Гидроприводной возвратно-поступательный насос Советский патент 1993 года по МПК F04B9/08 

Изобретение относится к гидромашиностроению, а именно к объемным насосам с гидроприводом, предназначенным для перекачивания текучих сред с широко меняющимисяфизико-механическимисвойствами, например, буровых растворов, и имеющим на выходе поток, приближающийся к равномерному.

Известен групповой гидропривод штанговых глубинных насосов, содержащий гид- роцилиндры, штоковые полости которых соединены между собой, а бесштоковые - с силовым насосом через гидроуправляемый распределитель, дроссели, обратные и переливные клапаны, датчики положения пор- шней, систему компенсации утечек.

В данном насосе велики значения пульсаций расхода перекачиваемой жидкости, а система компенсации утечек, включающая насос, датчик объема, контрольную и изме- рительную аппаратуру, сложна по конструкции.

Известен также гидропривод возвратно-поступательного насоса, содержащий насос привода, рабочие цилиндры с вытес- нителями, цилиндры привода с рабочими и дополнительными полостями, распредели- тель.с гидроуправлением и датчики положения, расположенные в гидроцилиндрах возврата.

Данная конструкция включает большое количество гидролиний и гидроаппаратуры, что снижает надежность насоса.

Цель изобретения - повышение эффективности за счет повышения надежности насоса при сохранении высокой степени равномерности потока на входе и выходе насоса.

Эта цель достигается тем. что в гидроприводном возвратно-поступательном на- сосе, содержащем насос привода, бак, рабочие цилиндры с вытеснителями, цилиндры привода с поршнями и штоками, образующими рабочие, дополнительные полости и полости возврата, а с кольцевыми

выступами цилиндров привода - полости датчиков положения штоков, полости возврата соединены гидролинией между собой и, через обратные клапаны - с гидроаккумуляторами, полости датчиков положения со- единены с гидроаккумуляторами и полостями управления.гидроуправляемого золотникового распределителя, рабочие полости соединены через гидроуправляемый распределитель с насосом привода, дополнительные полости соединены с баком и полостями возврата через установленные в торцах штоков, выполненных полыми, нормально закрытые клапаны, причем гидроуп- равляемый распределитель снабжен подпружиненным фиксатором положения золотника.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема гидроприводного насоса; на фиг.2 - гидроуправляемый золотниковый распределитель; на фиг.З - поясок золотника гидроуправляемого распределителя.

Гидроприводной насос включает рабочие цилиндры 1 и 2, цилиндры привода 3 и 4, гидроуправляемый золотниковый распределитель 5, насос привода 6, дополнительный насос 7, бак 8.

Рабочие цилиндры 1 и 2 содержат вы- теснители 9 и .10, всасывающие клапаны 11 и 12, нагнетательные клапаны 13 и 14.

Вытеснители 9 и 10 жестко связаны со штоками 15 и 16 цилиндров привода 3 и 4. Штоки 15 и 16, поршни 17 и 18, полые штоки 19 и 20 образуют с корпусами цилиндров привода 3 и 4 рабочие полости 21 и 22, полости возврата 23 и 24, дополнительные полости 25 и 26..

В корпусах цилиндров привода 3 и 4 расположены снабженные уплотнителями 27 и 28 кольцевые выступы 29 и 30, образующие с выступами 31 и 32 штоков 15 и 16 полости 33 и 34 датчиков положения штоков.

Полые штоки 19 и 20 имеют каналы 35 и 36, соединяющие попарно полости 23 и 25,

24 и 26 при открытии нормально закрытых подпружиненных клапанов 37 и 38.

Полости датчиков положения 33 и 34 связаны гидролиниями 39 и 40 с полостями 41 и 42 управления распределителя 5, с гид- роаккумуляторами 43 и 44, и, через обратные клапаны 45 и 46 - с гидролинией 47 гидровозврата поршней 17 и 18, К гидролинии 47 подключен дополнительный насос 7 через обратный клапан 48. Предохрани- тельный клапан 49 обеспечивает защиту от перегрузки. Предохранительный клапан 50 настроен на давление, обеспечивающее движение поршней 17 и 18 при ходе всасывания, но меньшее, чем необходимо для преодоления усилия пружины устройства фиксации 51 золотника 52 в одном из рабочих положений.

Переключающие пояски 53, 54 и 55 золотника 52 гидроуправляемого распредели- теля 5 выполнены с переменным сечением, за счет выполнения на них пазов 56.

Насос работает следующим образом.

Масло из бака 8 насосом привода 6 подается через распределитель 5 в рабочую полость 22 цилиндра привода 4. Золотник 52 при этом находится в крайнем правом положении (на фиг.1). Двигаясь от задней мертвой точки к передней (ход нагнетания), поршень 18 через шток 16 перемещает вы- теснитель 10 рабочего цилиндра 2, который нагнетает перекачиваемую жидкость через клапан 14, одновременно засасывая перекачиваемую жидкость в штоковую полость рабочего цилиндра 2. Всасывающий клапан 12 при этом закрыт.

