Регулируемый насос

 

Использование: в приборостроительной, химической и других отраслях промышленности, занимающийся насосостроением, в частности насосами с дозированном объемной подачей. Сущность изобретения: в корпусе 1 с крышкой 3, впускным 20 и выпускным 21 отверстиями установлена с возможностью вращения и связана с выходным звеном приводного механизма распределительная гильза 5. Гильза 5 имеет распределительные каналы 6 и 7 и торцовой кулачок 8 для прихода плунжера 11, снабженного продольной лыской 13, фиксатором 14 и поводком 19, установленным в расточке 15. Корпус имеет продольный паз 18 для угловом фиксации поводка 19, а последний соединен с плунжером 11 с возможностью поворота относительно последнего. В расточке 15 корпуса 1 установлено зубчатое колесо 16 с продольным пазом 17 на его боковой поверхности, сопряженным с фиксатором 14, который жестко соединен с плунжером 11. Зубчатое колесо 16 жестко связано с зубчатой рейкой 26 регулятора объемной подачи. Объемная подача насоса регулируется поворотом плунжера 11 при помощи рейки 26, что приводит к изменению угловой ориентации продольной лыски 13 и смещению фаз распределения перекачиваемой среды. 1 з. п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к насосостроению, в частности, к насосам с дозированной объемной подачей.

Известен плунжерный регулируемый насос, содержащий привод, с ведомым звеном которого жестко связана распределительная гильза с торцовым кулачком, установленная в корпусе с возможностью вращения, плунжер с поводком, расположенный внутри распределительной гильзы с возможностью возвратно-поступательного движения, элемент удержания плунжера от проворачивания и установленный в корпусе регулятор хода плунжера, при этом торцовый кулачок распределительной гильзы кинематически связан с поводком плунжера, а пружина сжатия подключена к ведомому звену привода и расположена концентрично и снаружи распределительной гильзы, насос снабжен дополнительным торцовым кулачком, в распределительной гильзе выполнены продольные пазы, в которых установлен дополнительный торцовый кулачок с возможностью его продольного перемещения, подпружиненный к регулятору хода плунжера, причем профиль дополнительного торцового кулачка повторяет профиль основного торцового кулачка и расположен оппозитно последнему, а поводок плунжера размещен между основным и дополнительным торцовыми кулачками /I/.

Недостатком данного плунжерного насоса является наличие пары трения дополнительный торцовый кулачок-регулятор хода плунжера, в месте контакта которой неизбежен износ поверхностей, что и приводит к нарушению регулировки и нестабильности цикловой подачи при эксплуатации насоса.

Наиболее близким к описываемому техническому решению является плунжерный регулируемый насос, содержащий корпус с расточкой и крышкой, имеющей отверстие, соосное расточке, установленную в расточке с возможностью вращения распределительную гильзу, имеющую радиальные распределительные каналы, и торцовый кулачок, размещенный в гильзе с образованием рабочей камеры подпружиненный плунжер с поводком, установленный с возможностью воздействия на торцовый кулачок гильзы для обеспечения возвратно-поступательного движения плунжера, последний снабжен хвостовиком, сопряженным с пазом втулки, размещенной в отверстии крышки и связанной с механизмом регулирования объемной подачи, а корпус имеет каналы подвода и отвода, выходящие в зоне расположения распределительных каналов гильзы, корпус снабжен продольным пазом, поводок соединен с плунжером с возможностью поворота относительно последнего и снабжен выступом, размещенным в указанном продольном пазе корпуса, втулка жестко соединена с механизмом регулирования и установлена в крышке с возможностью поворота, плунжер в зоне расположения распределительных каналов снабжен продольной лыской, а сопряжение корпус-гильза в зоне расположения распределительных каналов снабжено кольцевыми канавками /2/.

Недостатками данной конструкции являются: постоянно действующее переменное усилие от нагнетательной пружины на поводок, опирающийся на торцовый кулачок в ограниченной области, нележащей на оси пружины, приводит к радиальным нагрузкам на плунжер, распределительную гильзу, втулку и другие детали насоса, что сопровождается повышенным износом контактирующих поверхностей названных деталей, в значительной степени определяющих стабильность объемной подачи и долговечность насоса; сложность сопряжения с минимальным люфтом хвостовика плунжера с пазом втулки, влияющим в конечном результате на стабильность объемной подачи насоса.

Технической задачей, доставленной в данном изобретении, является повышение стабильности объемной подачи и долговечности насоса.

