ЭКСЦЕНТРИКОВЫЙ ПРИВОД ДЛЯ ВОЛЮМОМЕТРИЧЕСКИХ НАСОСОВ ИЛИ ДВИГАТЕЛЕЙ Российский патент 2009 года по МПК F04B1/04 

Изобретение касается эксцентрикового привода для волюмометрических насосов или двигателей.

Известны приводы такого типа, у которых эксцентрик, жестко связанный с валом кривошипно-шатунного механизма, с эксцентриковой относительно оси названного вала опорной поверхностью, может быть выполнен в виде цапфы кривошипа обычного коленчатого вала, соединительная обойма в виде шатуна и нагнетатель в виде поршня, соединенного поршневым пальцем с шатуном, обеспечивающим поворотное соединение. Цапфа кривошипа/обойма шатуна и обойма поршневого пальца вместе образуют опору с линейной степенью свободы, с поступательным движением поперек хода эксцентрика, то есть поперечную опору. Для подачи жидких смазочных средств в поперечную опору предусматривается система смазочных каналов и отверстий, которая запитывается от лубрикатора, проходит через коленчатый вал и шатун к поршневому пальцу. Жидкой смазкой смазываются также узлы: цапфа кривошипа/опора шатуна и таким образом ходовая поверхность эксцентрика. В интересах оптимальной подачи и распределения смазочного средства в фазе низкого давления для наступления гидродинамического образования смазочной пленки в фазе высокого давления вследствие относительного вращательного движения между опорными поверхностями на них предусматриваются желобковые выемки соответствующих размеров, охватывающие обойму.

В определенной фазе высокого давления между поверхностями поперечной опоры, по крайней мере, наряду с непрерывными относительными вращательными движениями деталей и исключительно при сложных конструкциях имеют место поступательно-возвратные движения с остановками, практически не обеспечивающими создание достаточно стойкой гидродинамической смазочной пленки. На этих участках важно не только, чтобы в фазе низкого давления в щель опоры поступало достаточное количество смазочного средства, подача осуществляется через опору эксцентрика, сопряженную с поперечной опорой, важно не допустить быстрого вытекания смазочной подушки в фазе высокого давления. Это вытекание может происходить опять таки через опору эксцентрика. Ради вышеупомянутых выемок на опоре эксцентрика возникла необходимость улучшить известные эксцентриковые приводы в отношении желаемого поддержания напора смазки.

Поэтому в задачу изобретения входит создание такого эксцентрикового привода, который относительно опоры отличался бы эффективной и надежной смазкой, а также поддержанием напора смазки. Решение этой задачи определено признаками пункта 1 формулы изобретения. В контексте этих признаков наряду с прочим речь идет о том, чтобы соединение для прохождения смазки между поперечной опорой и канальной системой подачи смазочной жидкости в фазе высокого давления было соответственно закрыто непрерывной ходовой опорой эксцентрика и тем самым предотвращено нежелательное истечение смазочной жидкости.

Следует отметить, что прежде всего у насосов высокого давления и соответствующих двигателей, которые вместо необходимого коленвала имеют только эксцентриковый диск или несколько таких дисков, а также соответствующие кулисы с возможностями поступательного скользящего движения относительно насаженных на этих кулисах нагнетателей, благодаря изобретению обеспечивается надежная скользящая смазка и тем самым высоконапорный процесс с приемлемым механическим кпд.

Существенным развитием изобретения является то, что на ходовой опоре эксцентрика имеются пустотные пространства, охватывающие по меньшей мере часть эксцентрикового периферийного участка, соответствующего фазе низкого давления эксцентрикового привода. Расположение этих пустот ограничено по крайней мере отдельными участками и не касается кромок опорной поверхности. Благодаря этому достигается, в частности, эффективное уплотнение пустотного пространства против возвратного истечения смазочной жидкости. Той же цели оптимизации служит усовершенствование местоположения пустотного пространства, выполненного в форме канавки, охватывающей максимум полукружный периферийный участок эксцентрика.

В определенных случаях применения предлагается другое усовершенствование, в результате которого предусматривается множество пустот, размещенных эксцентрично друг против друга в направлении по периметру и/или оси эксцентрика. Эти пустоты соединяются соответственно с системой смазки. Это усовершенствование обеспечивает сравнительно большие поперечные сечения потока жидкой смазки при достаточно надежном уплотнении против нежелательного возврата смазки.

Другим существенным развитием изобретения является модификация, при которой расположение пустот с учетом эксцентриситета и углов поворота эксцентрика ограничивается относительно направления вращения передним и/или обратным концом периферийного участка эксцентрика, участка, соответствующего фазе низкого давления. Это обеспечивает в определенных случаях эксплуатации целесообразность фазовых сдвигов начала и окончания подачи смазочной жидкости в поперечную опору. Этим самым при известных обстоятельствах в расчет принимаются возникающие фазовые сдвиги и/или изменения временного градиента давления вследствие объемной упругости рабочего средства. В принципе следует учитывать при этом положительные и отрицательные угловые отклонения относительно геометрических мертвых и поворотных точек эксцентрика.

На чертежах представлены:

на Фиг.1 и фиг.2 - предпочтительный пример применения центробежной поршневой машины в осевом и радиальном сечении, выполненной в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг.3 - частичный разрез эксцентрикового привода насоса согласно фиг.1 и 2, в увеличенном масштабе, сориентированного поперек основного вала;

на фиг.4 - частичный осевой разрез эксцентрикового привода с частично указанным радиальным нагнетателем и относящимися к эксцентрику поршнем и цилиндром.

Под центробежной поршневой машиной согласно фиг.1 и 2 понимается 5-цилиндровый насос с приводными от вала (W) цилиндропоршневыми группами (Z1) до (Z5), которые расположены концентрически относительно оси (X-X) вала (W) и равноудалено друг от друга по окружности вала. В центральном корпусе (GZ) находится эксцентриковый привод, изображаемый еще отдельно. Привод осуществляется посредством двигателя (не показан) через цапфу вала (WS).

Изображенный на фиг.3 и 4 эксцентриковый привод содержит эксцентрик (GZ), жестко связанный с валом (W). Эксцентрик имеет относительно оси ((XX) вала эксцентриковую рабочую опору (HL). Эта опора соединяет эксцентрик (HG) с не принимающей участия во вращательном движении соединительной обоймой (KG), которая в свою очередь соединена через поперечную опору (QL) с нагнетателем (DG) для осциллирующей подачи от цилиндропоршневой группы. В случае названного предпочтительного примера применения рассматривается эксцентрик в виде простого эксцентрикового диска, жестко насаженного на вал (W) или же выполненного вместе с последним, как единое целое.

Эксцентрик по своему наружному периметру образует опорную поверхность (L1), сопрягающуюся с соответствующей цилиндрической поверхностью (L2) соединительной обоймы и образующую ходовую опорную поверхность (HL). Согласно такому исполнению конструкция несмотря на размещение множества цилиндров может не иметь коленчатого вала.

Нагнетатель может быть выполнен в виде втулки в корпусе (GH), перемещающейся радиально относительно вала, в которой находится поршень, работающий под давлением. Последний, как указано на примере, прижимает с большим усилием в основном или приблизительно ровную нижнюю торцевую поверхность (F1) нагнетателя к ровной опорной поверхности (F2) соединительной обоймы (KG). Поверхности (F1) и (F2) образуют вместе поперечную опору (QL). Они испытывают относительно друг друга исключительно поступательно-скользящее движение. В данном случае сам поршень своей нижней торцевой поверхностью может образовывать названную поверхность поперечной опоры.

Далее, для смазки предусматривается лубрикатор (DG), который на выходе соединен с поперечной опорой (QL) через систему канальцев. Начиная от соединительного канала (КА) с лубрикатора (DG) система каналов включает первый канал (К1), проходящий через эксцентрик (HG) в ходовую опорную поверхность (HL) и, как минимум, второй канал (К2), проходящий от названной ходовой опоры через соединительную обойму (KG) в поперечную опору.

В зоне ходовой опорной поверхности (HL) в пределах опорной поверхности (L1), соприкасающейся с эксцентриком (HG), предусматриваются для дальнейшей подачи смазочной жидкости минимум во второй канал (К2) полые пространства. Последние должны иметь хотя бы приблизительно такое расположение и/или протяженность в пределах опорной поверхности (L1) и по периметру эксцентрика (HG), которые бы обеспечивали поток смазочной жидкости между первым и вторым каналами только в фазе низкого давления смазочной жидкости на ходовой опорной поверхности (HL) или поперечной опоре (QL). Эта конструкция или такое расположение пустот являются эффективными в плане регулировки тягового вентиля, предотвращающей нежелательное возвратное истечение смазочной жидкости при фазах высокого давления в поперечной опоре, и к тому же обеспечивающими достаточное заполнение щели поперечной опоры смазочной жидкостью при фазах низкого давления.

Эксцентрик (HG) имеет размещение полых пространств в опорной поверхности (L1). Эти полости занимают минимум часть эксцентрикового (HG) периферийного участка (UN), соответствующего фазе низкого давления эксцентрикового привода. Расположение этих пустот ограничено по крайней мере отдельными участками и не касается кромок опорной поверхности (L1). Это усиливает заграждающее действие против возврата смазочной жидкости. В приведенном примере исполнения конструкция представлена таким образом, что пустотные пространства выполнены в форме канавки (HKN), охватывающей максимум полукружный периферийный участок эксцентрика. В данном случае предусмотрено множество пустот, размещенных эксцентрично напротив друг друга в направлении по периметру и/или оси эксцентрика (HG). Эти пустоты соединяются соответственно с системой смазки. Такое исполнение обеспечивает сравнительно большие поперечные сечения потока жидкой смазки при достаточно надежном уплотнении против нежелательного возврата смазочной жидкости.

Далее, расположение пустот вследствие эксцентриситета и углов поворота эксцентрика, переднего и обратного (av и ah) ограничивается относительно направления вращения передним и/или обратным концом периферийного участка (UN) эксцентрика, участка, соответствующего фазе низкого давления. Этим самым обеспечивается фазовое смещение начала и/или окончания подачи смазочной жидкости в поперечную опору. Величина такого фазового сдвига целесообразно ограничена примерно 10° в положительную или отрицательную сторону.

Настоящее изобретение касается эксцентрикового привода для волюмометрических насосов или двигателей. Привод включает, по меньшей мере, один жестко связанный с валом (W) кривошипно-шатунного механизма эксцентрик (HG), имеющий как минимум одну ходовую опорную поверхность (HL), эксцентричную относительно оси (XX) вала. Ходовую опорную поверхность (HL), соединенную эксцентриком (HG) с соединительной обоймой (KG), не участвующей во вращательном движении, соединенной в свою очередь через поперечную опору (QL) с минимум одним нагнетателем (DG) с поступательно-возвратным приводом подачи от минимум одной цилиндропоршневой группы. По меньшей мере, один лубрикатор (DG) для жидкой смазки, соединенный извне через систему каналов с поперечной опорой (QL). Начиная от соединительного канала (КА), соединенного с лубрикатором (DG), система каналов включает минимум один первый канал (К1), проходящий через эксцентрик (HG) в ходовую опорную поверхность (HL) и минимум один второй канал (К2), проходящий от опорной поверхности через соединительную обойму (KG) в поперечную опору (QL). Обеспечивает предотвращение обратного вытекания в фазе высокого давления. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Эксцентриковый привод для волюмометрически действующих однонаправленных насосов, содержащий, по меньшей мере, один эксцентрик (HG), прикрепленный с возможностью вращения к валу (W) кривошипного механизма, имеющий, по меньшей мере, одну ходовую опорную поверхность (HL), эксцентричную относительно оси вращения (XX) вала, причем ходовая опорная поверхность (HL) соединяет эксцентрик (HG) с соединительной обоймой (KG), не участвующей во вращательном движении, соединенной, в свою очередь, через поперечную опору (QL) с, по меньшей мере, одним нагнетателем (DG) с поступательно-возвратным приводом подачи от минимум одной цилиндропоршневой группы, по меньшей мере, один лубрикатор (DQ) для жидкой смазки, соединенный извне через систему каналов с поперечной опорой, причем, начиная от соединительного канала (КА), соединенного с лубрикатором (DQ), система каналов включает, по меньшей мере, один первый канал (К1), проходящий через эксцентрик (HG) в ходовую опорную поверхность (HL), и, по меньшей мере, один второй канал (К2), проходящий от указанной опорной поверхности через соединительную обойму (KG) в поперечную опору (QL); полое пространство в зоне ходовой поверхности (HL) в пределах опорной поверхности (L1), соединенной с эксцентриком (HG), для продвижения смазочной жидкости к, по меньшей мере, одному второму каналу (К2), имеющее такую конфигурацию в пределах поверхности (L1) и по периметру эксцентрика (HG), которое обеспечивает поток смазочной жидкости между первым и вторым каналами только в фазе низкого давления смазочной жидкости на ходовой опорной поверхности (HL) и/или поперечной опоре (QL), причем полые пространства в опорной поверхности (L1) эксцентрика (HG) охватывают, по меньшей мере, часть периферийного участка (UN) эксцентрика, соответствующего фазе низкого давления, и ограничены отдельными участками, не включающими кромки опорной поверхности (L1), и, по меньшей мере, одно полое пространство имеет форму канавки (HKN), охватывающей полукруглый периферийный участок эксцентрика.

2. Эксцентриковый привод по п.1, отличающийся тем, что полые пространства размещены эксцентрично напротив друг друга в направлении по периметру эксцентрика (HG) и вместе или раздельно соединены с системой смазки.

3. Эксцентриковый привод по п.1, отличающийся тем, что расположение пустот ограничено с учетом переднего угла поворота эксцентрика (av) передним относительно направления вращения концом периферийного участка эксцентрика (HG), участка, соответствующего фазе низкого давления.

4. Эксцентриковый привод по п.1, отличающийся тем, что расположение пустот ограничено с учетом обратного угла поворота эксцентрика (ah) обратным относительно направления вращения концом периферийного участка эксцентрика (HG), участка, соответствующего фазе низкого давления.

5. Эксцентриковый привод по п.3 или 4, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один из углов поворота эксцентрика (av, ah) с образованием полых пространств составляет около 10°.