Плунжерный насос высокого давления для водной гидравлики Российский патент 2024 года по МПК F04B1/00 F04B53/08 F04B53/18 

Настоящее изобретение относится к области насосного оборудования, в частности к плунжерным насосам высокого давления для водной гидравлики, и может быть использовано для подачи рабочей жидкости под высоким давлением, например, в технологических установках шахт.

Известны плунжерные насосы, в которых привод от кривошипно-шатунного механизма передается на плунжеры, совершающие двойные ходы в корпусе, в котором расположены клапаны нагнетания и всасывания (Верзилин О.И. Современные буровые насосы. М., 1971). Недостатками данных насосов являются низкие прочностные характеристики покрытий плунжера и ползуна, в частности адгезия, износостойкость и прочность, перегрев насоса из-за недостаточной смазки шатунного механизма.

Насосы этого типа оснащены наиболее простыми средствами смазки и охлаждения трущихся поверхностей, например, разбрызгиванием.

При такой смазке трение скольжения, как правило, граничное, т.е. сопровождается сравнительно высокими потерями и быстрым нагревом трущихся деталей. Тепло от нагретых деталей через их поверхность передается охлаждающей жидкости посредством теплообмена, что определяет низкую эффективность теплоотвода. Для поддержания теплового равновесия на допустимом уровне в таких насосах применяют:

- переход на подшипник качения, где это возможно, с целью снизить интенсивность тепловыделения (за счет снижения потерь трения);

- снижение скорости вращения насоса с той же целью;

увеличение объема прокачиваемой через насос смазочно-охлаждающей жидкости с целью компенсации недостаточной эффективности теплообменного процесса;

- увеличение внешней поверхности насоса с целью увеличения непосредственной теплоотдачи во внешнюю среду.

Все эти меры увеличивают габаритно-весовые характеристики насоса и конструкцию насоса в целом. Кроме того, снижение скоростей обычно компенсируется увеличением диаметра и хода плунжеров, что сопровождается ростом нагрузок на привод насоса и отрицательно сказывается на надежности.

В основу настоящего изобретения положена задача создания плунжерного насоса повышенной надежности, конструктивное выполнение которого обеспечивает более эффективные смазку и охлаждение ползуна за счет внесения смазки через форсунку в корпусе насоса в полость рабочего цилиндра с образованием гарантированного жидкостного слоя, разделяющего сопряженные поверхности.

Поставленная задача решается тем, что в плунжерном насосе, содержащем корпус с выполненным в нем картером для жидкой смазки, в котором размещены коленчатый вал и шатун, связывающий коленчатый вал с ползуном соединенным с плунжером, согласно изобретению, на сопрягаемой с ползуном верхней и (или) нижней поверхности гильзы в корпусе насоса выполнена полость для нагнетаемой через форсунку жидкой смазки, а линия подачи жидкой смазки образована трубопроводом от имеющегося или дополнительного смазочного насоса, одновременно принудительная смазка позволяет снизить температуру ползуна.

Кроме того технический результат достигается тем, что плунжер насоса высокого давления выполнен из нержавеющей стали с термической обработкой, ползун выполнен из алюминиевого сплава с термической обработкой и покрытием, уменьшающим трение скольжения.

Техническим результатом изобретения является повышение прочностных характеристик наружных поверхностей плунжера и ползуна, а, в частности адгезии, износостойкости, прочности, сокращение технологического цикла изготовления детали плунжер за счет исключения операции нанесения покрытия, эффективная смазка и охлаждение ползуна, стабилизация температуры насоса.

Изобретение поясняется эскизами, на которых изображены:

- на фиг.1 - многоплунжерный насос, продольный разрез в вертикальной плоскости;

- на фиг.2 - многоплунжерный насос, продольный разрез в горизонтальной плоскости.

Для наглядности эскиза многоплунжерный насос изображен в трехплунжерном варианте.

Многоплунжерный насос включает корпус 1, с размещенным в нем кривошипно-ползунным механизмом, имеющий коленчатый вал 2 с кривошипами 3, шатуны 4 и ползуны 5, передвигающиеся в гильзах (направляющих) 6 или непосредственно в корпусе 1 и соединенные с плунжерами 7, образующими рабочие камеры 8 в блоке цилиндров 9, имеющем всасывающий 10 и нагнетательный 11 клапаны для каждой рабочей камеры и всасывающий 12 и нагнетательный 13 коллекторы, общие для всех цилиндров.

Вместо плунжера возможно использование других вытеснителей, например поршней и т.п.

Вращение коленчатого вала 2 может быть обеспечено каким-либо двигателем непосредственно или через встроенную или отдельную передачу (на эскизе не показано).

Многоплунжерный насос работает следующим образом.

Посредством шатунов 4 и ползунов 5 вращение коленчатого вала 2 преобразуется в возвратно-поступательное движение плунжеров 7 в рабочих камерах 8 блока цилиндров 9.

При движении плунжеров 7 от передней мертвой точки объем рабочей камеры 8 увеличивается, а давление в ней уменьшается до величины, меньшей давления во всасывающем коллекторе 12. После чего открывается всасывающий клапан 10, а нагнетательный клапан 11 закрывается высоким давлением жидкости в нагнетательном коллекторе 13. Далее рабочая камера 8 заполняется жидкостью. Эта стадия рабочего процесса продолжается до достижения плунжером 7 задней мертвой точки и начала его движения в противоположном направлении.

Постепенно объем рабочей камеры 8 уменьшается, всасывающий клапан 10 закрывается, давление в цилиндре увеличивается, а нагнетательный клапан 11 открывается и жидкость поступает в нагнетательный коллектор 13.

Изобретение относится к области насосного оборудования, в частности к плунжерным насосам высокого давления. Насос высокого давления содержит корпус 1 с выполненным в нем картером для жидкой смазки, в котором размещены коленчатый вал и шатун 4, связывающий коленчатый вал с ползуном 5, соединенным с плунжером 7. Плунжер 7 выполнен из нержавеющей стали с термической обработкой. Ползун 5 выполнен из алюминиевого сплава с термической обработкой и покрытием, уменьшающим трение скольжения. Насос оснащен дополнительной системой принудительной смазки ползуна 5 от имеющегося или дополнительного смазочного насоса через форсунку в корпусе насоса в верхней и (или) нижней части полости рабочего цилиндра с образованием гарантированного жидкостного слоя, разделяющего сопряженные поверхности гильзы 6 и ползуна 5. Изобретение направлено на повышение прочностных характеристик наружных поверхностей плунжера и ползуна. 2 ил.

Плунжерный насос высокого давления для водной гидравлики, содержащий корпус с выполненным в нем картером для жидкой смазки, в котором размещены коленчатый вал и шатун, связывающий коленчатый вал с ползуном, соединенным с плунжером, отличающийся тем, что плунжер выполнен из нержавеющей стали с термической обработкой, ползун выполнен из алюминиевого сплава с термической обработкой и покрытием, уменьшающим трение скольжения, а также оснащенный дополнительной системой принудительной смазки ползуна, от имеющегося или дополнительного смазочного насоса, через форсунку в корпусе насоса в верхней и (или) нижней части полости рабочего цилиндра с образованием гарантированного жидкостного слоя, разделяющего сопряженные поверхности гильзы и ползуна.