Поршневой насос с клапанным распределением и фазовым регулированием объемной подачи

 

Изобретение относится к насосостроению, в частности к поршневым насосам с клапанным распределением и фазовым регулированием объемной подачи. Целью изобретения является снижение уровня шума и повышение надежности качающего узла насоса путем улучшения формы индикаторной диаграммы. Насос содержит поршни 4, установленные во втулках 3 с образованием поршневых камер, каждая из которых снабжена перепускным 10 и дросселирующим 11 клапанами, нагруженными пружинами 12 и 13 соответственно и имеющими управляющие поршеньки 14, 15, расположенные в соответствующих расточках задней крышки 16 и корпуса 1, которые каналами а и б связаны с распределительными поверхностями Г и В управляющей втулки 18, в зависимости от осевого положения которой каналы а и б сообщаются либо с давлением управления, развиваемого насосом 17, либо с картером К насоса. Распределительная поверхность в смещена по углу от участка распределительной поверхности г на заданную величину запаздывания закрытия дросселирующего клапана 11 относительно перепускного 10. Изменением осевого положения втулки 18 изменяют продолжительность фазы нагнетания рабочей жидкости и тем самым осуществляют регулирование объемной подачи. 2 ил. со с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s Е 04 В 1/12, 49/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 4 (лЭ

Ql (с

О (лЭ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4776401/29 (22) 03.01.90 (46) 23.05.92. Бюл. N 19 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт промышленных гидроприводов и гидроавтоматики (72) B.Ì.Âoëîöêèé и А.И.Ракецкий (53) 621.651 (088.8) (56) Гидравлическое оборудование. Отраслевой каталог. Лист 1.3.08. М., ВНИИТЭ МР, 1987, рис. 4, с. 5. (54) ПОРШНЕВОЙ НАСОС С КЛАПАННЫМ

РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ И ФАЗОВЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ ПОДАЧИ (57) Изобретение относится к насосостроению, в частности к поршневым насосам с клапанным распределением и фазовым регулированием объемной подачи. Целью изобретения является снижение уровня шума и повышение надежности качающего узла насоса путем улучшения формы индикаторной диаграммы. Насос содержит поршни 4, установленные во втулках 3 с образованием поршневых камер, каждая из которых снабжена перепускным 10 и дросселирующим 11 клапанами, нагруженными пружинами 12 и

13 соответственно и имеющими управляющие поршеньки 14, 15, расположенные в соответствующих расточках задней крышки

16 и корпуса 1, которые каналами а и б связаны с распределительными поверхностями Г и В управляющей втулки 18, в зависимости от осевого положения которой каналы а и б сообщаются либо с давлением управления, развиваемого насосом 17, либо с картером К насоса. Распределительная поверхность в смещена по углу от участка распределительной поверхности г на заданную величину запаздывания закрытия дросселирующего клапана 11 относительно перепускного 10. Изменением осевого положения втулки 18 изменяют продолжительность фазы нагнетания рабочей жидкости и тем самым осуществля ют регулирование объемной подачи. 2 ил.

1735603

Изобретение относится к объемным поршневым гидромашинам, а именно к радиально-поршневым насосам с клапанным распределением и фазовым регулированием подачи.

Известен ротационный поршневой насос, содержащий корпус с полостью, заполненной перекачиваемой средой, источник давления управления, приводной вал, цилиндры и поршни, установленные с образованием рабочих камер, каждая из которых снабжена управляемым перепускным клапаном с камерой управления, установленной с возможностью попеременного подключения к источнику давления управления, полости корпуса или к отдельной сливной гидролинии при помощиуправляющей втулки с участком распределительной поверхности, причем втулка установлена с возможностью совместного с валом вращения и осевого перемещения для осуществления фазового регулирования подачи. Этот насос имеет высокий объемный КПД в диапазоне регулирования 1 — 7, большую износостойкость при работе на больших давлениях и отличается высоким быстродействием процесса регулирования.

Недостатком известного насоса является высокий уровень шума и недостаточная надежность, обусловленные повышенной пульсацией расхода и давления, а также недостаточной жесткостью приводного вала с установленными на нем наклонными дисками.

Кроме того, недостатком насоса являются относительно высокие механические потери, большая часть которых приходится на долю барботажных потерь, возникающих при вращении наклонных дисков в вязкой жидкости, а также потери на трение поршней о наклонные диски и цилиндрические втулки в теле корпуса и распределительной управляющей втулки большого диаметра о корпус насоса.

Наиболее близким к изобретению является радиально-поршневой регулируемый насос, содержащий корпус с полостью, заполненной перекачиваемой средой, источник давления управления, приводной вал, цилиндры и поршни, установленные с образованием рабочих камер, каждая из которых- снабжена управляемым перепускным клапаном с камерой управления, установленной с возможностью попеременного подключения к источнику давления управления, и полости корпуса или к отдельной сливной гидролинии при помощи управляющей втулки с участком распределительной поверхности, причем втулка установлена с возможностью совместного с валом враще5

55 ния и осевого перемещения для осуществления фазового регулирования подачи.

Этот насос по сравнению с упомянутым имеет существенно меньшие механические потери, обусловленные меньшими линейными размерами вращающихся масс, меньшим моментом трения поршней за счет уменьшения плеча сил трения относительно приводного вала и отсутствием боковой нагрузки на поршни, а также некоторое незначительное снижение уровня шума за счет большей жесткости конструктивной схемы.

Недостатком известного насоса остается достаточно высокий уровень шума особенно при регулировании подачи, так как в нем не устранена основная причина возникновения шума — неблагоприятная форма индикаторной диаграммы (прямоугольная форма кривой изменения рабочего давления в поршневой камере в функции угла поворота приводного вала, где его передний фронт изображен сплошной линией), что приводит к повышенной пульсации подачи и давления, колебания которого имеют полный набор частот, Целью изобретения является снижение уровня шума и повышение надежности качающего узла насоса за счет улучшения формы индикаторной диаграммы, Указанная цель достигается тем, что в поршневом насосе с клапанным распределением и фазовым регулированием объемной подачи, содержащем корпус с полостью, заполненной перекачиваемой средой, источник давления управления, приводной вал, цилиндры и поршни, установленные с образованием рабочих камер, каждая из которых снабжена управляемым перепускным клапаном с камерой управления, установленной с возможностью попеременного подключения к источнику давления управления, полости корпуса или к отдельной сливной гидролинии при помощи управляющей в лки с участком распре-. делительной поверхности, причем втулка установлена с возможностью совместного с валом вращения и осевого перемещения для осуществления фазового регулирования подачи, рабочая камера дополнительно снабжена управляемым дросселирующим клапаном, включающим подпружиненный затвор с хвостовиком в виде линейного дросселя и камеру управления, управляющая втулка снабжена дополнительным участком распределительной поверхности для попеременного сообщения камеры управления каждого дросселирующего клапана с источником давления управления, полостью корпуса или с отдельной сливной гид-, ролинией, причем дополнительная

1735603 распределительная поверхность втулки смещена по углу от участка основной поверхности на заданную величину запаздывания закрытия дросселируюи.его клапана относительно перепускного.

На фиг. 1 изображен насос, продольный разрез; на фиг. 2 — кривая изменения рабочего давления в поршневой камере.

Насос содержит эксцентриковый вал 1, установленный в подшипниках 2 и взаимодействующий со втулками 3, опирающимися на эксцентриковые шейки вала 1, поршни

4, размещенные в расточках втулок 3 и опирающиеся на подпятники 5, установленные в расточках корпуса 6 и зафиксированные в радиальном направлении корпуса 7 нагнетательных клапанов 8, ксторые крепятся к корпусу 6 насоса и нагружены пружинами 9.

Каждая поршневая камера насоса каналами сообщена с надклапанными полостями дросселирующих клапанов 11, на поверхности хвостовико6 кото; ых выполнены капиллярные каналь„образующие совместно с расточками под хвостовики клапанов в корпусе 6 линейные дроссели с проводимостью, изменяющейся пропорционально расстоянию клапана эт седла.

Перепускные 10 и дросселирующие 11 клапаны взаимодействуют с пружинами 12 и 13, а также с управляющими поршеньками

14 и 15, расположенными в расточках задней крышки 16, корпуса 6 соответственно.

Эксцентриковый вал связан с источником управляющего давления шестеренным насосом 17, подающим масло к к управляющей втулке 18, расположенной в расточке задней крышки 16, вращающейся синхронно с эксцентриковым валом и при этом имеющей возможность осевого перемещения в этой расточке, образующего ход регулирования. Торцовые поло:ти управляющих поршеньков 14 и 15 с одной стороны постоянно сообщены с полостью картера насоса, а с другой стороны — каналами а и б с распределительными поверхнос1ями г и в управляющей втулки 18 в зависимости от осевого положения которой эти каналы на большей или меньшей части угла поворота эксцентрикового вала сообщаются или с давлением управления, развиваемым шестеренным насосом 17, или со сливом (картером к насоса).

Надклапанные полости нагнетательных клапанов 8 каналами сообщаются с нагнетательным коллектором д насоса и далее с выходной его магистрал ю, обозначенной стрелкой "Выход".

Насос работает следующим образом, 5

При вращении эксцентрикового вала 1 в подшипниках 2 в цикле всасывания объем поршневых камер, образованный внутренней поверхностью втулок 3 и наружной поверхностью поршней 4 опирающихся на подпятники 5 увеличивается, и камеры заполняются рабочей жидкостью через карманы е, выполненные на поверхности эксцентриковой шейки вала. Прижим втулок

3 к поверхности шейки вала 1 осуществляется при этом с помощью колец ведения втулок 3, охватывающих все втулки.

Перепускные 10 и дросселирующие 11 клапаны в цикле всасывания под действием давления управления, развиваемого шестеренным насосом 17 и подведенного каналами ж к управляющей втулке 18, размещенной в крышке 16, а от ее распределительных поверхностей к управляющим поршенькам 14 и 15, находятся в открытом положении, образуя дополнительные каналы сообщения поршневых камер со всасывающей магистралью(картером к) в корпусе

6 насоса.

