Гидравлический двигатель-насос



Гидравлический двигатель-насос
Гидравлический двигатель-насос
Гидравлический двигатель-насос
Гидравлический двигатель-насос
Гидравлический двигатель-насос

 


Владельцы патента RU 2486375:

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутская государственная сельскохозяйственная академия" (RU)

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано для водоснабжения, в частности для сельскохозяйственного водоснабжения с использованием энергии открытых водных потоков. Гидравлический двигатель-насос содержит питательную емкость для воды, питательный трубопровод, впускной и выпускной каналы, рабочую камеру. Рабочая камера образована в поршне, имеет всасывающий и напорный клапаны, неподвижный напорный трубопровод. Этот трубопровод расположен соосно внутри рабочей камеры и снабжен упомянутым напорным клапаном. Между напорным трубопроводом и рабочей камерой установлено уплотнение, тяги, выпускной трубопровод, привод в виде сосуда. Сосуд частично заполнен водой, установлен в корпусе, снабжен золотниково-пружинным механизмом. Этот механизм включает золотник, регулировочные колпачки и фиксирующие пружины с шариками. Шарики размещены в кольцевых канавках стержня золотника. Гидравлический двигатель-насос включает в себя два насоса однократного действия, пружинно-клапанный механизм, тяги. В этих насосах напорные трубопроводы соединены параллельно, питательный и выпускной трубопроводы являются общими, а в соединении трубопроводов с впускными и выпускными каналами установлены перекидные клапаны. Стержень золотника в нижней части оборудован зубчатой рейкой, находящейся в сочленении с зубчатым сектором и рычагом перемещения тяг. Технический результат заключается в повышении работы гидравлического двигателя-насоса. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано для водоснабжения, в частности для сельскохозяйственного водоснабжения с использованием энергии открытых водных потоков.

Известен водяной насос с энергосберегающим приводом, предназначенный для сельскохозяйственного водоснабжения с использованием энергии открытых водных потоков. Насос включает в себя питательную емкость для воды, впускной и выпускной каналы, рабочую камеру, образованную в поршне, имеющую всасывающий и напорный клапаны, неподвижный напорный трубопровод, расположенный соосно внутри рабочей камеры и снабженный упомянутым напорным клапаном, при этом между напорным трубопроводом и рабочей камерой установлено уплотнение (патент РФ №2245460, F04B 9/00, 12.05.2003).

Недостатком указанного технического решения является сложная механическая кинематическая связь между поршнем и механизмом переключения. Сжатие аккумулирующей пружины в процессе переключения требует значительных затрат энергии. В момент переключения механизма (когда аккумулирующая пружина максимально сжата) тангенциальная составляющая пружины равна нулю, а все радиальное усилие преобразуется в давление шарика на беговую дорожку. После перехода аккумулирующей пружины через точку переключения усилие, создаваемое ею, не полностью передается тягам, т.к. наибольшая величина усилия направлена радиально тягам и только небольшая часть усилия сжатой пружины (тангенциальная) расходуется на переключение. Эта тангенциальная составляющая может быть компенсирована силами трения в механизмах привода. Насос представлен в одноцилиндровом исполнении, что ограничивает увеличение подачи воды и создает неравномерность потока воды в напорном трубопроводе.

Наиболее близким техническим решением является водяной насос с энергосберегающим приводом, содержащий питательную емкость для воды, впускной и выпускной каналы, рабочую камеру, образованную в поршне, имеющую всасывающий и напорный клапаны, неподвижный напорный трубопровод, расположенный соосно внутри рабочей камеры и снабженный упомянутым напорным клапаном, при этом между напорным трубопроводом и рабочей камерой установлено уплотнение, привод, который выполнен в виде установленного в корпусе сосуда, частично заполненного водой, снабженного золотниково-пружинным механизмом, включающим золотник, фиксирующие пружины с шариками, расположенными в кольцевых канавках стержня золотника, и регулировочные колпачки. Данный привод обеспечивает гидравлическую связь поршня с механизмом переключения (перекрытия впускного и выпускного каналов) (патент РФ №2316681, F04B 9/00, 11.04.2005).

Следует отметить, что при классификации поршневых гидромашин за основу принимаются: кратность действия, конструкция поршня, число и расположение цилиндров, а также конструкция распределителя. Насос однократного действия (один цилиндр и поршень) за один оборот коленчатого вала (один рабочий и холостой ход) вытесняет жидкость из рабочей камеры один раз. То есть, для повышения эффективности работы насоса (увеличения подачи) необходимо увеличение многократности действия с увеличением числа цилиндров более одного (одно- и многоцилиндровые гидравлические машины) (Гейгер В.Г. Гидравлика и гидропривод / В.Г.Гейгер, B.C.Дулин, А.Г.Боруменский, А.Н.Заря: Учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1981. - С.159-171).

