Поршневой насос двустороннего действия

 

Изобретение предназначено для использования в насосостроении, пищевой, химической и фармацевтической промышленности для перекачки жидких веществ, преимущественно вязких и пастообразных. Каналы в поршне выполнены симметрично относительно его центра. Шток связан с поршнем через самоустанавливающуюся муфту, допускающую их взаимное радиальное и угловое смещение, выполненную в виде двух взаимно перпендикулярных цилиндрических осей, первая из которых неподвижно соединена с поршнем и входит в расточку второй оси по ее периферии. Вторая ось входит в расточку штока перпендикулярно к его продольной оси. Между штоком, второй осью и поршнем имеются зазоры, допускающие радиальное и угловое смещение между штоком и поршнем. Позволяет снизить силы вредного сопротивления и регулировать производительность. 5 ил.

Изобретение относится к устройствам для перекачки жидких веществ, преимущественно вязких и пастообразных, и может быть использовано в насосостроении, пищевой, химической и фармацевтической промышленности.

Известен объемный насос-дозатор с регулируемой производительностью, который содержит плунжер, скользящий в цилиндрической камере корпуса насоса и имеющий наклонную канавку, через которую он взаимодействует с элементом ведения - роликом, закрепленным на корпусе насоса (патент РФ 2056527, F 04 В 13/00, 1996 г.).

Недостатком данного насоса является низкая производительность и неравномерность подачи из-за одиночности его действия.

Наиболее близким по технической сущности является поршневой насос двойного действия, который содержит плунжер, скользящий в цилиндрической камере корпуса насоса и имеющий наклонную канавку, через которую он взаимодействует с элементом ведения - роликом, закрепленным на корпусе насоса (заявка ФРГ 1528388, F 04 В 7/06, 1972 г.).

Недостатком данного насоса является невозможность механической регулировки его производительности, а также отсутствие кинематической развязки поршня со штоком, что может привести к излишнему трению поршня о стенки камеры из-за его несоосности со штоком.

Технической задачей изобретения является снижение сил вредного сопротивления и регулирование производительности насоса.

Сущность изобретения заключается в том, что каналы в поршне выполнены симметрично относительно его центра, а шток связан с поршнем через самоустанавливающуюся муфту, допускающую их взаимное радиальное и угловое смещение, выполненную в виде двух взаимно перпендикулярных цилиндрических осей, первая из которых неподвижно соединена с поршнем и входит в расточку второй оси по ее периферии, при этом вторая ось входит в расточку штока перпендикулярно его продольной оси, причем между штоком, второй осью и поршнем имеются зазоры, допускающие радиальное и угловое смещение между штоком и поршнем.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид предлагаемого устройства в разрезе; на фиг.2 - разрез А-А; на фиг.3 - разрез Б-Б; на фиг.4 - самоустанавливающаяся муфта в разрезе; на фиг.5 - разрез В-В.

Устройство содержит корпус 1 с цилиндрической камерой 2 и каналами 3 и 4 соответственно для подвода и отвода продукта, расположенными противоположно и соосно друг другу. В камере 2 размещен с возможностью скольжения в ней поршень 5 с каналами 6 и 7. Поршень 5 соединен со штоком 8 через самоустанавливающуюся муфту 9 и с валом 10 привода вращения (привод не показан) через подвижную муфту 11. На штоке 8 расположен цилиндрический кулачок с наклонной канавкой 12, в которую входит ролик 13. Ролик 13 имеет ось вращения, направленную радиально штоку 8, и закреплен на корпусе 14, который установлен на корпусе 1 с возможностью перемещения и фиксации на нем в любом месте по окружности, концентричной штоку и лежащей в одной радиальной ему плоскости. Положение корпуса 14 фиксируется фланцем 15, который прижимается к корпусу 1. Канал 6 сообщается с полостью 16, а канал 7 - с полостью 17 камеры 2. Муфта 9 состоит из первой цилиндрической оси 18, неподвижно закрепленной в поршне 5, и второй цилиндрической оси 19, скользящей в расточке штока 8. Шток 8 имеет возможность перемещения вдоль осей 18 и 19, а также качания вокруг них в пределах выполненных зазоров.

Устройство работает следующим образом.

При вращении вала 10 через муфту 11 предается крутящий момент штоку 8, который совершает вращение и продольное перемещение, передаваемые через муфту 9 поршню 5. Продольное перемещение поршня 5 обеспечивается при обкатывании наклонной канавки 12 по ролику 13, при этом муфта 11 скользит вдоль вала 10. Вращение поршня 5 приводит к поочередному открыванию или закрыванию каналов 3 и 4 в момент их пересечения краями каналов 6 и 7, а поступательное движение поршня 5 в пределах осевого шага канавки 12 - к созданию разрежения или избыточного давления в полостях 16 и 17 камеры 2. При этом движение продукта в насосе происходит по каналам 3, 6 и 16 на всасывание, а по каналам 7, 17 и 4 - на вытеснение. При дальнейшем вращении вала 10 всасывание продукта происходит по каналам 3, 7 и 17, а вытеснение по каналам 16, 6 и 4. Периферийная поверхность поршня 5 обеспечивает синхронное перекрытие каналов 3 и 4.

Максимальная производительность насоса создается в том случае, когда положение ролика 13 обеспечивает крайнее положение поршня (левое или правое) при перекрытых каналах 3 и 4. При работе насоса с другим исходным положением ролика 13 относительно каналов 3 и 4 будет происходить перераспределение перекачиваемого продукта из канала 3 в канал 4 по частям, при этом величина всасываемых и вытесняемых доз за один оборот вала 10, оставаясь постоянной, будет складываться из величин продукта, проходящего через оба канала 3 и 4. Положение ролика 13 (или корпуса 14) относительно корпуса 1 определяет соотношение всасываемых и вытесняемых величин продукта.

Возможны такие положения ролика 13, при которых за один оборот вала 10 насос будет всасывать и вытеснять через канал 3 или 4 равное количество продукта (нулевая производительность). Возможны положения ролика, при которых насос поменяет направление перекачки при неизменном направлении вращения вала 10.

При работе насоса вращение вала 10 по часовой стрелке приводит к передаче вращающегося момента от него к муфте 11, которая вместе со штоком 8 и поршнем 5 совершает комбинированное движение, вокруг продольной оси камеры 2 и вдоль нее вправо за счет обкатывания наклонной канавки 12 по ролику 13. При этом движении открывается канал 3 со стороны полости 16 и в ней создается разрежение и всасывание в нее перекачиваемого продукта через канал 3 и 6. Одновременно с этим открывается канал 4 со стороны полости 17, и в ней создается избыточное давление и вытеснение из нее перекачиваемого продукта через канал 7 и 4. Когда вал 10 совершит пол-оборота, поршень 5 переместится в крайнее правое положение и перекроет каналы 3 и 4. На этом процесс всасывания в полость 16 и вытеснения из полости 17 прекращается.

Дальнейшее вращение вала 10 приводит к движению поршня 5 вокруг продольной оси камеры 2 и вдоль нее влево. При этом движении открывается канал 3 со стороны полости 17 и в ней создается разрежение и всасывание в нее перекачиваемого продукта через каналы 3 и 7. Одновременно с этим открывается канал 4 со стороны полости 16, и в ней создается избыточное давление и вытеснение из нее перекачиваемого продукта через каналы 6 и 4. Когда вал 10 совершит полный оборот, процесс всасывания и вытеснения завершится и элементы устройства займут исходное положение. Дальнейшее вращение вала 10 приведет к повторению указанных процессов.

При работе насоса поршень 5 не испытывает перекашивающих усилий, которые могут создаваться за счет его несоосности со штоком 8 и угловых отклонений штока 8 от воздействия сил реакции между роликом 13 и наклонной канавки 12. Компенсация указанных отклонений происходит за счет самоустановки муфты 9, в которой радиальные колебания штока 8 относительно поршня 5 происходят вдоль осей 18 и 19, а угловые - вокруг указанных осей.

Формула изобретения

Поршневой насос двустороннего действия, содержащий корпус с цилиндрической камерой, имеющий каналы подвода и отвода продукта, поршень, размещенный в цилиндрической камере с возможностью скольжения и имеющий каналы, ролик, шток с расположенным на нем цилиндрическим кулачком с наклонной канавкой и связанным подвижно с приводным валом вращения, отличающийся тем, что каналы в поршне выполнены симметрично относительно его центра, а шток связан с поршнем через самоустанавливающуюся муфту, допускающую их взаимное радиальное и угловое смещение, выполненную в виде двух взаимно перпендикулярных цилиндрических осей, первая из которых неподвижно соединена с поршнем и входит в расточку второй оси по ее периферии, при этом вторая ось входит в расточку штока перпендикулярно к его продольной оси, причем между штоком, второй осью и поршнем имеются зазоры, допускающие радиальное и угловое смещение между штоком и поршнем.

РИСУНКИ

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