Поршневой насос Советский патент 1992 года по МПК F04B9/14 

Изобретение относится к гидроприво- достроению и может быть использовано в качестве насоса объемного гидропривода, например для гидроинструмечтов или управления трубопроводной арматурой.

Известны поршневые насосы с обратными клапанами в линиях всасывания и нагнетания (см. авт. св. СССР № 1467250).

Их недостаток - отсутствие возмбжно- сти реверса подачи рабочей жидкости (РЖ).

Известны поршневые насосы со встроенным крановым гидрораспределителем, обеспечивающим реверс подачи, (см. Гуре- вич Д.Ф. и др, Справочник по арматуре для газо- и нефтепроводов. Л.: Недра, 1988, с. 441. рис.927)

Однако такие насосы сложны, недостаточно компактны и имеют большие объемные потери. Эти недостатки вызваны раздельным выполнением клапанов и гидрораспределителя, большими и нестабильными утечками по пробке гидрораспределителя.

Известен принятый за прототип поршневой насос, содержащий корпус с цилиндром и поршнем, средство распределения в виде всасывающего и нагнетательного клапанов и кранового гидрорэспределителя, расположенного в расточке корпуса в зоне всасывающего и нагнетательного каналов и имеющего установленную с возможностью поворота и фиксации в требуемом положеч

XI х|

Оч Сл СО

W

нии цилиндрическую пробку с радиальными отверстиями для размещения подпружиненных затворов всасывающего и нагнетательного клапанов, установленных с возможностью взаимодействия с соответствующими седлами (см. патент ФРГ № 2305885, кл. F 04 В 9/14, 1973). В таком насосе обратные клапаны размещены в пробке гидрораспределителя, что повышает его компактность.

Недостатками прототипа являются сложность конструкции, недостаточно высокие надежность и КПД. Эти недостатки определяются сложностью размещения двух клапанов и их седел в одной расточке пробки, необходимостью притирки пробки к корпусу и утечками по пробке, быстро возрастающими по мере ее изнашивания.

Целью изобретения является упрощение конструкции, повышение надежности и КПД, расширение функциональных возможностей (насоса).

Поставленная цель достигается тем, что в поршневом насосе, содержаа1ем корпус с цилиндром и поршнем, средство рас- пределения в виде всасывающего и нагнетательного клапанов и кранового гидрораспределителя, расположенного в расточке корпуса в зоне всасывающего и нагнетательного каналов и имеющего установленную с возможностью поворота и фиксации в требуемом положении цилиндрическую пробку с радиальными отверстиями для размещения подпружиненных затворов всасывающего и нагнетательного клапанов, установленный с возможностью взаимодействия с соответствующими седлами, седла всасывающего и нагнетательного клапанов выполнения в каналах корпуса соосно с радиальными отверстиями пробки гидрораспределителл; пробка гидрораспределителя в зоне радиальных отверстий снабжена наружными кольцевыми канавками; в отверстия пробки установлены допол- нительные затворы, расположенные оппозитно основным, при этом каналы корпуса между расточкой и выходом из корпуса выполнены под углом к соответствующим каналам корпуса между расточкой и цилиндром, а корпус снабжен коническими углублениями, выполненными на внутренней поверхности расточки напротив выхода в расточку каждого из каналов.

Такая конструкция насоса более проста, надежна и имеет повышенный КПД, т. к. затворы клапанов в паре с седлами одновременно выполняют функцию фиксаторов пробки в ее рабочих положениях, обратных клапанов и переключателей потока, исключаются свойственные прототипу утечки РЖ

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

вдоль периметра пробки, возрастающие по мере ее изнашивания. Кроме того, расширяются функциональные возможности насоса как за счет режима прямого соединения линий всасывания и нагнетания, так и путём подключения двух потребителей и уменьшения рабочего угла поворота пробки.

На фиг. 1 изображена конструкция поршневого насоса в разрезе; на фиг. 2 - его поперечное сечение по А-А; на фиг, 3 и 4 - поперечное сечение насоса в варианте с двумя затворами в отверстиях пробки в положениях всасывания в цилиндр и нагнетания соответственно.

