Объемная насосная установка Советский патент 1981 года по МПК F04B23/00 F04B13/00 

Изобретение относится к гидромашиностроению, в частности к устро ству объемных насосных установок. Известна объемная насосная установка, содержащая систему с напорно и сливной магистралями и поршневой насос двойного действия, поршень которого расположен в.корпусе, обра зуя рабочие камеры и сйязан со штоком, причем рабочие полости насоса связаны с напорной магистралью 1). Недостатком данных объемных насосных установок является низкая эф фективность рабЪты из-за непроизводительной затраты энергии в сливной магистрали. Цель изобретения - повышение эффективности работы установки. Эта цель достигается тем, что корпус выполнен ступенчатым, а поршень - Ьфференциальным и установле в корпусе с образованием приводнык полостей, подключенных паралл.ельно к сливной магистрали через дополнительно установленный управляющий золотниковый элемент. В поршне выполнена ступенчатая расточка с упорами, в которой установлен с возможностью осевого перемещения между упорами золотниковый элемент, жестко связанный со штоком. Золотниковый элемент выполнен с разделительными поясками, установлен в расточке с образованием пяти полостей, крайние из которых сообщены со сливной магистралью, одна из смежных полостей сообщена с одной из приводных полостей и со сливной магистралью, а вторая из смежных полостей сообщена со второй приводной полостью и средней полостью в каждом из двух крайнихположений золотникового элемента, причем средняя полость сообщена со сливной магистралью. На чертеже изображена объемная установка, продольный разрез. Установка содержит систему 1 с напорлой 2- и сливной 3 магистралями и поршневой насос двойного дейстг. ВИЯ, состоящий из поршня 4, который .расположен в составном корпусе 5, образуя рабочие камеры 6 и 7 и связан со штоком 8. Составной корпус 5 насоса выполнен ступенчатым, а поршень 4 - дифференциальным и установлен в корпусе 5 с образованием приводных полостей 9 и 10, подключенных параллельно к сливной магистрали 3

черездополнительно установленный управляющий золотниковый элемент 11, который установлен в ступенчатой расточке поршня 4 с возможностью осевого перемещения между упорами 12 и 13 в поршне и жестко с помощью резьб связан со штоком 8. Золотниковый |элемент 11 -выполнен с четырьмя разделительными поясками 14 - 17, установлен в расточке поршня 4 с образов/нием пяти полостей, крайние 18 и 19 |из которых с помощью каналов 20 и 21 в золотниковом элементе 11 и каналов

22в упоре 13 сообщены с образованной поверхностями поршня 4, составного корпуса 5 и штока 8 полостью 23, сообщенной каналом 24 со сливной магистралью 3. При крайнем ограниченно упором 13 положении золотникового элемента 11 одна из смежных полостей

25сообщена с помощью каналов 26 в поршне 4 с одной из приводных полостей 10, а с помощью осевого зазора между поверхностями разделительного пояска 17 и ступенчатой расточки порня 4 - с крайней полос:1;ью 18 и далее через каналы 22, полость 23 и каналы 24 со сливной магистралью 3 системы. Вторая из смежных полостей

27 при этом сообщена с помощью каналов 28 в поршне 4 со второй приводной полостью 9, а с помощью осевого зазора между поверхностями разделительного пояска 15 и ступенчатой расточки поршня 4 - со средней полостью 29, которая с помощью каналов 30 и поршня 4 и канала 31 в составном корпусе 5 и далее трубопровода 32 сообщена со сливной магистралью 3 При другом крайнем ограниченном упором 12 положении золотникового элемента (на чертеже не показан) вторая из смежных полостей 27 с помощью канала 28 в поршне 4 сообщена со второй приводной полостью 9, а с помощью осевого зазора между поверхностями разделительного пояска 14 и ступенчатой расточки поршня

4- с крайней полостью 19 и далее через каналы 18 в упоре 13, полость

23и канал 24 в составном корпусе

5со.сливной магистралью 3 системы. Первая же из смежных полостей 25 при этом сообщена с помощью каналов

26в поршне 4 с первой из приводных полостей 10, а с помощью осевого зазора между поверхностями зазделительного пояска 16 и ступенчатйй расточки поршня 4 - со средней полостью 29, Которая сообщена с напорной полостью системы указанным образом. Качающий узел насоса состоит из t расположенных свободно в кольцевых канавках поршня 4 уплотнительных колец 33 , выполненных с натягом

по поверхности цилиндрической расточки составного корпуса 5, между которыми установлено свободно в сообщенном каналом 35 с напорной магистраль

2 кольцевой канавке составного корпуса 5 уплотнительное кольцо 36, выполненное с натягом по цилиндрической поверхности поршня 4. Кольцевые канавки поршня 4 сообщены каналами 37 и 5 38 с рабочими камерами насоса соответственно 6 и 7. Между поверхностями уплотнительных колец 33, 34, 36 и боковыми поверхностями кольцевых

канс1вок установлены жесткие кольцеQ вые элементы 39 - 44, предотвращающие выдавливание уплотнительных колец в зазоры между поверхностями поршня

4и составного корпуса 5. Образованные поверхностями поршня 4 и составного корпуса 5 вне межканавочной зоны полости 45 и 46 сообщены каналами 47 и 48 в поршне 4 между собой и далее каналом 49 в составном корпусе

5со всасывающим трубопроводом 50,

в котором установлен фильтр 51. Полость 46 от внешней среды заглушена торцовой стенкой расточки составного корпуса насоса 5. В сливной магистрали 3 установлен перепускной клапан 52. Уплотнение образованных поверхностями поршня 4 составного корпуса 5 и штока 8 полостей осуществлено уплотнительными элементами 53-59.

- Насосная установка работает следующим образом.

На чертеже насосный узел установки представлен в положении, соответствующем концу хода всасывания в рабочей камере 6 и концу хода нагнетания в рабочей камере 7, которые совмещены во времени. При ходе всасывания в рабочей камере 6 и ходе нагнетания в рабочей камере 7 уплотнительный элемент 33 усилием трения его о поверхность расточки составного корпуса 5 поджат к оснащенной выпуклыми каналами 37 боковой стенке кольцевой канавки поршня 4 и к жесткому кольцевому элементу 40, уплотнительный элемент 36 усилием трения его о поверхность поршня 4 и усилием

е ОТ перепада давления на нем поджат к расположенной со стороны рабочей камеры 6 боковой стенке кольцевой , канавки составного корпуса 5 и жесткому кольцевому элементу 41, уплотнительный элемент 34 усилием трения

о поверхность расточки составного корпуса 5 и усилием от перепада давления на нем поджат к расположенной со стороны полости 46 боковой стенке кольцевой канавки поршня 7 и к жесткому кольцевому элементу 44, а жестко связанный со штоком 8 золотниковый Элемент 11 под действием результирующего приводного усилия на поршне поджат к упору 13. При этом рабочая

0 жидкость через фильтр 51 всасывающего трубопровода 50, канал 49, полость 46, каналы 48 и 43, полость 45, радиальные и осевые зазоры между поверхностями кольцевой канавки

5 поршня 4 и поверхностями жесткого кольцевого элемента 39, уплотнитель ного элемента 33, жесткого кольцевого элемента 40 и выпускные каналы поступает в рабочую камеру б, а рабочая жидкость из рабочей камеры 7 через осевые и радиальные зазоры между поверхностями кольцевой канав ки составного корпуса 5 и поверхностями жесткого кольцевого элемент 42 и уплотнительного элемента 36 вы теснится через канал 35 в напорную магистраль 2 и далее, пройдя систем 1, часть ее израсходуется по своему непосредственному целевому, назначению, а часть ее поступит под давлением через трубопровод 32, каналы 31 и 30, полость 29, осевой зазор между поверхностями разделительного пояска 15 и ступенчатой расточки по шня 4, полость 27 и канал 28 в при. водную полость 9 вызывает усилие, направленное противоположно усилию на поршень, обусловленному процессом нагнетания в рабочей камере 7, что и уменьшит суммарное усилие на приводном штоке 8 насоса, повышая эффективность работы насосной установки в целом. Рабочая жидкость из приводной полости 10 при этом через канал 26 в поршне 4, полость 25, осевой зазор между поверхностями разделительного пояска 17 и ступенчатой расточки поршня 4, каналы 22, полост 23 и канал 24 поступит в сливную магистраль 3. При последующем обратном движении приводного штока жестко связанный с ним золотниковый элемент 11 переместится относительно поршня в другое из двух крайних положений, ограниченное упором 12, после чего приведет поршень в движение. При это до момента соприкосновения уплотнительного элемента 33 с расположённой со стороны полости 45 боковойстенкой кольцевой канавки поршня 4 уплотнительный элемент 36 под действием усилия от перепада давления на нем, превосходящего усилие трения его о поршень, остается неподвижным а уплотнительный элемент 34 под действием усилия от перепада давления на нем, превосходящего усилие -трения его о поверхность расточки сост.авного корпуса 5, перемещается вместе с поршнем. После соприкосновения . указанных элементов уплотнительный: элемент 36 под действием усилия трения его о поршень 4 переместится и подожмется к противоположной боковой кольцевой канавки и к жесткому кольцевому элементу 42, а уплотнительный элемент 34 поддействием усилия трения его о поверх ность расточки составного корпуса. 5 при движении поршня 4 подожмется к оснащенной выпускными каIналагай 38 боковой стенке кольцевой канавки поршня 4 и жесткому кольцево му элементу 43. При этом из полости 46 часть рабочей жидкости через радиальные и осевые зазоры между поверхностями кольцевой канавки поршня 4 и поверхностями жесткого кольцевого элемента 44, уплотнительного элемента 34, жесткого кольцевого элемента 43 и далее выпускные каналы 38 поступает в, рабочую камеру 7 насоса, а часть рабочей жидкости поступает через канал 49 во всасывающий трубопровод 50 системы и далее в фильтр ;51, осуществляя его промывку обратным потоком жидкости. Рабочая же жидкость из рабочей .камеры осевые и радиальные зазоры между поверхностями кольцевой канавки составного корпуса -и поверхностями жесткого кольцевого элемента 41 и уплотнительного элемента 36 вытеснится через канал 35 внапорную магистраль 2 системы и далее, пройдя систему 1, часть ее израсходуется по своему непосредственному целевому назначению, а часть ее поступает под давлением через трубопровод 32, каналы 31 и 30, полость 29, осевой эазор между поверхностями 1 разделительного пояска 16 и ступенчатой расточки поршня 4, полость 25 и канал 26 в приводную полость 10, где воздействуя на поршень 4, вызовет усилие, направленное противоположно усилию на поршень, обусловленному процессом-нагнетания в рабочей камере 6, что и уменьшит суммарное усилие на приводном штоке 8 насоса, повышая эффективность работы насосной установки в целом. Рабочая жидкость из приводной полости 9 при этом через канал 28 в поршне 4., полость 27, осевой зазор между поверхностями разделительного пояска 14 и ступенчатой расточки поршня 4, каналы 20 и 21 в канал 24 поступает в сливную магистраль 3. В дальнейшем циклы повторяются. Ограничение предельного давления в системе в случаяхпревышения частоты возвратно-поступательного движения поршня под номинальным значением или снижение пропускной способности системы ниже нормы осуществляется перепускным клапаном 52. Изобретение позволяет значительно повысить эффективность работы установки, обеспечив усилие на приводной рукоятке при определенных параметрах системы в пределах допустимых норм в случае привода от мускульной силы руки человека. Формула изобретения 1. Объемная насосная установка, содержащая систему с напорной и сливной магистралями и поршневой на- сое двойного действия, поршень ко