Это достигается тем, что в регулируемом насосе, содержащем корпус с продольным пазом, расточкой и крышкой, установленную в расточке с возможностью вращения распределительную гильзу, имеющую радиальные распределительные каналы, торцовый кулачок, размещенный в гильзе с образованием рабочей камеры подпружиненный плунжер с поводком, установленным с возможностью взаимодействия с торцовым кулачком гильзы для обеспечения возвратно-поступательного движения плунжера, поводок соединен с плунжером с возможностью поворота относительно последнего и снабжен выступом, размещенным в продольном пазу корпуса, плунжер в зоне расположения распределительных каналов снабжен продольной лыской, корпус имеет каналы подвода и отвода, выводящие в расточку в зоне расположения распределительных каналов гильзы, механизм регулирования объемной подачи, а сопряжение корпус-гильза в зоне расположения распределительных каналов снабжено кольцевыми канавками, корпус снабжен дополнительной расточкой, соосной с имеющейся, поверхность которой сопряжена с поверхностью установленного в ней поводка, зубчатым колесом, установленным в данной расточке с возможностью вращения, снабженным продольным пазом и связанным с механизмом регулирования объемной подачи, фиксатором, жестко соединенным с плунжером и сопряженным с продольным пазом зубчатого колеса, а поводок выполнен в виде ступенчатого стакана.

Благодаря выполнению поводка в виде цилиндрического ступенчатого стакана, внешняя поверхность которого сопряжена с поверхностью дополнительной расточки, выполненной в корпусе, радиальные нагрузки, действующие на плунжер, распределительную гильзу и корпус насоса из-за смещения области взаимодействия поводка с торцовым кулачком относительно оси пружины воспринимаются сопряженными поверхностями стакана и корпуса, тем самым разгружая детали плунжерной группы, в значительной степени определяющие стабильность объемной подачи и долговечность насоса. Установка на плунжере жестко закрепленного фиксатора, сопряженного с продольным пазом зубчатого колеса, дозволяет существенно уменьшить люфт в соединении "плунжермеханизм регулирования объемной подачи" за счет более короткой размерной цепи, определяющее взаимное положение сопрягаемых поверхностей, что в конечном результате повышает стабильность объемной подачи насоса.

На фиг. 1 изображен регулируемый насос, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1 (в момент начала открытия впускного отверстия распределительной гильзы); на фиг. 3 то же, в момент полного открытия впускного отверстия распределительной гильзы; на фиг. 4 то же, в момент закрытия впускного отверстия распределительной гильзы; на фиг. 5 график работы насоса при максимальной объемной подаче; на фиг. 6 график работы насоса при частичной объемной подаче.

Регулируемый насос содержит корпус 1 с двумя соосными расточками 2 и 15, крышку 3, установленную в расточке 2 с возможмостью вращения распределительную гильзу 5, имеющую радиальные впускной и выпускной каналы 6 и 7, и торцовый кулачок 3, размещенный в гильзе 5 с образованием рабочей камеры 9 подпружиненный пружиной 10 плунжер 11 с поводком 12, установленным в расточке 15 с возможностью взаимодействия с торцовым кулачком 8 гильзы 5 для обеспечения возвратно-поступательного движения плунжера 11. Плунжер 11 в зоне расположения каналов 6 и 7 снабжен продольной лыской 13. Корпус 1 снабжен продольным пазом 18, поводок 12 соединен с плунжером 11 с возможностью поворота относительно последнего и снабжен выступом 19, размещенным в продольном пазу 18 корпуса, чем исключается возможность поворота поводка 12 при работе насоса. В расточке 15 корпуса 1 установлено с возможностью вращения зубчатое колесо 13 с продольным пазом 17 на его боковой поверхности, сопряженным с фиксатором 14, жестко связанным с плунжером 11. Зубчатое колесо 13 входит в зацепление с зубчатой рейкой 25 регулятора объемной подачи.

Корпус 1 имеет коллекторы подвода 20 и отвода 21, выходящие в расточку 2 в зоне расположения впускного и выпускного каналов 6 и 7 гильзы 5. Корпус 1 и гильза 5 в зоне расположения каналов 5 и 7 снабжены кольцевыми канавками 22 и 23 соответственно. Гильза 5 приводится во вращение при помощи червячной передачи, включающей червяк 24 и червячное колесо 25, зубчатый венец которого выполнен на распределительной гильзе 5.

Геометрические размеры, такие как диаметры d1 и d2, каналов 6 и 7 соответственно и высота h (фиг. 4) плунжера 11, определяемая как размер от образующей плунжера 11 до плоскости лыски 13, выбраны таким образом, что определяют угол поворота распределительной гильзы 5, при котором каналы 6 и 7 сообщаются с рабочей камерой 9. На фиг. 2 показано, что если размер впускного клапана 6 и ширину лыски 13 плунжера 11 выразить в угловых величинах в виде центральных углов ϕ₁ и ϕ₂ соответственно, то при условии ϕ₁+ϕ₂ 180^o связь между линией подвода (отвода) и рабочей камерой 9 осуществляется на угле поворота распределительной гильзы, равном 180^o.

Регулируемый насос работает следующим образом.

При вращении червяка 24 червячное колесо 25 приводит во вращение распределительную гильзу 5 и при взаимодействии ее торцового кулачка 8 с поводком 12 происходит возвратно-поступательное движение плунжера 11 и периодическое увеличение и уменьшение величины объема рабочей камеры 9.

На фиг. 5 показан график перемещения плунжера 11 в зависимости от угла поворота распределительной гильзы 5 при максимальной объемной подаче насоса.

Участок 0-1 соответствует прямолинейному участку профиля торцового кулачка 8, при котором перемещении плунжера отсутствует. В этот период открывается впускной канал 6 и одновременно закрывается выпускной канал 7 гильзы, что соответствует точке "а" на участке 0-1. На участке 1-2 плунжер 11 движется в сторону увеличения объема рабочей камеры 9, происходит такт всасывания, при котором перекачиваемая среда из коллектора 20 подвода по каналу 6 поступает в рабочую камеру.

Участок 2-3 соответствует прямолинейному участку профиля торцового кулачка 8, при котором перемещение плунжера 11 отсутствует. В этот период закрывается впускной клапан 6 и одновременно открывается выпускной клапан 7, что соответствует точке δ на графике, угловая протяженность участка а-б равна 180^o поворота гильзы 5. Участок 3-4 соответствует движению плунжера 11 в сторону уменьшения величины объема рабочей камеры 9, происходит такт нагнетания, при котором перекачиваемая среда из рабочей камеры 9 вытесняется плунжером 11 через выпускной канал 7 гильзы 5 в коллектор 21 отвода и далее к потребителю. Для уменьшения объемной подачи насоса перемещают зубчатую рейку 25, находящуюся в зацеплении с зубчатым колесом 16, тем самым поворачиваем зубчатое колесо 16 на некоторый угол v₃ по направлению вращения распределительной гильзы 5, при этом на этот же угол повернется и плунжер 11, что приведет к запаздыванию открытия впускного клапана 6 и выпускного 7 каналов в распределительной гильзе 5 относительно торцового кулачка 8.

На фиг. 6 показан график перемещения плунжера 11 при уменьшении величины объемной подачи после поворота плунжера 11 на угол ϕ₃. Из графика видно, что открытие впускного отверстия 6 (что соответствует точке "а" на фиг. 5) произойдет позднее на величину ϕ₃ в сравнении с графиком на фиг. 5. Участок 1-2 соответствует такту всасывания, на участке 2-3 впускной канал 6 остается открытым, а закрытие впускного канала 6 и открытие выпускного канала 7 произойдет с запаздыванием на тот же угол ϕ₃ на участке 3-4, что соответствует точке "б" на графике.

Из графика видно, что часть хода S1 плунжера 11 не используется, поскольку впускной канал 6 остается открытым и нагнетание перекачиваемой среды из рабочей камеры 9 происходит только на части хода плунжера 11, показанной на графике фиг. 6 как величина S2.

Описываемая конструкция насоса обеспечивает значительное уменьшение радиальных нагрузок на плунжер и распределительную гильзу, повышение стабильности объемной подачи насоса и его долговечность.

Формула изобретения

1. Регулируемый насос, содержащий корпус с продольным пазом, расточкой и крышкой, установленную в расточке с возможностью вращения распределительную гильзу, имеющую радиальные распределительные каналы, торцовый кулачок, размещенный в гильзе с образованием рабочей камеры подпружиненный плунжер с поводком, установленным с возможностью взаимодействия с торцовым кулачком гильзы для обеспечения возвратно-поступательного движения плунжера, поводок соединен с плунжером с возможностью поворота относительно последнего и снабжен выступом, размещенным в продольном пазе корпуса, плунжер в зоне расположения распределительных каналов снабжен продольной лыской, корпус имеет каналы подвода и отвода, выходящие в расточку в зоне расположения распределительных каналов гильзы, механизм регулирования объемной подачи, а сопряжение корпус-гильза в зоне расположения распределительных каналов снабжено кольцевыми канавками, выполненными в корпусе и в гильзе, отличающийся тем, что корпус снабжен дополнительной расточкой, соосной с имеющейся, поверхность которой сопряжена с поверхностью установленного в ней поводка, зубчатым колесом, установленным в данной расточке с возможностью вращения, снабженным продольным пазом и связанным с механизмом регулирования объемной подачи, фиксатором, жестко соединенным с плунжером и сопряженным с продольным пазом зубчатого колеса.

2. Насос по п.1, отличающийся тем, что поводок выполнен в виде ступенчатого стакана.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5