Насос для создания потока текучей среды в систему

 

1, НАСОС ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПОТОКА ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ В СИСТЕМУ, содержащий корпус, имеющий вход и выход, перекачивающие средства, расположен11ые . в корпусе с образованием камеры перекачивания и приводимые в действие для перекачивания текучей среды от входа к выходу, устройство укрепления для поддержания, по существу, постоянного потока текучей среды в систему при частотах ёращения насоса выше заданной частоты в виде боковой пластины, управляющей потоком текучей среды от выхода обратно на. вход, размещенной в корпусе с образованием камеры управления и с возможностью перемещения после разбалансировки действующих на нее сил, включающих в себя первую и вторую силы давления текучей среды, действующие на первую и вторую поверхности боковой пластины соответственно, и силу пружины, причем первая сила дав, ления текучей среды, создаваемая давлением текучей среды в камере управления , направлена вместе с силой пружины в сторону отжима боковой пластины в положение блокирования потока текучей среды от выхода обратно на вход, а вторая сила давления текучей среды направлена на боковую пластину в сторону, противоположную действию силы пружины и .первой силы Давления текучей среды, о тл и чающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, он содержит средства для поддержания непрерывного потока текучей среды из система в камеру управления и из камеры управления на вход для уравновешиСО вания сил при достижении насосом заданной частоты вращения, выполненные в виде первого отверстия, сообщающего камеру управления с входом насоса, второго отверстия, сообщающего систему с камерой управления,. и третьего отверстия, сообщающего выход насоса с системой; причем отношение площадей второй и первой поверхностей боковой пластины рг.вно отношению давления текучей среды в 4 камере управления к давлению текучей среды в системе. 2, Насос по п. 1, о тл и ч а ющ и и с я тем, что он содержит дохранительный клапан, имеющий запорный злемент, реагирующий на давление в камере управления.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) F 04- С 2 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ПАТЕНТУ И64(Н" Т"";4 л

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3313396/25-06 (22) 06.07.81 (31) 166407 (32) 07.07.81 (3 3) CIA (46) 15.02.84. Бюл. 1Ф б. (72) Гильберт Генри Дратчас (США) (71) TPB ИНК (США) (53) 621.651 (088. 8) (56) 1. Патент США 9 3822965, . кл. 4 1.7-53; опублик, 1974, 2. Патент США 9 4014630, кл. 4 17-28 3, опу блик. 197 7 . (54) (57) 1. НАСОС ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПОТОКА ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ В СИСТЕМУ, содержащий корпус, имеющий вход и выход, .перекачивающие средства, расположенные в корпусе с образованием камеры перекачивания и приводимые в действие для перекачивания текучей среды от входа к- выходу, устройство укрепления для поддержания, по существу, постоянного потока текучей среды в систему при частотах вращения насоса выше заданной частоты в виде боко. вой пластины, управляющей потоком текучей среды от выхода обратно на вход, размещенной в корпусе с образованием камеры управления и с возможностью перемещения после разбалансировки действующих на нее сил, включающих в себя первую и вторую силы давления текучей среды, действующие на первую и вторую поверхности боковой пластины соответственно, и

„„80,„, А Э силу пружины, причем первая сила дав ления текучей среды, создаваемая давлением текучей среды в камере управления, направлена вместе с силой пружины в сторону отжима боковой пластины в положение блокирования потока текучей среды от выхода обратно на вход, а вторая сила давления текучей среды направлена на боковую пластину в сторону, противоположную действню силы пружины и .первой силы давления текучей среды, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения конструкции, он содержит .средства для поддержания непрерывного потока текучей среды из системы в камеру управления и из камеры управления на вход для уравновешивания сил при достижении насосом заданной частоты вращения, выполненные в виде первого отверстия, сообщающего камеру управления с входом насоса, второго отверстия, сообщающего систему с камерой управления,. и третьего отверстия, сообщающего выход насоса с системой; причем отношение площадей второй и первой поверхностей боковой пластины ргвно отношению давления текучей среды в камере управления к давлению текучей среды в системе.

2. Насос по п. 1, о т- л и ч а юшийся тем, что он содержит предохранительный клапан, имеющий эапорный элемент, реагирующий на давление в камере управления.

