Насос високого тиску з пневматичним приводом

1. Насос високого тиску з пневматичним приводом, що містить пневмоциліндр з верхньою та нижньою торцевими частинами та гідроциліндр, у пневмоциліндрі встановлено поршень з утворенням робочих камер змінного об'єму, сполучених з пневморозподільним пристроєм для їх почергового сполучення з джерелом стисненого газу та атмосферою, засіб реверсування пневматичного приводу та пневмоущільнення поршня, а у гідроциліндрі встановлено щонайменше один плунжер, який жорстко сполучено з поршнем пневмоциліндра, щонайменше один засіб для сполучення лінії подання рідини з гідравлічним блоком, щонайменше один засіб для сполучення лінії нагнітання рідини з гідравлічним блоком, клапани для забезпечення двостороннього нагнітання рідини та гідроущільнення плунжера, який відрізняється тим, що містить щонайменше два напрямних елементи, переважно у формі фігурних кілець, які розташовані у кільцевих пазах на бічній поверхні поршня з можливістю взаємодії з внутрішньою поверхнею пневмоциліндра, у гідроциліндрі додатково встановлено притискну втулку, сполучену з напрямною втулкою, та конічну втулку, діаметр яких більше ніж внутрішній діаметр плунжера, а гідроущільнення плунжера містить кільце та манжету, які встановлені між напрямною втулкою та конічною втулкою. 2. Насос за п. 1, який відрізняється тим, що напрямні елементи мають поздовжні пази на зовнішній бічній поверхні, які взаємодіють з внутрішньою поверхнею пневмоциліндра. 3. Насос за п. 1, який відрізняється тим, що на U 2 (19) 1 3 65634 4 тана як частина машинобудівного обладнання у ня лінії нагнітання рідини з гідравлічним блоком, хімічній, нафтовій та харчовій промисловості. клапани для забезпечення двостороннього нагніЗаявнику відомі аналогічні рішення насосів витання рідини та гідроущільнення плунжера. сокого тиску з пневматичним приводом (далі за Пневмоущільнення поршня містить гумове кітекстом - насос), серед яких найближчими за сукульце, яке розташоване у пазу поршня та взаємодіє пністю суттєвих ознак є наступні. з внутрішньою стінкою циліндра пневмоциліндра. Відомий насос, який містить пневмоциліндр з Недоліком відомих рішень є відносна складверхньою та нижньою торцевими частинами та ність конструкції, а також можливість зниження два гідроциліндри. У пневмоциліндрі встановлено ККД та надійності роботи насоса через можливість два поршні з утворенням робочих камер змінного осьового зміщення пари «плунжер-поршень». об'єму. У робочі камери почергово подають стисЗа прототип прийнято насос компанії нене повітря. У кожному гідроциліндрі встановле«Hydraulics International» (С. 2 рекламного проспено плунжер, який жорстко сполучено з відповідним кту, дата отримання заявником рекламного пропоршнем пневмоциліндра. Також у кожному гідроспекту - 12.12.2008 р.). Прототип містить один циліндрі встановлено засіб для сполучення лінії пневмоциліндр з верхньою та нижньою торцевими подання рідини з гідравлічним блоком та засіб для частинами та гідроциліндр. У пневмоциліндрі сполучення лінії нагнітання рідини з гідравлічним встановлено поршень з утворенням робочих каблоком, клапани для забезпечення двосторонньомер змінного об'єму, сполучених з пневморозподіго нагнітання рідини. Гідроущільнення плунжерів льним пристроєм для їх почергового сполучення з має вигляд набору ущільнювальних кілець, розтаджерелом стисненого газу та атмосферою. Також шованих у пазах втулок, які контактують з плунженасос містить засіб реверсування пневматичного рами (патент РФ № 2 246 037, опублікований приводу та пневмоущільнення поршня. У гідроци10.02.2005 у бюл. № 4). ліндрі встановлено плунжер, який жорстко сполуНедоліком аналогу є недостатнє динамічне гічено з поршнем пневмоциліндра. Гідроциліндр дроущільнення плунжерів та недостатнє пневмомістить щонайменше один засіб для сполучення ущільнення поршнів при роботі насоса. Як