Поршневий насос

1 Поршневий насос, що містить циліндри з розташованими в них поршнями, штоки яких встановлені з можливістю пересування із штоками повзунів механізма для перетворення обертового руху вала у зворотно-поступальне переміщення поршня, а також з'єднувальний елемент, виконаний у вигляді стержня з двома сферичними головками на його кінцях, а на повернутих одна до одної торцевих поверхнях штоків поршня і повзуна виконані ВІДПОВІДНІ заглиблення із сферичними поверхнями, що охоплюють сферичні головки згаданого стержня, який відрізняється тим, що відстань між центрами сферичних головок стержня L і діаметр стержня D визначені виразом L = (2 5)D 2 Поршневий насос за п 1, який відрізняється тим, що на перехідній ДІЛЯНЦІ МІЖ сферичною головкою і циліндричною поверхнею стержня виконана кільцева проточка, радіус якої R = (0,5 1,5)D Пропонована корисна модель відноситься до конструкцій насосів, переважно, поршневих, і може бути застосована у інших галузях техніки і механічних рушіях із засобами перетворення обертового руху вала у зворотньо-поступальне переміщення повзуна Проблема створення надійних у роботі і зручних в експлуатації могутніх насосів пов'язана з вимогою підвищення ДОВГОВІЧНОСТІ деталей гідравлічної частини машин Серед факторів, що здійснюють безпосередній вплив на процес зносу і ДОВГОВІЧНІСТЬ деталей, основним є тертя При великих радіальних силах, що діють на робочу пару "циліндр-поршень", порушується нормальна робота ущільнення, що різко змінює умови тертя деталей Ці ЗМІНИ часто викликаються розбіжністю осей циліндра, штока і повзуна Відомий великогабаритний трипоршневий насос, у якого шток плунжера з'єднаний зі штоком повзуна за допомогою зіставного напівсферичного елемента (Технічний опис і інструкція з експлуатації 14036 53,800 ТЕ "Насос буровий трипоршневой УНБТ-950"] При неспіввісності осей рухомих пар насоса згаданий напівсферичний елемент компенсує неСПІВВІСНІСТЬ осей робочої пари "циліндр-поршень" Однак практика експлуатації цього насоса на заводі "Энергомашспецсталь" (М Краматорськ) пока зала, що зазначене зчленування штоків не забезпечує гарантованої самоустановки рухливих ланок пристроя Через великі радіальні зусилля ущільнення поршня деформуються, що приводить до прискореного зносу робочої пари "поршень-циліндр" Внаслідок цього зсув осей робочої пари зростає, що, у свою чергу, збільшує радіальне притиснення поршня до стінок циліндра У результаті цей насос швидко виходить з ладу Найбільш близьким до пропонованої корисної моделі за технічною суттю є поршневий насос, що містить циліндри з розташованими в них поршнями, штоки яких встановлені з можливістю пересування із штоками повзунів механізма для перетворення обертового руху валу у зворотньопоступальне переміщення поршня, а також з'єднувальний елемент, виконаний у вигляді стрижня з двома сферичними головками на його кінцях, а на звернутих один до одного торцьових поверхнях штоків поршня і повзуна виконані ВІДПОВІДНІ заглиблення із сферичними поверхнями, що охоплюють сферичні головки згаданого стрижня [Патент України на винахід № 19991, МПК 5 F04B9/02 Опубл 25 12 1997 Бюл № 6] Описаний пристрій має більший, але все ж недостатній, ресурс ніж ресурс насоса, згаданого вище Це пов'язане з невизначеною жорсткістю з'єднувального елементу, який у (22)16 04 2003 (24)15 07 2003 CM О) 1921 окремих випадках є занадто жорстким, що зменшує ймовірність його швидкого самовсгановлення у штоку, що призводить до зносу сферичних головок, а у інших випадках його жорсткість є занадто малою, що призводить до створення концентраторів згинних механічних напружень на ділянках переходу від стрижня до сферичної головки, появи тріщин утоми і руйнування конструкції У основу пропонованої корисної моделі поставлено задачу створення такого, переважно, великогабаритного поршневого насосу, який би мав підвищений ресурс за рахунок створення у ньому умов для зменшення ймовірністі руйнування з'єднувального елементу, шляхом оптимізацП геометричних параметрів з'єднувального елемента Поставлена задача вирішується у пропонованій конструкції, яка, як і відомий поршневий насос, містить циліндри з розташованими в них поршнями, штоки яких встановлені з можливістю пересування із штоками повзунів механізма для перетворення обертового руху валу у зворотньопоступальне переміщення поршня, а також з'єднувальний елемент, виконаний у вигляді стрижня з двома сферичними головками на його кінцях, а на звернутих один до одного торцьових поверхнях штоків поршня і повзуна виконані ВІДПОВІДНІ заглиблення із сферичними поверхнями, що охоплюють сферичні головки згаданого стрижня, а, ВІДПОВІДНО до пропозиції, відстань між центрами сферичних головок стрижня L і діаметр стрижня D визначені виразом L = (2 5)D Особливістю пропонованого поршневого насосу є також і те, що на перехідній ДІЛЯНЦІ МІЖ сферичною головкою і циліндричною поверхнею стрижня виконана кільцева проточка, радіус якої R = (1,0 1,5)D Авторами експериментальне