Устройство для ступенчатого регулирования режима работы многоцилиндрового поршневого насоса с приводом от ветряного двигателя Советский патент 1952 года по МПК F04B49/00 F04B1/00 F04B17/02 

Изобретение относится к глубоководным насосным установкам для шахтных колодцев с насосами, приводимыми вертикальными валами, вращаемыми надземными двигателями.

Широко известны и обычно применяются кривошипно-шатунные поршневые насосы с регулированием режима работы путем изменения хода поршня посредством изменения радиуса кривошипа.

Также известны бескривошипные насосы с переменным ходом поршней, что достигается изменением угла наклона косой шайбы к рабочему валу насоса.

Однако оба эти вида регулирования имеют д,в& основных недостатка: ограниченность диапазона регулирования и невозможность осуш,ествить регулирование работы насоса на ходу, без временного прекраш,ения его действия.

Отмеченные недостатки ограничивают масштаб регулирования работы насоса и устраняют возможность оптимального использования насосом мош,ности двигателя.

Особенно существенное значение эти недостатки регулирования приобретают при частых колебаниях величины мощности, передаваемой к насосу от двигателя, и при значительном диапазоне изменения величины этой мощности.

Так, например, в ветронасосных установках, состоящих из ветродвигателя и насоса, при диапазоне рабочих скоростей 3-12 м/сек передаваемая насосу мощность ме 12

4 64 раза.

няется в

причем такие значите.яьные изменения мощности ветронасосной установки могут повторяться несколько десятков раз лаже в течение суток. Кроме того, в ветронасосных установках, особенно при быстроходных ветродвигателях, большое лимитирующее значение имеют начальные моменты трогания с места, которые в быстроходных ветродвигателях составляют 0,3-0,4 от рабочего момента двигателя. Поэтому для создания потребного начального момента трогания с места ветродвигателя требуется увеличивать его размеры, вес и стоимость. Однако это положение обусловливает, при развитии оборотов ветроколеса, наличие избыточной мощности ветродвигателя, не используемой насосом. Устраняется всякая возможность применения в этих условиях работы способа рег лирования насоса путем изменения хода поршня.

Бескривошиппый насос с предлагаемым устройством для многоступенчатого ручного регулирования режима работы отвечает условиям «снтиляального использования MOHIности двигателя даже при весьма Mflctblx и значительных по амплитуде колебания изменениях привод нбй мощности.

Оптичмальное использование мощности двигателя в таком насосе обеспечивается па ходу, без остановки насоса, путем последовательного ручного включения на пагнетение или, наоборот, выключепия из работы па перепуск жидкости либо отдельных одиночных цилиндров, либо симметрично расположенных групп цилиндров.

Наличие большого количества цилиндров в пасосе обусловливает многоступенчатость его регулирования и, следовательно, приспособленность его к полному использованию приводной мощности при весьма большом диапазоне колебания ее.

Возможность переключения на перепуск большинства, а при надобности и всех цилиндров насоса перед (пуском его IB ход обеопечивает пач a;io движения ветроустановки при минимальных мощностях, численно равных механическим потерям в пасосе.

На фиг. 1 изображен в продоль 1ом разрезе бескривошипный насос с устройством ступенчатого регулирования режима работы; на фиг. 2 - тот же насос в поперечном разрезе: на фиг. 3 - совмещенные рабочие характеристики быстроходного ветряного двигателя и бескривошипного девятицилиндрового насоса.

Бескривошипный насос (фиг. 1) состоит из двух частей: приводной /, заключенной в кожухе 5, и гидравлической 3 - в кожухе 4, разделенных одна от другой средней крышкой 5.

Приводная часть включает в себя рабочий вал 6 насоса с муфтой 7 сцепления и с косоносажепной шайбой 8.

Шайба 8, воспринимающая аксиальные и тангенциальные усилия, совершает колебательные движения, преобразующиеся посредством шарнирных сопряжений шайбы 8 со штоками 9 в аксиальные возвратнопоступательные движения последних.

Гидравлическая часть насоса состоит из цилиндрового блока с цилиндрами 10 (например /, //, ///, IV, V, VI, VII, VIП и fX), расположенными равномерно по кольцу аксиально и копцептрично с валом насоса.

Цилиндры W снабжены пор нпями 11 с отверстиями 12 для прохода жидкости через всасьшающие эластичпые клапапы 13 и неподвижными перегородками 14, имеющими отверстия 15 для пропуска нагнетаеiMoft жидкости через эластичные клапаны 16 в нагнетательную камеру 18, образованную перегородками 14 и крышкой /7.

Нагнетательная камера при помощи специального патрубка, не указанного на чертеже, соединяется с напорным трубопроводом.

Рабочие полости цилиндров насоса отводами 19 и 20 соединены со специальными кольцевыми коллекторами 21 и 22, расположенными с внешней стороны насоса и плотно обнимающими цилиндровый блок.

Кольцевые коллекторы 21 ъ 22 (фиг. 2) посредством патрубков 23 и 24 с вентилями 25 и 26 сообщаются с всасывающей камерой насоса.

Каждый коллектор обобщает собой рабочие полости группы симметрично расположенных цилиндров, которые при помощи вентилей 25 и 26 на патрубках 23 и 24 могут быть сообщены с всасывающей камерой и, таким образом, переведены на перепуск жидкости.

Наоборот, путем ручного закрытия тех же вентилей осуществляется переключение группы цилиндров, обобщенных коллекторо.м, с перепуска на нагнетание в напорный трубопровод.

Так, например, коллектор 21 обеспечивает переключение на перепуск или, наоборот, с перепуска на нагнетание группы цилиндров //, V, V/// (фиг. 2). Аналогичным образом коллектор 22 обобщает собой группу цилиндров ///, V/, IX.

При большем, чем это указано на фиг. 2, количестве цилиндров в насосе, можно расположить еще несколько коллекторов, объединяющих собой группы симметрично расположенных цилиндров.

Таким образом, путем последовательного переключения на перепуск или, наоборот, с перепуска на нагнетание отдельных групп цилиндров, объединенных в кольцевые коллекторы, осуществляется ступенчатость регулирования режима работы насоса.

Число ступеней регулирования определяется числом коллекторов.

Ступенчатость регулирования позволяет обеспечить совпадение рабочих характеристик двигателя и насоса и, следовательно, оптимальное использование мощности двигателя.

Так, на фиг. 3 в качестве примера представлены совмещенные рабочие характеристики быстроходного ветродвигателя и бескривошипного девятицилиндрового насоса с трехступенчатым ручным регулированием. Здесь О-/ характеристика насоса, остальные кривые характеризуют ветродвигатель при различных скоростях ветра.

В интервале ,4- (фиг. 3) скоростей ветра 4-7 м/сек насос нагнетает одной группой симметрично расположенных цилиндров, остальные же две группы переключены на перепуск жидкости.

По мере возрастания скорости ветра, а с нею и мощности ветродвигателя, последовательно переключаются с перепуска на нагнетание и две другие группы цилиндров.

Так, при интервале Б-В скоростей ветра 7-9 м/сек переключается с перепуска на нагнетание вторая группа цилиндров и, наконец, при действии скоростей ветра в пределах 9-И м/сек (см. уч:асток В-Г) переключается на рабочее нагнетание и последняя - третья - группа цилиндров.

Предмет изобретения

Устройство для ступенчатого регулирования работы многоцилиндрового поршневого насоса с приводом от ветряного двигателя, отличающееся тем, что. с целью регулирования режима работы насоса при изменяющейся мощности двигателя, цилиндры насоса разделены на группы, а нагнетательные камеры каждой группы снабжены общей трубой - коллектором с вентилем, с помощью которого нагнетаемая жидкость может быть перепущена во всасывающую камеру насоса.

2

26

Фиг. 2