Радиально-поршневой насос Российский патент 2024 года по МПК F04B1/02 F04B1/04 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к радиально-поршневым насосам высокого давления, широко применяемых в промышленности, например, в строительстве.

Известен радиально-поршневой насос, включающий корпус, приводной вал, на котором размещена эксцентриковая втулка, рабочая камера, в которой размещен с возможностью взаимодействия в радиальном направлении с эксцентричной втулкой плунжер, причем рабочая камера сообщена через нагнетательный и всасывающий клапана с напорным трубопроводом и источником рабочей жидкости (Патент RU №2500923, F04B 1/04, 2012).

Известен также радиально-поршневой насос, включающий корпус с выполненными в нем рабочими и вспомогательными камерами, приводной вал, на котором размещена эксцентриковая втулка, оппозитно расположенные относительно оси приводного вала и размещенные в рабочих камерах два плунжера, а в вспомогательных камерах, с возможностью взаимодействия с соответствующим плунжером и эксцентриковой втулкой, два поршня, продольные оси которых расположены в плоскости, перпендикулярной оси вала, причем рабочие камеры сообщены через нагнетательные клапана, по крайней мере, с одними напорным трубопроводом (Патент CN №114396369А, МПК Р04В 1/02, 2021).

В известных радиально-поршневых насосах перемещение плунжера к эксцентричной втулке происходит за счет сил пружины.

Данные устройства имеют следующий недостаток. При взаимодействии эксцентриковой втулки с плунжером возникает перекашивающий момент, который приводит к большим контактным напряжениям и неравномерному износу цилиндра. Для устранения указанного недостатка наносят дорогостоящее износостойкое покрытие, для нанесения которого требуется применение специального, зачастую дефицитного, оборудования.

Кроме того, у данных устройств заполнение камер зависит от свойств пружины, что сказывается на коэффициенте подачи насоса.

Данное техническое решение направлено на повышении надежности и долговечности устройства без применения дорогостоящего покрытия с одновременным повышением его эффективности.

Это достигается за счет того, что в радиально-поршневом насосе, включающем корпус, приводной вал, на котором размещена эксцентриковая втулка, оппозитно расположенные относительно оси приводного вала и размещенные в рабочих камерах два плунжера и в вспомогательных камерах, с возможностью взаимодействия с соответствующим плунжером и эксцентриковой втулкой, два поршня, продольные оси которых расположены в плоскости, перпендикулярной оси вала, причем рабочие камеры сообщены через нагнетательные клапана, по крайней мере, с одними напорным трубопроводом, его вспомогательные полости соединены через всасывающие клапана с источником рабочей жидкости, каждая вспомогательная полость гидравлически соединена через клапан ограничения давления с соответствующей оппозитно расположенной рабочей камерой, причем каждая из вспомогательных полостей выполнена с эффективной площадью, превышающей эффективную площадь оппозитно расположенной рабочей камеры, а каждый клапан ограничения давления настроен на величину, необходимую для преодоления сил инерции, сопротивления и разрежения в вспомогательной полости при ее заполнении через всасывающий клапан.

Пример выполнения заявляемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлено предложенное устройство, на фиг.2 - разрез А-А, на фиг.3 - место Б.

Радиально-поршневой насос включает корпус 1, приводной вал 2, на котором размещена эксцентриковая втулка 3, оппозитно расположенные относительно оси 4 приводного вала 2 и размещенные в рабочих камерах 5, 6 два плунжера 7, 8, продольные оси 9, 10 которых расположены в плоскости, перпендикулярной оси вала 4.

Рабочие камеры сообщены через нагнетательные клапана 11, 12, по крайней мере, с одними напорным трубопроводом 15, в корпусе выполнены оппозитно расположенные относительно оси приводного вала 4 и соединенные через всасывающие клапана 13, 14 с источником рабочей жидкости 16 вспомогательные полости 17, 18, в которых размещены соосно с соответствующими плунжерами 4, 5 и с возможностью взаимодействия с ними и эксцентриковой втулкой 3 поршни 19, 20, причем каждая вспомогательная полость 17, 18 соединена гидравлическими линиями 21, 22 через клапан ограничения давления 23, 24 и всасывающий клапан 25, 26 - с соответствующей оппозитно расположенной рабочей камерой 5, 6, а каждая из вспомогательных полостей 17, 18 выполнена с эффективной площадью, превышающей эффективную площадь соответствующей оппозитно расположенной рабочей камеры 6, 5.

Устройство работает следующим образом.

Вращение вала 2 с эксцентриковой втулкой 3 против часовой стрелки приводит к перемещению поршня 19 вверх, который толкает плунжер 7. При этом жидкость из рабочей камеры 5 вытесняется через нагнетательный клапан 11 в напорный трубопровод 15, а жидкость из вспомогательной полости 17 нагнетается через всасывающий клапан 14 в рабочую камеру 6, плунжер 8 перемещается вверх и поджимает поршень 20 к эксцентриковой втулке 3, обеспечивая процесс наполнения вспомогательной полости 18 жидкостью через всасывающий клапан 26 из источника 16. Клапаны ограничения давления 24 и 23 настроены на величину, необходимую для преодоления сил сопротивления, разрежения в вспомогательной полости, при ее заполнении, и сил инерции. Давление во вспомогательной полости 17 или 18 возрастает вследствие того, что количество вытесняемой жидкости в каждый момент времени больше, чем количество жидкости, впрыскиваемой в рабочую камеру 6 или 5, так как эффективная площадь вспомогательной камеры больше эффективной площади соответствующей рабочей камеры, а скорости поршня 19 или 20 и плунжера 8 или 7 равны по абсолютному значению, но противоположны по направлению из-за их оппозитного расположения. Когда в рабочей камере 5 и вспомогательной полости 17 - вытеснение, в рабочей камере 6 и вспомогательной полости 18 - всасывание. Через пол оборота (л радиан) процессы в рабочих камерах и вспомогательных полостях меняются на противоположные. Жидкость из рабочей камеры 6 поступает в напорный трубопровод 15 через нагнетательный клапан 12, а из вспомогательной полости 18 в рабочую камеру 5, плунжер 7, которой прижимает поршень 19 к эксцентриковой втулке 3, обеспечивая наполнение вспомогательной полости 17 жидкостью из источника 16 через всасывающий клапан 25.

Для уравновешивания сил инерции приводного вала начнем установлены балансиры (на фигурах не показаны).

Технический эффект достигается - за счет того, что перекашивающий момент, возникающий на поршнях из-за несовпадения линий действующих на него сил (фиг.3), уравновешивается контактными напряжениями между корпусом и развитой боковой поверхностью поршня, которая значительно больше боковой поверхности нагруженного высоким давлением плунжера, и плунжер, толкаемый поршнем, разгружен от радиальных сил. Это обеспечивает долгую и надежную работу плунжерной пары и насоса, в целом, при высоких давлениях, а также того, что клапаны ограничения давления настроены на величину необходимую для преодоления сил сопротивления, разрежения в вспомогательной полости при ее заполнении и сил инерции.

Давление во вспомогательной полости возрастает вследствие того, что количество вытесняемой из нее жидкости в каждый момент времени больше, чем количество жидкости, впрыскиваемой в рабочую камеру, так как эффективная площадь вспомогательной камеры несколько больше эффективной площади соответствующей рабочей камеры, а скорости поршня и соответствующего плунжера равны по абсолютному значению, но противоположны по направлению из-за их оппозитного расположения. Это позволяет отказаться от применения пружин для обеспечения перемещения плунжера к эксцентриковой втулке.

Таким образом, данное техническое решение позволяет:

• увеличить долговечность работы устройства за счет устранения неравномерного износа;

• снизить стоимость изготовления и эксплуатации устройства за счет устранения необходимости нанесения дорогостоящего износостойкого покрытия;

• повысить эффективности устройства за счет увеличения коэффициента заполняемости.

Изобретение относится к радиально-поршневым насосам высокого давления. Насос содержит корпус 1 с рабочими и вспомогательными камерами, приводной вал 2, на котором размещена эксцентриковая втулка 3, оппозитно расположенные относительно оси 4 вала 2 и размещенные в рабочих камерах два плунжера 7, 8. Во вспомогательных камерах размещены, с возможностью взаимодействия с соответствующим плунжером 7, 8 и втулкой 3, два поршня 19, 20, продольные оси которых расположены в плоскости, перпендикулярной оси 4 вала 2. Рабочие камеры сообщены через нагнетательные клапаны 11, 12, по крайней мере с одним напорным трубопроводом 15. Вспомогательные полости соединены через всасывающие клапаны с источником рабочей жидкости. Каждая вспомогательная полость гидравлически соединена через клапан ограничения давления с соответствующей оппозитно расположенной рабочей камерой и выполнена с эффективной площадью, превышающей эффективную площадь оппозитно расположенной рабочей камеры. Каждый клапан ограничения давления настроен на величину, необходимую для преодоления сил инерции, сопротивления и разрежения во вспомогательной полости при ее заполнении через всасывающий клапан. Изобретение направлено на повышение надежности и долговечности насоса с одновременным повышением его эффективности. 3 ил.

Радиально-поршневой насос, включающий корпус с выполненными в нем рабочими и вспомогательными камерами, приводной вал, на котором размещена эксцентриковая втулка, оппозитно расположенные относительно оси приводного вала и размещенные в рабочих камерах два плунжера, а во вспомогательных камерах, с возможностью взаимодействия с соответствующим плунжером и эксцентриковой втулкой, два поршня, продольные оси которых расположены в плоскости, перпендикулярной оси вала, причем рабочие камеры сообщены через нагнетательные клапаны по крайней мере с одним напорным трубопроводом, отличающийся тем, что вспомогательные полости соединены через всасывающие клапаны с источником рабочей жидкости, каждая вспомогательная полость гидравлически соединена через клапан ограничения давления с соответствующей оппозитно расположенной рабочей камерой, причем каждая из вспомогательных полостей выполнена с эффективной площадью, превышающей эффективную площадь оппозитно расположенной рабочей камеры, а каждый клапан ограничения давления настроен на величину, необходимую для преодоления сил инерции, сопротивления и разрежения во вспомогательной полости при ее заполнении через всасывающий клапан.