визначено, що відстань між центрами сферичних головок стрижня L і діаметр стрижня D визначені виразом L = (2 5)D Так при L 5D з'єднувальний елемент має підвищену рухомість, що приводить до появи тріщин втоми на поверхні стрижня і до його наступного руйнування Тому оптимальною є відстань між центрами сферичних головок стрижня L визначена виразом L = (2 5)D Виконання кільцевої проточки на перехідній ДІЛЯНЦІ між сферичною поверхнею головки і циліндричною поверхнею стрижня суттєво знижує ймовірність виникнення критичних напружень згину Оптимальний радіус проточки для стрижнів, виготовлених із вуглеродистих сталей, визначений експериментальне Так при R 1,50 були зареєстровані випадки передчасного руйнування стрижня через суттєве локальне зменшення його перетину Тому оптимальною є кільцева проточка, радіус якої R = (0,5 1,5)D Пропонована конструкція показана на схематичних кресленнях На фіг 1 зображена принципова схема поршневого насоса, на фіг 2 - вид І на фіг 1 (з'єднувальний еле мент - шарнірне зчленування штоків поршня і повзуна) Насос складається з циліндра 1з розміщеним у ньому поршнем 2, шток 3 якого з'єднаний зі штоком 4 повзуна 5 механізму перетворення обертального руху вала 6 за допомогою шатуна 7 у зворотно-поступальний рух зазначених повзунів Насос забезпечений з'єднувальним елементом, виконаним у вигляді стрижня 8 із двома сферичними головками 9 на його кінцях, а на звернених один до одного торцевых поверхнях штока 3 поршня 2 і штоку 4 повзуна 5 виконані ВІДПОВІДНІ поглиблення зі сферичними поверхнями 10, що охоплюють сферичні головки 9 стрижня 8 При цьому сферичні заглиблення можуть бути виконані на змінних вкладишах 11, як показано на фіг 2 Відстань між центрами сферичних головок 9 L і діаметр D стрижня 8 визначені виразом L = (2 5)D Для вибору осьових зазорів у кульових зчленуваннях передбачені гайки 12 Насос оснащений клапанами - усмоктувальним 13 і нагнітальним 14 і ВІДПОВІДНО трубопроводами - прийомним 15, що зв'язує насос з резервуаром 16, і напірним 17, підключеним до робочої мережі На переходній ДІЛЯНЦІ МІЖ КОЖНОЮ сферичною головкою 9 і циліндричною поверхнею стрижня 8 виконана кільцева проточка 18, радіус якої R = (1,0 1,5)D Пропонований насос працює так При переміщенні поршня 2 (фіг 1) у циліндрі 1 у напрямку від усмоктувального клапана 13 до приводної частини (ліворуч праворуч) обсяг гідравлічної камери збільшується, що супроводжується зменшенням у ній тиску рідини Тиск над усмоктувальним клапаном 13 падає нижче тиску в прийомному трубопроводі 15 Під ТИСКОМ різниці тисків тарілка усмоктувального клапана піднімається над сідлом, відкриваючи доступ у циліндр 1 твердості з прийомного трубопроводу 15 Нагнітальний клапан 14 при цьому закритий При досягненні поршнем 2 мертвого положення надходження рідини в циліндр 1 припиняється Тиск під усмоктувальним клапаном і над ним поступово вирівнюється, клапан 13 закривається, роз'єднуючи камери насоса і прийомний трубопровід 15 При зворотному ході поршня (праворуч ліворуч) тиск у циліндрі 1 збільшується внаслідок стиску рідини в замкнутому обсязі Під дією зростаючого тиску в циліндрі 1 піднімається тарілка нагнітального клапана 14 і рідина через трубопровід 17 подається в робочу мережу Після досягнення поршнем 2 другого мертвого положення тиск під клапаном 14 знижується і він закривається, роз'єднуючи камери насоса і нагнітальний трубопровід 17 Потім поршень 2 знову переміщають у напрямку від усмоктувального клапана 13 до приводної частини й описаний цикл роботи насоса повторюється У процесі роботи насоса зворотнопоступального переміщення разом з поршнем 2 (фіг 2) роблять шток 3 і рухомо з'єднаним з ним штоком 4 Завдяки тому, що насос забезпечений з'єднувальним елементом, виконаним у вигляді стрижня 8 з двома сферичними головками 9 на його кінцях, взаємодіючими з відповідними сферичними поверхнями, виконаними на звернених один 1921 до одного торцях штоків поршня і повзуна, а також оптимізацм геометричних параметрів з'єднувального елемента, забезпечується гарантована самоустановка зазначених штоків, що компенсує неспіВВІСНІСТЬ і непаралельність їх осей При неспіввісності осей кінематичної ланки "поршень шток поршня - шток повзуна - повзун" після збирання насосу або в результаті нерівномірного зносу тертьових пар виникає радіальний зсув осей одна щодо іншої Однак, завдяки наявності зазору ( між поверхнею бічних вкладишів і поверхнею стрижня 8 більшого, ніж зазначений радіальний зсув осей, великих радіальних зусиль не виникає, тому що зазначений зазор дозволяє стрижню 8 із двома сферичними головками 9 у визначених межах самовстановлюватися як з боку штока поршня, так і з боку штока повзуна Таким чином, підвищується експлуатаційна надійність насоса за рахунок розвантаження поршня від дії бічних сил Z Комп ютерна верстка С Волобуєв Підписано до друку 05 08 2003 Тираж 39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комгтет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна