Поршневой насос сверхвысокого давления Советский патент 1993 года по МПК F04B1/00 F16J15/56 

Изобретение относится к насосострое- ниюу в частности к поршневым насосам, предназначенным для работы на высоком и сверхвысоком давлении.

Целью изобретения является расшире- .ние технологических возможностей пррш- .невого насоса путем обеспечения возможности повышения рабочего давления.

На фиг.1 изображен вариант исполне-. ния поршневого насоса в сечении по полости сжатия, в котором по мере повышения давления диаметр гильзы цилиндра уменьшается, а поршень охлаждается; на фиг.2 - другой вариант исполнения поршневого насоса по фиг. 1, в котором по мере повышения давления внутренний диаметр гильзы цилиндра уменьшается, а наружный диаметр поршня увеличивается; на фиг.З - вариант исполнения поршневого насоса по фиг.1, в котором наружная поверхность поршня

снабжена покрытием из материала с теплопроводностью, отличной от теплопроводности материала поршня; на фиг,4 - схема управления вращательным движением поршня. .. . v .- . :

Поршневой насос сверхвысокого давления 1 содержит впуск 2 и выпуск 3 подаваемой средыгполость сжатия 4 и выполненный с возможностью обогрева и охлаждения поршень 5, установленный в гильзе 6 с размещенным между ними ледяным уплотнением 7. Поршень 5 установлен с возможностью возвратно-поступательного движения при помощи привода 8 и вращения, преимущественно от электродвигателя 9, который может быть частью привода 8. Наружная поверхность поршня Б на его активном участке может быть снабжена покрытием 10 (как это показано на фиг.З) из материала с теплопроводностью, отличной от теплопроводности материала поршня 5.

4S

М

СХ

VI

:СЭ

Так, например, покрытие 10 может быть выполнено из сплава на основе меди и берил- лйя, а поршень 5 - из стали. Таким покрытием ТО может быть снабжена внутренняя поверхность гильзы 6, выполняе- мым в зоне расположения ледяного уплотнения 7, На уплотняемом участке 11 поршень 5 охвачен льдом, а в полости сжатия 4 - подаваемой средой. .

Для обеспечения возможности обргре- ва или охлаждения поршень 5 имеет по- лость 12 с Циркулирующей в ней обогревающей или Охлаждающей средой, в которую входит труба 13 для отвода среды, подаваемой в полость 12 через зазор между внутренней стенкой поршня 5 и наружной стенкойтрубы 13, как это показано на фиг.1, В целях уменьшения, сил трения при ходе всасывания и уменьшения толщины водяной пленки при ходе сжатия температура подаваемой в поршень 5 среды может баться периодически и синхронно с движением поршня .: . V : v

На уплотняемом участке 11 ледяное уплотнение 7 прилипает к гильзе 6, Лед охлаж- дается средой, циркулирующей в винтовых канавках 14 гильзы б. На участке полости сжатия 4 гильза б снабжена теплркомпенеа- ционным приспособлением в виде кольцевых канавок 15, предотвращающих образование льда в полости сжатия 4. По этой же причине ёпускной и выпускной кла- паны установлены преимуществ ей но вне поршневого насоса,,;.. V.J . л ::. ; ;: - :.

Выполненные на внутренней стенке гильзы 6 кольцевые канавки 16 наполнены упругой средой, например микропористой резиной, позволяющей постепенно сни- жать давление в ледяном уплотнении 7, благодаря чему сокращается необходимая при высоких давлениях длина уплотнения. Гильза б охвачена двумя гильзами 17 и 18. между которыми имеется заполненный рабочей средой, например маслом для гидросистем, кольцевой зазор 19, сообщенный, каналами 20-22 с полостью сжатия 4.

Для достижения оптимальной компенсации давления на гильзу 6 и ослабления теплового потока с внешней гильзы 18 на гильзу 6 на уплотняемом участке 11 стенка гильзы 18 имеет минимально возможную толщину, жесткость и теплопроводность,

Внешняя гильза 17 вне участка 11 соединена с гильзой 18, например, при помощи сварки электронным лучом.V.

В расширенной части канала 21 размещен запирающий элемент 23 в виде расположенной с возможностью осевого перемещения пробки, отделяющей подаваемую среду в полости 4 от рабочей среды в

