Насосная установка Советский патент 1978 года по МПК F15B1/00 

Изобретение относится к насосным установкам, содержащим насос высокого давления, и, в частности, к установкам, снабженным ридросистемой среды, уплотняющей плунжер насоса в цилиндре.

В известных насосных установках этого типа гидросистема сообщается с запорной камерой, имеющей перегородку для отделения ее от рабочей камеры, причем уровень избыточного давления в запорной камере исключает попадание в нее жидкости из рабочей камеры в периодТакта нагнетания насоса.

Недостатком известной насосной установки является значительная затрата энергии на поддержание заданного уровня избыточного давлений в запорной камере. Затраты энергии необходимы для привода отдельного дополнительного насоса высокого давления, давление которого должно быть выuJe давления нагнетания основного насоса.

Кроме этого,давление в запорной камере постоянно и не зависит от давления в рабочей камере, что приводит к тому, что энергия,затрачиваемая приводом дополнительного насоса, расходуется вхолостую во время такта всасывания основного насоса.

Целью изобретения является уменыление энергозатрат на поддержание требуемого уровня избыточного давления в запорной камере.

Эта цель достигается тем, что указанная перегородка установлена подвижно, а установка снабжена обратным клапаном для сообщения с гидросистемой уплотняющей среды, причем уровень избыточного давления в гидросистеме установлен большим, чем давление в рабочей камере в период такта всасывания насоса на величину, обеспечивающую перемещение указанной подвижной перегородки в заданных пределах.

Запорная камера выполняется в нескольких вариантах и может быть образована внутренней кольцевой канавкой, выполненной в цилиндре, частью наружной поверхности плунжера и подвижной перегородкой, выполненной в виде втулки, надетой на плунжер и сопрягающейся своим наружным диаметром с внутренним диаметром указанной кольцевой канавки.

Кроме того, запорная камера может быть образована частью внутренней поверхности цилиндра, торцом плунжера и подвижной перегородкой, выполненной в виде порщня с хвостовиком, ограничивающим ход поршня при

такте всасывания, причем диаметр указанного поршня равен диаметру плунжера.

Запорная камера может быть образована и частью наружной поверхности плунжера, частью кольцевой канавки, выполненной в цилиндре и подвижной перегородкой, выполненной в виде эластичной мембраны, а в кольцевой канавке размещена втулка с радиальными каналами, на наружной поверхности которой закреплена мембрана.

На фиг. 1 изображена предлагаемая насосная установка.в продольном разрезе с первым вариантом : полнения запорной камеры; на фиг. 2- то же, со вторым вариантом исполнения запорной камеры; на фиг. 3 - то же, с третьим вариантом исполнения запорной ка. меры. . , .,

Насосная установка содержит насос высокого давления с плунжером 1, размещенным в цилиндре 2 и гидросистему уплотняющей среды.

Гидросистема уплотняющей среды содержит источник низкого давления, например гидропневмоаккумулятор 3, подводящую магистраль 4, обратный клапан 5, запорную камеру 6, щелевое уплотнение 7 между плунжером 1 и цилиндром 2. Подвод сжатого газа к пневмогидроаккумулятору 3 осуществляется по магистрали 8. ;

Насос высокого давления, кроме плунжера 1 и цилиндра 2, содержит впускную магистраль 9 с обратным клапаном 10 и каналом 11 в цилиндре 2, рабочую: камеру 12 и напорную магистраль 13 с каналом 14 в цилиндре 2 и обратным клапаном 15.

Запорная камера 6 и рабочая камера 12 разделены перегородкой, установленной подвижно в пределах запорной камеры 6. Подвижная перегородка и запорная камера 6 мо: гут быть выполнены в различных вариантах.

Запорная ка.мера может быть образована внутренней кольцевой канавкой 16, выполненной в цилиндре 2, частью наружной поверхности плунжера 1, и подвижной перегородкой, выполненной в виде втулки 17, надетой на плунжер I и размещенной в канавке 16. Втулка 17 снабжена уплотнениями 18 и 19. Подвод уплотняющей жидкости в запорную камеру 6 осуществляется через канал 20 в стенке цилиндра 2., ..

В другом варианте исполнения насосной установки запорная камера образована частью внутренней поверхности цилиндра 2, торцом плунжера 1 и подвижной перегородкой, выполненной в виде порщня 21 с хвостовиком 22, ограничивающим ход порщня 21 при такте всасывания. Диаметр порщня 21 равен диаметру плунжера 1. Поршень 21 снабжен уплотнением 23.

-Подвод уплотняющей жидкости в запорную камеру 6 осуществляется через канал 24, выполненныйв плунжере 1.

В третьем варианте исполнения насосной установки запорная камера 6 образована частью наружной поверхности плунжера 1, частью кольцевой канавки 25, выполненной .в цилиндре 2, и подвижной перегородкой, выполненной в виде эластичной мембраны 26, закрепленной на наружной поверхности втулки 27, с радиальными каналами 28. Втулка 27 снабжена уплотнениями 29 и 30. Подвод уплотняющей жидкости в запорную камеру 6 осуществляется через канал 31 в стенке цилиндра 2.

