ПОРШНЕВОЙ НАСОС С ПНЕВМОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЕМ, УПОРОМ И ТАРЕЛЬЧАТЫМИ КЛАПАНАМИ Российский патент 2010 года по МПК F04B9/08 F16K3/26 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к поршневым насосам, в частности к поршневым насосам с пневмораспределителем, упором и тарельчатыми клапанами.

Уровень техники

Пневматические поршневые насосы широко применяются для перекачивания различных текучих сред. Такие насосы обычно содержат механически или пневматически управляемые пневмораспределители для распределения потока воздуха между сторонами поршня.

Из документа SU 1298417 известен пневматический поршневой насос для использования с источником сжатого воздуха, содержащий цилиндр с первым и вторым днищами, поршень, расположенный в этом цилиндре, пневмораспределитель с первым и вторым днищами, первый и второй тарельчатые клапаны, расположенные в первом и втором днищах цилиндра с возможностью контакта с поршнем в концах его хода, причем тарельчатые клапаны смещены в закрытое положение и имеют возможность перевода упомянутым поршнем во второе положение.

Из документа FR 2355180 известен узел тарельчатого клапана, содержащий корпус, имеющий ось и первую и вторую совокупности каналов корпуса, разнесенные в осевом направлении; седло тарельчатого клапана, расположенное в корпусе и содержащее совокупность каналов седла; расположенный в корпусе и удерживаемый в нем посредством седла тарельчатый клапан, установленный в смещенном к упомянутому седлу первом положении с возможностью перемещения во второе положению, удаляясь от упомянутого седла, причем во втором положении первая совокупность каналов корпуса сообщена по текучей среде с каналами седла.

Из указанного документа также известен пневматический поршневой насос для использования с источником сжатого воздуха, содержащий цилиндр с первым и вторым днищами, поршень, расположенный в этом цилиндре, пневмораспределитель с первым и вторым днищами, первый и второй узлы тарельчатых клапанов, расположенные в первом и втором днищах цилиндра с возможностью контакта с поршнем в концах его хода, причем тарельчатые клапаны смещены в закрытое положение и имеют возможность перевода упомянутым поршнем во второе положение, при этом узлы тарельчатых клапанов содержат корпус, имеющий ось и первую и вторую совокупности каналов корпуса, разнесенные в осевом направлении; седло тарельчатого клапана, расположенное в корпусе и содержащее совокупность каналов седла; расположенный в корпусе и удерживаемый в нем посредством седла тарельчатый клапан, установленный в смещенном к упомянутому седлу первом положении с возможностью перемещения во второе положение, удаляясь от упомянутого седла.

Раскрытие изобретения

Задача настоящего изобретения заключается в создании системы, которая позволяет улучшить управление пневматическим поршневым насосом за счет минимизации времени переключения пневмораспределителя и снижения его обледенения.

Настоящее изобретение сокращает длину выпускных каналов в пневмораспределителе, что минимизирует эффекты обледенения. В этих вариантах осуществления изобретения выпускаемый воздух протекает непосредственно через пневмораспределитель, что устраняет подъем чашки, который происходит в известных конструкциях U-образной чашки, которые должны поворачивать выпускаемый воздух. Благодаря противолежащим пластинам пневмораспределителя силы приведения в действие пневмораспределителя не зависят от подаваемого давления.

Пневмораспределитель включает в себя две противолежащие неподвижные пластины и подвижную проходную чашку, расположенную между ними. Проходная(ые) чашка(и) содержит(ат) отдельные выпускной и впускной каналы, которые функционируют как четырехходовой пневмораспределитель. Проходная чашка включает в себя две подпружиненные сопряженные чашки с герметизированным выпускным каналом, проходящим прямо через сборочную единицу.

В одном варианте осуществления изобретения проходные чашки представляют собой сдвоенные проходные чашки с одним впускным и одним выпускным каналами. Эта конструкция включает в себя цилиндрические каналы, два выпускных канала (по одному для каждой чашки) и герметизированный корпус пневмораспределителя, который подает сжатый воздух. Преимущество этой конструкции заключается в том, что отдельные механизмы пневмораспределителя могут быть расположены в днищах цилиндра, что минимизирует длину канала.

В другом варианте осуществления изобретения единственная проходная чашка содержит только выпускной канал. Эта конструкция включает в себя цилиндрические каналы, один выпускной канал и герметизированный корпус пневмораспределителя, который подает сжатый воздух. В этом варианте осуществления изобретения используется только одна проходная чашка.

В еще одном варианте осуществления изобретения единственная проходная чашка содержит центральный впускной канал и два выпускных канала, что позволяет осуществить схему с негерметичным вспомогательным клапаном без каналов с обратным клапаном.

Клапанная система двигателя включает в себя два узла тарельчатого клапана, один из которых расположен в верхней части цилиндра, а другой - в нижней части цилиндра. Узел тарельчатого клапана включает в себя Т-образный уплотнительный элемент, который осуществляет двустороннее уплотнение. На протяжении большей части хода двигателя одна сторона узла тарельчатого клапана герметически закрыта, предотвращая утечку воздуха от поршня пневмораспределителя. В конце хода двигателя поршень двигателя открывает одну сторону тарельчатого клапана, герметически закрывая другую сторону. Когда тарельчатый клапан открывается, он выпускает воздух с одной стороны поршневого пневмораспределителя, сдвигая пневмораспределитель. При герметическом закрывании тарельчатого клапана на другой стороне на разгерметизированную сторону поршня пневмораспределителя не подается воздух, тем самым максимально увеличивается скорость пневмораспределителя. После изменения направления движения двигателя тарельчатый клапан вновь устанавливается в свое нормальное положение. Быстрые переключение и движение пневмораспределителя приводят к снижению пульсации давления на выходе из насоса и повышению производительности и эффективности.

Эти и другие задачи и преимущества изобретения будут более понятны из нижеследующего описания со ссылкой на приложенные чертежи, на которых одинаковые ссылочные позиции относятся к тем же самым или аналогичным частям на нескольких видах.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показан разрез пневмораспределителя согласно настоящему изобретению.

На фиг.2 показан разрез (противоположный тому, что показан на фиг.1) пневмораспределителя согласно настоящему изобретению.

На фиг.3 показан вид в перспективе с пространственным разделением деталей пневмораспределителя согласно настоящему изобретению.

На фиг.4 показан разрез тарельчатого клапана в закрытом положении.

На фиг.5 показан другой разрез тарельчатого клапана.

На фиг.6 схематически показан воздушный поток через пневмораспределитель и тарельчатые клапаны при перемещении поршня вверх.

На фиг.7 схематически показан воздушный поток через пневмораспределитель и тарельчатые клапаны при смене направления перемещения поршня в верхней предельной точке перемещения.

На фиг.8 схематически показан воздушный поток через пневмораспределитель и тарельчатые клапаны после переключения пневмораспределителя.

На фиг.9 схематически показан воздушный поток через пневмораспределитель и тарельчатые клапаны при перемещении поршня вниз.

На фиг.10 показан разрез пневмораспределителя с упором согласно настоящему изобретению.

На фиг.11 показан подробный разрез пневмораспределителя с упором согласно настоящему изобретению.

На фиг.12 показан пневмораспределитель и соленоид согласно настоящему изобретению.

Осуществление изобретения

Пневмораспределитель может включать в себя две противолежащие неподвижные пластины и подвижную проходную чашку 22, расположенную между ними. Проходная(ые) чашка(и) содержит(ат) отдельные выпускной и впускной каналы, которые функционируют как четырехпутевой пневмораспределитель. Проходная чашка включает в себя две подпружиненные сопряженные чашки с герметизированным выпускным каналом, проходящим прямо через сборочную единицу.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения единственная проходная чашка содержит только выпускной канал. Эта конструкция включает в себя цилиндрические каналы, один выпускной канал и герметизированный корпус пневмораспределителя, который подает сжатый воздух. В этом варианте осуществления изобретения используется только одна проходная чашка.

В одном варианте осуществления изобретения проходные чашки представляют собой сдвоенные проходные чашки с одним впускным и одним выпускным каналами. Эта конструкция включает в себя цилиндрические каналы, два выпускных канала (по одному для каждой чашки) и герметизированный корпус пневмораспределителя, который подает сжатый воздух. Преимущество этой конструкции заключается в том, что отдельные механизмы пневмораспределителя могут быть расположены в днищах цилиндра, что минимизирует длину канала. В еще одном варианте осуществления изобретения единственная проходная чашка содержит центральный впускной канал и два выпускных канала, что позволяет осуществить схему с негерметичным вспомогательным клапаном без каналов с обратным вспомогательным клапаном.

Система клапанов в пневматическом поршневом насосе включает в себя два узла тарельчатого клапана 40, один из которых расположен в верхней части цилиндра, а другой - в нижней части цилиндра. Тарельчатый клапан 40 выполняет две функции. Во-первых, он подводит воздух к областям 47 и 48 поршня пневмораспределителя и, во-вторых, он отводит сжатый воздух из областей 47 и 48 пневмораспределителя.