Одновременно масло вытесняется из полостей 24 и 34 цилиндра привода 4 и поступает по гидролинии 47 частично в гидроаккумуляторы и в полости 23 и 33 цилиндра привода 3, перемещая поршень 17 от передней мертвой точки к задней (ход всасывания). Масло от дополнительного насоса 7 через обратный клапан 48 и гидроли- нию 47 также поступает в полости 23 и 33, обеспечивая большую скорость поршня 17 при ходе всасывания по сравнению со скоростью поршня 18 в ходе нагнетания. Вы- теснитель 9, жестко связанный штоком 15с поршнем 17, при этом обеспечивает заполнение поршневой полости рабочего цилиндра 1 перекачиваемой жидкостью через всасывающий клапан 11. Нагнетательный клапан 13 при этом закрыт. Ввиду равенст- ва давлений масла в полостях 33 и 34, а следовательно, в камерах 41 и 42 распределителя 5, его золотник 52 благодаря наличию подпружиненного фиксатора 51 остается при этом неподвижным.

Из-за разности скоростей поршень 17 цилиндра привода 3 достигает задней мертвой точки раньше, чем заканчивается ход нагнетания в цилиндре привода 4. В задней мертвой точке подпружиненный шток клапана 37 упирается в дно дополнительной полости 25, клапан 37 открывается, и масло из полостей 23, 33, 24, 34, гидроаккумуляторов 43 и 44 через канал 35 поступает в бак. Поршень 17 останавливается. Наличие паузы в движении поршня при нахождении в задней мертвой точке улучшает наполнение поршневой полости рабочего цилиндра 1 перекачиваемой жидкостью, т.к. всасывающий клапан 11 успевает закрыться перед началом хода нагнетания поршня 17.

При продолжении хода нагнетания поршня 18, е,го выступ 32 входит в уплотнение 28 кольцевого выступа 30, замыкая полость 34 датчика положения штока 16. Давление в полости 34 начинает возрастать, масло из нее поступает в гидроаккумулятор 44. В полостях 41 и 42 гидроуправления распределителя 5 возникает разность давлений, т.е. осевое усилие, стремящееся передвинуть золотник 52. При дальнейшем росте этого усилия и превышении его над усилием фиксации золотника происходит переключение золотника 52 из крайнего правого в среднее положение. Масло от насоса 6 начинает поступать в рабочие полости 21 и 22 цилиндров привода 3 и 4. При этом поршни 17 и 18 обоих цилиндров привода совершают ход нагнетания, причем поршень 17 разгоняется до скорости, равной половине скорости поршней в середине хода нагнетания, а поршень 18 замедляется. В начале хода нагнетания поршня 17 клапан 37 закрывается, и масло от дополнительного насоса 7, из полостей возврата 23 и 24 поступает в гидроаккумулятор 43, заряжая его.

При дальнейшем движении поршня 18 рост давления в полости 34 и гидроаккумуляторе 44 приводит к переключению золотника 52 в крайнее левое положение, при этом все масло от насоса привода 6 подается в рабочую полость 21 цилиндра привода 3, а полость 22 соединяется в баком. Скорость поршня 17 увеличивается до значения, определяемого подачей насоса привода 6 и площадью поршня 17, а поршень 18 останавливается. Затем под действием масла, поступающего в полость возврата 24 из полости 23 и от дополнительного насоса 7, поршень 18 начинает осуществлять ход всасывания. Причем в начале хода всасывания, благодаря разрядке гидроаккумулятора 43, который зарядился во время совместного хода нагнетания обоих поршней, движение поршня 18 происходите увеличенной скоростью, что улучшает условия всасывания перекачиваемой жидкости в рабочем цилиндре 2.

Для предотвращения образования вакуума в полости 34 в начале хода всасывания поршня 18 и обратного переключения, по этой причине, золотника 52 служит обратный клапан 46 (для цилиндра 3-соответственно 45), перепускающий масло в полость 34 по гидролинии 47.

Для увеличения плавности реверсирования поршней цилиндров привода 3 и 4 служат пазы 56 на переключающих поясках золотника 52.

Цикл работы насоса повторяется.

Таким образом, за счет гидровозврата поршней цилиндров привода с гидроаккумуляторами, дополнительного насоса, фик- сации золотника гидроуправляемого распределителя подпружиненным элементом повышается эффективность работы гидроприводного насоса за счет повышения надежности при сохранении равномерно- сти подачи перекачиваемой жидкости, обеспечивается компенсация утечек из полостей возврата, улучшаются условия всасывания перекачиваемой жидкости.

-39

5

0 5

Формула изобретения Гидроприводной возвратно-поступательный насос, содержащий насос привода, сообщающийся с рабочими цилиндрами с вытеснителями и цилиндрами привода со штоками и поршнями, образующими рабочие и дополнительные полости, соединенные с распределителем со штоком и гидравлическим управлением, связанным с 0 датчиками положения, расположенными в полостях возврата цилиндров привода, и бак, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности за счет повышения надежности при сохранении равномерности- подачи, он снабжен двумя гидроаккумуляторами, тремя обратными клапанами и дополнительным насосом, выход которого через первый обратный клапан соединен с полостями возврата цилиндров привода, каждая из которых посредством второго и третьего обратных клапанов соединена с полостью датчиков положения, сообщающихся с гидроаккумулятором и с баком - через установленные в торцах штоков, выполненных полыми, нормально закрытые клапаны, причем распределитель с гидравлическим управлением снабжен подпружиненным фиксатором положения золотника.