НАСОС ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2013 года по МПК F04B1/00 

Изобретение касается насоса высокого давления для подземных горных работ, предназначенного для нагружения подобных воде текучих сред давлением, составляющим примерно от 300 до 350 бар. Такие насосы, в принципе, известны и обычно имеют конструкцию поршневых насосов, у которых электродвигатель через передачу приводит в движение коленчатый вал, на котором установлены несколько поршней, каждый посредством шатуна. Каждый поршень расположен в цилиндре и всасывает текучую среду из впуска и подает ее под давлением к выпуску.

Конструкция описанных выше насосов высокого давления, предназначенных для обслуживания очистных забоев в горных работах, в течение долгого времени не изменялась и не оптимизировалась.

Задачей настоящего изобретения является создать насос высокого давления описанного выше рода, который при изготовлении с оптимальными затратами не требует большого технического обслуживания и обладает высоким коэффициентом полезного действия.

Решение этой задачи осуществляется с помощью признаков п.1 формулы изобретения.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения описаны в описании, на чертежах, а также в зависимых пунктах формулы изобретения, признаки которых произвольным образом могут комбинироваться с независимым пунктом формулы изобретения.

У предлагаемого изобретением насоса высокого давления имеется корпус, в котором установлен на опорах коленчатый вал, на котором установлены несколько поршней, каждый посредством шатуна, причем каждый поршень перемещается в цилиндре, закрепленном на головке цилиндра. При приведении в движение коленчатого вала с помощью электродвигателя, который, например, прифланцован к корпусу, каждый поршень всасывает текучую среду из впуска и подает ее под давлением к выпуску.

Предлагаемый изобретением насос высокого давления для оптимизации типоразмера, а также прочности вместо обычной направляющей шатуна с круглым цилиндрическим поперечным сечением для перемещения свободного конца шатуна может быть предусмотрен ползун, который перемещается внутри корпуса. Такой ползун может быть выполнен с существенно меньшей шириной, чем соответствующая круглая цилиндрическая направляющая шатуна, при этом необходимая прочность может быть достигнута за счет узкой и высокой компоновки. Благодаря этому коленчатый вал может быть выполнен более коротким и за счет этого более жестким.

Кроме того, может быть предпочтительно, если свободный конец поршня может вставляться в ползун с геометрическим замыканием, так как в этом случае возможен очень простой монтаж поршня или, соответственно, соединенного с поршнем конструктивного узла.

Снабжение ползуна маслом может осуществляться через предусмотренные в шатуне отверстия. Для этого палец, которым ползун соединен с шатуном, может быть снабжен соответствующими каналами.

Чтобы, несмотря на компактную и выполненную с оптимальными затратами конструкцию, иметь возможность хорошо воспринимать возникающие усилия, корпус может быть снабжен множеством жестких на изгиб ребер, которые воспринимают усилия, возникающие между коленчатым валом и головкой цилиндра. При этом может быть предпочтительно, если ребра обведены вокруг головок цилиндров подобно скобе, чтобы служить им опорой с задней стороны. Например, в ребрах могут иметься проходные отверстия, через которые проходит коленчатый вал, так чтобы коленчатый вал со всех сторон был охвачен ребрами. Одновременно каждое ребро может включать в себя по существу L-образный участок, который захватывает головки цилиндров и благодаря этому воспринимает усилия, возникающие в направлении движения поршней. Такая конструкция, подобная открытой скобе, на соединительном участке между головкой цилиндра и коленчатым валом должна быть выполнена достаточно жестко. Для дополнительного повышения жесткости эта открытая с одной стороны скоба может быть закрыта соединительным участком, например, в форме крышки, при этом соединительный участок, в частности с помощью зубчатого зацепления с геометрическим замыканием, может соединяться с ребрами, так что при эксплуатации насоса предотвращается отгибание скобы.

Также может быть предпочтительно, если головка цилиндра, цилиндр и поршень образуют один модуль, который может изготавливаться в виде отдельно обслуживаемого узла и вставляться в корпус сверху. Таким образом, при монтаже и техническом обслуживании можно просто и быстро вставлять модуль в корпус или, соответственно, извлекать из корпуса. В комбинации с ползуном, в который может вставляться с геометрическим замыканием свободный конец поршня, замена может осуществляться особенно быстро. Головка цилиндра в соответствии с изобретением не прикреплена к основному корпусу винтами, которые должны удерживать головку цилиндра, противодействуя усилиям поршня. Более того, достаточно, если она фиксируется винтами на опорной поверхности корпуса. Благодаря этому высокие усилия давления воспринимаются опорной поверхностью, но не винтами.

