Насос с мускульным приводом Советский патент 1992 года по МПК F04B9/14 

Изобретение относится к насосострое- нию, в частности к конструкции насосов с мускульным приводом, и может быть использовано для создания переносного источника гидравлической энергии для гидравлических инструментов и приспособлений, например для питания инструмента (кусачек, цилиндров, гидроцилиндров и т.п.), используемого для спасательных и восстановительных работ при ликвидации последствий катастроф и аварий

Известны однопоршневые насосы с мускульными приводом, состоящие из поршня, размещенного в цилиндре, всасывающего и нагнетательного обратных клапанов, бака, предохранительного и разгрузочного клапанов и рычажного привода

Такие насосы просты по конструкции, могут создавать высокое давление, не обладают очень маленькой подячей (от 0,5 до 3 см3/на ход поршня) Этот недостаток существенно снижает эффективность применения однопоршневых насосов.

Наиболее близким к предлагаемому является насос с мускульным приводом, который для повышения производительности снабжен двумя параллельно расположенными цилиндрами с размещенными в них поршнями, каждый из которых шарнирно связан с общей приводной рукояткой, установленной на неподвижной оси качения и обеспечивающей движение поршней в противофазе Каждый цилиндр имеет всасывающий клапан для соединения с баком и нагнетательный клапан для соединения с нагнетательной гидролинией насоса.

Этот насос обладает более высокой подачей (в два раза в сравнении с одноцилиндровыми), но он сложен по конструкции, что обусловлено наличием четырех обратных клапанов (всасывающих и нагнетательных).

Цель изобретения - упрощение конструкции насосов, в частности двухцилиндровых с мускульным приводом

(Л

с

Х| СП 00

ю

00 CJ

Поставленная цель достигается тем, что насос с мускульным приводом, содержащий первый и второй цилиндры с размещенными в них поршнями, каждый из которых шарнирно связан с общей приводной руко- яткой, установленной на неподвижной оси качения, расположенной между поршнями для обеспечения движения последних в противофазе, причем по меньшей мере первый из цилиндров имеет всасывающий кла- пан для соединения с источником перекачиваемой жидкости, и нагнетательный клапан для соединения с нагнетательной гидролинией насоса, второй цилиндр непосредственно сообщен с нагнетатель- ной гидролинией, при этом отношение площади поршня первого цилиндра к площади г поршня второго цилиндра удовлетворяет условию т 2,

Непосредственное сообщение второго гидроцилиндра с нагнетательной гидролинией и исполнение поршней с указанным соотношением их площадей позволяют уменьшить общее количество клапанов насоса, как минимум, на два, что обеспечивает существенное уменьшение деталей, упрощает конструкцию корпуса, Это происходит за счет того, что в фазе всасывания первым цилиндром происходит накопление потенциальной энергии, которая аккумулируется подключаемой к насосу гидросистемой за счет упругости ее элементов (трубопроводов, цилиндров, сопротивления исполнительным органам, например, вес подчимаемого домкратом груза и т.д.). В фазе нагнетания первым цилиндром накопленная энергия реализуется посредством второго цилиндра и рычажного механизма в рз.боту по вытеснению жидкости из первого цилиндра. Эта работа складывается с ра- ботой, совершаемой оператором в этой фазе Общая работа оператора по перекачиванию жидкости за цикл распределяется между обеими фазами цикла (всасывание, нагнетание), а не реализуется только в фазе нагнетания. Таким образом силовая нагрузка оператора может быть снижена в пределе в два раза. При сохранении силовой нагрузки на оператора растет общая работа цикла, что позволяет увеличить объем пер- вого цилиндра в пределе в два раза по сравнению с прототипом (без увеличения усилия на р/коятке и ее длины). Таким образом, объем первого цилиндра предлагаемого насоса может быть равен суммарному объему цилиндров известных насосов. Но в предлагаемом насосе переносное нагнетание жид- кос и осуществляет лишь первый цилиндр. В св чзи с этим только он снабжается обратными клапанами. Второй цилиндр выполняет только функцию накопления и реализации потенциальной энергии (подобно гидроаккумулятору), в связи с этим он не нуждается в оснащении клапанами.

На чертеже изображен насос.

Насос с мускульным приводом состоит из корпуса 1, имеющего цилиндры 2 и 3, поршней 4 и 5, приводной рукоятки 6, неподвижной оси 7 качения, кронштейна 8, всасывающего клапана 9, нагнетательного клапана 10, бака 11, нзгнетательной гидролинии 12, канала 13, шарниров 14 и 15, уп- лотнительных элементов 16 и 17 и предохранительно-разгрузочного клапана 18.

Цилиндр 3 при помощи канала 13 непосредственно соединен с нагнетательной гидролинией 12, причем только с последней. Площадь Si поршня 4 больше площади $2 поршня 5. Площадь Sa выбрана из условия обеспечения санитарной нормы по усилию на руксятке 6, т.е. она имеет значение, не превышающее максимально допускаемого. Отношение т площади Si к площади $2 удовлетворяет условию т 2. Неподвижная ось качания 7 закреплена на корпусе 1 при помощи кронштейна 8 таким образом, что обеспечивает движение поршней в противофазе с равными ходами. Насос размещен в масляной ванне бака 11.

Насос работает слэдующим образом.

При движении рукоятки 6 против часовой стрелки поршень 4 движется вверх, цилиндр 2 заполняется рабочей жидкостью, поступающей через клапан 9. Поршень 5 движется вниз и вытесняет из цилиндра 3 объем Vi жидкости в гидролинию 12 При этом оператор преодолевает силу сопротивления движению поршня 5, которая в основном зависит от давления Р в гидролинии 12 и площади $2 поршня 5, равна произведению этих параметров и приложена к шарниру 15 рукоятки 6. Из условия выбора параметров (82) поршня 5 следует, что данная сила сопротивления не может превысить некоторэй допустимой величины, обусловленной санитгрной нормой усилия на рукоятке 6 (или фи: ическими возможностями оператора).

При движении рукэятки 6 по ходу часовой стрелки п ршень 4 движется вниз и вытесняет объем V2 жидкости в гидролинию 12 через клапан 10. Прч этом оператор преодолевает силу сопрстивления движению поршня 4. Эта Сила сопротивления в основном равна произведению давления Р в гидромагистрали 12 и площади Si поршня 4, следовательно, она в т раз больше силы сопротивления движению поршня 5 и может превышать допускаемое значение в пределе в г раз. Компенсация увеличения сопротивления происходит за счет того, что в рассматриваемой фазе (движение рукоятки 6 по ходу часовой стрелки) поршень 5 под воздействием давления жидкости, поступающей по каналу 13 из гидролинии 12 в цилиндр 3, перемещается вверх и оказывает силовое воздействие на приводную рукоят- ку 6 через шарнир 15, которое в свою очередь через плечи рукоятки 6 передается на шарнир 14, где складывается с усилием, создаваемым оператором. Таким образом, оператор в этой фазе непосредственно пре- одолевает только часть силы сопротивления движению поршня 4 и выполняет только часть работы по вытеснению жидкости из цилиндра 2. Остальную работу выполняет поршень 5 за счет потенциальной энергии гидросистемы, накопленной в первой из рассмотренных фазе, когда оператор совершал работу по вытеснению жидкости из цилиндра 3. При этом общая работа по перекачиванию жидкости, совершаемая оператором, не изменяется, она только перераспределяется между фазами

Степень распределения работы между фазами зависит от соотношения площадей поршней, так как имеют место равенства их ходов и давлений в цилиндра (оба цилиндра имеют гидравлическую связь с нагнетательной линией). Например, если принять т 2, то работа оператора по перекачиванию жидкости за цикл (двойной ход рукоятки) между фазами поделится поровну. При таком распределении работы будет иметь место равенство усилий на приводной рукоятке при ее движении вверх или вниз.

Подача Q насоса за цикл определяется выражением

Q Ui + U2-Ui.(1)

Принимая во внимание, что в пределах Sa 2Si, а также равенство ходов поршней, имеем U2 2Ui.

Тогда выражение (1) можно преобразовать:

Q Ui + U2-Ui U2 2Ui.

(2)

Из выражения (2) следует, что предлагаемый насос обладает подачей двухцилиндрового насоса с параметрами цилиндра 3, которые, как отмечалось выше, могут иметь предельные (максимальные) для исполнения значения, что определяет предельно возможную производительность насоса в заданных габаритах.

Таким образом, предлагаемый насос обладает преимуществами двухлоршневых насосов с мускульным приводом (вдвое более высокой по сравнению с однопор- шневыми производительностью, без увеличения габаритов приводят рукоятки и усилий на ней), но значительно проще по конструкции, что обусловлено тем, что он имеет по меньшей мере два клапана меньше, чем прототип. Это обстоятельство значительно уменьшает общее количество деталей, упрощает конструкцию корпуса.

Формула изобретения Насос с мускульным приводом, содержащий первый и второй цилиндры с размещенными в них поршнями, каждый из которых шарнирно связан с общей приводной рукояткой, установленной на неподвижной оси качения, расположенной между поршнями для обеспечения движения последних в противофазе, причем по меньшей мере первый цилиндр имеет всасывающий клапан для соединения с источником перекачиваемой жидкости и нагнетательный клапан для соединения с нагнетательной гидролинией насоса, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, второй цилиндр непосредственно сообщен с нагнетательной гидролинией, при этом отношение площади поршня первого цилиндра к площади поршня второго цилиндра не менее 2.

Использование1 переносной источник гидравлической энергии для инструментов и приспособлений, например для привода кусачек, цилиндров и т п . используемых для спасательных и восстановительных работ при ликвидации последствий катастроф и аварий. Сущность изобретения: насос содержит корпус 1 с цилиндрами 2 и 3 и поршнями 4 и 5, связанными с приводной рукояткой б, для работы в противофазе. Площадь поршня 4 больше площади поршня 5, отношение площадей не менее 2. Цилиндр 3 при помощи канала 13 соединен непосредственно с нагнетательной гидролинией 12, а цилиндр 2 имеет всасывающий 9 и нагнетательный 10 клапаны При работе насоса усилия на приводной рукоятке 6 равны при ходах вверх и вниз. 1 ил.