе, преобразующий вращательное движение вала в возвратно-поступательное движение плунжера насоса. Привод насоса выполнен в виде динамически уравновешенного планетарного привода, содержащего шестерню-вал, снабженную торцевым опорным пазом и проточкой. В ней размещено коромысло с запрессованными в него пальцами, на которых установлены ролики, ось которых является продолжением образующей цилиндра начальной окружности шестерни. Корпус привода содержит крышку с боковым приливом, в которой установлена опора с радиально расположенным отверстием для установки насоса, обеспечивающая соосность плунжера с направлением движения толкателя и вектором воздействующей на него рабочей силы. Исключается появление поперечных сил, ведущих к преждевременному износу уплотнений и стенки цилиндра, что повышает надежность и долговечность при сохранении технических характеристик. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Насос высокого давления, содержащий привод, установленный в корпусе, преобразующий вращательное движение вала в возвратно-поступательное движение плунжера насоса, отличающийся тем, что привод насоса выполнен в виде динамически уравновешенного планетарного привода, содержащего шестерню-вал, снабженную торцевым опорным пазом и проточкой, в которой размещено коромысло с запрессованными в него пальцами, на которых установлены ролики, ось которых является продолжением образующей цилиндра начальной окружности шестерни, при этом корпус привода содержит крышку с боковым приливом, в которой установлена опора с радиально расположенным отверстием для установки насоса, обеспечивающая соосность плунжера с направлением движения толкателя и вектором воздействующей на него рабочей силы.2. Насос по п.1, отличающийся тем, что с целью регулировки величины хода плунжера опора крышки привода с корпусом насоса имеют резьбовое соединение.3. Насос по п.1, отличающийся тем, что, с целью получения на плунжере максимальной силовой составляющей от воздействия толкателя, плунжер имеет упор, ограничивающий зону этого воздействия.