RU188588U1

RU188588U1 - Hydraulic pump piston

Info

Publication number: RU188588U1
Application number: RU2018131784U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Михайлович Буров; Олег Викторович Душко; Владимир Александрович Перфилов; Владимир Викторович Ярошик
Priority date: 2018-09-03
Filing date: 2018-09-03
Publication date: 2019-04-17

Abstract

Полезная модель относится к гидравлическим насосам, а именно цилиндропоршневым парам. Поршень гидравлического насоса содержит металлический сердечник, на наружной поверхности которого выполнены кольцевые углубления разного диаметра, образующие в продольном сечении ступенчатый профиль, состоящий из двух кольцевых поверхностей выступов с установленными на выступах, разрезными компрессионными кольцами, выполненными из металла, кольцевых поверхностей углублений сопряженных с ними торцевых поверхностей, выполненных перпендикулярно оси поршня. При этом кольцевой торец наибольшего диаметра сердечника выполнен под самотормозящим углом ρ к вертикальной оси поршня и одновременно под острым углом α=90°-ρ к горизонтальной оси поршня. Кроме этого, в металлическом сердечнике между выступами выполнены два кольцевых канала и восемь радиальных каналов, а на посадочной (внутренней) поверхности сердечника выполнены два продольных канала. Сообщающиеся между собой каналы предназначены для перемещения рабочей жидкости из полости цилиндра насоса в вышеупомянутые каналы. Металлический сердечник без разъема посредством вулканизации скреплен с уплотнителем, выполненным из эластичного материала и содержащим рабочую поверхность с поршнем насоса и контактную поверхность с цилиндром насоса, при этом контактная поверхность образует сопряжение кромки диаметра уплотнителя с торцевой поверхностью наибольшего диаметра сердечника. Техническим результатом полезной модели является повышение эксплуатационной надежности и срока службы поршня. 3 ил.The utility model relates to hydraulic pumps, namely, cylinder-piston pairs. The piston of a hydraulic pump contains a metal core, on the outer surface of which there are annular recesses of different diameters, which form in a longitudinal section a stepped profile consisting of two annular surfaces of the protrusions mounted on the projections, split compression rings made of metal, annular surfaces of the recesses associated with their end faces surfaces made perpendicular to the piston axis. In this case, the annular end of the largest diameter of the core is made at a self-braking angle ρ to the vertical axis of the piston and at the same time at an acute angle α = 90 ° -ρ to the horizontal axis of the piston. In addition, two annular channels and eight radial channels are made in the metal core between the projections, and two longitudinal channels are made on the landing (inner) surface of the core. The interconnected channels are designed to move the working fluid from the cavity of the pump cylinder into the above-mentioned channels. A metal core without a connector by vulcanization is bonded with a seal made of elastic material and containing a working surface with a pump piston and a contact surface with the pump cylinder, and the contact surface mates the edge of the diameter of the seal with the end surface of the largest diameter of the core. The technical result of the invention is to increase the operational reliability and service life of the piston. 3 il.

Description

Полезная модель относится к гидравлическим насосам, а именно к поршням и уплотнителям цилиндропоршневых пар.The invention relates to hydraulic pumps, namely to pistons and seals of cylinder-piston pairs.

Известен цилиндропоршневой узел насоса с резинометаллическим поршнем, манжета которого установлена на наружной поверхности металлического сердечника, выполненного в форме кольцевых канавок разного диаметра, при этом манжета крепиться к торцу металлического сердечника шайбой с гайкой. Сердечник поршня содержит внутри полости и каналы для подвода смазочно-охлаждающей жидкости с целью дополнительной смазки поверхности цилиндра и отвода избытка теплоты [АС №1388582 4 F04B 21/04, - аналог].Known cylinder-piston unit of the pump with a rubber-metal piston, the cuff of which is installed on the outer surface of the metal core, made in the form of annular grooves of different diameters, while the cuff is attached to the end of the metal core by a washer with a nut. The piston core contains inside the cavity and channels for the supply of coolant to further lubricate the surface of the cylinder and the removal of excess heat [AC No. 1388582 4 F04B 21/04, - analog].