У предлагаемого изобретением насоса высокого давления предпочтительно предусмотрен циркуляционный контур смазочного масла, который снабжает различные части насоса смазочным маслом. При этом может быть предпочтительно, если в корпусе предусмотрена масляная ванна, при этом по меньшей мере часть нагнетаемой текучей среды - в подземных горных работах обычно воды - направляется по трубам охлаждения, которые проходят через масляную ванну. Таким образом, смазочное масло во время эксплуатации насоса охлаждается нагнетаемой или предназначенной для нагнетания текучей средой. При этом предпочтительно, если направляемая через масляную ванну текучая среда забирается на низконапорной стороне насоса, так как в этом случае проходящая через масляную ванну система трубопроводов не должна удовлетворять требованиям высокого давления.

В соответствии с изобретением вся система снабжения смазочным маслом, а также всасывающая труба для масляного насоса могут быть интегрированы в корпус, при этом может быть предпочтительно объединить всю систему снабжения смазочным маслом, то есть масляный насос, регулятор давления, систему трубопроводов и пр., в один модуль.

Для снабжения смазочным маслом в коленчатом валу в области шатуна может быть известным образом предусмотрено масловыпускное отверстие, причем это отверстие, разумеется, смещено относительно нижней мертвой точки шатуна и средней точки шатунной шейки назад против направления вращения на определенную угловую величину, причем эта угловая величина может составлять, например, 90°. Благодаря этому расположение подводящего трубопровода относительно углового положения выбрано так, что снабжение маслом, т.е. подача смазочного масла между коленчатым валом и шатуном, происходит всегда в ненагруженной зоне. Другими словами, система снабжения маслом не подвержена действию давления, обусловленного нагружающим усилием, создаваемым шатуном, а выпуск смазочного масла смещен назад против направления вращения относительно нижней мертвой точки.

Для опоры коленчатого вала на шайбах между подшипниками шатунов могут быть предусмотрены подшипники скольжения, в которых применяются подшипниковые вкладыши из композитного материала, например сталь/бронза/тефлон, причем эти подшипниковые вкладыши могут быть снабжены масляными карманами. Соответствующие подшипники скольжения могут быть предусмотрены для установки на опору шатунов на коленчатом валу и на цилиндре. Снабжение маслом может осуществляться через каналы или, соответственно, подводящие трубопроводы из коленчатого вала, при этом может быть предпочтительно, если выпускное отверстие выполняется в форме кармана, который снабжен наклонным отверстием и фрезерованной выемкой, полого заканчивающейся в направлении вращения.

В соответствии с изобретением снабжение маслом для смазки подшипников скольжения, для маслосборника, для уплотнения поршней и пр. может осуществляться через различные каналы, при этом протекание в отдельные каналы может ограничиваться заслонками. При этом все заслонки в пространственном отношении могут быть инсталлированы вместе, чтобы тем самым упростить контроль заслонок в рамках работ по техническому обслуживанию. У предлагаемого изобретением насоса смазочное масло может также подвергаться действию давления управления, что может быть предпочтительно, так как благодаря этому возможно безнапорное включение насоса без давления масла. Однако это означает, что либо давление масла должно быть столь же высоко, как и давление управления, либо давление управления должно быть опущено до уровня давления смазочного масла. Давление управления, являющееся нижним пределом, обычно устанавливается примерно от 80 до 120 бар, а давление масла для смазки, являющееся верхним пределом, выбирается обычно от 10 до 20 бар. Для решения этой проблемы имеются различные возможности. Возможно либо применение двух гидравлических насосов, либо же снабжение осуществляется с помощью только одного насоса и при повышенном давлении снабжения. Такое повышенное давление снабжения для масляной смазки обладает также тем преимуществом, что возможно распределение расхода для различных мест смазки посредством заслонок.

Чтобы во время эксплуатации насоса высокого давления предотвратить нагнетание, когда циркуляционный контур смазочного масла этого насоса построен ненадлежащим образом, может быть предпочтительно предусмотреть в циркуляционном контуре смазочного масла этого насоса механическое запирающее устройство, которое препятствует нагнетанию текучей среды при недостаточном давлении масла. Такое механическое запирающее устройство простым и недорогим способом обеспечивает, чтобы электродвигатель, который приводит в движение насос высокого давления, сначала мог запускаться на холостом ходу, и чтобы не могло создаваться высокое давление, когда давление масла является недостаточным. Такое механическое запирающее устройство может быть простым способом получено за счет того, что нагружаемый пружиной поршень соответственно поднимает впускной клапан насоса высокого давления до тех пор, пока он за счет созданного надлежащим образом давления масла, противодействуя усилию пружины, не будет прижат вниз настолько, чтобы впускной клапан мог закрыться. Только когда циркуляционный контур смазочного масла надлежащим образом создал давление, нагружаемый пружиной поршень выдвигается из своего запирающего положения, так что впускной клапан может закрыться, и создается высокое давление.

Для уплотнения поршня в цилиндре могут применяться скользящие кольцевые уплотнения, при этом в соответствии с изобретением поршень в цилиндре может быть уплотнен двумя расположенными рядом друг с другом скользящими кольцевыми уплотнениями, так как при этом срок службы уплотнения повышается, и после повреждения первого уплотнения всегда еще имеется в распоряжении второе уплотнение. При этом может быть предпочтительно предусмотреть между двумя скользящими кольцевыми уплотнениями контрольный канал, впадающий в полость цилиндра, с помощью которого возможно измерение создаваемого там давления масла. Если одно из уплотнений будет повреждено, то давление масла, создаваемое у контрольного канала, будет изменяться, что может быть обнаружено с помощью соответствующих контрольных устройств.

Для маслосборника могут быть предусмотрены одно или два других скользящих кольцевых уплотнений, причем эти уплотнения могут быть выполнены различным образом. Например, уплотнение, ориентированное в направлении напорного пространства, может быть несколько более пористым, а уплотнение, отвернутое от напорного пространства, обладать лучшей способностью защиты от грязи. Альтернативно, оба уплотнения могут быть также выполнены одинаково.

Если предусмотрено несколько цилиндров и для этих цилиндров имеется несколько контрольных каналов давления масла, то может быть предпочтительно, если при измерении давления все контрольные каналы сводятся к одному датчику давления, так как при этом получаемый сигнал давления в случае повреждения уплотнения меньше пульсирует. Альтернативно могут быть также предусмотрены несколько датчиков давления.

Поршень в цилиндре может быть уплотнен скользящим кольцевым уплотнением, которое включает в себя скользящее кольцо, снабженное выступом со стороны поршня, а также круглое кольцо, которое размещено в пазу цилиндра. При этом может быть предпочтительно, если паз цилиндра в поперечном сечении имеет закругленные углы, а круглое кольцо со стороны скользящего кольца прилегает к вогнутому кольцевому пазу скользящего кольца. При этом варианте осуществления благодаря закругленным углам паза цилиндра и вогнутому кольцевому пазу, к которому прилегает круглое кольцо, предотвращается нежелательная деформация круглого кольца и гарантируется, что это кольцо, обеспечивая уплотнение, прилегает между стенкой цилиндра и скользящим кольцом, не получая повреждений.

Предлагаемый изобретением насос высокого давления может также включать в себя впускной клапан и выпускной клапан, которые, например, расположены в головке цилиндра и каждый из которых имеет уплотнительное седло и тарелку клапана. В соответствии с изобретением взаимодействующие уплотнительные поверхности двух клапанов могут быть при этом выполнены в виде сегментов шара каждая, причем уплотнительное седло может представлять собой полое кольцо из ПЭЭК (полиэфирэфиркетон), благодаря чему обеспечиваются свойства самоцентрирования. Кроме того, тарелка одного клапана может перемещаться в тарелке другого клапана, при этом одна из двух тарелок клапана снабжена неподвижной относительно корпуса направляющей. Так как у такого клапана либо тарелка впускного клапана, либо тарелка выпускного клапана при ходе всасывания или при ходе нагнетания зафиксированы, соответственно другая тарелка клапана в каждый момент времени также перемещается центрированным образом.

У насоса высокого давления, предлагаемого изобретением, управление давлением может также осуществляться за счет того, что при превышении желаемого давления нагнетание переключается в обратную сторону. Предназначенный для этого обратный клапан может быть выполнен в виде седлового клапана, при этом расход перед закрытием должен дросселироваться со стороны обратного хода, чтобы предотвратить кавитацию у уплотнительного седла. Кроме того, может быть предпочтительно прогонять последний расход с напорной стороны через узкий зазор, чтобы на уплотнительном седле не оставалось крупных частиц.

Для управления давлением может быть предусмотрен клапан ограничения давления с фиксированной настройкой, который, в принципе, подходит для всех случаев применения в гидравлике и который может быть выполнен так, чтобы давление открытия устанавливалось на заводе-изготовителе, а затем фиксировалось без возможности изменения, так чтобы неправильное обслуживание клапана ограничения давления было исключено. Фиксация предварительно заданного давления открытия может осуществляться путем зачеканивания или отбортовки двух конструктивных элементов клапана или же с помощью пружинящего проволочного кольца, которое уже не может быть отсоединено снаружи.

