Объемная машина Советский патент 1989 года по МПК F04B53/14 F04B53/16 F04B19/22 

15 /4 9

О1 N5 СП

СО

12

/

H:io6peTeHne относится к машиностроению и может быть использовано, в частности в конструкциях поршневых буровых насосов.

Цель изобретении повышение долговечности цилиндропоршневой пары путем улучшения теплообмена.

На фи| . 1 изображена принципиальная схема об1)емной машины при ее использовании в качестве насоса; на фиг. 2 - объемная машипа с уплотнительны.м элементом стакана, вьпюлпенным в виде гибкого кольца; на фиг. , об емная машина с уплот- нительным : ;1ементом стакана, выполненным в виде армированно1-о упругого элемента.

Объемная машипа содержит цилппдр 1 (фиг. 1) с установленным в нем стаканом 2. В стакане 2 с образование.м )абочей камеры 3 установлен 4. Поршепь 4 имеег приводной пггрк 5 и у 1лотнение 6. Оакан 2 установлен в ци- шндре I с возможностью совместного 11ере.1еп1,ения с поршнем 4 на части хода и снабжен упором 7, периодически взаимодействуюи|им с порп|нем 4. Ци- липдр I и стакан 2 выпачнены ступенчатыми и установлены один в другом с образованием камеры 8 переменного объема, сообпи1емой через кольцевой канал 9, образованный би- ковыми нове)хностями стунени стакана 2 менынего диаметра и цилиндра 1. с рабочей камерой 3. П)ичем обт.е.м камеры 8 пе)емеп- пого обьема бо.пьше o6ije.Ma кольцевого нала 9.

Рабочая каме)а 3 соединена че|)ез всас1,г- вак)Н1ИЙ К) и нагнега гельный 1 к.аапаны о (ответственно со вс асывакицнм 12 и luiiHe тате. 1ыи,1м 13 т)убопроводами. 11а (.TV пени стакана 2 больн1его диамет)а установ.лен уп лотните. и.ный э.лемепт 14. (/гакар- 2 со ciofx) ны ш гока 5 огшрается на п)ужину 15, а с другой стороны на упор 16 цилиндра. Стакан 2 установлен с возможност1 ю поне|н мен- ног о взаимодействия с угюро.м 16, а уп(ф 7 стакана 2 с порпшем 4.

Камера 17 пере.менно|-о объема . 2) .может быть образована между торцовой поверхностью цилиндра 1 и уп;1отнительп1)1м элементом.

Уплотнительный э.чемент может быть выполнен в виде гибкого кольца 18 (фиг. 2), нериферийные части которого закреп.лены на торцовых поверхностях стакана 2 и и1. 1инд- ра I.

Ко.чьцо 18 .может быт(J выпо, 1нен() в виде нредварител ьно поджатого yii)yror() э.че- мента.

Уп, 1отнительн1,ц 1 э.лемент ( гакама 2 (фиг. 3| может б|)ГГ1 вынолнен в виде упру- roi o армировапнсл о элемента 19. снабженного по боковым не|)ифе)ийным п(жерхнос- 1ЯМ жесткими кольцами 20 и 21 с угпотни- тельными элементами 22 и 23, установ.лен- ными неподвижно отиоснтельно стакана 2 и цилиндра 1.

5

5

Q

0 5 0

0

0

5

.5

5

При использовании объемной машины в качестве насоса последний работает сле- дуюши.м образом.

В начале такта нагнетания поршень 4 находится в крайнем лево.м положении, при этом пружина 15 сжата, а стакан 2 также находится в его крайнем левом положении. Клапан 11 закрыт, а клапан 10 из-за запаз- ,1вания закрытия приоткрыт. При начале движения поршня 4 вправо посредством приводного штока 5 давление в рабочей ка.мере 3 п(1выц ается, и клапан 10 закрывается.

Под действием усилия пружины 15 упор 7 стакана 2 прижат к торцу поршня 4, и при этом стакан 2 перемещается совместно с порпшем 4 и обеспечивает ох;;аждение уп- . ютпепия 6. При этом объем камеры 8 пере- меннок.) об1)ема уменьшается, и /чидкость из носледней через ко.чьцевой кана.ч 9 перетекает в рабочую ка.меру 3, о.члаждая стакан 2, и iL M самы.м охлаждает у плотнительный элемент 6. Давлени.н в к:1ме)с 8, кольцевом канале 9 и рабочей камере 3 практически равны, а с. 1(...човательш). -TiiKa.. 2 не исгн |тывает деформации.

г сли давление в рабг.чсй камере 3 .меньше или KiBHo давлению нагнетания, сгакан 2 ц()дх(;ли к уп())у 16 цилиндра 1 и останавливается, а ri( этогч) пе;1емещение из крайне1 о левог г) 1К11(.жения продолжает только цо япеиь 4

1)и ;:алы1ейп1ег.1 движении поршня 4 дни. ic iuie в );)боч(Ч1 камере 3 становится вы- |Ц(. да11.1ения нагнетания, открывается нагне- гаге1ьный 1, и нерекачивае.мая жидкис ь иь,гесняется в наг нетательный трубопровод 13.

При приближении поршня 4 к его крайнему левому 11о, 1оженик) клапан 10 начинает прик)ыват)СЯ. На конечной стадии перемещения поршня 4 в его крайнее левое положение поршень 4 взаимодействует с упором 7 стака.ча 2 и они осушеств, 1яют совместное пе- ремен1ение, сжимай пружину 15, при этом обеспечивается охлаждение у плотни тел ьнс.;- го элемента 6. Кроме того, при этом происходи г увсчличение объема камеры 8 переменного объема, и под действием движущейся рабочей жидксхти по ко;1ьцевому каналу 9 существенно охлаждается стакан 2 и уп- .чотнительный эле.мент 14.

rioc. ie того, как поршень 4 займет крайнее , ieBoe положение, цикл работы повторится.

(Совместное перемещение стакана 2 и поршня 4 в процессе возрастания давления в рабочей камере 3 до давления нагнетания обеспечивается выбором усилия пружины 15 и хода стакана 2, при этом при использовании насоса для перекачки газонасыщенной жидкости в начальной стадии нагнетания сжагие жидкости в камере 3 осуществляется совместно стакано.м 2 и порншем 4, а в заключитатьной - поршнем 4, что в целом обеспечивает повышение объемной подачи нас оса, а периодическое омывание наружной поверхности стакана приводит к резкому охлаждению цилиндропоршневой пары.

Упоры 7 и 16 могут быть выпатнены для снижения ударных нагрузок из эластичного материала.

При выполнении уплотнительного элемента стакана 2 (фиг. 2) в виде гибкого кольца 18 в конце цикла всасывания внутренняя периферийная часть кольца 18 смещается влево, увеличивая объем камеры 17 пере.менного объема, охлаждая стакан 2 и поршень 4. В начале цикла нагнетания внутренняя периферийная часть кольца 18 сме- шается вправо, уменьшая объем камеры 17.

В спучае когда кольцо 18 выполнено в виде упругого предварительного поджатого элемента, в конце цикла всасывания стакан 2, передвигаясь совместно с поршнем 4, де- формирует кольцо 18. В начале цикла нагнетания стакан под действием силы упругости кольца 18 прижат к поршню 4. При этом исклк чается трение скольжения уплотни- Ti TbHOfo элемента стакана 2.

В конце цикла всасывания насоса с ци- линдропоршневым устройством (фиг. 3) происходит деформация упругого эле.мента 19. При этом кольца 20 и 21 не перемещаются относительно стакана 2 и цилиндра 1, исключая тем самым скольжение уплотнитель- ных элементов 22 и 23. Происходит увеличение объема камеры 24 переменного объема (фиг. .) и поступающая из рабочей камеры 3 жидкость охлаждает стакан 2, уплот- нительный элемент 6 nopnjHH 4 и армированный элемент 19.

Выпо.шение объема камеры 8 переменного f)6 beM;j больше внутреннего объе.ма канала 9 обес11ечи ает обновление жидкости в кана.че, в каждом рабочем цикле, что су- щественно улучп1ает теплообмен стакана 2 и уплотнительных элементов.

Q

0

0 5

о

5

Формула изобретения

1.Объемная машина, содержашая цилиндр, поршень с приводным штоком, установленный в стакане с уплотнительным элементо.м с образованием рабочей камеры. подпружиненным со стороны штока относительно цилиндра, выполненного с упором, и установленным с возможностью ограниченного перемещения относительно цилиндра и взаимодействия при его перемещениях с поршнем и упоро.м цилиндра, отминающаяся те.м, что, с целью повышения до.тговечности цилиндропоршневой пары путем улучшения теплообмена, объемная гидромашина снабжена герметичной камерой переменного объема, сообщаемой через кольцевой канал, образованный боковыми поверхностями цилиндра и стакана, с рабочей камерой, причем объем камеры переменного объема больше объе.ма кольцевого канала.

2.Машина по п. 1, отличающаяся тем, что цилиндр и стакан выпапнены ступенчатыми и установлены один в другом, а камера переменного объема образована между торцами их ступеней.

3.Машина по п. 1, отличающаяся тем, что камера переменного объема образована .между торцовой поверхностью цилиндра и уплотнительным элементом.

4.Машина по п. 3, отличающаяся тем, что уплотнительный эле.мент выполнен в виде гибкого кольца, периферийные части которого закреплены на торцовых поверхностях стакана и цилиндра.

5.Машина по и. 4, отличающаяся тем, что гибкое кольцо вынапнено в виде пред- варитетьно поджатого упругого элемента.

6.Машина по п. 3, отличающаяся тем, что уплотнительный элемент выполнен в виде армированного упругого элемента, снабженного по боковым периферийным поверхностям жесткими кольцами, установленными герметично и неподвижно относительно стакана и цилиндра.

Фыг.г

ю

Изобретение может быть использовано в конструкциях поршневых буровых насосов. Цель изобретения - повышение долговечности цилиндропоршневой пары путем улучшения теплообмена. В цилиндре (Ц) 1 установлен стакан (С) 2 с уплотнительным элементом (УЭ), в котором размещен с образованием рабочей камеры 3 поршень 4 с приводным штоком 5. С 2 подпружинен со стороны штока 5 относительно Ц 1, выполнен с упором 7 и установлен с возможностью перемещения относительно Ц 1 и взаимодействия при перемещениях с поршнем 4 и упором 7. Герметичная камера 8 переменного объема сообщается через кольцевой канал 9, образованный боковыми поверхностями Ц 1 и С 2, с камерой 3. Объем камеры 8 больше объема канала 9. Ц 1 и С 2 выполнены ступенчатыми и установлены один в другом. Камера 8 образована между торцами их ступеней или между торцовой поверхностью Ц 1 и УЭ. УЭ выполнен в виде гибкого кольца, периферийные части которого закреплены на торцовых поверхностях С 2 и Ц 1. Гибкое кольцо выполнено в виде предварительно поджатого упругого элемента. УЭ может быть выполнен в виде армированного упругого элемента, снабженного по боковым периферийным поверхностям жесткими кольцами, установленными герметично и неподвижно относительно С 2 и Ц 1. Выполнение объема камеры 8 больше внутреннего объема канала 9 обеспечивает обновление жидкости в канале 9 в каждом рабочем цикле. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

У////7/////////// S :

/

/

фu&J