Из-за несоосности осей поршня и цилиндра возникает неравномерность контактных напряжений на поверхности трения поршня с цилиндром, в результате происходит неравномерный износ манжеты и снижение параметров рабочего давления насоса, что снижает срок службы устройства.Due to the misalignment of the piston and cylinder axes, uneven contact stresses occur on the friction surface of the piston with the cylinder, resulting in uneven cuff wear and a decrease in the operating pressure of the pump, which reduces the service life of the device.

Известен поршень нефтяного насоса, содержащий металлический сердечник и установленный на нем в кольцевых углублениях разного диаметра резиновый уплотнитель, выполненный с высоким модулем упругости на наружной поверхности, состоящей из рабочей и контактной поверхностей. При этом резиновый уплотнитель без разъема скреплен с сердечником посредством вулканизации [АС №1675604, F16J 15/16 - прототип].Known piston oil pump containing a metal core and mounted on it in the annular recesses of different diameter rubber seal made with a high modulus of elasticity on the outer surface consisting of working and contact surfaces. In this case, a rubber seal without a connector is bonded to the core by means of vulcanization [AC No. 1675604, F16J 15/16 is a prototype].

Недостатком известной конструкции поршня является неравномерный износ уплотнителя вследствие неравномерности контактных напряжений на поверхности трения уплотнителя и цилиндра, возникающих из-за несоосности оси поршня с осью цилиндра и низкой точности посадки геометрических размеров уплотнителя.A disadvantage of the known piston design is uneven wear of the seal due to uneven contact stresses on the friction surface of the seal and the cylinder, due to the misalignment of the piston axis with the axis of the cylinder and the low accuracy of the fit of the geometrical dimensions of the seal.

Кроме этого, в процессе работы поршня, из-за действия знакопеременных сил трения нарушается крепление уплотнителя с сердечником по наибольшему диаметру контактной торцевой поверхности, в результате происходит износ (эффект «разлахмачивания») кромки прямоугольного сопряжения контактной и торцевой поверхностей уплотнителя с сердечником по кольцевому периметру. Указанные недостатки являются причиной снижения эксплуатационной надежности и срока службы уплотнителя.In addition, during the operation of the piston, due to the action of alternating friction forces, the seal with the core over the largest diameter of the contact end surface is broken, resulting in wear (“rastlahmachivaniya” effect) of the edge of the rectangular junction of the contact and end surfaces of the seal with the core along the ring perimeter . These deficiencies are the cause of reduced operational reliability and seal life.

Техническим результатом полезной модели является повышение эксплуатационной надежности и срока службы поршня.The technical result of the invention is to increase the operational reliability and service life of the piston.

Техническая задача полезной модели - повышение эксплуатационной надежности и срока службы поршня за счет уменьшения несоосности осей поршня и цилиндра насоса при одновременном устранении износа кромки уплотнителя по наибольшему диаметру сопряжения сердечника с уплотнителем.The technical task of the utility model is to increase the operational reliability and service life of the piston by reducing the misalignment of the axes of the piston and the pump cylinder, while simultaneously eliminating the wear of the edge of the seal along the largest diameter of the interface between the core and the seal.

Решение технической задачиThe solution of the technical problem

Поршень гидравлического насоса, содержащий металлический сердечник, на наружной поверхности которого выполнены кольцевые углубления разного диаметра, образующие в продольном сечении ступенчатый профиль сердечника, состоящий из кольцевых поверхностей выступов и сопряженных с ними кольцевых торцевых поверхностей, выполненных перпендикулярно оси поршня, установленный на сердечнике и закрепленный на нем без разъема, посредством вулканизации, эластичный уплотнитель, в котором кольцевой торец наибольшего диаметра металлического сердечника выполнен под острым углом к горизонтальной оси поршня и самотормозящим углом к вертикальной оси поршня и образующий с сопряженной поверхностью углубления внутреннюю кольцевую полость, обеспечивающую самоторможение эластичного уплотнителя, кроме этого на двух кольцевых выступах сердечника, установлены разрезные металлические компрессионные кольца, а в металлическом сердечнике между кольцевыми выступами выполнены два кольцевых канала и восемь радиальных каналов, а на внутренней поверхности сердечника выполнены два продольных канала, сообщающиеся между собой и рабочей полостью насоса вышеназванные каналы предназначены для перемещения рабочей жидкости внутри поршня насоса.A hydraulic pump piston containing a metal core, on the outer surface of which there are annular indentations of different diameters that form in a longitudinal section a stepped profile of the core, consisting of annular surfaces of protrusions and associated annular end surfaces perpendicular to the piston axis, mounted on the core and fixed on without a connector, by vulcanization, an elastic seal, in which the annular end of the largest diameter of the metal heart The nick is made at an acute angle to the horizontal axis of the piston and a self-braking angle to the vertical axis of the piston and forming an internal annular cavity with the mating surface of the recess, which ensures self-braking of the elastic seal, in addition to the two annular protrusions of the core, there are split metal compression rings, and in the metal core between annular projections made two annular channels and eight radial channels, and on the inner surface of the core there are two longitudinal channel, communicating with each other and the working cavity of the pump the above channels are designed to move the working fluid inside the pump piston.

