Плунжерний насос з регульованою продуктивністю

Корисна модель відноситься до насосів з дозованою подачею, а більш точно - до плунжерних насосів з регульованою продуктивністю для подачі в'язких продуктів, таких як молоко, вершки, високожирні вершки, олійно-жирові емульсії, маргаринові емульсії, майонез, кетчуп, соки з м'якоттю, плодово-овочеві пасти, м'ясне пюре і т.п. Відомий плунжерний насос, що використовується в промисловості (складальне креслення НП-8002.000.СБ). Він включає корпус, закріплений на ньому циліндр із колектором з одного кінця, що сполучається з вхідним і вихідним патрубками з клапанами, встановлений у циліндрі плунжер зі штоком, і двигун, з валом якого з'єднаний механізм зворотно-поступального переміщення плунжера зі штоком, який містить засіб для регулювання ходу плунжера. Ме ханізм зворотно-поступального переміщення плунжера являє собою кулісний механізм, а його куліса з регульованою довжиною являє собою засіб для регулювання ходу плунжера. Продуктивність насоса визначається величиною ходу плунжера. Чим більший хід плунжера, тим більше в колектор втягується, а потім витісняється з нього продукту. Для того, щоб настроїти відомий насос на визначену продуктивність, потрібно його зупинити і відрегулювати довжину куліси. Оскільки насос зв'язаний з іншим технологічним устатк уванням, наприклад він подає продукт у пастеризатор, потрібно зупиняти і це устаткування, що веде до великих виробничих втрат. Крім того, під час здійснення технологічного процесу весь час виникає необхідність в коректуванні продуктивності. Часті зупинки устаткування неприпустимі і тому воно змушене працювати не в оптимальному режимі, що негативно позначається як на самому уста ткуванні, так і на продукті, який воно обробляє. В основу корисної моделі поставлена задача розробити плунжерний насос, в якому регулювання продуктивності здійснювалося б під час його роботи. Згідно з корисною моделлю ця задача вирішується тим, що у відомому насосі механізм зворотнопоступального переміщення штока містить закріплений на валу кулачок-ексцентрик, що взаємодіє з кінцем штока, і зворотну пружину, що одним кінцем спирається на упор, нерухомий відносно циліндра, а іншим кінцем спирається на упор на штоку, а засіб для регулювання ходу плунжера містить обмежник у вигляді стрижня, один кінець якого взаємодіє з опорним елементом, встановленим на штоку, а інший виконаний з різьбою і входить у різьбову втулку, закріплену на кінці корпуса насоса, протилежному тому, на якому закріплений циліндр, причому обмежник містить засіб для його обертання. Можливість регулювання ходу плунжера в процесі роботи насоса, а отже, і продуктивності, досягається завдяки тому, що шток плунжера не з'єднаний з валом двигуна. Зворотний хід плунжера зі штоком здійснюється зворотною пружиною і його можна обмежувати за допомогою обмежника, виводячи шток із взаємодії з кулачком-ексцентриком, закріпленим на валу. Опорний елемент на штоку може бути виконаний у вигляді фланця. На фланці може бути встановлений підшипник для того, щоб кулачок-ексцентрик взаємодіяв з кінцем штока за допомогою цього підшипника, а не безпосередньо, коли кінець штока ковзає по периферійній поверхні кулачка-ексцентрика. Упор на штоку, на якому одним кінцем спирається поворотна пружина, може бути виконаний у вигляді регулювальної гайки, що своєю різьбою взаємодіє з різьбою, виконаною на штоку, що дає можливість поворотом гайки регулювати силу стиснення пружини. Для зручності роботи на різьбову втулку може бути надіта рукоятка. Засіб для обертання обмежника може бути виконаний у вигляді воротка, вставленого в співвісні отвори, виконані на кінці рукоятки й обмежника. Далі плунжерний насос описаний з посиланнями на креслення. Плунжерний насос включає корпус 1, на одній з торцевих стінок якого закріплений циліндр 2. В одному кінці циліндра розташований колектор 3, що сполучається з вхідним патрубком 4 із клапаном 5, що відкривається тільки в напрямку до колектора, і вихідним патрубком 6 із клапаном 7, що відкривається тільки в напрямку з колектора. У циліндрі встановлений плунжер 8 зі штоком 9, виконаним з плунжером за одне ціле. На бічній стінці корпуса встановлений двигун 10. На валу 11 двигуна закріплений кулачок-ексцентрик 12. На кінець циліндра, що знаходиться в корпусі, надіта зворотна пружина 13, для одного кінця якої упором служить торцева стінка корпуса, а для другого кінця упором служить регулювальна гайка 14, встановлена на різьбі, виконаній на штоку. На кінці штока встановлений опорний елемент у вигляді фланця 15. Поцентру торцевої поверхні фланця встановлений підшипник 16. Для регулювання ходу плунжера