Находясь в нормальном или закрытом положении, тарельчатый клапан 40 пропускает подаваемый сжатый воздух через верхние каналы 41а в корпусе 41 тарельчатого клапана, и затем через каналы 43 а в тарельчатом клапане 43, через нижние каналы 41b в корпусе 41 подает его в области 47 или 48 поршня пневмораспределителя.

Давление воздуха и усилие пружины 42 удерживают тарельчатый клапан 43 в герметически закрытом положении на седле 44. Поршень 10 двигателя давит на приводной элемент 45 тарельчатого клапана, сжимая пружину 46 до тех пор, пока усилие пружины 46 не превысит удерживающего усилия от давления подаваемого воздуха и пружины 42, после чего тарельчатый клапан 43 сходит с седла 44. Удерживающее усилие давления воздуха быстро падает, позволяя тарельчатому клапану 43 разомкнуться. Когда тарельчатый клапан 43 открывается, он выпускает воздух из одной из областей 47, 48 поршня пневмораспределителя в канал 50 через каналы 41b, канавки 45а в приводном элементе 45 и выпускной канал 44а и преграждает путь подаваемому воздуху к этой области поршня, позволяя пневмораспределителю 20 сдвинуться. Выпускаемый воздух направляется в атмосферу через канал 50 независимо от выпускного канала пневмораспределителя, тем самым обеспечивая полный сдвиг пневмораспределителя 20 даже в случае, если выпускной канал является узким. Это важно в предотвращении "зависания" насоса.

Большую часть хода двигателя первая сторона тарельчатого клапана герметически закрыта, предотвращая утечку воздуха от поршня пневмораспределителя. Когда двигатель достигает конца своего хода, поршень двигателя открывает первую сторону тарельчатого клапана, при этом герметически закрывая вторую сторону. Когда тарельчатый клапан открывается, он выпускает воздух с первой стороны поршневого пневмораспределителя, сдвигая пневмораспределитель. При герметическом закрытии тарельчатого клапана на второй стороне на разгерметизированную сторону поршня пневмораспределителя не подается воздух, тем самым увеличивается скорость пневмораспределителя. После изменения направления движения двигателя тарельчатый клапан вновь устанавливается в свое нормальное положение. Быстрые переключение и движение пневмораспределителя приводят к снижению пульсации давления на выходе из насоса и повышению производительности и эффективности.

В частности, как показано на фиг.6-9, поршень 20 пневмораспределителя всегда расположен в том самом конце, в направлении которого перемещается основной поршень 10. Таким образом, на фиг.6 основной поршень 10 перемещается вверх, и поршень 20 пневмораспределителя расположен в верхнем конце корпуса 14 пневмораспределителя. Аналогичным образом на фиг.9 основной поршень 10 перемещается вниз, и поршень 20 пневмораспределителя расположен в нижнем конце корпуса 14 пневмораспределителя. Заметим, что верхний тарельчатый клапан 40 сообщается с нижней областью 48 поршня пневмораспределителя, в то время как нижний тарельчатый клапан 40 сообщается с верхней областью 47 поршня пневмораспределителя.

Пневмораспределитель 16 содержит поршень 20, включающий в себя выпускную чашку 22, которая попеременно сообщается с верхней областью 24 и нижней областью 26 поршня 10. Внутренняя область 28 корпуса 14 пневмораспределителя содержит источник сжатого воздуха. Поршень 20 пневмораспределителя движется и попеременно раскрывает каналы 30 и 32, которые ведут к верхней области 24 и нижней области 26 поршня 10 соответственно.

Пневмораспределитель 16 содержит упор, включающий в себя ролик 31, пружину 34 и пластину 33, установленную на задней части чашки 22 пневмораспределителя. Ролик 31 позволяет пластине 33 и чашке 22 пневмораспределителя перемещаться приблизительно на 3,81 мм перед ее вхождением в гнездо напротив гребня 33а пластины. Геометрия ролика 31 и пластины 33 позволяет удерживать пневмораспределитель 16 на месте до тех пор, пока пневматический сигнал от тарельчатых клапанов 40 не будет достаточен для того, чтобы полностью переместить чашку 22 пневмораспределителя. Из-за радиусов скоса и заостренного гребня 33а пневмораспределитель 16 неустойчив на гребне 33а. Это не позволяет пневмораспределителю остановиться в среднем положении, которое остановило бы двигатель. Это также предотвращает пневмораспределитель 16 от расположения по центру во время перевозки, что могло бы вызвать проблемы запуска.