1074415

Изобретение относится к .насосам, в частности к насосам усилителей рулевого управления, предназначенным для использования в системах рулевого управления транспортными средствами.

Известен насос для создания потока текучей среды в систему, содержа щий корпус, имеющий вход и выход, перекачивающие средства, расположен ные в корпусе с образованием камеры перекачивания и приводимые в действие для перекачивания текучей среды от входа к выходу, устройство управления для поддержания, .по существу, постоянного потока текучей среды в 15 систему при частотах вращения насоса выше заданной частоты в виде боковой пластины, управЛяющей потоком текучей среды от выхода обратно на вход, размещенной в корпусе с обра- щ зованием камеры управления и с возможностью перемещения после разбалансировки действующих на нее сил, включающих в себя первую и вторую силы давления текучей среды, действующие 25 соответственно на первую и вторую поверхности боковой пластины, и силу пружины, причем первая сила давления текучей среды, создаваемая давлением текучей среды в камере уп- ЗО равления, направлена вместе с силой пружины в сторону отжима боковой пластины в положение блокирования потока текучей среды от выхода обратно на вход, а вторая сила давления текучей среды — на боковую пластину .в сторону, противоположную действию ..силы пружины и первой силы давления текучей среды, Pl) .

Недостатком указанного насоса 4р является наличие сложного по конструкции сервоклапана и то, что сервоклапан не имеет стабилизации.

Известен насос для создания пото- ка теку и среды в систему, содер- 45 жащий корпус, имеющий вход и выход, перекачивающие средства, расположенные в корпусе с образованием камеры перекачивания и приводимые в действие для перекачивания текучей среды от входа к выходу, устройство управ- 5О ления для поддержания, по существу, постоянного потока текучей среды в .систему при частотах вращения насо- са выше заданной частоты в виде бо- ° ковой пластины, управляющей потоком текучей среды от выхода обратно на вход, размещенной.в корпусе с образованием камеры управления и с воэ,можностью перемещения после разбалансировки действующих на нее сил, 60 включающий в себя. первую и вторую силы давления текучей среды, действующие соответственно на первую и вторую поверхности .боковой пластины, .и силу пружины, причем первая сила давления текучей среды, создаваемая давлением текучей среды в камере управления, направлена вместе с си лой пружины в сторону отжима боковой пластины в положение блокирования потока текучей среды от выхода обратно на вход, а вторая сила давле. ния текучей среды — на боковую пластину в сторону, противоположную действию силы пружины и первой силы, давления текучей среды (2) .

Недостатком указанного насоса является наличие сложного сервоклапана с системой его стабилизации .

Цель изобретения.- упрощение конструкции насоса.

Указанная цель достигается тем, что насос для. создания потока текучей среды в систему, содержащий корпус,, имеющий вход и выход, перекачивающие средства, расположенные в корпусе с образованием камеры перекачивания и приводимые в действие для перекачивания текучей среды от входа к выходу, устройство управления для поддержания, по существу, постоянного потока текучей. среды в систему при частотах вращения насоса выше заданной частоты в .виде боковой пластины, управляющей потоком текучей среды от выхода обратно на вход, размещенной в корпусе с образованием камеры управления и с возможностью перемещения после. разбалансировки действующих на нее сил,.включающих в себя первую .и вторую силы давления текучей среды, действующие,соответственно на первую и вторую поверхности боковой пластины, и силу пружины, причем первая сила давления текучей среды„ создаваемая давлением текучей среды в камере управления, направлена вместе с силой пружины в сторону отжима боковой пластины в положение блокирования потока текучей среды от выхода обратно на вход, а вторая сила давления текучей среды - на боковую пластину в сторону, противоположную действию силы пружины и первой силы давления текучей среды, содержит средства для поддержания непрерывного потока текучей среды из системы в камеру управления и из камеры управления на вход для уравновешивания,сил при достижении насосом заданной частоты .вращения, выполненные в виде первого отверстия, сообщающего .камеру управления с входом насоса, второго отверстия, сообщающего систему с камерой управления, и третьего. отверстия, сообщающего выход насоса с систевюй, причем отношение площадей второй и первой поверхностей боковой пластины равно отношению давления текучей среды в камере управления к давлению текучей среды в системе.

