Гидроприводной насос Советский патент 1981 года по МПК F04B9/08 

1

Изобретение относится к гидромашиностроению и касается объемных на сосов с гидроприводом, предназначенных для перекачивания сред с широкоменяющимися физико-механическими свойствами и имеющими на выходе из нагнетателъного патрубка поток, приближакадийся к равномерному.

Известен гидроприводной насос, сОдержсоций два рабочих и два приводных цилиндра, причем поршии последних связаны между собой гибкой нитью, опирающейся на блоки, и снабжены синхронизатором движения, включающим пружину, причем рабочие полости приводных цилиндров попеременно сообщены с источником давления или сливом при помощи гидрораспределителя, включаиадего золотник и устройство для его перемещения, кинематически связанное со штоками приводных цилиндров PL .

Недостатком этого насоса является невозможность автоматического обеспечения высокой степени равномерности потока в нагнетательном патрубке на всех режимах при глубоком регулировании подачи из-за постоянства времени срабатывания реверсивного устройства.

Цель изобретения - повьшение равномерности объемной подачи насоса.

Указаннсш цель достигается тем, что синхронизатор имеет пружины по количеству приводных цилиндров, каждая из которых расположена в поршне каждого из них„ а устройство для перем ения золотника выполнено в виде установленного на валу профили10рованного кулачка, снабженного механизмом вращения, имеющего две обгонные муфты, выходное звено каждой из которых связано с этим валом, а кинемати еская связь меяаду ытоком каж15дого приводного цилиндра, и устройством для перемещения золотника выполнена в виде рейки, входящей в защепление с зубчатым колесом, являющимся входным звеном обгонной муфты,

20 при этом в рабочей полости каждого из приводшлх цилиндров установлена дополнительная пружина, имеющая жесткость большую, чем пружина синхронизатора.

25

На фиг. 1 представлена принципиальная схема объемного гидроприводного насоса; на фиг. 2 - профиль командного кулачка; на фиг.. 3 - золотниковый распределитель, продольный разрез; на фиг. 4 - у:-1ел I на

30

фиг. 3; на фиг. 5 - сечение А-л на фиг. 4.

Насос содержит два рабочих цилиндра 1 и 2 с двумя рабочими проходными поршнями 3 и 4, в теле которых находятся всасывающие клапаны 5. В торцовых крьашках рабочих цилиндров расположены нагнетательные клапаны 6. В корпусе 7 насоса установлены сальники 8, уплотняющие штоки 9 и 10 рабочих цилиндров, Штоковые полости рабочих цилиндров соединены между собой всасывающим коллектором 11. Надклепанные полости нагнетательных клапанов 6 соединены между собой нагнетательным коллектором 12. Штоки 9 и 10 скреплены с поршнями 13 и 14 приводных цилиндров 15 и 16, которые прикреплены к корпусу 7 насоса. Поршни 13 и 14 приводных цилиндров 15 и 16 связаны между собой гибкой нитью 17, опиракицейся на вращающиеся блоки 18, и снабжены синхронизатором движения, включающим пружину 19 по количеству приводных цилиндров , каждая из которых расположена в поршнях 13 и 14, каждого из цилиндров 15 и 16. Пружины 19 опираются на поршни 13 и 14 через тяги 20, проходящие через штоки 21. Рабочие полости 22 приводных цилиндров соединены с источником 23 давления маслонасосо с бесступенчатым регулированием подачи при помощи гидрораспределителя 24 включающего золотник 25 и устройство для его перемещения, кинематически связанное со штоками 21 приводных цилиндров 15 и 16.

Устройство для перемещения золотника 25 выполнено в виде установпенного на валу 26 прО1 илироваиного кулачка 27, снабженного механизмом вращенияЕ, который имеет две обгонные муфты 28 и 29 левого и правого вращения, в

Кинематическая связь между штоком 21 каждого приводного цилиндра 15 и 16 и устройством для перемещения золотника 25 выполнена в йиде реек 30 и 31. Рейки 30 и 31 входят в зацепление с зубчатыми колесами 32 и 33, являющимися выходными звеньями обгонных муфт 28 и 29.

Силовая линия 34 гидрораспределителя 24 соединена с рабочими полостями 2-2 приводных цилиндров магистралями 35 и 36, а сливная 37 - с мае добаком 38. Профилированный кулачок 27 геометрически замкнут в теле золотиика 25 и имеет сложный профиль, выполненный двумя радиусами R и R, разность между которыми равна ходу золотника 25. Дуги этих радиусов . сопряжены между собой трехучастковыми профилями БВ, ВГ, ГД и ЕЖ, ЖЗ,

зи. На средней цилиндрической поверхности золотника 25 выполнены уравнительные канавки 39 для соединения

силовой линии J4 с рабочими полостями 22 приводных цилиндров 15 и 16 при прохождении золотника 25 через среднее положение. В рабочей полости 22 каждого из приводных цилиндров с 15 и 16 размещена дополнительная

пружина 40, имеющая большую жесткост) чем пружина 19 синхронизатора.

Гидроприводной насос работает следующим образом.

Q При рабочем ходе насоса золотник 25 занимает одно из своих крайних по ложений и масло от источника 23 давления через силовую линию 34, гидрораспределитель 24, магистраль 35 поступает в приводной цилиндр 15,

5 воздействует на поршень 13 и через шток 9 на рабочий поршень 3, который перемещаясь осуществляет нагнетание перекачиваемой среды в нагнетательный коллектор 12 и всасывание ее в

0 коллектор 11. Одно еменно через гибкую нить 17 тяги 20, опирающиеся на пружины 19, осуществляется движение поршня 14, штока 10 и поршня 4, в результате которого происходит

5 всасывание перекачиваемой среды через клапан 5 из коллектора 11 в рабочую камеру цилиндра 2. При зтом обгонная муфта проскальзывает и происходит вытеснение масла из приводп ного цилиндра 16 через гидрораспределитель 24,- сливную линию 37 в маслобак 38.

Поступательное-движение поршня I 13, штоков 21 и 9 посредством рейки 30 и обгонной муфты 28 преобразуется вовращательное движение кулачка 27 с постоянной угловой скоростью. При этом золотник 25 находится в нижнем положении и имеет незначительные перемещения до тех пор, пока золотник

0 25 касается профиля кулачка в пределах его цилиндрических участков БИ, ЕД. Далее при переходе точек касания золотника 25 на участках БВ, ЕЖ золотник 25 начинает перемещаться и постепенно перекрывает сливное окно идрораспределителя 24. когда сопротивление сливного окна в сумме с нагрузками, требуемыми, для осуществления всасывающего хода насоса и

П деформации дополнительной пружины 40, превысят предварительное усилие пружин 19, скорость поршня 4 начинает падать и одновр еменно начинается деформация пружин 19, что дает возможность для продолжения движения

поршня 3 на нагнетание.

При дальнейшем движении золотника 25 - начало участков ВГ и ЖЗ происходит полнре закрытие слива из приводного цилийдра 16, остановка

o поршня 14 и штоков 21, 10 и поршня 4. Далее происходит подключение полости приводного цилиндра 16 к силовой линии 34 и полости приводно го гидродилиндра 15 черРез у равни5 тельные канавки 39 (фиг.З) и давление в указанных полостях начинает выравниваться. При дальнейшем движении золотника 25 (участки ВГ, ЖЗ) происходит постепенное перераспределение потоков масла между рабочими полостями приводных цилиндров 15 и 16. Это приводит к соответствующему перераспределению скоростей поршней 3 и 4, при котором скорость ,движения поршня 3 уменьшается, а скорость поршня 4 начинает возрастать от нуля и сравнивается со скоростью поршня 3, при этом ее значение равно половине скорости поршней в середине рабочего хода. В этот момент происходит замедление перемещения золотника 25 как за счет формы профилей ВГ и ЖЗ, так и за счет падения скоростей поступательного движения поршней 3 и 4, которые в этот момент оба ведут профилированный кулачок 27. Далее вращение кулачка 27 производится с ускорением от поршня 14 и штоков 21 и 10 через рейку 31 и обгонную муфту 29 с зубчатым колесом 33 и достигает упомянутого ранее постоянного значения одновременно с достижением поршнем 4 номинальной скорости рабочего хода, (в момент остановки поршня 3). Последующее движение золотника 25 (участки ГД и ЗИ) открывает сливное окно гидрораспределителя 24 и соединяет полость приводного цилиндра 15 со сливной линией 37. При достижении золотником 25 нижнего положения деформация пружин 19 заканчивается и они за счет энергии, накопленной в них за период реверса, возвращаются в исходное положение, подтягивая через нить 17 поршень 13 со штоком 21 и поршень 3 на всасывание на расстояние, равное суммарной деформации пружин 19. Вследствие этого поршень 13 при окончании всасывающего хода рассматриваемого насоса упрется в дополнительную пружину 40 раньше, чем закроется слив из приводного цилиндра.15 и начнет ее деформировать. При этом деформация дополнительной пружины 40 происходит первоначально с постоянной скоростью (равной номинальной скорости поршня 4) до момента, когда усилие дополнительной пружины 40 в сумме с усилиями, потребными для движения.поршня 3 на всасывание не сравняется с предварительным усилием пружин 19. После установления указанного равенства происходит замедление движения поршня 13, штоков 21 и 9 и поршня 3, скорость которых уменьшается пропорционально отнсяцению жесткости дополнительной пружины 40 к суммарной жесткости пружины 19. Поэтому поршень 13, штоки 21 и 9 и поршень 3 подходят к моменту перекрытия слива со скоростью, исключающей возникновение гидроудара в сливной линии 37. Кроме того, избыточная потенциальная энергия пружин 19 (в 1,5-2 раза превышающая усилие,потребное для всасывакиЦего хода) передается дополнительной пружине 40 и полностью используется при последующем рабочем ходе поршня 13, штоков 21 и 9 и поршня 3. Таким образом, осуществляется рабочий цикл предлагаемого насоса. Как видно из описания, наличие пружин 19 и дополнительных пру0жин 40 и подтягивание поршней рассматриваемого насоса в начгше всасывающего хода на расстояние,равное суммарной деформации пружин 19 компенсирует все возможные ошибки в дви5жении рабочих поршней насоса (люфты, разность в длинах рабочих ходов, проскальзывание муфт и т.п.) и каждый рабочий цикл начинается как бы заново.

Движение перекачиваемой среды во всасывающем коллекторе 1.1 в момент

0 движения рабочих порошей 3 и 4 на нагнетание поддерживается в результате действия штоковых полостей рабочих цилиндров 1 и 2.

Таким o ipa3OM, предлагаемый насос

S выгодно отличается от известных по следующим технико-экономическим показателям: автоматически обеспечивается высокая Лепень равномерности подачи при сохранении постоянства

0 длин рабочих ходов в режимах глубокого регулирования благодаря надежному прохождению команды от рабочих поршней насоса в функции пути при поочередном и совместном движении

5 последних; благодаря дополнительным пружинам 40 повьаиается быстроходность насоса и используется потенциальная энергия синхронизатора движения поршней, что расширяет пара0метрические возможности и повышает КПД насоса.

Формула изобретения

1. Гидроприводной насос, содерЖсоций два рабочих и два приводных цилиндра и поршни последних связаны между собой, опирсшщейся на блоки, гибкой нитью и снабжены синхронизатором движения, включающим пружину, причем рабочие полос-А приводных цилиндров могут быть попеременно сообщены с источнике .Дсюления или сливом при помощи гидрораспределителя, включа; вдего золотник и устройст во для его перемацения, кинематически связанное со штоками приводных цилиндров, отличающийся тем, что, с целью повьииения равномерности его объемной подачи, синхронизатор имеет пружины по количеству приводных цилиндров, каждая из которых расположена в поршне каждого из них, а устройство для перемещения золотника выполнено в виде установленного на валу профилированного кулачка, .снабженного механизмом вращения, имеющего две обгонные муфты, выходное звено каждой из которых связано с этим валом, а кинематическая связь между штоком каждогс приводного цилиндра и устройством для перемещения золотника выполнена в виде рейки, входящей в зацепление с зубчатым колесом, являюццимся входным ,звеном обгонной муфты.

Нагнетание

п

2. Насос ПОП.1, отличающийся тем, что в рабочей полости каждого из приводных цилиндров установлена дополнительная пружина, имеющая жесткость большую, чем пружина синхронизатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР №568738, кл. F 04 В 9/08, 1973.

Г8