Альтернативное выполнение может быть выбрано так, чтобы проволочное кольцо могло быть снова отсоединено только с помощью специального инструмента.

На впуске насоса высокого давления может быть также простым способом предусмотрен стабилизатор всасываемого атмосферного потока, который позволяет осуществлять эксплуатацию без нагнетательного насоса. Такой стабилизатор всасываемого потока может включать в себя расположенную в камере всасывания уплотненную мембрану, одна сторона которой открыта в направлении атмосферы, благодаря чему предотвращаются нежелательные колебания давления со стороны всасывания.

Ниже настоящее изобретение чисто в качестве примера описано с помощью одного из предпочтительных вариантов осуществления и со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Показано:

фиг.1: вид поперечного сечения насоса высокого давления;

фиг.2 вид сбоку одного из ребер корпуса;

фиг.3: вид в перспективе корпуса насоса высокого давления, показанного на фиг.1;

фиг.4: вид в перспективе ползуна с закрепленным на нем шатуном;

фиг.5: увеличенный вид поперечного сечения уплотнений поршня;

фиг.6: схематичное изображение шатуна при различных углах коленчатого вала;

фиг.7: вид поперечного сечения головки цилиндра;

фиг.8: гидравлическая схема масляной гидравлической системы;

фиг.9: схема масляной гидравлической системы, показанной на фиг.8, с электронным подъемом клапанов;

фиг.10: золотниковый клапан, показанный на фиг.9;

фиг.11: гидравлическая схема управления давлением;

фиг.12: поперечное сечение клапана ограничения давления;

фиг.13: различные стадии монтажа клапана ограничения давления, показанного на фиг.12;

фиг.14: различные стадии монтажа альтернативного клапана;

фиг.15: различные стадии демонтажа клапана, показанного на фиг.14.

На фиг.1 показан очень схематично насос высокого давления, который имеет корпус 11, в котором с возможностью вращения установлен коленчатый вал 10, приводимый в движение (неизображенным) электродвигателем, который, например, может быть прифланцован с одной стороны корпуса. Коленчатый вал 10 соответственно через шатун 12 приводит в движение поршень 14, при этом в изображенном примере осуществления предусмотрено всего три поршня. Каждый поршень 14 перемещается в цилиндре 16, который закреплен на соответствующей головке 18 цилиндра, при этом поршень 14 всасывает текучую среду из впуска 54 (сравн. фиг.7) и под давлением подает ее к выпуску 118.

Изображенный на фиг.3 в перспективе корпус 11 снабжен несколькими расположенными параллельно друг другу ребрами 20-23, которые воспринимают усилия, возникающие между коленчатым валом 10 и головкой 18 цилиндра.

Изображенное на виде сбоку на фиг.2 ребро 20 (так же как и ребра 21-23), подобно открытой скобе, обведены вокруг головок 18 цилиндров, чтобы служить им опорой с задней стороны. Как поясняется на фиг.2, в каждом ребре имеется приблизительно круглый вырез 24, через который проходят коленчатый вал 10 и его подшипники, так что коленчатый вал 10 оперт образующими корпус 11 ребрами и установлен на опору. Кроме того, в каждом ребре имеется проходящий примерно горизонтально соединительный участок 26, к которому примыкает образующий скобу вертикальный участок 28. При этом вертикальный участок 28 в направлении отверстия 24 снабжен ступенчатым вырезом 30, который служит для помещения поперечного ригеля 32, который, в свою очередь, служит упором для головок 18 цилиндров.

Как поясняется на фиг.1, головка 18 цилиндра, привернутый к ней цилиндр 16 и перемещаемый в нем поршень 14 образуют отдельно обслуживаемый модуль, который может вставляться в корпус 11 сверху (сравн. фиг.1 и фиг.3).

Для соединения шатуна 12 и поршня 14 предназначена направляющая шатуна, выполненная в виде ползуна 34, при этом в ползуне 34 имеется поднутренный вырез 36, в который может вставляться сверху свободный конец поршня 14, так что получается соединение с геометрическим замыканием между поршнем 14 и ползуном 34.

