Объемный насос Советский патент 1980 года по МПК F04B13/00 

:54) ОБЪЕМНЫЙ НАСОС

Изобретение относится к области гидромашиностроения, в частности к устройству объемных насосов. Известен объемный насос, содержащий расположенный в цилиндрическом корпусе поршень, снабженный основной кольцевой канавкой с выпускньйми каналами и свободно установленный в ней уплотнительный элемент l . Однако в насосе в конце хода нагнетания не обеспечивается непосред ственное соприкосновение расположен ного в поршне уплотнительного элемента с обращенным в рабочую камеру торцом напорного клапана, что обуславливает наличие полости вредного пространства, образованной цилиндри ческими поверхностями корпуса и пор ня, расположенными мехкду кольцевой канавкой на поршне и обращенным в рабочую камеру торцом напорного кла пана. При выполнении насоса на малые подачи, объем этой полости, отнесенной к рабочему объему, достига ет существенных величин, снижающих эффективность работы насоса. Кроме того, в известном насосе большая неравномерность подачи и уз кая область применения. Целью настоящего изобретения является повышения эффективности работы при выполнении насоса на малые подачи г уменьшение неравномерности подачи и расширение области применения насоса. Указанная цель достигается тем, что в корпусе выполнена сообщенная с напорным трактом насоса кольцевая проточка, расположенная со стороны выпускных каналов основной кольцевой канавки на поршне и снабжена свободно расположенным в ней кольцевым уплотнительным элементом, выполненным с натягом по цилиндрической поверхности поршня. На поршне выполнена дополнительная кольцевая канавка, снабженная свободно расположенным в ней дополнительным уплотнительным элементом и выпускными каналами, размещенными со стороны основной кольцевой канавки, а кольцевая проточка выполнена между основной и дополнительной кольцевыми канавками. Кроме того, между боковыми поверхностями кольцевых канавок, кольцевой проточки и поверхностями уплотнительных элементов свободно установлены жесткие кольцевые элементы.

На фиг. 1 изображен об1-1ий вид насоса с одной кольцевой проточкой в корпусе; на фиг. 2 - вид насоса с двумя кольцевыми канавками на поршн.е на фиг. 3 - вид насоса с двумя кольцевыми канавкамина поршне, в который установлены жесткие кольцевые элементы.

Насос содержит расположенный в цилиндрической расточке корпуса 1 поршень 2, в котором выполнена основная кольцевая канавка 3, снабженная выпускными каналами, 4 и свободно расположенным в ней кольцевым уплотнйтельным элементом 5, выполненным вформе эластичного кольцас натягом Пф поверхности цилиндрической расточки корпуса 1. В корпусе 1 выполнена кольцевая проточка 6, которая сообщена с напорным трактом насоса 7 и снабжена свободно расположенным в ней уплотнительныгл элементом 8, выполненным в форме эластичного кольца круглого поперечного сечения с натягом по цилиндрической поверхности поршня 2.

Со стороны кольцевой проточки в корпусе, поршень уплотнен эластичным кольцом 9 круглого поперечного с.ечения, установленным в канавке, выполненной в корпусе насоса 1, С противоположной стороны поршень уплотнен мембраной 10, внутенняя заделка которой выполнена в поршне, а наружные края обжаты между поверхностями корпуса 1 и фонаря 11. В фонаре 11 выполнено направление для 12, жестко связанного с поршнем 2 и закрепленного с помощью гай ки 13. Полость 14, образованная поверхностями цилиндрической расточки корпуса 1, поршня 2, уплотнительного элемента 5 и мембраны 10 сообщена со всасывающим трактом 15 насоса, а полость, образованная поверхностями цилиндрической расточки корпуса 1, поршня 2, уплотнительных элементов 5 и 8 представляет собой рабочую камеру 16 насоса (фиг.1}

Насос содержит дополнительную кольцевую канавку 17, выполненную на поршне 2 в зоне расположения выпускных каналов 4 основной кольцевой канавки 3, снабженную свободно расположенным в ней дополнительным уплотнительным элементом 18 и выпускН ь1ми каналами 19, размещенными со стороны основной кольцевой канавки 3. Кольцевая проточка. 6 выполнена между основной канавкой 3 и дополнительной канавкой 17.

Каждая из двух полостей 14 и 20, образованных поверхностями корпуса, поршня и уплотнений, находящимися вне межканавочной зоны, сообщена со всасывающим трактом 16 насоса, а полости, образованные поверхностями указанных элементов, находящимися в межканавочной зоне, предстанляют собой камеры 16 и 21 насоса (фиг. 2).

Между боковыми поверхностями кольцевых канавок 3 и 17, кольцевой проточки б и поверхностями расположенных в них уплотнительных элементов 5 и 18 свободно установлены

жесткие кольцевые элементы 22-2

26и 27 (фиг. 3). Кольцевые элементы 22-25 выполнены с малым радиальным зазором в сопряжении с цилиндрической расточкой корпуса 1 насоса,,, а кольцевые элементы 26 и

27выполнены с малым радиальным, зазором в сопряжении с поршнем 2.

Все жесткие кольцевые элементы по форме и размерам выполнены в пределах, не препятствующих взаимному контакту уплотнительных элементов с боковыми поверхностями соответствующих кольцевых канавок при движении поршня.

Насос в состоянии, соответствующе концу хода всасывания работает следующим образом (фиг . 1) .

При ходе всасывания уплотнительный элемент В усилием трения его о поверхность поршня и усилием от перепада давления на нем поджат к расположенной со стороны рабочей камеры 16 насоса боковой стенке кольцевой проточки 6, а уплотнительный элемент 5 усилием трения его о поверхность расточки корпуса 1 поджат к оснащенной выпускными каналами 4 боковой стенке кольцевой канавки 3. При этом рабочая жидкость через выпускные кауалы 4, радиальный и осевой зазоры между поверхностями кольцевой канавки 3 и уплотнительного элемента 5 поступит из сообщенной со всасывающим трактом 15 насоса полости 14 в рабочую камеру 16 насоса. При последующем обратном ходе поршня, до момента соприкосновения уплотнительного элемента 5 с располо; ;енной со стороны полости 14 боковой стен кой кольцевой канавки 3, уплотнительный элемент В под действием усилия от перепада давления на нем, превосходящим усилие трения его о поршень, остается неподвижным. После выборки зазора и соприкосновения указанных выше элементов уплотнительный элемент 8 под действием усилия трения его о поршень 2 переместится и прижмется к противоположной боковой стенке кольцевой проточки 6 и рабочая жидкость из рабочей камеры 16 через осевой и радиальный зазоры между поверхностями кольцевой проточки 6 и уплотнительного элемента 8 вытеснится в напорный тракт насоса. В конце хода нагнетания уплотнительныё элементы 5 и 8 соприкасаются непосредственно друг с другом,что максимально уменьшает объем вредного пространства. При обратном движении поршня уплотнительный элемент 8 под

действием усилия трения его о поверхность поршня 2 переместится и подожмется к расположенной со стороны рабочей камеры 16 боковой стенке кольцевой проточки 6, что обеспечит остановку перемещающегося совместно с поршнем под действием усилия от перепада давления уплотнителного элемента 5 и поджатие его усилием трения о поверхность расточки корпуса к оснащенной выпускными каналами 4 боковой стенке кольцевой канавки 3. Этим обеспечивается начало хода всасывания.

В дальнейшем циклы повторяются.

Насос в состоянии, соответствующем концу хода всасывания в рабочей камере 16 и концу хода нагнетания в рабочей камере 21 работает следующим образом (фиг. 2).При ходе всасывания в рабочей камере 16 и ходе нагнетания в рабочей камере 21 уплотнительный элемент 5 усилием трения его о поверхность расточки корпуса 1 поджат к оснащенной выпускными каналами 4 боковой стенке кольцевой канавки 3, уплотнительный элемент усилием трения его о поверхность пошня 2 и усилием от перепада давления на нем поджат к расположенной со стороны рабочей камеры 16 боковой стенке кольцевой проточки 6, а уплотнительный элемент 18 усилием трения его о поверхность расточки корпуса 1 и усилием от перепада давления на нем поджат к расположенной со стороны полости 20 боковой стенк колЁцевой канавки 17. При этом рабочая жидкость через выпускные каналы 4, радиальный и осевой зазоры между поверхностями кольцевой канавки 3.и уплотнительного элемента 5 поступит из сообщенной со всасывающим трактом -15 насоса полости 14 и рабочую камеру 16 насоса, а рабочая жидкость из рабочей камеры 21 через осевой и радиальный зазоры между поверхностями кольцевой канавки 17 и уплотнительного элемента 8 вытеснитси в напорный тракт 7 насоса. При последующем обратном ходе поршня, до момента соприкосновения уплотнительного элемента 5 с расположенной со стороны полости 14 боковой стенкой кольцевой канавки 3, уплотнительный элемент 8 под действием усилия от перепада давления на нем, превосходящим усилие трения его о поршень, остается неподвижным, а уплотнительный элемент 18 под действием усилия от перепада давления на нем, превосходящим усилие трения его о поверхность расточки корпуса 1, будет перемешаться вместе с поршнем. После соприкосновения указанных выше элементов уплотнительный элемент 8 под действием усилия трения его о поршень 2 переместится и прия мется к противоположной боковой

стенке кольценон проточки 6, а уплотц-и.те. элемент 18 под деГютвием усилия трения его о поверхность расточки корпуса 1 при движении поршня 2 подожмется к оснащенной выпускными каналами 19 боковой стенке кольцевой канавки 17. При этом рабочая жидкость через выпускные каналы 19, радиальный и осевой зазоры между поверхностями кольцевой канавки 17 и уплотнительного элемен0та 18 поступит из оснащенной со всасывающим трактом 15 насоса полости 20 в рабочую камеру 21 насоса, а рабочая жиддкость из рабочей камеры 18 через осевой и радиальный зазоры

5 мелдду поверхностями кольцевой проточ ки 6 и уплотнительного элемента 8 вытеснится в напорный тракт насоса са 7..