наслілінії подання рідини з гідравлічним блоком та щодок, можливість протікання рідини, яку найменше один засіб для сполучення лінії нагніперекачують, за ущільнення, та можливість просотання рідини з гідравлічним блоком, клапани для чування повітря з однієї робочої камери до іншої, забезпечення двостороннього нагнітання рідини та що знижує ККД роботи насоса, а також може призгідроущільнення плунжера. Пневмоущільнення вести до зниження надійності роботи насоса. поршня містить гумове кільце, яке розташоване у Додатково знижується надійність роботи насопазу поршня та взаємодіє з внутрішньою стінкою са за конструкцією аналогу через можливий знос циліндра пневмоциліндра. Гідроущільнення плунвнутрішньої поверхні втулок, які контактують з жера містить гумову прокладку або набір гумових плунжерами, що призводить до осьового зміщення прокладок, послідовно встановлених у втулці, у які плунжерів, жорстко сполучених з поршнями, під здійснює рух плунжер при роботі насоса. час роботи насоса. При значному зносі це може Недоліком прототипу є відносна складність призвести до пошкоджень внутрішньої поверхні конструкції, яка обумовлена розташуванням засопневмоциліндра та зменшенні строку експлуатації бу реверсування пневматичного приводу та пневвтулок, які контактують з плунжерами. морозподільного пристрою, а також можливість Також заявнику відома інформація про настузниження ККД та надійності роботи насоса через пні аналогічні за ознаками насоси: можливість осьового зміщення пари «плунжер- насос компанії «Haskel International», С. 4 репоршень» та можливості протікання гідравлічної кламного проспекту, дата отримання заявником частини. рекламного проспекту - 10.11.2009 р. В основу корисної моделі поставлено задачу - насос компанії «Resato», стор. 10 рекламного спрощення конструкції насоса з одночасним підпроспекту, дата отримання заявником рекламного вищенням надійності його роботи, а також підвипроспекту - 10.08.2010 р. щення строку експлуатації окремих деталей насо- насос компанії «Autoclave Engineers», С. 3 са шляхом зміни конструкції напрямних деталей рекламного проспекту, дата отримання заявником для пари «плунжер-поршень», створення додаткорекламного проспекту - 22.11.2009 р. вого динамічного ущільнення для плунжера під Аналогічні насоси мають наступні спільні з зачас роботи насоса та зміни конструкції засобу реявленою корисною моделлю ознаки, а саме місверсування пневматичного приводу, засобів для тять один пневмоциліндр з верхньою та нижньою сполучення лінії подання рідини, лінії нагнітання торцевими частинами та гідроциліндр. У пневморідини та клапанів для забезпечення двосторонциліндрі встановлено поршень з утворенням ронього нагнітання рідини. бочих камер змінного об'єму, сполучених з пневПоставлена задача вирішується таким чином, морозподільним пристроєм для їх почергового що насос високого тиску з пневматичним привосполучення з джерелом стисненого газу та атмосдом, який містить пневмоциліндр з верхньою та ферою. Також насос містить засіб реверсування нижньою торцевими частинами та гідроциліндр, у пневматичного приводу та пневмоущільнення попневмоциліндрі встановлено поршень з утворенршня. У гідроциліндрі встановлено плунжер, який ням робочих камер змінного об'єму, сполучених з жорстко сполучено з поршнем пневмоциліндра. пневморозподільним пристроєм для їх почерговоГідроциліндр містить щонайменше один засіб для го сполучення з джерелом стисненого повітря та сполучення лінії подання рідини з гідравлічним атмосферою, засіб реверсування пневматичного блоком та щонайменше один засіб для сполученприводу та пневмоущільнення поршня, а у гідро 5 65634 6 циліндрі встановлено щонайменше один плунжер, може містити два перепускні пружинні клапани, які який жорстко сполучено з поршнем пневмоциліндрозташовані на верхній та нижній торцевих частира, щонайменше один засіб для сполучення лінії нах пневмоциліндра відповідно з можливістю конподання рідини з гідравлічним блоком, щонайметакту з поршнем та пневматично сполучені з атмонше один засіб для сполучення лінії нагнітання сферою і між собою. Таке виконання засобу рідини з гідравлічним блоком, клапани для забезреверсування пневматичного приводу дозволяє печення двостороннього нагнітання рідини та гідспростити схему реверсування та конструкцію нароущільнення плунжера, відповідно до корисної соса в цілому. моделі, поршень містить щонайменше два напряЗасіб реверсування пневматичного приводу мних елемента, переважно у формі фігурних кіможе містити верхнє магнітне кільце та нижнє маглець, які розташовані у кільцевих пазах на бічній нітне кільце, які розташовані на відповідних торцеповерхні поршня з можливістю взаємодії з внутрівих поверхнях поршня, та верхній магнітний клашньою поверхнею пневмоциліндра, у гідроциліндрі пан, встановлений на верхній торцевій частині додатково встановлено притискну втулку, сполупневмоциліндра з можливістю взаємодії магнітночену з напрямною втулкою, та конічну втулку, діаго приводу клапана з верхнім магнітним кільцем, і метр яких більше ніж внутрішній діаметр плунженижній магнітний клапан, встановлений на нижній ра, а гідроущільнення плунжера містить кільце та торцевій частині пневмоциліндра з можливістю манжету, які встановлені між напрямною втулкою взаємодії магнітного приводу клапана з нижнім та конічною втулкою. магнітним кільцем. Таке виконання засобу реверНаявність напрямних елементів на бічній посування пневматичного приводу дозволяє застоверхні поршня з можливістю взаємодії з внутрішсувати безконтактне керування перепускними кланьою поверхнею пневмоциліндра та напрямної панами та таким чином збільшити надійність втулки, встановленої у гідроциліндрі, зменшує роботи реверсування та насоса в цілому. осьове зміщення пари «поршень-плунжер» та відЯк клапани для забезпечення двостороннього повідно збільшує термін експлуатації плунжера. нагнітання рідини може бути використано пружинні Виконання напрямних елементів переважно у фозворотні клапани, що дозволяє спростити конструрмі фігурних кілець дозволяє спростити технологію кцію гідравлічної частини насоса та підвищити їх виготовлення та розташування у кільцевих панадійність роботи запірної арматури. зах плунжера. Наявність притискної втулки, сполуЗасіб для сполучення лінії подання рідини з гіченої з напрямною втулкою, конічної втулки та дравлічним блоком та засіб для сполучення лінії кільця з манжетою, встановлених між напрямною нагнітання рідини з гідравлічним блоком можуть втулкою та конічною втулкою, створює динамічне бути виконані як втулка з внутрішньою різьбою та ущільнення та не дозволяє рідині потрапити у розовнішньою різьбою, сполученою з відповідною бочі порожнини. різьбою гідроциліндра, що спрощує конструкцію Напрямні елементи поршня можуть мати позгідравлічної частини і технологічність виготовлендовжні пази на зовнішній бічній поверхні, які взаєня насоса та дозволяє підвищити зручність під'єдмодіють з внутрішньою поверхнею циліндра пневнання насоса до лінії подання рідини і лінії нагнімоциліндра, що дозволяє проходити стисненому тання рідини. повітрю через напрямні елементи до пневмоущіДля пояснення суті корисної моделі нижче нальнення поршня, притискати його до внутрішньої ведено приклад конкретного виконання насоса. поверхні циліндра пневмоциліндра та поршня та Приклад ілюструється наступними кресленнями: отримати динамічне пневмоущільнення, що підфіг. 1 - загальний вид насоса ; вищує ККД насоса та надійність його роботи. фіг. 2 - вид А-А на фіг. 1. Напрямні елементи можуть бути виконані з Креслення, що пояснюють корисну модель, а тефлону, що дозволяє зменшити тертя напрямних також наведений приклад конкретного виконання елементів при їх взаємодії з внутрішньою поверхнасоса, ніяким чином не обмежують обсяг доманею циліндра пневмоциліндра та підвищити термін гань, викладений у формулі, а тільки пояснюють експлуатації пневматичної частини насоса. суть корисної моделі. Напрямну втулку може бути виконано з тефНасос містить пневмоциліндр, який складаєтьлону, що дозволяє зменшити тертя напрямної втуся з циліндра 1 з верхньою 2 і нижньою 3 торцелки при її взаємодії з зовнішньою поверхнею плувими частинами та гідроциліндр 4. У пневмоциліннжера та уникнути пошкоджень цих деталей. дрі встановлено поршень 5 з утворенням робочих Пневморозподільний пристрій може бути розкамер 6 та 7. Робоча камера 6 сполучена із золотташовано на верхній торцевій частині пневмоциліниковим пневморозподільником 8 через повітряндра, що дозволяє спростити конструкцію насоса ний трубопровід 9. Робоча камера 7 сполучена з та, як наслідок, зробити її більш технологічною у золотниковим пневморозподільником 8 через кавиготовленні та складанні, що зменшує також сонал 10 у верхній 2 торцевій частині пневмоциліндбівартість насоса. ра. Золотниковий пневморозподільник 8 розташоЗолотниковий пневморозподільник може бути вано на верхній 2 торцевій частині використано як пневморозподільний пристрій, що пневмоциліндра та сполучено з джерелом стиснедодатково підвищує надійність роботи насоса та ного повітря (на кресленні не показано) та атмосдозволяє розміщувати пневморозподільний приферою через відкриті канали та суфлер-поглинач стрій на верхній торцевій частині пневмоциліндра шуму 23. Засіб реверсування пневматичного придля підвищення технологічності виготовлення наводу містить перепускний пружинний клапан 11, соса. який розташовано на верхній 2 торцевій частині Засіб реверсування пневматичного приводу пневмоциліндра, та перепускний пружинний кла 7 65634 8 пан 12, який розташовано на нижній 3 торцевій сування дозволяє змінювати подачу насоса від частині пневмоциліндра. Перепускні пружинні клануля до максимального значення без застосуванпани 11 та 12 містять відповідно шток 13 та 14. ня будь-яких засобів частотного регулювання. Перепускні пружинні клапани 11 та 12 сполучено з При переміщенні поршня 5 переміщується і атмосферою через технологічні отвори (на кресжорстко сполучений з ним плунжер 18. В залежноленні не показано) у верхній 2 та нижній 3 торцесті від напрямку переміщення плунжера 18 викових частинах пневмоциліндра. Перепускні пружиннується набирання рідини до робочої порожнини ні клапани 11 та 12 сполучено між собою через гідроциліндра 4, при цьому пружинний зворотний трубопровід 15. На бічній поверхні у кільцевих паклапан 22 закритий, а пружинний зворотний клазах поршня 5 розташовано два фігурних кільця 16. пан 21 відкритий, або витіснення рідини з робочої Фігурні кільця 16 мають поздовжні пази на зовнішпорожнини гідроциліндра 4, при цьому пружинний ній бічній поверхні (на кресленні не показано). зворотний клапан 22 відкритий під напором рідини, Пневмоущільнення поршня має вигляд кільцевого а пружинний зворотний клапан 21 закритий. ущільнення 17. Динамічне ущільнення для плунжера 18 здійсУ гідроциліндрі 4 встановлено плунжер 18. В нюють наступним чином. На конічну втулку 24 самодифікаціях насосів можливе встановлення двох дять ущільнювальне кільце 25 та манжету 26, за гідроциліндрів та двох плунжерів зустрічно один якими розташовують напрямну втулку 27 та приодному, що дозволяє додатково підвищити продутискну втулку 28. При роботі насоса рідина вільно ктивність роботи насоса, зняти втомні напруження проходить через зазор між діаметром конічної втуматеріалів деталей гідрочастини насоса, тим салки 24 та діаметром плунжера 18 та натискує на мим покращити роботу насоса. Плунжер 18 жорстущільнювальне кільце 25. Ущільнювальне кільце ко сполучено з поршнем 5 пневмоциліндра. Гідро25 у свою чергу тисне на юбку манжети 26 та прициліндр 4 містить втулку 19 для сполучення лінії тискається до внутрішньої стінки отвору гідроциліподання рідини з гідравлічним блоком та втулку 20 ндра 4, таким чином, запобігаючи рідині вийти за для сполучення лінії нагнітання рідини з гідравлічущільнювальну манжету 27, яка у свою чергу, ущіним блоком. Як варіант здійснення, втулки 19 та льнюється на плунжері та виконує роль динамічно20 також можуть бути невід'ємними частинами го ущільнення. гідроклапанів. Сполучення втулок 19 та 20 з гідроДинамічне ущільнення для поршня 5 здійснюциліндром 4 виконується через зовнішню різьбу на ють наступним чином. Стиснене повітря проникає втулках. Сполучення втулок 19 та 20 з лініями поу пази певного фігурного кільця 16 в залежності дання та нагнітання рідини (на кресленні не покавід напрямку руху поршня 5 та стискає пневмоущізано) виконується через внутрішню різьбу на втулльнення 17, ущільнюючи його по внутрішній стінці ках. Гідроциліндр 4 містить пружинні зворотні циліндра 1 та посадочному місці на поршні. клапани 21 та 22 для забезпечення двосторонньоДеталі насоса можуть виготовлятись з відомих го нагнітання рідини. Гідроциліндр 4 містить наматеріалів із застосуванням стандартного обладпрямну втулку 27, притисну втулку 28 та конічну нання. втулку 24 (фіг. 2). Внутрішній діаметр зазначених Так циліндр 1 може бути виконаний з нержавівтулок 24 та 28 більше діаметра плунжера 18. Гідючої сталі та мати зміцнююче внутрішнє покриття, роущільнення плунжера містить ущільнювальне з алюмінію та мати зміцнююче внутрішнє покриття. кільце 25 та манжету 26, що встановлені між коніПоршень 5 може бути виконаний з алюмінію, нікечною втулкою 24 та напрямною втулкою 27. Нальованої сталі та нержавіючої сталі. Діаметр порпрямна втулка 27 сполучена з притискною втулкою шня є постійним для насосів з різною продуктивні28. стю. Плунжер 18 може бути виконаний з Здійснюють роботу насоса наступним чином. нержавіючої сталі, з нержавіючої сталі з покриттям Подають стиснене повітря через пневморозкарбіду вольфраму, з твердим хромовим покритподільник 8 почергово до робочих камер 6 та 7 тям, твердих сплавів (стеліту) тощо. Діаметр плупневмоциліндра через трубопровід 9 або канал 10. нжера залежить від типу насоса, тобто його продуСтиснене повітря діє на поршень 5, приводячи ктивності. його у рух у прямому та зворотному напрямку в Фігурне кільце 16 може бути виконано з тефзалежності від положення золотника пневморозлону, а напрямна втулка 27 може бути виконана з подільника 8. тефлону з наповнювачем або бронзи. Матеріали Забезпечують реверсування пневматичної чадеталей гідрочастини та деталей гідроущільнення стини насоса шляхом переключення положення залежать від типу рідини, що перекачують, темпезолотника пневморозподільника 8, який керується ратури та тиску нагнітання. Зокрема, деталі гідроперепускними пружинними клапанами 11 та 12. частини можуть виконуватися з нержавіючої сталі. Перепускні пружинні клапани 11 та 12 почергово Динамічні ущільнення можуть бути виконані з спрацьовують при досягненні поршнем 5 відповідсинтетичної гуми, надвисокомолекулярного поліених крайніх положень та контакті зі штоками 13 та тилену та тефлону. 14 перепускних клапанів. При спрацьовуванні клаНасос може бути зібраний з використання техпанів 11 та 12 змінюється напрямок результуючого нологічного обладнання для серійного складання. навантаження на золотник пневморозподільника Заявлена корисна модель дозволяє отримати 8. При цьому золотник переміщується з одного спрощення конструкції насоса з одночасним підкрайнього положення в інше, що призводить до вищенням надійності його роботи, а також підвипереключення порожнин 6 та 7 між нагнітанням щення строку експлуатації окремих деталей насостисненого повітря та його випуском через техноса. логічні отвори до атмосфери. Такий метод ревер 9 65634 10 11 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 65634 Підписне 12 Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601