Аналогично проводимой классификации гидравлический двигатель-насос можно рассматривать как насос однократного действия. Увеличение объема рабочей камеры возможно за счет увеличения диаметра цилиндра и поршня с увеличением габаритов и металлоемкости насоса, имеющих предел технических возможностей.

Таким образом, недостатком указанного технического решения по патенту (патент РФ №2245460, F04B 9/00, 12.05.2003) является ограниченность и неравномерность подачи. Система управления клапанами впускного и выпускного каналов не решает задачу управления клапанами двухкратного гидравлического двигателя-насоса.

Известны поворотные объемные гидродвигатели, у которых угол поворота выходного звена (вала) не превышает 360°. Представляют интерес поворотные гидродвигатели с реечной передачей, где поступательное движение преобразуется в поворотное. Шток соединен с поршнями гидроцилиндра, оборудован зубчатой рейкой в сочленении с зубчатым колесом с закрепленным на валу зубчатого колеса рычагом (Гейгер В.Г. Гидравлика и гидропривод / В.Г.Гейгер, B.C.Дулин, А.Г.Боруменский, А.Н.Заря: Учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1981. - С.159-171).

Задача изобретения - повышение эффективности работы гидравлического двигателя-насоса.

Эта задача достигается тем, что в гидравлическом двигателе-насосе, работающем с использованием энергии открытых водных потоков, содержащем питательную емкость для воды, питательный и выпускной трубопроводы, впускной и выпускной каналы, насос однократного действия, включающий рабочую камеру, образованную в поршне, всасывающий и напорный клапаны, неподвижный напорный трубопровод, расположенный соосно внутри рабочей камеры и снабженный упомянутым напорным клапаном, при этом между напорным трубопроводом и рабочей камерой установлено уплотнение, привод для управления работой насоса, который выполнен в виде установленного в корпусе сосуда, частично заполненного водой, снабженного золотниково-пружинным механизмом, включающим золотник, фиксирующие пружины с шариками, расположенными в кольцевых канавках стержня золотника, и регулировочные колпачки. При этом гидравлический двигатель-насос включает в себя два насоса однократного действия. Напорные трубопроводы соединены между собой параллельно на общий напорный трубопровод. Нижняя часть золотника выполнена в виде зубчатой рейки, находящейся в сочленении с зубчатым сектором с рычагом. Питательная и выпускная трубы являются общими, а в соединении их с впускными и выпускными каналами установлены перекидные клапаны. Золотниково-пружинный механизм является общим для обоих насосов.

На фиг.1, 2, 3, 4, 5 изображен гидравлический двигатель-насос. На фиг.1 представлено положение поршня однократного насоса при его положении в нижней мертвой точке; на фиг.2 - то же, при верхней мертвой точке; на фиг.3 - положение двух однократных насосов при совместной работе; на фиг.4 - положение двух однократных насосов с подачей на один напорный трубопровод; фиг.5 - пружинно-клапанный механизм; I, II - соответственно первый и второй однократные насосы; Pa - атмосферное давление.

Гидравлический двигатель-насос, включающий в себя всасывающий клапан 1, тягу 2, подводящий канал 3 насоса II, впускной перекидной клапан 4, питательный трубопровод с задвижкой и фильтром 5, подводящий канал 6 насоса I, питательную емкость 7, гильзы цилиндров 8, поршни 9, рабочие камеры 10, напорный клапан насосов 11, уплотнения 12, напорный трубопровод 13 насоса I, корпус привода 14, сосуд привода 15, золотник 16, отводящий канал 17 насоса I, отводящий трубопровод 18, кольцевую выточка 19, золотниково-пружинный механизм 20, выпускной перекидной клапан 21, рычаг 22, выпускной канал 23 насоса II, напорный трубопровод 24 насоса II, общий напорный трубопровод 25, корпус поворотного механизма 26, зубчатый сектор 27, зубчатую рейку 28 на стержне золотника 16, шарик 29, пружину 30, кольцевую канавку 31, натяжные колпачки 32.

