ПОРШНЕВОЙ НАСОС Российский патент 2023 года по МПК F04B1/04 F04B27/04 

Изобретение относится к поршневым насосам и может использоваться для перекачки воды, нефти и газа, а также агрессивных жидкостей и жидкостей, содержащих механические примеси.

Известны насосы по патентам на изобретение: ЕР 0256389 А2, МПК⁶ F04В 1/04 от 30.07.1987 г; ЕР 0256389 В1, МПК⁶ F04B 1/04 от 08.07.1992 г; US 4605359, МПК⁶ F04B 27/04, F04B 49/06 от 12.08.1986 г; US 4627793, МПК⁶ Е04В 23/14, F15B 21/04 от 9.09.1986 г; US 5295797, MПК⁶ F07B 1/04 от 22.03.1994 г; US 5642988, МПК⁶ F04В 27/04 от 01.07.1997 г; US 7048516 В2, МПK⁶ F04B 1/04, F04B 27/04 от 23.05.2006 г; WO 00/71895 А1, MПK⁶ F04B 1/107, F04B 1/04от 30.11.2000 г.

Основной недостаток этих насосов заключается в том, что их плунжерные пары (цилиндр и плунжер) контактируют с перекачиваемой жидкостью. Для надежной работы этих насосов перекачиваемая жидкость должна быть очищена от механических примесей, должна обладать смазывающими свойствами и не должна вызывать коррозию плунжерных пар. Поэтому эти насосы быстро выходят из строя при перекачке воды, содержащей механические примеси и щелочную или кислотную среду.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является насос-компрессор, известный по патенту RU 2701281 С1 (51) МПК F04B 27/04 (2006.01) F04B 1/04 (2006.01) (52) СПК F04B 27/04 (2019.05) F04B 1/04 (2019.05).

Основной недостаток этого изобретения является то, что вектора радиальных сил плунжеров, а также сил инерции создают опрокидывающий момент, которой равен произведению этих сил на относительную величину смещения кривошипов (эксцентриков) вдоль оси вала. В результате действия опрокидывающего момента возникают значительные радиальные усилия на радиальных опорах вала, что вызывает недопустимую вибрацию насоса и приводит к его разрушению. Это является технической проблемой.

Решением указанной технической проблемы является получение технического результата, выражающегося в снижении вибрации насоса и повышении его надежности.

Указанная техническая проблема в поршневом насосе, содержащим корпус с радиально расположенными поршнями, которые объединены в группы, смещенные относительно друг друга вдоль оси вала, возвратно-поступательное движение поршней каждой группы осуществляется отдельным эксцентриком посредством его подпружиненной обоймы, решается тем, что группы поршней расположены, в трех параллельных плоскостях, причем суммарная площадь поршней средней группы равна суммарной площади поршней крайних групп с точностью соответствующей допустимому дисбалансу радиальных сил, а масса подвижных частей средней группы равна суммарной массе подвижных частей крайних групп с точностью соответствующей допустимому дисбалансу радиальных сил, причем обоймы подпружинены радиальными растяжками, посредством которых обоймы прикреплены к корпусу.

Изобретение поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 изображен фронтальный разрез насоса;

на фиг. 2 изображен горизонтальный разрез насоса.

Поршневой насос (см. фиг. 1 и фиг. 2) включает корпус 1 с радиально расположенными группами поршней 2, в трех параллельных плоскостях. Для компенсации радиальных нагрузок, действующих на радиальные опоры вала 3 суммарная площадь поршней крайних групп должна быть равна суммарной площади поршней средней группы, а суммарная масса подвижных частей крайних групп должна быть равна суммарной массе подвижных частей средней группы.

В связи с тем, что абсолютного равенства указанных величин достичь невозможно, то точность равенство определяется наперед заданным допустимым дисбалансом радиальных сил. Например, если разница суммарной площади поршней средней и крайних групп составляет 1 см² при давлении 10 кГс/см², то дисбаланс радиальных сил составит всего 10 кГс. Такая величина не оказывает существенного влияния на надежность и вполне допустима. Аналогично, если разница суммарной массы подвижных частей средней и крайних групп составляет, например, 1 кг при угловой скорости 50 рад/с и эксцентриситете 0,05 м, то дисбаланс радиальных сил составит всего 12,5 кГс.