передбачений обмежник 17 у вигляді стрижня з різьбою на одному кінці. Цим кінцем він входить у різьбову втулк у 18, закріплену на торцевій стінці корпуса, протилежній тій, на якій закріплений циліндр. Інший кінець обмежника упирається в опорний елемент у вигляді фланця, закріплений на кінці штока. На різьбову втулку надіта рукоятка 19. В рукоятці й в обмежнику виконані співвісні отвори, в які вставлений вороток 20 для обертання обмежника. Плунжерний насос працює таким чином. При роботі двигуна 10 обертається вал 11 і закріплений на ньому кулачок-ексцентрик 12. Кулачок-ексцентрик своєю периферійною поверхнею взаємодіє з поверхнею зовнішньої обойми підшипника 16, встановленого на фланці 15, закріпленому на кінці штока 14. Назвемо умовно відстань від осі кулачка-ексцентрика до його периферійної поверхні радіусом кулачка-ексцентрика. Величина радіуса залежить від точки периферійної поверхні, з якою він з'єднаний, і змінюється від мінімальної до максимальної. Розміри підшипника 16, фланця 15, штока 9 і плунжера 8, а також розміри й ексцентриситет кулачкаексцентрика 12 підібрані таким чином, що коли кулачок-ексцентрик 12 контактує з підшипником 16 по максимальному радіусу, торцева поверхня плунжера 8 знаходиться на мінімальній відстані від торця колектора 3 (в цьому положенні плунжер показаний на кресленні). При цьому положенні плунжера 8 і, відповідно, штока 9 зворотна пружина 13 знаходиться в стиснутому стані. При наступному повороті кулачка-ексцентрика 12 радіус, по якому кулачок-ексцентрик контактує з підшипником, починає зменшуватися, зворотна пружина починає розтискатися і рухати шток 9, а разом з ним і плунжер 8 в напрямку з циліндра 2 (на малюнку - вправо). В колекторі 3 утворюється розрядження, клапан 5 відкривається і через нього з патрубка 4 у колектор 3 надходить продукт. Клапан 7 у цей час закритий. В міру обертання кулачок-ексцентрика 12 плунжер буде переміщатися під дією зворотної пружини 13 в напрямку з циліндра доти, доки кулачок-ексцентрик 12 не опиниться в положенні, при якому він контактує з підшипником по мінімальному радіусу. При цьому положенні кулачка-ексцентрика 12 торець плунжера 8 знаходиться на максимальній відстані від торцевої стінки колектора 3 і колектор повністю заповнений продуктом. При подальшому обертанні кулачка-ексцентрика 12 радіус контакту кулачка-ексцентрика і підшипника починає збільшуватися і шток 9, а разом з ним і плунжер 8 переміщується в напрямку до циліндру (на кресленні - вліво). Під тиском продукту клапан 5 закривається, а клапан 7 відкривається і продукт виходить через патрубок 6 (на кресленні він показаний з демпферним бачком). Переміщення плунжера 8 в зазначеному напрямку відбувається доти, доки торцева поверхня плунжера не опиниться на мінімальній відстані від торцевої стінки колектора 3. В цьому положенні плунжера 8 продукт витиснутий з колектора 3 (залишається тільки невелика кількість продукту між торцевими стінками колектора і плунжера). При подальшому обертанні кулачка-ексцентрика 12 починається новий цикл роботи насоса. Таким чином, якщо рух плунжера в напрямку з циліндра визначається тільки кулачком-ексцентриком, насос працює з максимальною продуктивністю. Регулювання продуктивності здійснюють шляхом встановлення визначеної відстані, на яку торцева стінка плунжера може відходити від торцевої стінки колектора 3. Це досягається обертанням обмежника 17 за допомогою воротка 20. Вгвинчуванням обмежника 17 в різьбову втулку 18 встановлюють кінець обмежника в такому положенні, при якому він, упираючись у торцеву поверхню фланця 15, перешкоджає подальшому переміщенню плунжера в напрямку з циліндра. В момент, коли відбувається контакт кінця обмежника 17 з торцевою поверхнею фланця 15, кулачок-ексцентрик 12 виходить з контакту з підшипником 16 і певний час не впливає на переміщення плунжера 8. В цей час плунжер 8 залишається нерухомим, а в колекторі 3 знаходиться доза продукту, обумовлена відстанню між торцевими стінками плунжера 8 і колектора 3. Кулачок-ексцентрик 12 знову входить в контакт із підшипником 16 в момент, коли досягається певний радіус контакту. Долаючи опір зворотної пружини 13, кулачок-ексцентрик штовхає шток 9, а разом з ним і плунжер 8 в напрямку до циліндру. Плунжер витісняє продукт із колектора З через клапан 7 і патрубок 6. Після чого знову починається рух плунжера в напрямку з циліндра і втягування продукту в колектор 3 через патрубок 4 і клапан 5, тобто новий цикл роботи насоса. Як показано, регулювання продуктивності насоса здійснюється під час його роботи. Насос можна настроювати на оптимальну продуктивність простим обертанням воротка в той чи інший бік.