Насос в состоянии, соответствую0щем концу хода всасывания в рабочей камере 16 и концу хода нагнетания в рабочей камере 21 (фиг. 3), работает так, что при ходе всасывания в рабочей камере 16 и ходе нагнета5ния в рабочей камере 21 уплотнительный элемент 5 усилием трения его о поверхность расточки корпуса 1 поджат к оснащенной выпускными каналами 4 боковой стенке кольцевой канавки 3 и к жесткому кольцевому элементу

0 24, уплотнительнь11й элемент 18 усилием трения его о поверхность поршня 2 и усилием от перепада давления на нем поджат к расположенной со стороны рабочей камеры 16 боковой стен5ке кольцевой канавки 6 и к жесткому кольцевому элементу 27, а уплотнитель ный элемент 18 усилием трения его о поверхность, расточки корпуса 1 и усилием от перепада давления на нем

0 поджат к расположенной со стороны полости 20 боковой стенке кольцевой канавки 17 и к жесткому кольцевому элементу 22. При этом рабочая жидкость через выпускной канал 4, радиальные

5 и осевые зазоры между поверхностями кольцевой канавки 3 и поверхностя ми жесткого кольцевого элемента 24, уплотнительного элемента 5 и жесткого кольцевого элемента 25 поступит из оснащенной со всасьт1вающим трактом

0 15 насоса полости 14 в рабочую камеру 16, а рабочая жидкость из рабочей камеры 21 через осевые и радиальные зазоры между поверхностями кольцевой канавки 6 и поверхностями жесткого

5 кольцевого элемента 26 и уплотнительного элемента 18 вытеснится в напорный тракт 7 насоса. При последующем ходе поршня, до момента соприкоснове ния уплотнительного элемента 5 и рас0положенной со стороны полости 11 боковой стенкой кольцевой канавки 3, уплотнительный элемент 18 под действием усилия от перепада давления на нем, превосходящим усилие трения

5 его о поршень, остается неподвижным.

а уплотнительный элемент 18 под действием усилия от перепада давления на нем, превосходящим усилие трения его о поверхность, расточки корпуса 1, будет уменьшаться вместе с nopDjнем. После соприкосновения указанных выше элементов уплотнительный элемент 18 под действием усилий трения его о поршень 2 переместился и прижмется к противоположной боковой стенке кольцевой канавки 8 и к жесткому элементу 13, а уплотнительный элемент 13 под действием усилий трЬния его о поверхность расточки Kojpnyca 1 при движении поршня 2 подоЖмется к оснащенной выпускными канатами 19 боковой стенке кольцевой канавки 17 и к жесткому кольцевому элементу 23. При этом рабочая жид кость через выпускные каналы 19, радиальные и осевые зазоры между по верхностями кольцевой канавки 17 и поверхностями жесткого кольцевого элемента 13, уплотнительного элемента 18 и жесткого кольцевого элемента 22 поступит на сообщенный со всасывающим трактом 15 насоса полости 20 в рабочую камеру 21 насоса, а рабочая жидкость из рабочей камеры 16 через осевые и радиальные зазоры поверхностями кольцевой канавки: 6 и поверхностями жесткого кольцевото элемента 27 и уплотнительного элемента 18 вытеснится в напорный тракт 7 насоса.

Предложенное конструктивное решение насоса позволяет максимально уменьшить величину объема вредного пространства насосов,уменьшить нераномерность подачи,и обеспечить возможность конструктивного выполнения насосов на высокие напоры и большие подачи.

L

Формула изобретения

в ней уплотнительный элемент, отличающийся тем, что, с целью повьшления эффективности работы при выполнении насоса на малые подачи, в корпусе выполнена сообщенная с напорным трактом насоса кольцевая проточка, расположенная со стороны выпускных каналов основной кольцевой канавки на поршне и снабжена свободн расположенными в ней кольцевым уплотнительным элементом, выполненным с натягом по цилиндрической поверхности поршня.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Ю 2 2Q IS

Ю J г 22П2д

УХх/Х/Х/ S

18 19 158

/г

П

Ю //

Фиг.д