Предлагаемое изобретение реализуется следующим образом. Для запуска гидравлического двигателя-насоса (в дальнейшем насоса) в работу открывается задвижка, расположенная на питательном трубопроводе 5. При этом поршень 9 и золотник 16 находятся в нижнем положении, впускной канал 6 открыт, а выпускной 17 закрыт, впускной канал 3 к насосу II закрыт, а выпускной 23 открыт. Рабочая камера 10 через всасывающий клапан 1 заполнена водой. Вода из питательной емкости 7 через фильтр питательного трубопровода 5, впускной канал 6 заполняет гильзу цилиндра 8 (в дальнейшем гильза) и корпус привода 14, заполняет зазор между гильзой и поршнем 9 до его верхней образующей. Возникающая подъемная сила Архимеда, преодолевая силу тяжести поршня 9 и рабочей камеры 10, силу трения в уплотнении 12 перемещает поршень 9 относительно напорного трубопровода 13 вверх. При этом всасывающий клапан 1, расположенный в рабочей камере 10, закрыт, а нагнетательный клапан 11, расположенный в напорном трубопроводе, открыт. При движении поршня вверх объем рабочей камеры уменьшается, создается избыточное давление, под действием которого вода поступает в напорный трубопровод 13 и далее в общий напорный трубопровод 25 (фиг.4) и к потребителю. Уплотнение 12 в насосах I, II между цилиндром рабочей камеры 10 и напорным трубопроводом 13 исключает утечки воды и давления из рабочей камеры 10. Одновременно вода заполняет корпус привода 14 до верхней образующей сосуда привода 15 с увеличением подъемной силы Архимеда на сосуд привода до максимального значения при положении поршня в верхней мертвой точке. Преодолевая сопротивление пружины 30, шариков 29, удерживающих золотник в кольцевой канавке 19 (фиг.2, 5), силы тяжести сосуда привода 15 и воды, находящейся в нем, сосуд привода резко поднимается вверх вместе с золотником 16, при этом шарики занимают положение в кольцевой канавке 31 (фиг 2, 5). Движение золотника 16 с зубчатой рейкой 28 приводит во вращение зубчатый сектор 27, на валу которого размещен рычаг 22, который приводит в движение тягу 2. Зубчатый сектор находится в корпусе 26. Тяга 2, шарнирно соединенная с перекидными клапанами 4, 21, перемещается влево (фиг.2), совершая перекрытие подводящего канала 6 с открытием выпускного канала 17 и одновременно освобождая подводящий канал 3 для подачи воды в гильзу 8 насоса II с перекрытием выпускного канала 23 (фиг.2). Таким образом, обеспечивается рабочий ход в насосе II, аналогично фиг.1. Истечение воды из цилиндра 8 через выпускной канал 17 и отводящему трубопроводу 18 сопровождается понижением уровня воды в корпусе привода 14 и соответственно уменьшением подъемной силы Архимеда на сосуд привода 15 до нуля. При этом возрастает действие силы тяжести сосуда привода 15 и воды, находящейся в нем. Под действием этих сил сосуд привода перемещает золотник 19, при этом шарики, попадая в кольцевую канавку 19, обеспечивают фиксированное положение золотника 16 (фиг.1). Далее процесс повторяется с обеспечением очередности рабочих и холостых ходов в насосах I, II. Если в насосе I рабочий ход, в насосе II - холостой и наоборот. Вода от насоса II подается в напорный трубопровод 24 и в общий напорный трубопровод 25 (фиг.3, 4). Регулировка пружинно-клапанного механизма осуществляется доливом (сливом) воды в сосуд привода 13 и изменением усилия на пружины 30 и шарики 29 натяжными колпачками 32.

Преимуществом описываемого технического решения по сравнению с прототипом является повышение эффективности работы насоса, выражающееся увеличением его подачи, а также равномерностью движения воды в общем нагнетательном трубопроводе. При этом сокращается количество питательных и выпускных трубопроводов, пружинно-клапанных механизмов, корпусов и сосудов привода, тяг, а следовательно, снижается общая металлоемкость насоса. Насос экологически чистый, может работать с напором 1 м и более за счет открытых потоков (ручьи, речки и пр.), обеспечивая потребности в воде людей, животных, для полива с.-х. культур и пожаротушения

Источники информации

1. Патент РФ №2245460, F04B 9/00, 12.05.2003.

2. Патент РФ №2316681, F04B 9/00, 11.04.2005. - прототип.

3. Гейгер В.Г. Гидравлика и гидропривод / В.Г.Гейгер, B.C.Дулин, А.Г.Боруменский, А.Н.Заря: Учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1981. - С.159-171.

