Насос для создания потока текучей среды в систему Советский патент 1984 года по МПК F04C2/00 

Изо6ретеми€ относится к.насосам, в частности к насосам усилителей ру левого управления,предназначенным для использования в системах рулево го управления транспортными средствами . Известен насос для создания пото ка текучей среды в систему, содержа юий корпус/ имеющий вход и выход, перекачивающие средства, расположен . ные в корпусе с образованием камеры перекачивания и приводимые в действие для перекачивания текучей среды от входа к выходу, устройство управ ления для поддержания, по существу, постоянного потока текучей среды в систему при частотах вращения насоса выше заданной частоты в виде боковой пластины, управляющей потоком текучей среды от выхода обратно на вход, размещенной в корпусе с образованием камеры управления и с воз- , можностью перемещения после разбала сировки действующих на нее сил, вкл чающих в себя первую и вторую силы давления текучей среды, действующие соответственно на первую и вторую поверхности боковой пластины, и силу пружины, причем первая сила давления текучей среды, создаваемая давлением текучей среды в камере.уп равления, направлена вместе с силой пружины в сторону отжима боковой пластины в положение блокирования потока текучей среды от выхода обратно на вход, а вторая сила давления текучей среды - на боковую плас тину в сторону, противоположную дей ствию .-силы пружины и первой силы давления текучей среды, l . I. Недостатком указанного насоса является наличие сложного по конструкции сервоклапана и то, что серв.оклапан не имеет стабилизации. Известен насос для создания потока текучей среды в систему, содержащий корпус, имеющий вход и выход перекачивающие средства, расположенные в корпусе с образованием камеры перекачивания и приводимые в действие для перекачивания текучей среды от входа к выходу, устройство управления для поддержания, ПО сущестоу, постоянного потока текучей среды в систему при частотах вращения насоса выше заданной частоты в виде боковой пластины, управляющей потоком текучей среды от выхода обратно на вход, размещенной.в корпусе с образованием камеры управления и с воз можностью перемещения после разбалансировки действующих на нее сил, включающий в себя первую и вторую силы давления текучей среды, действующие соответственно на первую и вторую поверхности боковой пластины и силу пружины, причем первая сила давления текучей среды, создаваемая давлением текучей среды в камере управления, направлена вместе с пружины в сторону отжима боковой гщастины в положение блокирования потока текучей среды от выхода обратно на вход, а вторая сила давления текучей среда - на боковую пластину в сторону, противоположную действию силы пружины и первой силы, давления текучей среды 2 , Недостатком указанного насоса является наличие, сложного сервоклапана с системой его стабилизации. : Цель изобретения - упрощение конструкции насоса. Указанная цель достигается тем, что насос для создания потока текучей среды в систему, содержащий корпус., имеющий вход и выход, перекачивающие средства, расположенные в корпусе с образованием камеры перекачивания и приводилие в действие для перекачивания текучей среды от входа к Ъыходу, устройство управления для поддержания, по существу, постоянного потока текучей среды в систему при частотах вращения насоса выше заданной частоты в виде боковой пластины, управляющее и потоком текучей среды от выхода обратно на вход, размещенной в корпусе с образованием камеры управления и с возможностью перемещения после разбалансировки де иствующих на нее сил, . вкдпочающих в себя первую и вторую силы давления текучей среды, действующие .соответственно на первую и вторую поверхности боковой пластины, и силу пружины, причем первая сила давления текучей среды, создаваемая давлением текучей среды в камере управления, направлена BNiecTe с силой пружины в сторону отжима боковой пластины в положение блокировани-ч потока текучей среды от выхода обратно на вход, а вторая сила давления текучей среды - на боковую пластину в сторону, противоположную действию силы пружины и первой силы давления текучей среды, содержит средства для поддержания непрерывного пртока текучей среды из системы в камеру управления и из камеры управления на вход для уравновешивания, сил при достижении насосом заданной частоты вращения, выполненные в виде первого отверстия, сообщающего камеру управления с входом насоса, второго отверстия, сообщгиощего систему с камерой управления, и третьего.отверстия, сообщающего выход насоса с систе)4Ой, причем отношение- площадей второй и первой поверхностей боковой пластины равно отношению дсшления текучей среды в камере управления к давлению текучей среды в системе, - - : Насос может содержать предохра-. нительный клапан, имеющий запорный элемент, реагирующий на давление в камере управления, На фиг, 1 изображен насос, продольный разрез; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез на , 1; на фиг. 4 - схематическое изображение системы управления потоком текучей среды при нахож дении боковой пластины в положении перекрытия; на фиг. 5 - то же, в по ложении перепуска; на фиг, Ь - график рабочей характеристики насоса. Насос содержит корпус 1 с кожухом 2, в котором находятся вход и выход (не показаны), перекачивающие ;средства, выполненные в виде кулачковой шайбы 3 установленной радиаль но относительно корпуса 1 с помощью ч штифтов (не показаны), кольцевого ротора 4, соединенного с помощью шлицевого соединения 5 с входным ва лом б, расположенные в корпусе 1 с образованием камеры перекачивания 7 В пазах 8 ротора 4 установлены скользящие башмаки 9, Каждый башмак 9 отжимается пружиной io радиально наружу к кулачковой шайбе 3. Соседние башмаки 9 образуют перекачивающие карманы 11, Пластина 12 снабжен впускными окнами (не показаны), соо . щенными с перекачивающими карманами 11 и с входом насоса, и выпускными окнами (не показаны), сообщенными с перекачивающими карманами 11 и с вы ходом насоса. Насос содержит устройство управления для поддержания, . по существу, пострянного потока тек чей среды в систему при частотах вращения насоса выше заданной частр ты в виде боковой пластины 13 с уплотнительным кольцом 14, расположен ной в кожухе 2 корпуса 1 с образованием камеры управления 15, В каме ре управления 15 расположена пружина 16,отжимающая боковую пластину 13 в сторону контакта с перекачивающ1 м средствами. Боковая пластина 13 име ет первую поверхность 17 и вторую . поверхность 18, состоящую из двух участков 19 и 20, на которые дёйствует давление текучей среды и перекачивающих карманах, сообщенных с 1выходом насоса. Площадь второй пове ности 18 меньше площади первой поверхности 17, Насос содержит также средства для поддержания непрерывного потока текучей среды из системл (не показана) в камеру, управления 15 и из камеры управления 15 на вход для уравновешивания сил при достижении насосом заданной частоты вращения, выполненные в виде первого отверстия 21, соо щающего камеру управления 15 с вхо.дом насоса, второго отверстия 22, сообщающего систему с камерой управления 15, и третьего отверстия 23, сообщёшщего выход с системой, Первое отверстие 21 очень мало и обеспечивает очень мгшый поток утечек на вход насоса. Второе отверстие 22 обеспечивает перепад между давлением в сисчеме и давлением в камере управления 15, Третье -отверстие 23 обеспечивает перепад между давлением на выходе насоса и давлением в системе. Размеры первого, второго и третьего отверстий 21-23 важны для уравновешивания сил, действующих иа боковуюпластину 13, Для расходов через первое отверстие 21 и второе отверстие 22 можно написать два уравнения: Q, cft, Л ( Q.j2scft. где с - постоянная; -расходы через первое .и второе отверстия 21 и 22 соответственно; А22 -площади первого и второго отверстий 21 и 22 соответственно; ЛР2,ИЛР22 -перепсщы давления по обе стороны первого и второго отверстий 21 и 22 соответственно. После деления уравнений получим CA I-JbP.;, Q2ic. так как систецы са дер | цпра Аения наллерн управление После преобразования получим .- 2 Ркомеры чправлеии Таким образом, отношение давления в системе к давлениюв камере управления равно отношению квадратов площадей второго и первого отве рстий 22 и 21 соответственно плюс единица. Когда площади отверстий 21, 22 определены, отношение квадратов площа-, дей величина постоянная. Следовательно, отношение Рсистемь) /Ркамерь управления величина постоянная и остается постоянной даже при изменении давления в системе, Силу давлени я текучей среды, действуюпою на боковую пластину 13 и отодвигающую ее от перекачивгцощих средств, можно рассматривать как гг.стоящую из двух составляющих А и В (фиг, 5). Одна составляющая А второ силы создается давлением в системе, а другая В - в результате перепада давлений по обе стороны третьего отверстия 23. С другой стороны, давление, действующее на вторую поверхность 18 боковой пластины 13, включает в себя давление в системе (давление в системе равно давлению в трубопроводе 24) плюс перепад давлений по обе стороны третьего отверстия 23 Таким образом, составляющая А второй силы равна давлению в системе, умноженному на площадь второй поверхности 18 боковой пластины 13. Составля ющая 3 второй силы равна перепаду давлений по обе стороны третьего отверстия 23, умноженному на площадь второй поверхности 18 (фиг. 5),

Так как отношение давления в системе к давлению в камере управления ; определяется относительными размерами отверстий 21,22, то этазависимость может быть использована для уравновешивания сил, действующих на боковую пластину 13. При этом составляющая А второй силы, создаваемая давлением в системе, действующем на боковуюпластину 1J, урав.новесит первую силу, создаваемую давлением в камере управления 15. Однако составляющая А не уравновешивает силы пружины.

Составляющая В второй силы действует на боковую пластину 13 навстречу действию силы пружины 16. Третье отверстие. 23 обеспечивает перепад между давлением на выходе насоса и давлением в системе. Размер этого отверстия 23 таков, что при достижении требуемого постоянного цасхода. в систему перепад давлений по обе стороны отверстия 23 имеет величину, обеспечивающую создание действующей на боковую пластину 13 составляющей В второй силы, равной силе пружины 16. Для безопасности в боковой пластине 13 предусмотрен предохранительный клапан 25 с запорным элементом 26 .

При увеличении расхода в систему сверх требуемого расхода перепад давлений по обе стороны третьего отверстия 23 увеличивается и получаемое в результате этого увеличение составляющей В второй силы вызовет перемещение боковой пластины 13. При перемещении боковой пластины 13 пружина 16 все больше сжимается, ХоTfi величина перемещения боковой пластины 13 относительно мала, все же сила действия пружины 16 немного увеличится, В результате потребуетс Р большой перепад давлений по обе стороны отверстия 23,.необходимый для уравновешивания силы пружины 16,

На графике (фиг, 6) показано неболь шое увеличение расхода на выходе при повышении частоты вращения насоса. Это увеличение говорит о потребности в большем перепаде давлений по обе стороны отверстия 23, необходимом для уравновешивания силы пружины 16 при ее сжатии.

Во лремя работы насоса производительность его обеспечивается в соответствии с кривой, показанной на фиг, 6, Кривая показывает, что при частоте вращения насоса равной нулю производительность насоса равна нулю. При возрастаний частоты вращения выше нуля производительность.насоса линейно увеличивается до точки X на кривой. В этом интервале давление, действующее на площадь второй поверхности 18 боковой- пластны 13, постепенно увеличивается, даление, действующее на поверхность 17, также постепенно увеличивается в заданной зависимости от давления в системе, обусловлейной величиной отверстий 21 и 22, перепад давлений по обе стороны отверстия 23 увеличивается, но недостаточно для того, чтобы обеспечить создание действующей на боковую пластину. 13 составляющей В второй силы равной предварительной нагрузке пружины 16, при этом на боковую пластину 13 действует пружина 16.

JТаким образом, при увеличении (Частоты вращения насоса от нуля до частоты, соответствующей точке X на кривой,показанной на фиг. 6, боковая пластина 13 остается в положении перекрытия, показанном на фиг. 4, Когдачастота вращения насоса достигает частоты соответствующей точкеX на кривой (фиг. 6), составля ющая В второй силы уравновесит, предварительную нагрузку пружины 16. Кроме того, давление в камере управления 15, умноженное на площадь поверхности 17, равно давлению в системе, умноженному на площадь второй поверхности 18 боковой пластины 13 (составляющая А второй силы), Следовательно, когда насос достигнет частоты вращения, соответствующей точке . на кривой, показанной на фиг 6, боковая пластина 13 прилегает к перекачивающим средствам, причем действующие на боковую пластину 13 силы давления текучей среды и сила пружины 16 уравновешены.

При повышении частоты вращения насоса выше частоты, соответствующей точке X на кривой (фиг, 6), моментально увеличивается расход через отверстие 23, что вызывает ограниченное увеличение перепада давлений по обе стороны отверстия 23. Следовательно,- моментально повышается

авление, действующее на вторую по верхность 18 боковой пластины 13, что вызывает одновременное нарушение равновесия сил, действующих на боковую пластину 13. В частности, в результате увеличения перепада давлений по обе стороны отверстия 23 увеличивается составляющая В второй силы. Боковая пластина перемещается вправо, отходя от перекачивающих средств из положения, показанного на фиг, 1 и 4, что обеспечивает перепуск текучей среды.:Последнее приводит к снижению производительности насоса до величины равной производительности (расходу) в точке X на кривой, показанной на фиг. 6.

После стабилизации переходных давлений и расходов боковая пластина 13 уравновешивается в одном из положений перепуска. В этот момент частота вращения насоса и давлениена- выходе насоса больше, чем частота вращения и давление на выходе в точке X на кривой фиг. б. Тем не менее, поскольку боковая пластина 13 находится на небольшом расстоянии от перекачивающих средств в положении перепуска, обеспечивающем: перепуск текучей среды от выпускных,окон насоса к впускным, текучая среда выходит из насоса в систему, по существу, с таким же расходом, как в точке X фиг. 6. Помимо реагирования на изменение частоты вращения насоса устройство управления реагирует на изменение давления в системе.

При увеличении давления в системе уменьшается расход.в систему и происходит ограниченное уменьшение перепада давлений по обе стороны отверстия 23. Это вызовет уменьшение составляющей В второй силы и мгновенную разбалансировку сил, действующих на боковую пластину 13. Боковая пластина 13 .переместиться

влево, уменьшая перепуск текучей среды и тем самым поддерживая посто янный требуемый расход в систему. При уменьшении давления в системе расход в систему увеличивается и уве.личивается перепад давлений по обе стороны отверстия 23, Действующая на боковую пластину 13 составляющая В второй силы также увеличивается, В результате боковая пласти0на 13 переместится вправо, увеличивая перепуск текучей среды и тем саMJM поддерживая расход в систему, по существу, постоянным. .

Силы, действующие на боковую пластину 13, уравновешиваются, когда

5 производительность насоса достигает требуемого постоянного расхода, т.е. в точке X на кривой, показанной на фиг, б.

Уравновешивание сил обеспечивают

0 посредством отверстий , Отверстия 21, 22 обеспечивают непрерывное течение текучей среды из системы от выхода насоса через камеру управления 15 к входу насоса, не нужен

5 сервоклапаЦ для сброса давления из камеры управления 15 для управления положением боковой пластины 13.

Для безопасности в боковой пластине 13 предусмотрен предохранитель0ный клапан 25 с запорным элементом 26, открывающейся при достижении заданного давления в камере управления 15. При достижений заданного давления и открытии клапана 25 .про5исходит сброс давления из камеры управления 15 на вход насоса. При этом немедленно происходит максимальный перепуск текучей среды, поскольку боковая пластина 13 отходит от пере0качивающих элементов насоса вправо В крайнее положение.

Выполнение насоса указанным образом позволит упростить его конструк.цию.

1, НАСОС ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПОТОКА ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ В СИСТЕМУ, содержащий корпус, имеющий вход и выход, перекачивающие средства, расположен11ые. в корпусе с образованием камеры перекачивания и приводимые в действие для перекачивания текучей среды от входа к выходу, устройство укрепления для поддержания, по существу, постоянного потока текучей среды в систему при частотах ёращения насоса выше заданной частоты в виде боковой пластины, управляющей потоком текучей среды от выхода обратно на. вход, размещенной в корпусе с образованием камеры управления и с возможностью перемещения после разбалансировки действующих на нее сил, включающих в себя первую и вторую силы давления текучей среды, действующие на первую и вторую поверхности боковой пластины соответственно, и силу пружины, причем первая сила дав, ления текучей среды, создаваемая давлением текучей среды в камере управления, направлена вместе с силой пружины в сторону отжима боковой пластины в положение блокирования потока текучей среды от выхода обратно на вход, а вторая сила давления текучей среды направлена на боковую пластину в сторону, противоположную действию силы пружины и .первой силы Давления текучей среды, о тл и чающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, он содержит средства для поддержания непрерывного потока текучей среды из система в камеру управления и из камеры управления на вход для уравновешиСО вания сил при достижении насосом заданной частоты вращения, выполненные в виде первого отверстия, сообщающего камеру управления с входом насоса, второго отверстия, сообщающего систему с камерой управления,. и третьего отверстия, сообщающего выход насоса с системой; причем отношение площадей второй и первой поверхностей боковой пластины рг.вно отношению давления текучей среды в 4 камере управления к давлению текучей среды в системе. 2, Насос по п. 1, о тл и ч а ющ и и с я тем, что он содержит дохранительный клапан, имеющий запорный злемент, реагирующий на давление в камере управления.

4 А-А

10

qpue.Z

6-6

25

19

fpue.3

PUS. 5

Ч

СморЬсггтё gpauffffiff

фие.б