Пластинчатый насос многократного действия с автоматом разгрузки Российский патент 2024 года по МПК F04C2/356 F04C15/00 

Изобретение относится к области машиностроения в частности к объемным насосам пластинчатого типа многократного действия, которые широко применяются в гидроприводах и насосных установках благодаря простоте и компактности конструкции, например, по патенту RU 2121607 С1. В случае работы на гидравлических маслах они могут функционировать без обычных подшипников вала ротора, совмещая их функции с опорно-уплотнительными узлами многокулачкового ротора в цилиндрическом статоре по патенту RU 2740664 С2, принятому за прототип.

Основной недостаток пластинчатых насосов многократного действия -необходимость снабжать их автоматами разгрузки в случае работы в системах, допускающих перекрытие нагнетательного трубопровода. Такие автоматы, описанные в книге С.Н. Корнюшенко «Основы объемного гидропривода и его управления» стр. 146, Москва ИНФА-М, 2016 г. и патентах RU 2131999 С1 и RU 2470183 С1 представляют собой основные клапаны, соединяющие нагнетательный и всасывающий каналы насоса, гидроуправляемые пилотными клапанами (датчиками давления). Применение насоса с автоматом разгрузки защищает гидросистему от перегрузки высоким давлением, а по сравнению с предохранительными клапанами еще и снижает нагрузку на приводной двигатель насоса.

Большие габариты и сложность конструкции таких автоматов разгрузки обычно не позволяют встраивать их в конструкцию насоса, что ограничивает область их применения.

Техническая проблема, поставленная в настоящем изобретении, заключается в устранении указанных недостатков пластинчатого насоса. Технический результат состоит в создании пластинчатого насоса многократного действия со встроенным в него автоматом разгрузки с минимальным числом деталей и массогабаритными показателями за счет использования в качестве основного клапана гидроуправляемых пластин насоса.

Сущность изобретения заключается в том, что пластинчатый насос многократного действия содержит размещенный в корпусе статор с цилиндрической расточкой и выходящими на ее поверхность продольными пазами с подвижными пластинами, ометающими наружную кулачковую поверхность ротора и поджимаемых к ней пружинами и давлением жидкости, подводимым к донной части пазов из рабочих камер насоса, образованных между статором и кулачками ротора и соединяемых всасывающими и нагнетательными каналами, разделенными пластинами, с одноименными коллекторами насоса, расположенными между статором и корпусом. Согласно изобретению, насос снабжен автоматом разгрузки, в котором функцию основного клапана, соединяющего нагнетательный и всасывающий каналы в рабочих камерах, выполняют указанные выше пластины в пазах статора, соединенные около их донной части с управляющим коллектором, подключенным через дроссель к нагнетательным каналам и непосредственно к пилотному клапану, соединяющему управляющий коллектор со всасывающим коллектором насоса при давлении в нагнетательном коллекторе, превышающем установленную норму. При этом, нагнетательные каналы насоса снабжены обратными клапанами.

В частных случаях дроссели между нагнетательным коллектором и управляющим коллектором основного клапана образованы зазорами между пластинами и стенками пазов статора.

Как правило, пилотный клапан выполнен нормально-закрытым силой поджимной пружины, опертой на соединенный с затвором клапана поршень гидроцилиндра управления этого клапана, подпоршневая полость которого соединена с нагнетательным коллектором насоса.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена гидросхема автомата разгрузки заявленного насоса; на фиг. 2 - пластинчатый насос многократного действия с автоматом разгрузки в разрезе вдоль оси его вала; на фиг. 3 - разрез А-А с фиг. 2.

Насос содержит корпус 1 со всасывающим 2 и нагнетательным 3 портами. В корпусе 1 установлен статор 4, на наружной поверхности которого расположены всасывающий 5 и нагнетательный 6 коллекторы с одноименными радиальными каналами 7 и 8, выходящими на внутреннюю поверхность статора 4 с двух сторон от продольных пазов 9 с пластинами 10, снабженными ленточными пружинами 11. Внутри статора 4 расположен ротор 12 с кулачками 13 на наружной поверхности, между которыми расположены рабочие камеры 14. Внутри ротора 12 имеются шлицы 15 для связи с приводным двигателем на чертеже не показан и вал 16 с крыльчаткой 17 для подкачки жидкости из порта 2 в коллектор 5. Нагнетательные каналы 8 снабжены обратными клапанами 18. Автомат разгрузки насоса фиг.1 состоит из основного клапана 19, пилотного клапана 20 и дросселя 21. В заявленной конструкции фиг.2 основной клапан 19 состоит из пластин 10, выполняющих функцию затвора, и управляющего коллектора 22 в виде кольцевой канавки на торце корпуса 1, примыкающей к донным частям пазов 9. Пилотный клапан 20 размещен в корпусе 1 и содержит затвор 23, нормально закрытый силой пружины 24, опертой на соединенный с ним поршень 25 с подпоршневой полостью 26 гидроцилиндра управления этого клапана. Для регулировки силы пружины 24 предназначена пробка 27, выходящая из корпуса 1.

Пластинчатый насос многократного действия с автоматом разгрузки работает следующим образом:

При вращении ротора 12 от приводного двигателя (на чертеже не показан) закрепленная на его валу 16 крыльчатка 17 вращает жидкость, поступающую в насос через всасывающий порт 2.

Под действием центробежных сил в жидкости, поступающей во всасывающий коллектор 5, создаются повышенное давление, улучшающее заполнение рабочих камер 14 через всасывающие каналы 7 в моменты их прохождения под этими каналами. После выхода из контакта со всасывающими каналами 7 жидкость в рабочих камерах 14 переносится к пластинам 10, контактирующим с ротором 12 и нагнетательным каналам 8.

По мере кольцевого движения объем частей рабочих камер 14, ограниченный линиями контакта вершин кулачков 13 ротора 12 со статором 4 и линиями контакта пластин 10 с ротором 12, уменьшается и жидкость вытесняется в нагнетательные каналы 8.

После прохождения вершин кулачков 13 под пластинами 10 рабочие камеры 14 соединяются со всасывающими каналами 7 и их объем возрастает до момента отключения от этих каналов. Цикл наполнения и опорожнения рабочих камер 14 повторяется перед каждой пластиной 10, обеспечивая четырехкратное действие насосу, а его рабочий объем q определяется произведением объема V одной рабочей камеры 14 на их число и число пластин 10, т.е. q=24V. Четное число камер и пластин обеспечивает ротору 12 равенство гидравлических сил от давлений в рабочих камерах 14, поэтому функцию его опор в статоре 4 могут выполнять опорно-уплотнительные поверхности кулачков 13, что существенно повышает компактность насоса.

Встроенный в насос автомат разгрузки работает по схеме фиг. 1. При работе с допустимыми давлениями жидкости в нагнетательном коллекторе 6 пилотный клапан 20 закрыт, т.к. усилие его пружины 24 превышает силы давления, действующие на его затвор 23 и поршень 25 гидроцилиндра управления. При этом в управляющем коллекторе 22 давление жидкости примерно равно давлению в нагнетательном коллекторе 6, что обеспечивает эффект самоуплотнения пластин в контакте с ротором 12 и отсутствие перетечек жидкости из нагнетательных каналов 8 во всасывающие каналы 7. При превышении допустимых давлений жидкости пилотный клапан 20 открывается и поток жидкости через дроссель 21 становится ниже потока через затвор 23, что приводит к снижению давления в управляющем коллекторе 22 основного клапана 19, перемещению затвора данного клапана в виде пластин 10 по продольным пазам 9 и перетечкам через рабочую камеру 14 из каналов 8 в каналы 7, снижающих подачу насоса и соответственно давление в гидросистеме.

Функцию дросселя 21 могут выполнять зазоры между пластинами и стенками пазов статора, соединяющие управляющий коллектор 22 основного клапана 19 с зоной нагнетания рабочих камер 14, что упрощает конструкцию насоса.

Введение обратных клапанов в нагнетательные каналы 8 снижает давление в рабочих камерах перед этими каналами в режиме уменьшения подачи насоса и соответственно мощность, потребляемую насосом.

Применение в пилотном клапане гидроцилиндра управления с поршнем 25 и подпоршневой полостью 26 повышает четкость и стабильность работы пилотного клапана 20 за счет прямой его связи с нагнетательным коллектором 6. Пробка 27, регулирующая степень сжатия пружины и ее силу, позволяет регулировать давление срабатывания пилотного клапана 20 и соответственно давление срабатывания автомата разгрузки насоса.

Таким образом, предложенная конструкция насоса с автоматом разгрузки, в котором функцию самой крупной детали - основного клапана с подводящими каналами и дросселем в линии его управления выполняют входящие в конструкцию насоса пластины обеспечивают ему снижение числа входящих деталей, габариты и массу.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к объемным насосам пластинчатого типа многократного действия со встроенным в него автоматом разгрузки. Насос содержит корпус 1 со всасывающим и нагнетательным портами 2 и 3, внутри которого установлен статор 4 с продольными пазами 9 с подвижными пластинами 10. В статоре 4 расположен ротор 12 с кулачками, на наружной поверхности между которыми расположены рабочие камеры, ометаемые пластинами 10. Внутри ротора 12 закреплен вал 16 с крыльчаткой 17, создающей напор жидкости на входе в рабочие камеры. Автомат разгрузки насоса содержит основной клапан, роль которого выполняют пластины 10, перепускающие жидкость внутри рабочих камер, в случае перегрузки насоса давлением выше установленного по сигналу пилотного клапана 20. Изобретение направлено на создание пластинчатого насоса многократного действия со встроенным в него автоматом разгрузки с минимальным числом деталей и массогабаритными показателями за счет использования в качестве основного клапана гидроуправляемых пластин насоса. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Пластинчатый насос многократного действия, содержащий размещенный в корпусе статор с цилиндрической расточкой и выходящими на ее поверхность продольными пазами с подвижными пластинами, ометающими наружную кулачковую поверхность ротора и поджимаемых к ней пружинами и давлением жидкости, подводимым к донной части пазов из рабочих камер насоса, образованных между статором и кулачками ротора и соединяемых всасывающими и нагнетательными каналами, разделенными пластинами, с одноименными коллекторами насоса, расположенными между статором и корпусом, отличающийся тем, что насос снабжен автоматом разгрузки, в котором функцию основного клапана, соединяющего всасывающие и нагнетательные каналы в рабочих камерах, выполняют указанные выше пластины в пазах статора, соединенные около их донной части с управляющим коллектором, подключенным через дроссель к нагнетательным каналам и непосредственно к пилотному клапану, соединяющему управляющий коллектор со всасывающим коллектором насоса при давлении в нагнетательном коллекторе, превышающем установленную норму, при этом нагнетательные каналы на входе в нагнетательный коллектор снабжены обратными клапанами.

2. Насос по п. 1, отличающийся тем, что дроссель образован зазорами между пластинами и стенками пазов статора.

3. Насос по п. 1, отличающийся тем, что пилотный клапан выполнен нормально-закрытым силой поджимной пружины, опертой на соединенный с затвором клапана поршень гидроцилиндра управления этого клапана, подпоршневая полость которого соединена с нагнетательным коллектором насоса.