1. Гидравлический двигатель-насос, содержащий питательную емкость для воды, питательный трубопровод, впускной и выпускной каналы, рабочую камеру, образованную в поршне, имеющую всасывающий и напорный клапаны, неподвижный напорный трубопровод, расположенный соосно внутри рабочей камеры и снабженный упомянутым напорным клапаном, при этом между напорным трубопроводом и рабочей камерой установлено уплотнение, тяги, выпускной трубопровод, привод в виде сосуда, частично заполненного водой, установленного в корпусе, снабженного золотниково-пружинным механизмом, включающим золотник, фиксирующие пружины с шариками, размещенными в кольцевых канавках стержня золотника, и регулировочные колпачки, отличающийся тем, что включает в себя два насоса однократного действия, а их напорные трубопроводы соединены параллельно, пружинно-клапанный механизм, тяги, питательный и выпускной трубопроводы являются общими, а в соединении трубопроводов с впускными и выпускными каналами установлены перекидные клапаны.

2. Гидравлический двигатель-насос по п.1, отличающийся тем, что стержень золотника в нижней части оборудован зубчатой рейкой, находящейся в сочленении с зубчатым сектором и рычагом перемещения тяг.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к гидротаранным установкам. .

Изобретение относится к водоподъемным устройствам, использующим потенциальную энергию воды, т.к. .

Изобретение относится к насосостроению, в частности к конструкциям средств транспортирования жидкостей, основанных на использовании гидравлического удара, и может быть использовано для подъема воды из русла тихоходной реки.

Изобретение относится к области гидромашиностроения в части возобновляемых источников энергии и может найти применение в системах и установках водоснабжения, орошения, осушки, увеличения напора на микро- и мини-ГЭС, накопления воды в судовых шлюзах.

Изобретение относится к гидравлическим насосам и может быть использовано для подъема воды из реки в резервуар, находящийся выше уровня воды в реке. .

Изобретение относится к области гидравлики и может быть использовано для подъема воды. .

Изобретение относится к области технической гидравлики и может быть использовано для подъема воды в прибрежных зонах. .

Изобретение относится к области технической гидравлики и может быть использовано для подъема воды. .

Изобретение относится к области водоснабжения и может быть использовано в энергодефицитных районах и территориях. .

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано для водоснабжения, в частности для сельскохозяйственного водоснабжения с использованием открытых потоков.

Изобретение относится к насосостроению, в частности к конструкциям гидравлических таранов, и может быть использовано в качестве водоподъемного устройства

Изобретение относится к насосостроению, в частности к конструкциям гидравлических таранов