Поршневой насос содержит корпус 1, с цилиндром 2 и поршнем 3, обратные клапаны с затворами 4, пружинами 5 и седлами 6 между внутренними каналами 7, идущими к цилиндру, и внешними каналами 8, идущими к торцам корпуса в линиях всасывания и нагнетания, крановый гидрораспределитель в расточке корпуса в зоне всасывающего и нагнетательного каналов с цилиндрической пробкой 9, установленной с возможностью поворота и фиксации в требуемом положении, и ручкой управления 10.. Затворы 4 размещены в радиальных отверстиях 11 пробки 9, которые могут быть окружены наружными кольцевыми канавками 12. Седла 6 выполнены в каналах корпуса соосно с радиальными отверстиями 11. Линии всасывания и нагнетания образованы каналами 7.8 и 7.8, отверстиями 11 и 1Г в пробке 9 с затворами 4 и 4. Затворы 4 выполняются в виде шаров или конусов. В каждом отверстии 1 пробки могут устанавливаться дополнительные затворы 4, расположенные оппозитно основным (фиг. 3 и 4). Внешние каналы 8, расположенные между расточкой с пробкой и выходом из корпуса, могут быть соосны{фиг. 1 и 2) с соответствующими внутренними каналами 7 между расточкой и цилиндром или выполняться под углом, например, 90°(см. фиг. 3 и 4). Причем в последнем случае оси отверстий 11 и 1Г в пробке не параллельны, а развернуты вокруг центральной оси пробки на тот же угол, что и каналы в корпусе, а к одному внутреннему каналу гидрораспределителя могут подходить один или два внешних соосных канала (на фиг. 3 и 4 показаны пунктиром). Седла 6 могут выполняться как обычно в виде фасок на выходе каналов 7 и 8 в расточку пробки или в виде запрессованных втулок. Кольцевые канавки 12 выполняются прямоугольной или полукруглой формы с площадью сечения, примерно равной половине площади сечения каналов 7 и 8. Для улучшении фиксации пробки 9 в рабочих положениях на внутренней поверхности

расточки под пробку в корпусе 1 против ее отверстий могут выполняться конические углубления 13. Стрелками V8 и VH обозначены направления движения поршня 3 соответственно при всасывании и нагнетании, стрелками QB и QH - направления потока РЖ.

Поршневой насос (см. фиг. 1 и 2) работает следующим образом.

При движении поршня 3 по стрелке VB РЖ увлекается из канала 8 по стрелке QB через обратный клапан 4 и канал 7 в цилиндр 2 и заполняет его. Затем при движении поршня по стрелке VH РЖ вытесняется из цилиндра по каналу 7 и, отжимая затвор 4 , попадает в канал 8 и далее к потребителю по стрелке QH. Обратные клапаны препятствуют потоку РЖ в противоположном направлении. Для реверса потока ручкой 10 поворачивают пробку 9 на 180°. Вместе с ней поворачиваются и затворы обратных клапанов, изменяя свою пропускную способность на противоположное направление. Линии всасывания и нагнетания меняются местами. Момент достижения рабочего положения пробки ощущается на ручке 10 по возрастанию усилия поворота вследствие западания затворов 4 в седла 6. При этом обратные клапаны работают одновременно как шариковые или конические фиксаторы пробки.

Выполнение седел 6 в корпусе исключает присущие прототипу утечки РЖ вдоль периметра пробки и существенно уменьшает объемные потери в насосе, т. е. повышает его КПД. Одновременно упрощается конструкция насоса за счет исключения фиксаторов-ограничителей поворота пробки и возможности увеличения зазоров в посадке пробки в расточке корпуса. Износ пробки от трения в корпусе не влияет на герметичность насоса, а следовательно, возрастает и его надежность. Повышению надежности способствует и вращение шаровых затворов при повороте пробки, благодаря которому износ затворов распределяется на всю их поверхность.

При наличии кольцевых канавок 12 после поворота пробки на угол, достаточный для выхода затворов из седел, происходит прямое соединение каналов 7 и 8 через канавки 12 и линией всасывания и нагнетания через полость цилиндра напрямую (без обратных клапанов). Это расширяет функциональные возможности насоса, обеспечивая ему режим прямого соединения линии всасывания и нагнетания, необходимый, например, для сброса давления РЖ в потребителе или работы насоса на холостом ходу. Кроме того, введение кольцевых кана0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

вок 12 снижает работу по управлению распределителем, т. к. они разгружают пробку от радиальных сил давления РЖ в процессе ее поворота.

В варианте с двумя затворами в каждом отверстии пробки и угловым расположением каналов 7 и 8 (см. фиг. 3 и 4) реверсирование подачи насоса достигается при уменьшении со 180 до 90° угле поворота пробки, благодаря сближению мест расположения седел и наличию для каждого седла отдельного затвора. Кроме того обеспечивается возможность подключения параллельно с основным дополнительного потребления. Конические углубления 13 в расточке корпуса усиливают фиксацию пробки в рабочих положениях за счет взаимодействия с ними дополнительного затвора.

Формула изобретения

1.Поршневой насос, содержащий корпус с цилиндром и поршнем, каналы всасывания и нагнетания, средства распределения в виде всасывающего и нагнетательного клапанов и кранового гидро - распределителя, расположенного в расточке корпуса в зоне указанных каналов и имеющего установленную с возможностью поворота и фиксации в требуемом положении цилиндрическую пробку с радиальными отверстиями для размеще ния нагруженных пружинами затворов всасывающего и нагнетательного клапанов, установленных с возможностью взаимодействия с соответствующими седлами, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности и КПД, седла всасывающего и нз- гнетательного клапанов выполнены в каналах корпуса соосно радиальным отверстиям пробки гидрораспределителя.

2.Насос по п. 1, отличающийся тем, что, с целью расширения функционало- ных возможностей путем обеспечения режима прямого соединения каналов всасывания и нагнетания, пробка гидрораспределителя в зоне радиальных отверстий снабжена наружными кольцевыми канавками.

3.Насос по п. 2, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения возможности подключения двух потребителей и уменьшения рабочего угла поворота кранового гидрораспределителя, радиальные отверстия в пробке последнего выполнены одного сечения по всей длине для установки в каждом из отверстий дополнительного затвора, расположенного оппозшно основному, при этом каналы корпуса между расточ-полненными на внутренней поверхности

кой и выходом из корпуса выполнены подрасточки напротив выхода в расточку кажуглом к соответствующим каналам корпусадого из каналов для образования при конмежду расточкой и цилиндром, а корпустакте с соответствующим затвором средств

снабжен коническими углублениями, вы-5 фиксации пробки.

Использование: для гидроинструментов или управления трубопроводной арматурой. Сущность изобретения: крановый гидрораспределитель размещен в расточке корпуса в зоне каналов всасывания и нагнетания и имеет установленную с возможностью поворота и фиксации в требуемом положении цилиндрическую пробку с радиальными отверстиями для размещения нагруженных пружинами затворов всасывающего и нагнетательного клапанов. Затворы взаимодействуют с соответствующими седлами. Седла клапанов выполнены в каналах соосно с радиальными отверстиями пробки. Пробка в зоне отверстий снабжена наружными кольцевыми канавками. Отверстия выполнены одного сечения по всей длийе для установки в каждом из отверстий дополнительного затвора, расположенного оппо- зитно основному. Каналы между расточкой и выходом из корпуса выполнены под углом к соответствующим каналам между расточкой и цилиндром. Корпус снабжен коническими углублениями, выполненными на внутренней поверхности расточки напротив выхода в расточку каждого из каналов для образования при контакте с затвором средств фиксации пробки. 2 з. п. ф-лы. 4 ил.

13

Фие.З

А-А