При дальнейшем повороте эксцентрикового вала 1 после достижения поршневой камерой максимального объема, т.е. после достижения поршневой втулкой 3 крайней нижней мертвой точки (соответствующее положение поршневой пары показано на фиг. 1 внизу справа), происходит уменьшение ее объема — начинается цикл нагнетания.

В зависимости от осевого положения управляющей втулки 18 торцовые полости управляющих поршеньков 14 и 15, перепускных 10 и дросселирующих 11 клапанов с помощью распределительных поверхностей в и г могут соединяться со сливом, так что эти клапаны под действием пружины 12 и 13 к моменту окончания цикла всасывания окажутся закрытыми, и давление в поршневой камере при этом начнет повышаться, а затем происходит сжатие пружины 9 и открытие нагнетательного клапана 8, расположенного в корпусе 7 (осуществляется подача рабочей жидкости в нагнетательный коллектор д), что соответствует максимальной подаче насоса, или полости поршеньков

14 и 15 могут продолжать оставаться под воздействием давления управления, и тогда клапаны 10 и 11 останутся открытыми, позволяя рабочей жидкости из поршневой камеры перетекать в сливную магистраль (картер к) насоса в течение некоторой части цикла нагнетания или всего цикла. Если это происходит на части цикла нагнетания, то в момент времени, соответствующий некоторому углу поворота эксцентрикового вала, произойдет с помощью распределительных

1735603

55 поверхностей г и в сообщение каналов б и а со сливом, и клапаны 10 и 11 закрываются, после чего начнется подача жидкостей из поршневой камеры в нагнетательный коллектор д, что соответствует уменьшенной подаче насоса. Если клапаны 10 и 11 остаются открытыми в течение всего цикла нагнетания, подача насоса становиться равной нулю. Изменение осевого положения втулки 18 изменяет продолжительность фазы нагнетания рабочей жидкости, осуществляется регулирование.

Распределительные поверхности втулки 18 располагаются так, что всегда вначале происходит закрытие перепускного 10, а затем дросселирующего 11 клапанов. Величина угла поворота эксцентрикового вала 1, эквивалентная разности времени закрытия перепускного 10 и дросселирующего 11 клапанов с помощью придания соответствующей конфигурации распределительной поверхности r втулки 18, управляющей движением дросселирующего клапана 11, выбирается так, чтобы передний фронт нарастания давления в рабочей камере приобрел вид прямой наклонной линии (на фиг, 2 показан пунктиром). Это достигается за счет того, что после закрытия сливного клапана поршневая камера продолжает оставаться сообщенной со сливной магистралью (картером к) насоса через линейный дроссель на хвостовике дросселирующего клапана 11. Время и скорость посадки последнего на седло, которые определяют изменение проводимости этого дросселя, задают тем самым и характер процесса нарастания давления в поршневой камере.

Основной причиной возникновения высокого шума при работе насоса являются процессы, при которых передний фронт кривой изменения давления в поршневой камере представляет собой вертикальную линию, а сама кривая — суперпозицию гармонических колебаний с бесконечным набором частот (фиг. 2, где передний фронт кривой показан сплошной линией), Значительное снижение шума или "спокойный" характер рабочего процесса обес10

50 печивается снижением пульсации давления и связан с наклоном переднего фронта нарастания давления.

Таким образом, предлагаемый поршневой насос позволяет повысить производительность. гидрофицированного оборудования и улучшить условия труда операторов.

Формула изобретения

Поршневой насос с клапанным распределением и фазовым регулированием объемной подачи, содержащий корпус с полостью, заполненной перекачиваемой средой, источник давления управления, приводной вал, цилиндры и поршни, установленные с образованием рабочих камер, каждая из которых снабжена управляемым перепускным клапаном с камерой управления, установленной с возможностью попеременного подключения к источнику давления управления, полости корпуса или к отдельной сливной гидролинии при помощи управляющей втулки с участком распределительной поверхности, причем втулка установлена с возможностью совместного с валом вращения и осевого перемещения. для осуществления фазового регулирования подачи, отличающийся тем, что, с целью снижения уровня шума и.повышения надежности качающего узла насоса путем улучшения формы индикаторной диаграммы, каждая рабочая камера дополнительно снабжена управляемым дросселирующим клапаном, включающим подпружиненный затвор с хвостовиком в виде линейного дросселя и камеру управления, управляющая втулка снабжена дополнительным участком распределительной поверхности для попеременного сообщения камеры управления каждого дросселирующего клапана с источником давления управления, полость корпуса или с отдельной сливной гидролинией, причем дополнительная распределительная поверхность втулки смещена по углу от участка основной поверхности на заданную величину запаздывания закрытия дросселирующего клапана относительно перепускного.

1735603

Р,8ha мгюлаща у регулирования аг.2

Составитель В. Волоцкий

Редактор Н. Рогулич Техред. Л.Моргентал Корректор 3. Лончакова

Заказ 1804 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101