RU2022168C1

RU2022168C1 - Manual two-cylinder hydraulic pump

Info

Publication number: RU2022168C1
Authority: RU
Inventors: О.В. Ивановский
Original assignee: Уральский научно-исследовательский институт метрологии
Priority date: 1990-10-22
Filing date: 1990-10-22
Publication date: 1994-10-30

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: first and second pistons are located in cylinders for motion in anti-phase by means of common operating handle mounted in the housing in pumping axis and located between them. Distribution devices include suction valve for periodic connection of first cylinder with reservoir for the liquid being handled and discharge valve for connecting the second cylinder with delivery hydraulic line of the pump. First cylinder is brought in communication with second cylinder by means of check valve which opens towards second cylinder. Effective area of first cylinder is more than that of second cylinder by 1.1 to 2.0 times. EFFECT: enhanced efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к технике высоких и сверхвысоких гидростатических давлений. The invention relates to techniques for high and ultrahigh hydrostatic pressures.

Известные ручные поршневые гидронасосы [1] не позволяют получать высокие и сверхвысокие гидростатические давления, например 1000 атм и более, что связано с тем, что в каждом цикле за один ход поршня избыточное давление в цилиндрах гидронасоса возрастает, начиная от нуля до предельного значения, в связи с чем практически подобными гидронасосами можно развить при соответствующем выборе диаметра цилиндра давление порядка 150-200 кг/см² или во всяком случае не более 500-600 кг/см².Known manual piston hydraulic pumps [1] do not allow to obtain high and ultrahigh hydrostatic pressures, for example 1000 atm or more, due to the fact that in each cycle overpressure in the cylinders of the hydraulic pump increases in a single stroke of the piston, starting from zero to the limit value, in therefore practically similar hydraulic pumps can be developed with an appropriate choice of cylinder diameter pressure of about 150-200 kg / cm ² or, in any case, no more than 500-600 kg / cm ² .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому гидронасосу является ручной двухцилиндровый гидронасос [2], содержащий корпус с емкостью для перекачиваемой жидкости, первый и второй поршни, размещенные в цилиндрах с возможностью движения в противофазе от общей приводной рукоятки, установленной в корпусе на оси качания и расположенной между ними, средства распределения, включающие всасывающий и нагнетательный клапаны. The closest in technical essence to the proposed hydraulic pump is a manual two-cylinder hydraulic pump [2], comprising a housing with a capacity for the pumped liquid, the first and second pistons placed in cylinders with the ability to move in antiphase from the common drive handle mounted in the housing on the swing axis and located between them, means of distribution, including suction and discharge valves.

При высоких давлениях порядка 700-1000 атм и особенно при сверхвысоких давлениях 1000-4000 атм на работу этого гидронасоса и подобных ему существенное влияние оказывает сжимаемость жидкости и объемная податливость рабочей полости цилиндров до нагнетательного клапана. At high pressures of the order of 700-1000 atm and especially at ultrahigh pressures of 1000-4000 atm, the compressibility of the fluid and the volumetric flexibility of the working cavity of the cylinders to the discharge valve have a significant effect on the operation of this hydraulic pump and the like.

Не трудно показать [3], что подъем давления в магистрали от гидронасоса существенно снижается при приближении давления к некоторой величине, которую можно определить по формуле
P_н =

+P_o, где Р_н - предельное давление в магистрали;
b - изменение объема в цилиндре за один ход поршня;
β - приведенный коэффициент сжимаемости жидкости, учитывающий также податливость рабочей полости цилиндра;
с - объем вредного пространства цилиндра;
Р_о - подпор давления на входе гидронасоса.It is not difficult to show [3] that the pressure rise in the line from the hydraulic pump decreases significantly when the pressure approaches a certain value, which can be determined by the formula
P _n =

+ P _o , where R _n - the maximum pressure in the pipeline;
b is the change in volume in the cylinder in one stroke of the piston;
β is the reduced coefficient of compressibility of the fluid, which also takes into account the compliance of the working cavity of the cylinder;
C is the volume of the harmful space of the cylinder;
P _about - pressure head at the inlet of the hydraulic pump.

Для обеспечения умеренной мускульной силы на рукоятке гидронасоса высокого и особенно сверхвысокого давления приходится уменьшать площадь эффективного сечения поршня и увеличивать передаточное отношение плеч рычага, что приводит к малому вытесняемому объему за один ход поршня. В результате вытесняемый объем за один ход поршня становится соизмеримым или даже меньшим объема вредного пространства цилиндра, тем более, что с возрастанием давления увеличиваются объемные потери за счет протечек жидкости. To ensure moderate muscular strength on the handle of a hydraulic pump of high and especially ultrahigh pressure, it is necessary to reduce the effective cross-sectional area of the piston and increase the gear ratio of the lever arms, which leads to a small displaced volume in one stroke of the piston. As a result, the displaced volume in one stroke of the piston becomes comparable or even smaller than the volume of the harmful space of the cylinder, especially since with increasing pressure, volume losses due to fluid leaks increase.

Таким образом, из-за ощутимого влияния сжимаемости жидкости, податливости рабочей полости цилиндра и протечек на высоких и сверхвысоких давлениях наступает момент, когда гидронасос практически перестает закачивать жидкость в магистраль при отсутствии достаточно высокого подпора давления на входе цилиндра насоса. Thus, due to the tangible effect of fluid compressibility, flexibility of the cylinder’s working cavity and leaks at high and ultrahigh pressures, there comes a time when the hydraulic pump practically stops pumping fluid into the line in the absence of a sufficiently high pressure head at the inlet of the pump cylinder.

Отсюда следует, что наиболее эффективным способом повышения предела давления, развиваемого ручным поршневым гидронасосом, является создание достаточно высокого подпора давления на входе цилиндра насоса. It follows that the most effective way to increase the pressure limit developed by a manual piston hydraulic pump is to create a sufficiently high pressure head at the inlet of the pump cylinder.

Целью изобретения является повышение верхнего предела давления, создаваемого ручным поршневым гидронасосом, без существенного увеличения мускульной силы на рукоятке. The aim of the invention is to increase the upper limit of pressure created by a manual piston hydraulic pump, without a significant increase in muscle strength on the handle.

Это достигается тем, что в ручном двухцилиндровом гидронасосе, содержащем корпус с емкостью для перекачиваемой жидкости, первый и второй поршни, размещенные в цилиндрах с возможностью движения в противофазе от общей приводной рукоятки, установленной в корпусе на оси качания и расположенной между ними, средства распределения, включающие всасывающий клапан для периодического соединения первого цилиндра с емкостью и нагнетательный клапан для соединения второго цилиндра с емкостью и нагнетательный клапан для соединения второго цилиндра с нагнетательной гидролинией насоса, причем первый цилиндр сообщен с вторым цилиндром при помощи обратного клапана, открываемого в сторону второго цилиндра, а эффективная площадь первого цилиндра больше эффективной площади второго цилиндра в 1,1-2,0 раза. This is achieved by the fact that in a manual two-cylinder hydraulic pump containing a housing with a capacity for the pumped liquid, the first and second pistons are placed in the cylinders with the ability to move in antiphase from the common drive handle mounted in the housing on the swing axis and located between them, distribution means, including a suction valve for periodically connecting the first cylinder to the container and a discharge valve for connecting the second cylinder to the tank and a discharge valve for connecting the second cylinder with the discharge hydraulic line of the pump, the first cylinder being in communication with the second cylinder using a non-return valve that opens towards the second cylinder, and the effective area of the first cylinder is 1.1-2.0 times greater than the effective area of the second cylinder.

Существенными отличительными признаками изобретения, создающими положительный эффект по сравнению с известными аналогичными устройствами, являются снабжение устройства промежуточным клапаном, открывающимся в сторону от первого ко второму цилиндру, и выполнение первого цилиндра большей эффективной площади по сравнению со вторым цилиндром в 1,1-2,0 раза. Благодаря этому при работе гидропресса во втором гидроцилиндре постоянно поддерживается высокое давление начального подпора. Последнее позволяет второй цилиндр выполнить существенно меньше эффективной площади и тем самым снизить мускульную силу на рукоятке гидронасоса, что совокупно повышает верхний предел давления на выходе гидронасоса. The essential distinguishing features of the invention, which create a positive effect in comparison with the known similar devices, are the provision of the device with an intermediate valve opening to the side from the first to the second cylinder, and the execution of the first cylinder with a larger effective area compared to the second cylinder of 1.1-2.0 times. Due to this, during the operation of the hydraulic press in the second hydraulic cylinder, the high pressure of the initial pressure is constantly maintained. The latter allows the second cylinder to perform significantly less effective area and thereby reduce the muscular strength on the handle of the hydraulic pump, which together increases the upper pressure limit at the outlet of the hydraulic pump.

На фиг.1 изображен пример конкретного выполнения ручного двухцилиндрового гидронасоса; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - другой, аналогичный вариант гидравлической схемы конкретного выполнения ручного двухцилиндрового гидронасоса. Figure 1 shows an example of a specific implementation of a manual two-cylinder hydraulic pump; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 is another, similar version of the hydraulic circuit of a specific implementation of a manual two-cylinder hydraulic pump.

Ручной двухцилиндровый гидронасос состоит из двух цилиндров, выполненных в скалке 1 (фиг.1) с возможностью перемещения ее вдоль оси цилиндров, и подвижно закрепленных поршней 2 и 3. A manual two-cylinder hydraulic pump consists of two cylinders made in a rolling pin 1 (Fig. 1) with the possibility of moving it along the axis of the cylinders, and movably fixed pistons 2 and 3.

Рабочая полость первого цилиндра (первого по направлению потока жидкости) сообщается с рабочей полостью второго цилиндра по центральному клапану в скалке 1 через промежуточный клапан 4, причем первый цилиндр выполнен большей эффективной площади по сравнению со вторым цилиндром, например в 1,1-2,0 раза, и соединяется по центральному каналу в поршне 3 через всасывающий клапан 5 с баком 6, заполненным жидкостью, например маслом. The working cavity of the first cylinder (the first in the direction of fluid flow) communicates with the working cavity of the second cylinder through the central valve in the rolling pin 1 through the intermediate valve 4, the first cylinder having a larger effective area than the second cylinder, for example, 1.1-2.0 times, and is connected through a central channel in the piston 3 through a suction valve 5 to a tank 6 filled with a liquid, for example oil.

Рабочая полость второго цилиндра соединена по центральному каналу в поршне 2 через нагнетательный клапан 7 с магистралью высокого давления (по стрелке Р). The working cavity of the second cylinder is connected through the central channel in the piston 2 through the discharge valve 7 to the high-pressure line (arrow P).

Скалка 1 шарнирно соединена с вилкой 8 (фиг.2) рычага 9 с рукояткой 10, опирающегося через ось 11 на корпус 12 (фиг.1) в его пазу. The rolling pin 1 is pivotally connected to the fork 8 (figure 2) of the lever 9 with the handle 10, resting through the axis 11 on the housing 12 (figure 1) in its groove.

В примере конкретного выполнения ручного двухцилиндрового гидронасоса с неподвижно закрепленными цилиндрами и поршнями на общей скалке с возможностью ее перемещения вдоль оси поршней (фиг.3) устройство аналогично предыдущему. Этот вариант менее предпочтителен, поскольку размещение промежуточного клапана внутри скалки с поршнями малого поперечного сечения конструктивно затруднено, вследствие чего появляется обводной канал, увеличивающий вредное пространство рабочих полостей цилиндров. In an example of a specific embodiment of a manual two-cylinder hydraulic pump with fixed cylinders and pistons on a common rolling pin with the possibility of its movement along the axis of the pistons (Fig. 3), the device is similar to the previous one. This option is less preferable, since it is structurally difficult to place an intermediate valve inside the rolling pin with small cross-section pistons, as a result of which a bypass channel appears, increasing the harmful space of the working cavities of the cylinders.

При ходе скалки 1 влево (фиг.1) через всасывающий клапан 5 жидкость из бака 6 засасывается в первый цилиндр. Из второго цилиндра жидкость вытесняется через нагнетательный клапан 7 в магистраль (по стрелке Р). При этом промежуточный клапан 4 заперт давлением во втором цилиндре. When rolling 1 to the left (Fig. 1) through the suction valve 5, the liquid from the tank 6 is sucked into the first cylinder. From the second cylinder, the liquid is displaced through the discharge valve 7 into the line (arrow P). In this case, the intermediate valve 4 is locked by pressure in the second cylinder.

При ходе скалки 1 вправо жидкость из первого цилиндра вытесняется через промежуточный клапан 4 и создает в первом и втором цилиндрах давление за счет того, что эффективная площадь первого цилиндра больше, чем эффективная площадь второго цилиндра и, следовательно, вытесняемый им объем жидкости превышает одновременно высвобождаемый объем во втором цилиндре. Избыточный объем жидкости из второго цилиндра поступает в магистраль через нагнетательный клапан 7. During rolling 1 to the right, the liquid from the first cylinder is displaced through the intermediate valve 4 and creates pressure in the first and second cylinders due to the fact that the effective area of the first cylinder is larger than the effective area of the second cylinder and, therefore, the volume of liquid displaced by it exceeds the simultaneously released volume in the second cylinder. Excess fluid from the second cylinder enters the line through the discharge valve 7.

При повторном движении скалки 1 влево вытеснение жидкости из второго цилиндра через нагнетательный клапан 7 в магистраль происходит от предварительного созданного в нем давления, которое удерживается промежуточным клапаном 4. Благодаря этому эффективность работы гидронасоса на высоких и сверхвысоких давлениях по сравнению с известными ручными гидронасосами существенно повышается. When the rolling pin 1 moves to the left again, the liquid is displaced from the second cylinder through the discharge valve 7 to the line from the pressure previously created in it, which is held by the intermediate valve 4. Due to this, the hydraulic pump operation efficiency at high and ultrahigh pressures is significantly increased compared to the known manual hydraulic pumps.

Claims

MANUAL TWO CYLINDER HYDRAULIC PUMP, comprising a housing with a tank for pumped liquid, first and second pistons placed in cylinders with the ability to move in antiphase from a common drive handle mounted in the housing on the swing axis and located between them, distribution means including a suction valve for periodic connection the first cylinder with a container and a discharge valve for connecting the second cylinder to the discharge pump hydraulic line, characterized in that, in order to increase the upper limit the pressure developed by the pump without a significant increase in muscular force on the drive handle, the first cylinder is in communication with the second cylinder using a non-return valve that opens towards the second cylinder, and the effective area of the first cylinder is 1.1 - 2.0 times greater than the effective area of the second cylinder.