Сущность полезной моделиThe essence of the utility model

В предлагаемой конструкции поршень гидравлического насоса, включающий металлический сердечник, на наружной поверхности которого выполнены кольцевые углубления разного диаметра, образованные сопряжением кольцевых поверхностей выступов и кольцевых торцевых поверхностей, выполненных перпендикулярно оси поршня, которые образуют в продольном сечении ступенчатый профиль сердечника, состоящий из кольцевых поверхностей выступов с установленными на выступах разрезными компрессионными кольцами, выполненными из металла, кольцевых торцевых поверхностей и кольцевых поверхностей впадин. На ступенчатый профиль сердечника установлен и скреплен с сердечником без разъема, посредством вулканизации резиновый уплотнитель. На двух выступах сердечника установлены разрезные компрессионные кольца, выполненные из металла. Торцы кольцевых впадин сердечника выполнены перпендикулярно к горизонтальной оси поршня, при этом кольцевой торец наибольшего диаметра сердечника выполнен под острым углом к горизонтальной оси и самотормозящим углом к вертикальной оси поршня и образующий с сопряженной поверхностью впадины внутреннюю кольцевую полость, препятствующую появлению сил трения движения по кольцевому периметру на торцевой поверхности наибольшего диаметра контакта уплотнителя с сердечником, в результате чего обеспечивается устойчивое самоторможение резинового уплотнителя, а на кромке контактной поверхности уплотнителя с цилиндром насоса образуется постоянная технологическая посадка с зазором, исключающая износ уплотнителя по кольцевому периметру в сопряжении контактной и торцевой поверхностей, что позволяет повысить его эксплуатационную надежность и срок службы поршня.In the proposed design, a hydraulic pump piston comprising a metal core, on the outer surface of which there are annular indentations of different diameters formed by mating the annular surfaces of the protrusions and annular end surfaces made perpendicular to the axis of the piston, which in the longitudinal section form the stepped profile of the core consisting of the annular surfaces of the projections with mounted on protrusions split compression rings made of metal, annular ends x surfaces and the surfaces of annular troughs. On the stepped profile of the core is installed and fastened with a core without a connector, by vulcanizing rubber seal. Split compression rings made of metal are installed on the two protrusions of the core. The ends of the annular depressions of the core are made perpendicular to the horizontal axis of the piston, while the annular end of the largest diameter of the core is made at an acute angle to the horizontal axis and self-braking angle to the vertical axis of the piston and forming an annular cavity with the mating surface of the depression that prevents the appearance of frictional forces along the annular perimeter on the end surface of the largest contact diameter of the seal with the core, resulting in a stable self-retardation of the cutting A new seal and a constant technological fit with a gap on the edge of the contact surface of the seal with the pump cylinder eliminates wear of the seal around the circumferential perimeter in the mating contact and end surfaces, which improves its operational reliability and service life of the piston.

В настоящий момент в буровых и нефтяных насосах используют резину с коэффициентом трения покоя

, что соответствует самотормозящим углам

от ρ=11,3° до ρ=30,9°, а острый угол, образующий внутреннюю кольцевую полость равен α=(90°-ρ) и соответственно α=78,7°-59,1°, что обеспечивает надежное торможение уплотнителя на торцевой поверхности сердечника.Currently in the drilling and oil pumps use rubber with a coefficient of friction of rest

that corresponds to self-braking corners

from ρ = 11.3 ° to ρ = 30.9 °, and the acute angle forming the inner annular cavity is α = (90 ° -ρ) and respectively α = 78.7 ° -59.1 °, which ensures reliable braking seal on the end surface of the core.

Металлический сердечник внутри посадочного отверстия содержит расточенные кольцевые, продольные и радиальные каналы, сообщающиеся между собой, что дает возможность перемещать рабочую жидкость из рабочей полости цилиндра по выше упомянутым каналам, воздействуя на разрезные компрессионные кольца, которые под давлением рабочей жидкости воздействуют на резиновый уплотнитель, поджимая его к цилиндру, чем компенсируется несоосность осей поршня и цилиндра и повышается геометрическая точность посадки поршня и цилиндра насоса. В результате обеспечивается равномерный износ контактных поверхностей поршня с уплотнителем и соответственно устраняется износ кромки уплотнителя («эффект разлахмачивания»), что также обеспечивает его эксплуатационную надежность и повышение срока службы поршня.The metal core inside the mounting bore contains bored annular, longitudinal and radial channels interconnected, which makes it possible to move the working fluid from the working cavity of the cylinder along the above-mentioned channels, affecting the split compression rings, which, under the pressure of the working fluid, act on the rubber sealant, pressing it to the cylinder than offset the misalignment of the axes of the piston and cylinder and increases the geometric accuracy of the piston and cylinder of the pump. As a result, uniform wear of the contact surfaces of the piston with a seal is ensured and, accordingly, wear of the edge of the seal is eliminated (“rastlahmachivaniya”), which also ensures its operational reliability and increase the service life of the piston.

Таким образом, в предлагаемом поршне за счет исключения несоосностей осей поршня и цилиндра образуется постоянная технологическая посадка с зазором, исключающая износ на кромке контактной поверхности уплотнителя, а, следовательно, повышается его эксплуатационная надежность и, соответственно, срок службы поршня, в сравнении поршнем по прототипу, что и является новым техническим результатом заявленной полезной модели.Thus, in the proposed piston, by eliminating misalignment of the axes of the piston and cylinder, a constant technological fit is formed with a gap, eliminating wear on the edge of the contact surface of the seal, and, consequently, its operational reliability and, accordingly, piston service life increase, compared to the piston of the prototype , which is a new technical result of the claimed utility model.

Сущность полезной модели поясняется графическим материалом:The essence of the utility model is illustrated graphic material:

- на фиг. 1 изображен продольный разрез поршня;- in fig. 1 shows a longitudinal section of the piston;

- на фиг. 2 - поперечный разрез поршня.- in fig. 2 is a cross section of the piston.

- на фиг. 3 - представлен вид I кромки контактной поверхности уплотнителя.- in fig. 3 is a view of the I edge of the contact surface of the seal.

УстройствоDevice

Поршень гидравлического насоса содержит металлический сердечник 1, на наружной поверхности которого выполнены кольцевые углубления разного диаметра, образующие в продольном сечении ступенчатый профиль, состоящий из двух кольцевых поверхностей выступов 2 с установленными на выступах 2 разрезными компрессионными кольцами 3, выполненными из металла, кольцевых поверхностей углублений 4 и сопряженных с ними торцевых поверхностей 5, выполненных перпендикулярно оси поршня. При этом кольцевой торец наибольшего диаметра сердечника 1 выполнен под самотормозящим углом ρ к вертикальной оси поршня и одновременно под острым углом α=90°-ρ к горизонтальной оси поршня. Кроме этого, в металлическом сердечнике 1 между выступами 2 выполнены два кольцевых канала 6 и восемь радиальных каналов 7, а на посадочной (внутренней) поверхности сердечника 1 выполнены два продольных канала 8. Сообщающиеся между собой каналы 6, 7 и 8, предназначены для перемещения рабочей жидкости из полости цилиндра насоса в вышеупомянутые каналы. Металлический сердечник 1 неразъемно, посредством вулканизации, скреплен с уплотнителем 9, выполненным из эластичного материала, например, из резины, и содержащим рабочую поверхность 10 с поршнем насоса и контактную поверхность 11 с цилиндром насоса, при этом контактная поверхность 11 образует сопряжение кромки наибольшего диаметра уплотнителя 9 с торцевой поверхностью 5 сердечника 1. Работа устройстваThe piston of a hydraulic pump contains a metal core 1, on the outer surface of which there are annular recesses of different diameters, which in a longitudinal section form a stepped profile consisting of two annular surfaces of protrusions 2 with 2 split compression rings 3 made of metal, annular surfaces of recesses 4 and associated with them end surfaces 5, made perpendicular to the axis of the piston. In this case, the annular end of the largest diameter of the core 1 is made at a self-braking angle ρ to the vertical axis of the piston and at the same time at an acute angle α = 90 ° -ρ to the horizontal axis of the piston. In addition, in the metal core 1 between the protrusions 2 there are two annular channels 6 and eight radial channels 7, and on the landing (inner) surface of the core 1 there are two longitudinal channels 8. The communicating channels 6, 7 and 8 are interconnected to move the working fluid from the cavity of the pump cylinder into the above channels. The metal core 1 is integrally bonded by vulcanization with a seal 9 made of an elastic material, for example rubber, and containing a work surface 10 with a pump piston and a contact surface 11 with a pump cylinder, and the contact surface 11 forms a pair of edges of the largest diameter of the seal 9 with an end surface of 5 core 1. Device operation