Насосная установка согласно первому варианту исполнения запоркой камеры работает следуюплим образом.

Плунжер 1 совершает возвратно-поступательное движение под действием любого приводного устройства.

В период такта всасывания плунжер 1 движется влево. Уровень избыточного давления в гидросистеме уплотняющей среды установлен большим, чем давление в рабочей камере в период такта всасывания насоса, па величину, обеспечивающую перемещение подвижной перегородки.

Под действием указанного перепада давлений между запорной камерой 6 и рабочей камерой 12 перегородка-втулка 17 перемещается вправо до упора в торцовую часть кольцевой канавки 16.Во время тактд нагнетания плунжер 1 перемещается вправо и давление в рабочей камере возрастает от впускного до нагнетательного, рабочая жидкость из камеры 12 через капал 14 клапан 15 поступает в напорную магистраль 13,

Одновременно с нарастанием давления рабочей жидкости в камере 12 за счет подвижности втулки 17, совершающей перемещение влево под действием перепада давлений между камерой 12: и запорной камерой 6, в последней давление так же возрастает. Втулка 17 перемещается влево на величину, обусловленную сжимаемостьйэ жидкости в объеме запорной камеры 6 и уменьщеиием объема камеры 6 па величину утечек уплотняющей средЫ через щелевое уплотнение 7. Перепад давлений между рабочей камерой 12 и запорной камерой 6 невелик, что при наличии уплотнений 8 и 19 практически полностью исключает перемещивание нагнетаемой и уплотняющей жидкости.

После заверщения такта нагнетания цикл работы насоса повторяется.

Насосная установка согласно второму варианту исполнения запорной камеры работает аналогично.

При такте всасывания обратный клапан 5 открывается и уплотняющая жидкость из гидросистемы уплотняющей среды по каналу 24 поступает в запорную камеру 6, перемещая порщень 21 ,в крайнее правое положение, ограничиваемое хвостови.ком 22. При такте нагиетания поршень 21 воздействует на уплотняющую жидкость в запорной камере 6 и перемещается влево на величину, обусловленную сжимаемостью жидкости в объеме запорной каме ри и уменьщеиие объема этой камеры на величину утечек уплотняющей жидкости через щелевОе уплотнение 7.

Насосная установка согласно третьему варианту исполнения запорной камеры работает аналогично. Отличие этого варианта исполнения состоит в том, что втулка 27 неподвижна, а измеИение объема запорной камеры 6 происходит, благодаря гибкости эластичной мембраны 26. Предлагаемая насосная установка позболяет уменьшить затраты энергии на уплотнение гшунжера за счет значительного снижения уровня избыточного давления в гидросистеме уплотняющей среды и практически исключить смешивание рабочей и уплотняющей жидкостей. Формула изобретения I. Насосная установка, содержащая насос высокого давления и источник среды, уплотняющей плунжер насоса в цилиндре, сообщенный с запорной камерой, имеющей перегородку для отделения от рабочей камеры, причем уровень избыточного давления в запорнойкамере исключает попадание в нее-жидкости из рабочей камеры в период такта нагнетания, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения энергозатрат на поддержание требуемого уровня избыточного: давления в запорнбй камере, перегородка усталозлена подвижно, а установка снабжена обратным клапаном для сообщения запорной камеры с источником уплотняющей среды, причем уровень избыточного давления в указанном источнике установлен большим, чем давление в рабочей камере в период такта всг сывания насоса на величину, обеспечивающую перемещение указанной подвижной перегородки в заданных пределах. 2.Установка но п. , отличающаяся тем, что запорная камера образована внутренней кольцевой канавкой, выполненной в цилиндре, частью наружной поверхности плунжера и подвижной перегородкой, выполненной в виде втулки, надетой на плунжер и сопрягающейся своим наружным диаметром с внутренним диаметром указанной кольцевой канавки. 3.Установка по п. 1« отличс1юща.яс-и тем, что запорная камера образована частью в.нутррнней поверхности цилиндра, торцом плунжера и подвижной перегородкой, выполненной п виде поршня с хвостовиком, ограничивающим ход поршня при такте всасывания, причем диаметр указанного поршня равен диаметру плуижера. 4.Установка по п. , отличающаяся тем, что запорная камера образована.частью ниружной поверхности плунжера, частью кольцевой канавки, выполненной в цилиндре, и подвижной перегородкой, выполненной в виде эластичной мембраны, а в указанной кольцевой канавке .размещена втулка с радиальными отверстиями, на наружной поверхности которой закреплена мембрана.

V

J- ,

It

га

19-П

to

fff 16

Уиг. f

I--I

V . 7

w,

IL

т f

10 9

I Ng 19 г гб уо

12

tpui 3