кольцевом зазоре 19. В этой же части канала 21 размещено выполненное в виде клапана 24 управляющее приспособление, связанное гидролинией 25 с управляющим блоком 26, позволяющим регулировать давление в кольцевом зазоре 19 в зависимости от давления в полости сжатия 4. Гильзы 6,17 и 18 размещены в цилиндрах 27 и 28, служащих для восприятия высокого внутреннего давления в полости 4. Охлаждение гильзы 6, обогрев и охлаждение поршня 5 и регулирование давления рабочей среды в зазоре 19 управляются микропроцессором 29 .в зависимости от объемной подачи И других эксплуатационных параметров насоса. Изобретение предусматривает, что дополнительно к изменению внутреннего диаметра гильзы 6 компенсация давления возможна еще и путем изменения диаметра поршня 5, для чего полость 12 наполнена рабочей средой и сообщается отверстием 30 спелостью сжатия 4, причем в отверстии 30 установлен запирающий элемент 31, выполненный аналогйчАб элементу 23, и управляющий элемент 32, выполненный аналогично элементу 24, предназначенный для -измене-. . ния давления рабочей среды в полости; 12 и подключенный гидролинией 33 к управляю- .щему блоку 26, Насос может быть оснащен датчиком давления 34, который при превышении заданного уровня избыточного давления в приводе 8 дает сигнал, который отрабатывается в микропроцессоре 29, при этом к последнему подключен резервуар 35 со средой для обогрева, или охлаждения поршня 5, имеющий гидролйнии 36,37 для подачи;й отвода среды.

Управляющий блок 26. управляет работой электродвигателя 9 и приводит его в действие в соответствии с сигналами, полученными от микропроцессора, и работой управляющих элементов 24,32, ...

Насос работает/следующим образом. При эозвратнр Пбступзтельном движении поршня 5 происходит периодическое увели- .чение- такт всасывания и уменьшение - тактнагнетания-объема полости сжатия 4, В зависимосте от величины развиваемого насосом давления микропроцессор 29 подает сигналы, управляющие работой систем, обеспечивающих охлаждение гильзы 6, обогрев и охлаждение поршня 5, ори этом управляющий блок 26 управляет работой электродвигателя 9 и привода 8 и приводит их в действие в соответствии с сигналами, полученными микропроцессором 29 от управляющих элементов 24,32.

Форм у ла и зоб ре те ни я

1. Поршневой насос сверхвысокого давления, содержащий впуск и выпуск поданаемой среды, полость сжатия, поршень, установленный с возможностью перемещения в гильзе, и ледяное уплотнение, размещенное между поршнем и гильзой, причем поршень и/или гильза выполнены с возможностью обогрева и Охлаждения, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей поршневого насоса путем обеспечения возможности повышения рабочего давления, гильза выполнена из двух размещенных одна в другой частей с наполненным рабочей средой кольцевым зазором между ними, сообщающимися через отверстия с полостью сжатия, причем в примыкающем к кольцевому зазору отвер- стии установлены запирающий элемент в виде размещённой с возможностью осевого перемещения пробки, отделяющей подаваемую среду от рабочей среды и предотвращающей проникновение подаваемой среды в кольцевой зазор, и выполненный в виде .клапана управляющий элемент для регулирования давления в кольцевом зазоре в зависимости от давления в полости сжатия и от дальнейших параметров, а поршень уста- новлен с возможностью вращения.

2. Насос по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что поршень снабжен полостью для циркуляции в ней обогревающей или охлаждающей среды и входящей в эту полость трубой для отвода среды.

3. Насос по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что поршень снабжен замкнутой полостью, сообщенной через выполненное в дне

поршня отверстие с полостью сжатия, и установленным в нем запирающим приспособлением в виде размещенной с возможностью перемещения пробки, отделяющей подаваемую среду от рабочей среды в поршне, и выполненным в виде клапана управляющим элементом для регулирования давления в полости поршня в зависимости от давления в полости сжатия и от дальнейших параметров.

4. Насос по пп. 1-3, отличающийся тем, что наружная поверхность поршня или внутренняя поверхность гильзы снабжена покрытием, выполненным из материала с коэффициентом теплопроводности, отличным от коэффициента теплопроводности материала поршня и гильзы, причем покрытие выполнено на соответственно активном участке в зоне контакта с ледяным уплотнением.. .

5. Насос по п.1, отличающийся тем, что на внутренней стенке Чгильзы выполнены расположенные на равном расстоянии одна от другой кольцевые симметричные канавки, заполненные упругой средой.

6. Насос по п.1,отличающийся тем, что наружная поверхность охватывающей поршень гильзы на участке сжатия имеет теплокомпенсационные кольцевые канавки, причем на участке ледяного уплотнения канавки выполнены винтовыми для циркуляции охлаждающей среды.

Изобретение относится к насосострое- нию, в частности к поршневым насосам, предназначенным для работы на высоком и сверхвысоком давлении. Целью изобретения является расширение технологических, возможностей поршневого насоса путем обеспечения возможности повышения рабочего давления, Насос включает камеру сжатия 4 и поршень 5с гильзами 6,17 и 18 и ледяным уплотнением 7.3азор между поршнем 5 и гильзой 6 регулируется путем изменения внутреннего диаметра гильза 6, для чего последняя выполнена из двух частей с наполненным рабочей средой кольцевым зазором 19 между ними, или путем увеличения наружного диаметра поршня 5, для чего последний имеет полость 12, сообщенную через отверстие, имеющее пробку с камерой сжатия 4. Поршень 5 установлен с возможностью вращения. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.