1074415

Насос может содержать предохра-, нительный клапан, имеющий запорный элемент, реагирующий на давление в камере управления.

На фиг. 1 изображен насос, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез

A-А на фиг. 1; на фиг, 3 - разрез

Б-Б на фиг, 1; на фиг. 4 — схематическое изображение системы управле ния потоком текучей среды при нахож-, дении боковой пластины в положении перекрытия» на фиг. 5 — то же, в положении. перепуска; на фиг. Ь - график рабочей характеристики насоса.

Насос содержит корпус 1 с кожу" хом 2, в котором находятся вход и выход (не показаны), перекачивающие средства, выполненные в виде кулачковой шайбы 3, установленной радиально относительнО корпуса 1 с помощью штифтов (не показаны), кольцевого 20 ротора 4, соединенного с помощью шлицевого .соединения 5 с входным ва-. . лом 6, расположенные в корпусе 1 с образованием камеры перекачивания 7.

В пазах 8 ротора 4 установлены . 75 скользящие башмаки 9. Каждый башмак

9 отжимается пружиной 10 радиально наружу к кулачковой шайбе 3, Соседние башмаки 9 образуют перекачивающие карманы ll, Пластина 12 снабжена ЗО впускными окнами (не показаны), сообщенными с перекачивающими карманами

11 и с входом насоса, и выпускными окнами (не показаны), сообщенными с

"л в» карманами 11 " с вы 3 ходом насоса, Насос содержит устройство управления для поддержания,, по существу, постоянного потока текучей среды в систему при частотах вращения насоса выше заданной частоты в виде боковой пластины 13 с уп- :4О лотнительным кольцом 14, расположенной в кожухе 2 корпуса 1 с образованием камеры управления 15. В камере управления 15 расположена пружина 16,отжимающая боковую пластину 13 45 в сторону контакта с перекачивающими средствами. Боковая пластина 13 имеет первую. поверхность 17 и вторую поверхность 18, состоящую из двух участков 19 и 20, на которые дейст- 50 вует давление текучей среды в перекачивающих карманах, сообщенных с выходом насоса. Площадь второй поверхности 18 меньше площади первой поверхности 17. 55

Насос содержит также средства для поддержания непрерывного потока текучей среды из сйстены (не показана) в камеру. управления 15 и из камеры управления 15 на вход для уравнове- Щ шивания сил при достижении насосом заданной частоты вращения, выполненные в виде первого отверстия 21, сооб. щающего камеру управления 15 с вхо.дом насоса, второго отверстия 22, 65 . сообщающего систему с камерой управления 15, и третьего отверстия 23, сообщающего выход с системой.

Первое отверстие 21 очень мало и обеспечивает очень малый поток утечек на вход насоса. Второе отверстие

22 обеспечивает перепад между давлением в системе и давлением в камере управления 15. Третье отверстие 23 обеспечивает перепад между давлением на выходе насоса и давлением в системе. Размеры первого, второго и третьего отверстий 21-23 важны для уравновешивания сил, действующих на боковую пластину 13.

Для расходов через первое отвер1 стие 21 и второе отверстие 22 можно написать два уравнения:

Я2» = с А 2» д Рг» ()22 СА22 дР22 ) постоянная;

- расходы через первое .и второе отверстия 21 и 22 .соответственноу

А2 и А22 - площади первого и второго отверстий 21 и 22 соответственног дрг, и дР - перепады давления по обе стороны первого и второго отверстий 21 и- 22 соответственно.

После деления уравнений получим (»2» с ° 42» Й Рг»

22 с 422 hPгг так как О 2» » 22,) где с

2» (22 гдР2» ()

422. ГдР22 или

4» 42» Рснстемы Ркамеру»)»» авленнд 22 Ркамерм»»»»равленнв

После преобразования поЛ чим

Рснс темы

22

+1) г

Р камера! Чнрав ие и ив А и

Таким образом, отношение давления в системе к давлению в камере управления равно отношению квадратов площадей второго и первого отверстий

22 и 21 соответственно плюс единица.

Когда площади отверстий 21, 22 определены, отношение квадратов площа-, дей величина постоянная..Следовательно, отношение Рснстелла» /Р»»амера управлен»в» величина постоянная и остается постоянной даже при изменении давления в системе, Силу давления текучей среды, действующую на боковую пластину 13 и отодвигающую ее от перекачивающих средств, можно рассматривать как с—

1074415 стоящую из двух составляющих А и В (фиг. 5) . Одна срстанляющая A второй силы создается давлением в системе

Ю. а другая В - в результате перепада давлений по обе стороны третьегО отверстия 23. С другой стороны, давление, действующее на вторую поверхность 18 боковой пластины 13, включает в себя давление в системе (давление в системе равно давлению в трубопроводе 24) плюс перепаддавлений по обе стороны третьего отверстия 23.

Таким образом, составляющая A второй силы равна давлению в системе, умноженному на площадь второй поверхности 18 боковой пластины 13. Состанля-15 ющая d второй силы равна перепаду давлений по обе стороны третьего отверстия 23, умноженному на площадь второй поверхности 18 (фиг. 5) .

Так как отношение давления в си- 20

1 стеме к давлению в камере управления определяется относительными размерами отверстий 21,22, то эта зависимость может быть использована для уранновешинания сил, действующих íà 25 боковую пластину 13. При этом составляющая A второй силы, создаваемая давлением в системе, действую щем на боковую пластину 13, уравновесит первую силу,. создаваемую давлением н камере управления 15. Однако составляющая А не уравновешивает силы пружины.

Составляющая В второй силы действует на боковую пластину 13 навстречу действию силы пружины 16. Третье

35 отверстие. 23 обеспечивает перепад между давлением на выходе насоса и давлением н системе. Размер этого отверстия 23 таков, что при достижении требуемого постоянного расхода н 40

1 систему перепад давлений по обе стороны отверстия 23 имеет величину, обеспечивающую создание действующей на боковую пластину 13 составляющей

В второй силы, равной силе пружины 45

16. Для безопасности н боковой пластине 13 предусмотрен предохранительный клапан 25 с запорным элементом 26.

При увеличении расхода н систему сверх требуемого расхода перепад давлений по обе стороны третьего отверстия 23 увеличивается и получае мое в результате этого увеличение составляющей В второй силы вызовет перемещение боковой пластины 13. При перемещении боковой пластины 13 пружина 16 нсе больше сжимается. Хотя величина перемещения боковой пластины 13 относительно мала, все же 60 сила действия пружины 16 немного увеличится, В результате потребуетcd большой перепад давлений по обе стороны отверстия 23,.необходимый для уравновешивания силы пружины 16, На гРафике (фиг. 6) показано неболь шое увеличение расхода на выходе при повышении частоты вращения насоса. Это увеличение говорит о потребности в большем перепаде давлений по обе стоРоны отверстия 23, необходимом для уравновешивания силы пружины 16 при ее сжатии.

Во время работы насоса производительность его обеспечивается в соответствии с кривой, показанной на фиг. б. Кривая показывает, что при частоте вращения насоса равной нулю производительность насоса равна нулю. При возрастании частоты вращения выше нуля производительность.насоса линейно увеличивается до точки Х на криной. В этом интервале давление, действующее на площадь второй поверхности 18 боковой пластины 13, постепенно увеличивается, давление, действующее на поверхность

17, также постепенно увеличивается в заданной зависимости от данления н системе, обуслонлейной величиной отверстий 21 и 22, перепад давлений по обе стороны отверстия 23 увеличивается, но недостаточно для того, чтобы обеспечить создание действующей на боковую пластину 13 составляющей В второй силы равной преднарительной нагрузке пружины 16, при этом на боконую пластину 13 действует пружина 16. Таким образом, при увеличении частоты вращения насоса от нуля до частоты, соответствующей точке.Х на кривой, показанной на фиг. 6, боковая пластина 13 остается н положении перекрытия, показанном на фиг. 4.

Когда частота вращения насоса достигает частоты соответствующей точке Х на кривой (фиг. 6), составляющая В нторой силы уравновесит предварительную нагрузку пружины 16.