Изобретение относится к насосостроению, в частности к конструкции гидравлических таранов
Изобретение относится к области технической гидравлики. Гидропневматический таран содержит рабочую камеру с ударным и нагнетательным клапанами, напорный колпак, соединенный с водоприемной, напорный воздуховод. Гидропневматический таран снабжен ударным клапаном, пневмокамерой, соединенной пневмолинией с воздухораспределителем. Воздухораспределитель с одной стороны кинематически связан с поплавковым шарнирно-рычажным приводом, размещенным в регулирующей емкости, а с другой - пневмолинией с полостью напорного колпака через обратный клапан, установленный с возможностью открытия на такте нагнетания отработанного воздуха из пневмокамеры. Шток ударного клапана выполнен с регулировочной втулкой и с ограничителем, а пневмокамера выполнена с мембранным рабочим органом с жестким центром, связанным со штоком. Изобретение повышает точность регулирования режима работы ударного клапана. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к насосостроению. Гидравлический таран содержит питающий трубопровод, корпус в виде воздушного колпака с впускным клапаном и ударный клапан. Гидравлический таран снабжен открытой регулировочной емкостью со сливным патрубком и ударным клапаном. Второй ударный клапан расположен во входном вертикальном переливном патрубке, сообщающем емкости между собой. Второй ударный клапан связан поплавковым шарнирно-рычажным приводом, размещенным в емкости. Оба ударных клапана установлены параллельно питающему трубопроводу. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к насосостроению, в частности к конструкциям гидравлических таранов, и может быть использовано в качестве водоподъемного устройства. Гидравлический таран содержит подающий трубопровод 1, ударные клапаны 10, 11, два гидроцилиндра 8, 9, переливной трубопровод 32. Кроме того, таран снабжен вакуум-насосами 28, 29 и мембранами 13, 14, разделяющими гидроцилиндры 8, 9, полости которых гидравлически связаны между собой переливным трубопроводом 32 с вентилем 34. Концы трубопровода 32 снабжены сильфонами оголовками 33. Ударные клапаны 10,11 обоих мембранных гидроцилиндров 8, 9 соединены поворотным коромыслом 19 со штоками 17, 18, шарнирно закрепленным на вертикальной стойке 21. Мембраны 13, 14 с жестким центром связаны с ударными клапанами 10, 11, которые установлены в вертикальных патрубках 6, 7, закрепленных на подающем трубопроводе 1. Изобретение направлено на обеспечение регулирование работы, увеличение надежности, повышение КПД. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к насосостроению, в частности к конструкциям гидравлических таранов, и может быть использовано в качестве водоподъемного устройства. Гидравлический таран содержит подающий трубопровод 1 с ударным клапаном 39 и напорный патрубок 29, 30, колпак 25, 26, разделенный перегородкой 45 в виде сетки на две камеры, пружины 42. В камере 25, 26 со стороны купола расположены шары 44, выполненные из мягкого эластичного материала, заполненные несжимаемой средой. В одной из камер со стороны купола закреплен корпус с ячейками в шахматном порядке с продольными и поперечными перегородками 40 и 41. Ячейки снабжены установленным внутри регулирующим органом в виде пружин с плоской пластиной 43, установленной с возможностью контактирования с шаром 44. Изобретение направлено на повышение надежности, работоспособности и КПД. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к водоподъемным устройствам, использующим потенциальную энергию воды, и может быть использовано в местах перепада уровней воды, например на плотинах прудов. Гидравлический таран содержит питающий резервуар 17, подающий трубопровод 1, корпус 2, водовоздушный колпак 3 с вентилем и золотником 4, ударный клапан 6, выполненный в виде сферы и насаженный на шток, нагнетательный обратный клапан 7, нагрузочный трубопровод 16 с переливным клапаном 14 и гидроцилиндром 11. Нагнетательная полость 15 клапана 14 соединена с трубопроводом 16. Шток клапана 6 является одновременно сквозным штоком 10 поршня гидроцилиндра 11. Нагрузочная полость 12 гидроцилиндра 11 соединена со сливным отверстием 13 клапана 14. Разгрузочная полость 18 гидроцилиндра 11 соединена с атмосферой. Диаметр гидроцилиндра и ход ударного клапана определяют по формулам. Изобретение направлено на обеспечение регулирования в автоматическом режиме и поддержания максимальной производительности. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к насосостроению, в частности к конструкции гидравлических таранов, и может быть использовано при проектировании и производстве водоподъемных устройств в системе мелиорации и водного хозяйства без дополнительных источников энергии для подачи воздуха в воздушный колпак гидротарана. Способ подкачки воздуха в воздушный колпак 5, 6 гидротарана заключается в том, что воздух подают в рабочую камеру 11, 12 рабочего участка 3, 4 подающего трубопровода, сообщенного с воздушным колпаком 5, 6, и контролируют расход воздуха, проходящий через воздуховодную трубку 13, 14, один конец которой сообщают с активным соплом 9, 10 рабочей камеры 11, 12, а другой - с атмосферой. В момент достижения заданного объема воздуха в колпаке 5, 6, соответствующего напорному режиму работы, подачу воздуха прекращают. Источник воздуха выполняют в виде воздухоулавливающей камеры 21, 22, которую сообщают с рабочей камерой 11, 12 и посредством воздухоотводной трубки 31, 32, имеющей исполнительный блок 33, 34 с клапанами 35, 36 с воздушным колпаком 5, 6. Конец подающего трубопровода располагают перед колпаком 5, 6. Изобретение направлено на повышение производительности гидротарана. 2 ил.

Изобретение относится к насосостроению, в частности к конструкции гидравлических таранов. Гидравлический таран включает водоисточник 1, перегороженный перемычкой с трубчатым патрубком 3. Патрубок 3 соединен с камерой накопления 4, в которой размещен криволинейный поворотный затвор 5 с поплавком 10, с возможностью перекрытия выпускного отверстия патрубка 3, которое расположено соосно с отрытым входным отверстием 14 питающего трубопровода 13. Затвор 5 имеет в нижней своей части выпускное отверстие 11, перекрытое обратным клапаном 12 со стороны патрубка 3. Концевая часть питающего трубопровода 13 имеет камеру 17, в которой размещены воздушный колпак 35 и ударный клапан 18. Клапан 18 выполнен в виде дроссельного клапана, связанного с поплавковым приводом 19, размещенным в камере 26, являющейся регулирующей, а перегородка выполнена со стороны отводящего трубопровода 27 и образована подпорным сооружением, выполненным в виде щита 29, с возможностью настройки его на создание необходимого перепада между уровнями. Изобретение направлено на повышение эффективности работы за счет уменьшения гидравлических сопротивлений в гидравлическом приводе, повышения быстродействия и надежности в работе в переходных режимах и технологичности его изготовления. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх