Радиально-поршневой насос с соединительным кольцом

Изобретение относится к насосостроению, в частности к радиально-поршневым насосам. На поверхности соединительного кольца насоса, обращенной к головкам поршней, расположена прокладка из антифрикционного материала, повторяющая профиль соединительного кольца. Такая вставка может быть выполнена из фторопластовой композиции Ф4К20, предназначенной для работы в условиях сухого трения в широком диапазоне температур от -250 до +260°C. Техническим результатом являются повышение КПД насоса и расширение перечня перекачиваемых жидкостей. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к насосостроению, в частности к радиально-поршневым насосам.

Известен радиально-поршневой насос [патент DE 19920997], который имеет эксцентриковый вал, расположенный в корпусе для приведения в движение насосных агрегатов, так что жидкость всасывается в цилиндровое пространство каждого насосного агрегата посредством всасывающего клапана и под давлением с помощью нагнетательного клапана выбрасывается в систему напорных каналов. Напорные каналы расположены в радиальной области корпуса насоса, ограничивающей насосные агрегаты. Они расположены тангенциально относительно эксцентрикового вала. Выходы каждого насосного агрегата соединены с напорным каналом через соединительную камеру.

Наиболее близким к предлагаемому является радиально-поршневой насос [патент на изобретение US 5647729], в котором эксцентричная часть ротора воздействует на поршни для выполнения возвратно-поступательного движения внутри радиальных цилиндров в корпусе насоса. Цилиндры соединены с резервуаром жидкости, а их радиальные наружные концы содержат нагнетательные клапаны и соединены по окружности нагнетательным каналом с выходным отверстием. Нагнетательные клапаны утоплены в посадочные места с помощью одного общего упругого кольцевого элемента, который расположен внутри указанного окружного нагнетательного канала. Поршни имеют головку, одна часть которой контактирует с эксцентричной частью ротора, а противоположная - с соединительным кольцом, которое обеспечивает постоянный контакт между ротором и цилиндрами.

Известное решение имеет следующий недостаток. Ввиду постоянного контакта между головкой поршня и соединительным кольцом создается фрикционный контакт, который либо заставляет поршни вращаться вокруг своей оси, либо повышает температуру самого насоса и перекачиваемой жидкости. Кроме того, за счет указанного недостатка снижается КПД насоса ввиду возрастающих потерь мощности на трение. Также за счет расположения соединительного кольца с одной стороны поршня при работе насоса возникают силы, линии действия которых направлены перпендикулярно оси цилиндра и которые создают помехи при движении поршней.

Технической задачей является снижение потерь на трение между соединительным кольцом и головками цилиндров, а также между поршнями и цилиндрами, что позволит применять такой насос с жидкостями, для которых недопустимо значительное повышение температуры при прохождении через насос (например, сжиженные газы).

Техническая задача решается тем, что на поверхности соединительного кольца, обращенной к головкам поршней, расположена прокладка из антифрикционного материала, повторяющая профиль соединительного кольца. Такая вставка может быть выполнена из фторопластовой композиции Ф4К20, предназначенной для работы в условиях сухого трения в широком диапазоне температур от -250 до +260°C. Кроме того, соединительных колец может быть два, расположенных симметрично относительно оси поршня.

Предлагаемое решение поясняется следующими фигурами.

На фиг. 1 представлен фрагмент продольного разреза насоса с одним соединительным кольцом.

На фиг. 2 представлен поперечный разрез насоса.

На фиг. 3 представлен вариант исполнения головки поршня.

На фиг. 4 представлен фрагмент продольного разреза насоса с двумя соединительными кольцами.

Радиально-поршневой насос состоит из кожуха 1, расположенного вокруг корпуса 2, содержащего цилиндры 3, в которых установлены поршни 4 с возможностью возвратно-поступательного движения. Корпус насоса 2 ограничивает центральное пространство 5, в котором размещается эксцентричная часть 6 ротора 7, а также головки 8 радиальных поршней 4. Один конец (то есть левый конец, как показано на фиг.1) центрального пространства 5 закрыт крышкой 9, и на некотором расстоянии от последней внутри корпуса насоса 2 предусмотрены подшипники 10. Перекачиваемая жидкость может через всасывающие отверстия 11 попадать в каждый из цилиндров 3. Радиальные наружные концы цилиндров 3 сливаются в кольцевой канал 12, который предусмотрен на внешней стенке корпуса насоса 2. На периферии эксцентричной части 6 ротора 7 установлен подшипник скольжения в виде кольца 13. В то время как ротор 7 вращается, кольцо 13 может оставаться неподвижным по отношению к эксцентриковой части 6, таким образом, что оно будет просто выполнять поступательное движение относительно корпуса насоса 2. Поршни 4 своими головками 8 контактируют с кольцом 13 и при вращении ротора 7 совершают возвратно-поступательное движение внутри соответствующих цилиндров 3.

Для выполнения хода всасывания поршни 4 должны не терять контакт с кольцом 13 эксцентричной части ротора 6, что достигается с помощью, по крайней мере, одного свободно смонтированного на эксцентричной части 6 соединительного кольца 14, содержащего прокладку 15, внешняя часть фигурного участка 16 которой находится в контакте с обращенной наружу торцевой поверхностью головок 8 и, таким образом, удерживает указанные головки в контакте с кольцом 13 эксцентричной части ротора 6. При этом внутренняя часть прокладки 15 повторяет форму обращенной к ней внутренней части соединительного кольца 14, а внешняя часть прокладки 15 является эквидистантой для внутренней. Толщина прокладки 15 подбирается таким образом, чтобы проекция внутренней части фигурного участка 17 соединительного кольца 14 частично накладывалась на соответствующую торцевую поверхность головки 8 (согласно фиг.1, 3, 4 упомянутая проекция является вертикальной). Прокладка 15 может быть изготовлена из прочного антифрикционного материала, способного работать в широком диапазоне температур, например из фторопластовой композиции Ф4К20, предназначенной для работы в условиях сухого трения в диапазоне температур от -250 до +260°C. Соединительное кольцо 14 обеспечивает жесткость контакта с головкой 8.

От кольцевого канала 12 отходит нагнетательный канал 18, через который осуществляется подача перекачиваемой жидкости. Всасывающие отверстия 11 и нагнетательный канал 18 снабжены обратными клапанами, контролирующими направление потока жидкости.

Обращенная внутрь торцевая поверхностью головок 8 может иметь как сферическую, так и цилиндрическую форму, а обращенная наружу торцевая поверхность головок 8 по существу имеет форму, ответную для фигурного участка 16 прокладки 15.

Соединительных колец 14 с прокладками 15 может быть два, и смонтированы на эксцентричной части 6 они будут симметрично относительно поршней 4, чтобы уменьшить воздействие нежелательных поперечных сил, воздействующих на поршень 4 при его возвратно-поступательном движении.

Устройство работает следующим образом.

При вращении ротора 7 его эксцентричная часть 6 заставляет перемещаться кольцо 13, которое в свою очередь толкает поршни 4, заставляя их совершать поступательное движение внутри соответствующих цилиндров 3 от центра насоса. В этот момент происходит процесс нагнетания перекачиваемой жидкости из цилиндра 3 через кольцевой канал 12 в нагнетательный канал 18. При прохождении нижней мертвой точки контакта поршня 4 с кольцом 13 поршень 4 начинает совершать возвратное движение из-за контакта наружного торца его головки 8 с соединительным кольцом 14 через прокладку 15. В этот момент происходит процесс всасывания перекачиваемой жидкости через всасывающее отверстие 11 в цилиндр 3. Сферическая или цилиндрическая поверхность внутреннего торца головки 8 обеспечит равномерный ее контакт с кольцом 13.

Техническим результатом являются повышение КПД насоса и расширение перечня перекачиваемых жидкостей.

1. Радиально-поршневой насос, состоящий из кожуха, расположенного вокруг корпуса, содержащего цилиндры, в которых установлены поршни с возможностью возвратно-поступательного движения, корпус насоса ограничивает центральное пространство, в котором размещается эксцентричная часть ротора, а также головки поршней, один конец центрального пространства закрыт крышкой и на некотором расстоянии от последней внутри корпуса насоса предусмотрены подшипники, у цилиндров имеются всасывающие отверстия, а радиальные наружные концы цилиндров сливаются в кольцевой канал, который предусмотрен на внешней стенке корпуса насоса, на периферии эксцентричной части ротора установлен подшипник скольжения в виде кольца, с которым контактируют поршни своими головками, на эксцентричной части ротора расположено соединительное кольцо, от кольцевого канала отходит нагнетательный канал, причем всасывающие отверстия и нагнетательный канал снабжены обратными клапанами, отличающийся тем, что соединительное кольцо содержит прокладку, внешняя часть фигурного участка которой находится в контакте с обращенной наружу торцевой поверхностью головок поршней и, таким образом, удерживает указанные головки в контакте с кольцом эксцентричной части ротора.

2. Радиально-поршневой насос по п. 1, отличающийся тем, что на эксцентричной части ротора расположено еще одно соединительное кольцо.

3. Радиально-поршневой насос по п. 2, отличающийся тем, что внутренняя часть прокладки повторяет форму обращенной к ней внутренней части соединительного кольца, а внешняя часть прокладки является эквидистантой для внутренней.

4. Радиально-поршневой насос по п. 3, отличающийся тем, что толщина прокладки такова, что проекция внутренней части фигурного участка соединительного кольца частично накладывается на соответствующую торцевую поверхность головки поршня.

5. Радиально-поршневой насос по п. 4, отличающийся тем, что прокладка может быть изготовлена из прочного антифрикционного материала, способного работать в широком диапазоне температур.

6. Радиально-поршневой насос по п. 5, отличающийся тем, что прокладка может быть изготовлена из фторопластовой композиции Ф4К20.

7. Радиально-поршневой насос по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что обращенная внутрь торцевая поверхностью головок поршней может иметь как сферическую, так и цилиндрическую форму, а обращенная наружу торцевая поверхность головок по существу имеет форму, ответную для фигурного участка прокладки.