Кроме того, давление в камере управления 15, умноженное на площадь поверхности 17, равно давлению н системе, умноженному на площадь второй поверхности 18 боковой пластины 13 (состанляющая A второй силы) . Следовательно, когда насос достигнет частоты вращения, соответствующей точке Х на кривой, показанной на фиг б, боковая пластина 13 прилегает к перекачивающим средствам, причем действующие на боковую пластину 13 силы данления текучей среды и сила пружины 16 уравновешены.

При повышении частоты вращения насоса выше частоты, соответствующей точке Х на кривой (фиг. 6), моментально увеличивается расход через отверстие 23, что вызывает ограниченное увеличение перепада давлений по обе стороны отверстия 23. Следовательно, моментально повышается

1074415 давление, действующее на вторую по- влево, уменьшая перепуск текучей верхность 18 боковой пластины 13, . среды и тем самым поддерживая посточто вызывает одновременное. наруше- янный требуемый расход в систему. ние равновесия сил, действующих на При уменьшении давления в системе боковую пластину 13. В частности, в . расход в систему увеличивается и результате увеличения перепада дав- 5 увеличивается перепад давлений по лений по обе стороны отверстия 23 . обе стороны отверстия 23, Действуюувеличивается составляющая В второй щая на боковую пластину 13 составсилы. Боковая пластина перемещается ляющая В второй силы также увеличи- вправо, отходя от перекачивающих вается. В результате боковая пластисредств из положения, показанного о на 13. переместится. вправо, увеличина фиг, 1 и 4, что обеспечивает пе- вая перепуск текучей среды и тем сарепуск текучей среды,:Последнее при- жм поддерживая расход в систему водит к снижению производительности о существу, постоянным. насоса до величины равной производи- Силы, действующие на боковую плательности (расходу) в точке X на 15 стину 13, уравновешиваются, когда кривой, показанной на фиг. 6. производительность насоса достигает

После стабилизации переходных .требуемого постоянного расхода, т.е. давлений и расходов боковая пласти- в точке Х на кривой, показанной на на 13 уравновешивается в одном из фиг, 6. положений перепуска. В этот момент р Уравновешивание сил обеспечивают частота вращения насоса и давление посредством отверстий 21-23. Отверна выходе насоса больше, чем часто» . стия 21, 22 обеспечивают непрерывное * та вращения и давление на. выходе в течение текучей среды из системы . точке X на кривой фиг. 6. 1ем не ме- от выхода насоса через камеру управнее, поскольку боковая пластина 13 25 ления. 15 к входу насоса, не нужен находится на небольшом расстоянии сервоклапан для сброса давления из от перекачивающих средств в положе- камеры управления 15 для управления

i нии перепуска, обеспечивающем: пере- положением боковой пластины 13. пуск текучей среды от выпуск ных, окон Для безопасности в боковой планасоса к впускным, текучая среда вы- стине 13 предусмотрен предохранительходит из насоса в систему, по суще- ный клапан 25 с запорным элементом ству, с таким же расходом, как в 26, открывающийся при достижении за очке Х фиг. 6. Помимо реагирования данного давления в камере управлена изменение частоты вращения насо- ния 15 . При достижении заданного .са устройство управления реагирует давления и открытии клапана 25 прона изменение давления в системе, исходит сброс давления из камеры уп35

При увеличении давления в систе- равления 15 на вход насоса. При этом. ме уменьшается расход.в систему и немедленно происходит максимальный происходит ограниченное уменьшение перепуск текучей среды, поскольку перепада давлений по обе стороны, боковая пластина 13 отходит от пере-! отверстия 23. Это вызовет уменьше- 40 .качивающих элементов насоса вправо .ние составляющей В второй силы и в крайнее положение. мгновенную разбалансировку сил, дей-.. Выполнение насоса указанным обраствующих на боковую пластину 13. Бо- зом позволит упростить его конструкковая пластина 13 .переместиться . иию.

1074415

РОКАР ОУТРУТ ф7иР.4

Ьгауав юг фюа аадв

Que. 6

Составитель А .Гудков

Редактор О.Колесникова Техред Т.Маточка Корректор И.Муска ь 4

Заказ 405/56 .. — 1ираж 624 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб. д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 У