Поршень работает следующим образом. При рабочем ходе поршня при перемещении влево рабочая гидравлическая жидкость воздействует на рабочую поверхность 10 уплотнителя, при этом давление рабочей жидкости передается через сообщающиеся между собой каналы 6, 7 и 8 на компрессионные кольца 3, которые разжимаются, воздействуют на резиновый уплотнитель 9, поджимая его к цилиндру насоса, при этом компенсируется несоосность осей поршня и цилиндра и тем самым повышается точность геометрической посадки поршня и цилиндра, в результате обеспечивается равномерный износ контактной поверхности 11 уплотнителя 9 с цилиндром насоса. При холостом ходе поршня при его перемещении вправо давление в каналах 6, 7 и 8 падает, компрессионные кольца 3 сжимаются и принимают исходное положение, в результате снижается сила трения на контактной поверхности 11 уплотнителя 9 с цилиндром насоса. Одновременно на кромке контактной поверхности 11 уплотнителя 9 с сердечником 1 образуется постоянная технологическая посадка с зазором, исключающая износ кромки уплотнителя 9.The piston works as follows. When the working stroke of the piston when moving to the left working hydraulic fluid acts on the working surface 10 of the seal, while the pressure of the working fluid is transmitted through interconnecting channels 6, 7 and 8 to the compression rings 3, which expand, affect the rubber seal 9, pressing it to the pump cylinder is compensated for by the misalignment of the axes of the piston and cylinder, thereby increasing the geometrical fit of the piston and cylinder, resulting in uniform wear of the contact surface 9 STI 11 seal the pump cylinder. When idling the piston when it is moved to the right, the pressure in the channels 6, 7 and 8 drops, the compression rings 3 are compressed and take the initial position, as a result, the friction force on the contact surface 11 of the seal 9 with the pump cylinder decreases. At the same time on the edge of the contact surface 11 of the seal 9 with the core 1 is formed a constant technological fit with a gap, eliminating wear of the edges of the seal 9.

Таким образом, снижение износа контактной поверхности уплотнителя с сердечником способствует повышению эксплуатационной надежности поршня и срока его службы, вследствие чего исключается (эффект «разлахмачивания») кромки уплотнителя.Thus, reducing the wear of the contact surface of the seal with the core contributes to an increase in the operational reliability of the piston and its service life, as a result of which the “ramming” effect is eliminated on the edge of the seal.

Claims

A hydraulic pump piston containing a metal core, on the outer surface of which there are annular indentations of different diameters that form in a longitudinal section a stepped profile of the core, consisting of annular surfaces of protrusions and associated annular end surfaces perpendicular to the piston axis, mounted on the core and fixed on without a connector, by means of vulcanization, an elastic sealant, characterized in that the annular end of the largest diameter is metallic the core is made at an acute angle to the horizontal axis of the piston and a self-braking angle to the vertical axis of the piston and forming an internal annular cavity with the mating surface of the recess, which provides self-retarding of the elastic seal, in addition, two metal annular compression rings are installed on the two annular projections of the core, and in the metal core two annular channels and eight radial channels are made between the annular protrusions, and two are made on the inner surface of the core longitudinal channels communicating with each other and the working cavity of the pump, the above-mentioned channels are designed to move the working fluid inside the pump piston.