Возвратно-поступательное движение каждой группы поршней 2 осуществляется соответствующими эксцентриками 4, 5 и 6 посредством обойм 7, 8 и 9. Эксцентрики 4, 5 и 6 установлены на валу 3 в соответствующих плоскостях. Эксцентрики 4 и 5, развернуты относительно эксцентрика 6 на 180°.

Обоймы 7, 8 и 9 в отличии от насоса по патенту RU 2701281 подпружинены радиальными упругими растяжками 10 посредством которых обоймы крепятся к корпусу 1. Это связано с тем, что способ крепления обойм, известный по патенту RU 2701281 невозможно применить к трем обоймам одновременно.

Вал 3 может вращаться, например электродвигателем или гидромотором (не показаны). Полость корпуса 1 (масляная ванна) заполнена гидравлическим маслом (не показано) для сжатия герметичных эластичных диафрагм 11.

Работает поршневой насос следующим образом: при повороте эксцентриков 4, 5 и 6 обоймы 7, 8 и 9 перемещаются в радиальном направлении, вынуждая поршни 2 совершать возвратно-поступательное движение. Из-за того, что эксцентрики 4 и 5 повернуты относительно эксцентрика 6 на 180°, а их суммарные массы равны массе эксцентрика 6, центробежные силы, возникающие из-за их эксцентриситета, компенсируются. Компенсируются также инерционные нагрузки от радиального перемещения обойм 7, 8 и 9 и других подвижных частей, так как обоймы 7 и 8 движутся все время противоположно обойме 9, а их суммарные массы одинаковы. Все это снижает вибрацию и нагрузки на радиальные опоры вала 3 и в целом на конструкцию насоса вплоть до полного устранения.

В момент вытягивания поршней 2 из соответствующих цилиндров диафрагмы 11 (см. фиг. 1) заполняется перекачиваемой жидкостью через впускной клапан 12, и систему всасывающих трубопроводов 13.

В момент вталкивания поршней 2 в соответствующие цилиндры, диафрагмы 11 (см. фиг. 1) сжимаются посредством гидравлического масла (не показано) и вытесняют перекачиваемую жидкость через выпускной клапан 14 в систему нагнетательных трубопроводов 15.

Таким образом, изобретение позволяет получить технический результат, выражающийся в снижении вибрации и повышении надежности насоса.

Изобретение направлено на получение технического результата, выражающегося в снижении вибрации и повышении надежности поршневого насоса. Поршневой насос содержит корпус с радиально расположенными поршнями, которые объединены в группы, смещенные относительно друг друга вдоль оси вала, возвратно-поступательное движение поршней каждой группы осуществляется отдельным эксцентриком посредством его подпружиненной обоймы. При этом группы поршней расположены в трех параллельных плоскостях, причем суммарная площадь поршней средней группы равна суммарной площади поршней крайних групп с точностью, соответствующей допустимому дисбалансу радиальных сил, а масса подвижных частей средней группы равна суммарной массе подвижных частей крайних групп с точностью, соответствующей допустимому дисбалансу радиальных сил. Техническим результатом изобретения является снижение вибрации насоса и повышение его надежности. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Поршневой насос, содержащий корпус с радиально расположенными поршнями, которые объединены в группы, смещенные относительно друг друга вдоль оси вала, возвратно-поступательное движение поршней каждой группы осуществляется отдельным эксцентриком посредством его подпружиненной обоймы, отличающийся тем, что группы поршней расположены, в трех параллельных плоскостях, причем суммарная площадь поршней средней группы равна суммарной площади поршней крайних групп с точностью, соответствующей допустимому дисбалансу радиальных сил, а масса подвижных частей средней группы равна суммарной массе подвижных частей крайних групп с точностью, соответствующей допустимому дисбалансу радиальных сил.

2. Поршневой насос по п. 1, отличающийся тем, что обоймы подпружинены радиальными растяжками, посредством которых обоймы прикреплены к корпусу.