Другая функция упора заключается в том, чтобы чашка 22 пневмораспределителя отъехала от соленоида 35, который выступает, чтобы блокировать пневмораспределитель 16 при бесконтрольном перемещении. Соленоид 35 приводится в действие от батареи и имеет низкую силу втягивания. При подаче питания пневмораспределитель 16 имеет возможность перемещения на 5,588 мм перед входом в контакт с соленоидом 35. Соленоид 35 в таком случае не дает сборочной единице 16 переместиться далее, тем самым останавливая двигатель.

Предполагается, что как в пневмораспределитель, так и в тарельчатые клапаны могут быть внесены различные изменения и модификации без выхода за рамки сущности и объема изобретения, которые определены формулой изобретения.

Изобретение относится к области насосостроения для перекачивания различных текучих сред. В пневматической клапанной системе для поршневого насоса (5) используются узлы тарельчатых клапанов (40), приводимых в действие поршнем (10) для управления сдвигом основного пневмораспределителя. Выпускаемый из пневмораспределителя воздух отводится (50) непосредственно в атмосферу, а не через основной выпускной канал. Скошенный упор (32) предотвращает расположение пневмораспределителя по центру. Повышается надежность работы. 3 н. и 1 з.п. ф-лы., 12 ил.

1. Пневматический поршневой насос для использования с источником сжатого воздуха, содержащий цилиндр с первым и вторым днищами, поршень, расположенный в этом цилиндре, пневмораспределитель с первым и вторым днищами, первый и второй тарельчатые клапаны, расположенные в первом и втором днищах цилиндра с возможностью контакта с поршнем в концах его хода, причем тарельчатые клапаны смещены в закрытое положение и имеют возможность перевода упомянутым поршнем во второе положение, отличающийся тем, что тарельчатые клапаны смещены в закрытое положение посредством пружины и давления воздуха, при этом в закрытом положении источник сжатого воздуха подсоединен к одному из днищ пневмораспределителя, а во втором положении воздух выпускается из упомянутого днища пневмораспределителя непосредственно в атмосферу.

2. Пневматический поршневой насос по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит скошенный упор, воздействующий на любое из двух днищ пневматического распределителя.

3. Узел тарельчатого клапана, содержащий корпус, имеющий ось и первую и вторую совокупности каналов корпуса, разнесенные в осевом направлении; седло тарельчатого клапана, расположенное в корпусе и содержащее совокупность каналов седла; расположенный в корпусе и удерживаемый в нем посредством седла тарельчатый клапан, установленный в смещенном к упомянутому седлу первом положении с возможностью перемещения во второе положению, удаляясь от упомянутого седла, причем во втором положении первая совокупность каналов корпуса сообщена по текучей среде с каналами седла, отличающийся тем, что содержит приводной элемент тарельчатого клапана, расположенный в седле и частично окружающий тарельчатый клапан, причем приводной элемент тарельчатого клапана смещен от тарельчатого клапана, а тарельчатый клапан имеет совокупность каналов клапана, при этом в первом положении тарельчатого клапана первая совокупность каналов корпуса сообщена по текучей среде со второй совокупностью каналов корпуса через каналы клапана.

4. Пневматический поршневой насос для использования с источником сжатого воздуха, содержащий цилиндр с первым и вторым днищами, расположенный в этом цилиндре поршень и основной пневмораспределитель с первым и вторым днищами, первый и второй узлы тарельчатых клапанов, расположенные в первом и втором днищах цилиндра с возможностью контакта с поршнем в концах его хода, причем тарельчатые клапаны смещены в закрытое положение и имеют возможность перевода упомянутым поршнем во второе положение, при этом узлы тарельчатых клапанов содержат корпус, имеющий ось и первую и вторую совокупности каналов корпуса, разнесенные в осевом направлении; седло тарельчатого клапана, расположенное в корпусе и содержащее совокупность каналов седла; расположенный в корпусе и удерживаемый в нем посредством седла тарельчатый клапан, установленный в смещенном к упомянутому седлу первом положении с возможностью перемещения во второе положение, удаляясь от упомянутого седла, отличающийся тем, что тарельчатые клапаны имеют совокупность каналов клапана и смещены в закрытое положение посредством пружины и давления воздуха, при этом узлы тарельчатых клапанов содержат приводной элемент тарельчатого клапана, расположенный в седле и частично окружающий тарельчатый клапан, причем приводной элемент тарельчатого клапана смещен от тарельчатого клапана, при этом в первом положении тарельчатого клапана первая совокупность каналов корпуса сообщена по текучей среде со второй совокупностью каналов корпуса через каналы клапана, а во втором положении первая совокупность каналов корпуса сообщена по текучей среде с каналами седла, при этом в закрытом положении источник сжатого воздуха подсоединен к одному из днищ пневмораспределителя, а во втором положении воздух выпускается из упомянутого днища пневмораспределителя непосредственно в атмосферу.