Для установки на опору ползунов 34 в корпусе 11 служит пластинчатая направляющая 38 скольжения (фиг.1), которая проведена в ребрах 20-23 через шлиц 40 и соединена с ребрами. При этом в направляющей 38 скольжения для каждого ползуна 34 предусмотрена линейная направляющая 42, в которой ползун 34 перемещается своим несколько расширенным нижним концом 35. Ползун 34 выполнен при этом в целом в квадратной форме и имеет высоту, которая соответствует примерно двойной ширине. Благодаря этому очень узкому выполнению направляющих скольжения для шатунов 12, которое является обоснованной заменой направляющей скольжения с круглым цилиндрическим поперечным сечением, может быть значительно повышена жесткость коленчатого вала в целом, так как его конструкция может быть короче. Это имеет значение, в частности, потому, что жесткость коленчатого вала обратно пропорциональна квадрату его длины. Благодаря сокращению расстояния между цилиндрами, например с 135 мм до 100 мм, нагрузка, воспринимаемая коленчатым валом, может быть удвоена.

В смонтированном состоянии ползуны 34 перемещаются расположенной сверху скользящей пластиной 44 (фиг.1), которая, например, может быть установлена на корпусе 11 с возможностью откидывания. Соединение между ползуном 34 и шатуном 12 осуществляется известным образом с помощью пальцев 46, которые обеспечивают возможность возвратно-поступательного движения шатуна 12 относительно ползуна 34.

Как поясняется также на фиг.1, в корпусе 11 предусмотрена масляная ванна 50, из которой не изображенный масляный насос качает смазочное масло. Кроме того, под головками 18 цилиндров расположен водяной бак 52 (сравн. также фиг.7), который предпочтительно изготовлен из нержавеющей стали и который снабжает впуск 45 текучей средой. Всасываемая при эксплуатации насоса через впуск 54 текучая среда (вода) направляется при этом между подводящим каналом 56 и впуском 54 по трубам 58 охлаждения, которые проходят до масляной ванны 50.

Для масляной смазки коленчатого вала 10 в нем в области каждого шатуна 12 имеется масловыпускное отверстие 15 (сравн. фиг.6), причем это масловыпускное отверстие относительно нижней мертвой точки UT и средней точки M шатунной шейки смещено назад против обозначенного стрелкой направления вращения на определенную угловую величину α, которая в изображенном примере осуществления составляет примерно 90°. Таким образом, смазочное масло подается не в той области, которая за счет усилий шатунов, обозначенных на фиг.6 стрелками, подвергается действию высокого давления. Более того, подача смазочного масла осуществляется всегда в ненагруженной зоне.

На фиг.5 показано увеличенное сечение цилиндра 16, на котором (в изображенном примере осуществления) предусмотрены всего четыре скользящих кольцевых уплотнения. Для уплотнения между цилиндром 16 и поршнем 14 предусмотрены два расположенных рядом друг с другом скользящих кольцевых уплотнения, которые включают в себя скользящее кольцо 60 и соответствующее круглое кольцо 62, а также скользящее кольцо 64 и соответствующее круглое кольцо 66. Между двумя скользящими кольцевыми уплотнениями впадает контрольный канал 68, который передает создаваемое между поршнем 14 и цилиндром 16 давление масла контрольному устройству 69.

Оба выполненных принципиально одинаково скользящих кольца 60 и 64 со стороны поршня снабжены выступом 70, а со стороны соответствующего круглого кольца 62, 66 скользящие кольца 60 и 64 снабжены вогнутым кольцевым пазом 72. Сами круглые кольца размещены в пазу 74, 76 цилиндра, который имеет не прямоугольное поперечное сечение, а в области круглого кольца в поперечном сечении имеет закругленные углы.

Кроме того, цилиндр 16 снабжен подводом 78 для маслосборника 80, при этом подвод 78 входит между двумя скользящими кольцевыми уплотнениями 82 и 84, которые имеют конструкцию, аналогичную описанным выше скользящим кольцевым уплотнениям. При этом можно также обойтись без скользящего кольцевого уплотнения 82, так как тогда скользящее кольцо 64 со своим круглым кольцом 66 одновременно служит уплотнением для маслосборника 80.

На фиг.7 показано, как уже было упомянуто, поперечное сечение головки 18 цилиндра, которая уплотненно установлена на водяной бак 52. При этом в головке 18 цилиндра имеется впускной клапан 100, выпускной клапан 110 и механическое запирающее устройство 90, которое препятствует нагнетанию текучей среды при недостаточном давлении масла. Запирающее устройство 90 в изображенном примере осуществления образовано поршнем 92, который уплотненно установлен в направляющей 93, подключенной к циркуляционному контуру смазочного масла. Поршень 92 соединен с поршневым штоком 94, который прижимается пружиной 95 на фиг.7 вверх, т.е. в направлении впускного клапана 100. При этом длина поршневого штока 94 выбрана так, что он открывает впускной клапан, когда давление смазочного масла, нагружающее поршень 92, не находится на желаемой высоте. При достаточном снабжении смазочным маслом или, соответственно, достаточном давлении смазочного масла поршень 92, однако, так, как изображено на фиг.7, прижимается вниз к упору, так что поршневой шток 94 также движется вниз, благодаря чему впускной клапан 100 может закрыться. В этот момент может начаться нагнетание текучей среды или, соответственно, нарастание давления.

Как поясняется на фиг.7, впускной клапан 100 включает в себя тарелку 102 клапана, которая прилегает к уплотнительному седлу 104, а выпускной клапан 110 включает в себя тарелку 112 клапана, которая прилегает к уплотнительному седлу 114. Взаимодействующие уплотнительные поверхности впускного клапана 100 и выпускного капана 110 выполнены каждая в виде сегментов шара.

Внутренняя часть цилиндра 16 переходит в головке 18 цилиндра в то пространство, которое распространяется между двумя тарелками 102 и 112 клапанов, при этом над тарелкой 112 выпускного клапана 110 присоединяется выпускной канал 118, через который под высоким давлением выводится текучая среда.

Перемещение двух тарелок клапанов выбрано так, что тарелка 102 впускного клапана 100 перемещается в тарелке 112 выпускного клапана 110 и что у тарелки 112 выпускного клапана 110 имеется ввернутая в головку 18 цилиндра, неподвижная относительно корпуса направляющая 116. Благодаря пружинящему действию тарелка 112 клапана предварительно натянута относительно направляющей 116, а также относительно тарелки 102 клапана.

Когда поршень 14 на фиг.7, для того чтобы совершить ход всасывания, движется вправо, то тарелка 112 выпускного клапана 110 прижимается показанной на фиг.7 верхней пружиной к направляющей 116 в свое седло 114 клапана, так что тарелка 112 клапана образует прочную направляющую для расположенной под ней тарелки 102 впускного клапана 100, который поднимается со своего седла 104 клапана и обеспечивает возможность втекания текучей среды из впуска. При движении поршня 14 влево тарелка 102 впускного клапана 100 закрывается, пока он не будет прочно прилегать к своему уплотнительному седлу 104, а тарелка 112 выпускного клапана 110 поднимается от своего уплотнительного седла 114.

Как поясняется также на фиг.7, в камере всасывания, образованной водяным баком 52, предусмотрен стабилизатор всасываемого атмосферного потока, который включает в себя расположенную в камере всасывания мембрану 55, отделяющую от внутренней части бака 52 расширительное пространство 51. Мембрана 55 уплотненно прикреплена к внутренним стенкам бака 52, при этом по обе стороны от мембраны предусмотрены опорные ребра 180, 181, которые препятствуют чрезмерному расширению мембраны 55. Отделенное мембраной внутри водяного бака 52 расширительное пространство 51 через одно или несколько отверстий 182 открыто в направлении атмосферы, так что может осуществляться вентиляция расширительного пространства 51. В подземных горных работах бак находится обычно в непосредственной близости от насоса, при этом уровень наполнения бака обычно расположен выше насоса. С помощью описанного выше стабилизатора всасываемого атмосферного потока возможна эксплуатация насоса существенно большего размера с более длинным подводящим трубопроводом без нагнетательного насоса, при этом компенсируются возникающие на стороне всасывания колебания давления.

На фиг.8 показана схема описанной выше масляной гидравлической системы, снабженной запирающими устройствами 90, которые через трубопровод 120 соединены с насосом 122 смазочного масла. Только когда подводимое по трубопроводу 120 давление смазочного масла является достаточным, поршневые штоки 94 опускаются настолько, что каждый впускной клапан 100 может закрыться. На фиг.8 номером позиции 124 обозначено управление насоса, номером позиции 126 - датчик уровня масла, а номером позиции 128 - датчик давления.

На фиг.9 показана более сложная по сравнению с фиг.8 гидравлическая система, при этом одинаковые компоненты снабжены одинаковыми номерами позиций. В этом варианте осуществления посредством управления 124, в зависимости от давления масла, измеряемого датчиком 128 давления, активируются электромагнитные клапаны 130, которые для усиления соответственно приводят в действие золотниковый клапан 132, активирующий работу насоса только при достаточным давлении масла. В этом варианте осуществления трубопровод 120 для смазочного масла соединен с ресивером 134. Кроме того, трубопровод 120 для смазочного масла через заслонки соединен с различными другими подлежащими смазке участками насоса, такими как, например, маслосборник в цилиндре, масляная смазка ползунов, масляная смазка шатуна или коленчатого вала. С помощью управления 124 электромагнитные клапаны 130 в зависимости от измеряемого давления масла могут активироваться поочередно и индивидуально, так что для каждого отдельно цилиндра впускной клапан 100 может подниматься, так чтобы этот отдельный цилиндр больше не участвовал в работе насоса. Таким образом, каждый отдельный цилиндр может активироваться и деактивироваться, чтобы управлять расходом или, соответственно, возникающим исходным давлением.

На фиг.10 показано поперечное сечение золотникового клапана 132, изображенного на фиг.9, который известным образом может включаться посредством трубопровода 136 управления и при этом открывает или закрывает соединение течения с напорной стороной P или с внутренним обратным трубопроводом R.

На фиг.11 показано управление давлением описанного насоса высокого давления путем переключения нагнетания в обратный трубопровод. Предусмотренный для этого обратный клапан 140 может быть выполнен в виде седлового клапана. Для настройки обратного клапана предусмотрен клапан 142 ограничения давления, который на фиг.12 изображен увеличенно в поперечном сечении. Давление открытия этого клапана ограничения давления может устанавливаться на заводе-изготовителе и фиксироваться без возможности изменения, чтобы пользователь не мог самостоятельно изменять установленное давление.

Изображенный на фиг.12 клапан 142 включает в себя гильзу 144, которая соединена с телом 146 клапана без возможности отсоединения. В теле 146 клапана предусмотрен шарик 148 клапана, который открывается при приложении определенного предельного давления на входе 149, противодействуя усилию пружины 150, расположенной в гильзе 144. Передача усилия закрытия от пружины 150 к шарику 148 клапана происходит через тягу 152 клапана, которая через тарелку 154 и одну или несколько подкладных шайб 156, с помощью которых на заводе-изготовителе может устанавливаться давление открытия, прилегает к тяге 152 клапана. Когда шарик 148 клапана поднимается от своего седла, втекающая текучая среда может стекать через радиальные выпускные отверстия 158 во внутреннем обратном трубопроводе R (сравн. фиг.11).

На фиг.13 показаны три фазы соединения между гильзой 144 и телом 146 клапана. Как можно видеть, у гильзы 144 с внутренней стороны на ее открытом конце имеется установочный скос 160, с помощью которого при нажатии гильзы 144 на тело 146 клапана пружинящее проволочное кольцо 162 сначала вдавливается в паз 164 тела 146 клапана. Когда после этого гильза 144 вдвигается дальше в тело 146 клапана, кольцевой паз 166 на внутреннем периметре гильзы 144 приходит в область проволочного кольца, так что оно расширяется в радиальном направлении наружу и помещается внутрь двух пазов 166 и 164, благодаря чему гильза 144 и тело 146 клапана неразъемно соединены друг с другом.

На фиг.14 показан один из альтернативных вариантов осуществления, в котором проволочное кольцо 162 может монтироваться и демонтироваться с помощью специального инструмента. Для этого паз 166 на внутреннем периметре гильзы 144, если смотреть в поперечном сечении, выполнен несимметрично, так что проволочное кольцо 162 может удерживаться с помощью инструмента 170 (сравн. фиг.15) и благодаря выполненному пазу 166 сжиматься в радиальном направлении (сравн. фиг.15, изобр.5).

Монтаж двух конструктивных элементов 144 и 164 поясняется на фиг.14 с помощью изображений 1-3. При этом проволочное кольцо 162 сначала сжимается при надвигании гильзы 144, до тех пор, пока оно не соединит затем два этих конструктивных элемента (изобр.3). Для демонтажа, исходя из изобр.4, сначала кольцеобразный инструмент 170 вводится между телом 164 клапана и гильзой 144, причем он кольцевым выступом 172 направляет проволочное кольцо 162 к демонтажному скосу 174 кольцевого паза гильзы 144, так что проволочное кольцо 162 сжимается в радиальном направлении (изобр.5 на фиг.15) и может удерживаться инструментом 170 в кольцевом пазу тела 164 клапана, пока гильза 144 не будет снята с тела 164 клапана.

Изобретение относится к области насосостроения и касается насоса высокого давления для подземных горных работ. Насос содержит корпус и коленчатый вал, который посредством соответствующего шатуна приводит в движение несколько поршней. Каждый поршень перемещается в цилиндре, закрепленном на головке цилиндра, и всасывает текучую среду из впуска и подает ее под давлением к выпуску. В насосе предусмотрен стабилизатор всасываемого потока атмосферного воздуха, который включает в себя расположенную в камере всасывания уплотненную мембрану, одна сторона которой открыта в направлении атмосферы. Компенсируются возникающие на стороне всасывания колебания давления. 12 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Насос высокого давления, содержащий корпус (11) и коленчатый вал (10), который соответственно посредством шатунов (12) приводит в движение множество поршней (14), при этом каждый поршень (14) перемещается в цилиндре (16), закрепленном на головке (18) цилиндра, и всасывает текучую среду из впуска (54), и подает ее под давлением к выпуску (118), при этом в качестве направляющей шатуна, в частности, предусмотрен ползун (34), который предпочтительно выполнен с возможностью вставления в него с геометрическим замыканием одного конца поршня, отличающийся тем, что в нем предусмотрен стабилизатор всасываемого потока атмосферного воздуха, который включает в себя расположенную в камере всасывания уплотненную мембрану, одна сторона которой открыта в направлении атмосферы.

2. Насос высокого давления по п.1, отличающийся тем, что корпус (11) снабжен жесткими на изгиб ребрами (20-23), которые воспринимают усилия, возникающие между коленчатым валом (10) и головкой (18) цилиндра, при этом ребра предпочтительно обведены подобно скобе вокруг головок (18) цилиндров, чтобы служить им опорой с задней стороны.

3. Насос высокого давления по п.1, отличающийся тем, что узел, состоящий из головки (18) цилиндра, цилиндра (16) и поршня (14), выполнен с возможностью вставления сверху в корпус (11) в виде модуля.

4. Насос высокого давления по п.1, отличающийся тем, что в корпусе (11) предусмотрена масляная ванна (50), причем по меньшей мере часть текучей среды направляется по трубам (58) охлаждения, которые проходят через масляную ванну (50).

5. Насос высокого давления по п.1, отличающийся тем, что предусмотрен модуль, который включает в себя конструктивные элементы, расположенные со стороны всасывания, такие как водяной бак (52), подводящий канал (56) и/или трубы (58) охлаждения, и выполнен в виде самонесущего модуля, в частности, из нержавеющей стали.

6. Насос высокого давления по п.1, отличающийся тем, что в коленчатом валу (10) в области шатуна (12) предусмотрено масловыпускное отверстие, которое относительно нижней мертвой точки (UT) шатуна и средней точки (М) шатунной шейки смещено назад против направления вращения на угловую величину (α), которая, в частности, составляет примерно 20°-120°, предпочтительно примерно 80°-110°.

7. Насос высокого давления по п.1, отличающийся тем, что в циркуляционном контуре смазочного масла насоса предусмотрено механическое запирающее устройство (90), которое препятствует нагнетанию текучей среды при недостаточном давлении масла.

8. Насос высокого давления по п.1, отличающийся тем, что поршень (14) в цилиндре (16) уплотнен двумя расположенными рядом друг с другом скользящими кольцевыми уплотнениями (60-66), между которыми, в частности, входит контрольный канал для давления масла.

9. Насос высокого давления по п.1, отличающийся тем, что поршень (14) в цилиндре (16) уплотнен скользящим кольцевым уплотнением, которое включает в себя скользящее кольцо (60, 64), снабженное выступом (70) со стороны поршня, и круглое кольцо (62, 66), которое размещено в пазу (74, 76) цилиндра, имеющем в поперечном сечении закругленные углы, при этом круглое кольцо (62, 66) со стороны скользящего кольца выполнено с возможностью прилегания к вогнутому кольцевому пазу (72) скользящего кольца.

10. Насос высокого давления по п.1, отличающийся тем, что цилиндр снабжен подводом (78) для маслосборника (80), который, в частности, уплотнен двумя скользящими кольцевыми уплотнениями (82, 84).

11. Насос высокого давления по п.1, отличающийся тем, что в нем предусмотрены впускной клапан (100) и выпускной клапан (110), каждый из которых имеет уплотнительное седло (104, 114) и тарелку (102, 112) клапана, взаимодействующие уплотнительные поверхности которых выполнены в виде сегментов шара каждая, при этом, в частности, тарелка (102) одного клапана (100) проводится в тарелке (112) другого клапана (110), и одна из двух тарелок (112) клапана снабжена неподвижной относительно корпуса направляющей (116).

12. Насос высокого давления по п.1, отличающийся тем, что в нем предусмотрен клапан (142) ограничения давления, давление открытия которого устанавливается на заводе-изготовителе и фиксируется без возможности изменения.

13. Насос высокого давления по п.1, отличающийся тем, что для управления объемом нагнетания предусмотрено электрогидравлическое управление (124), которое осуществляет деактивацию отдельных впускных клапанов (100).