RU2182987C2

RU2182987C2 - Double-acting displacement pump

Info

Publication number: RU2182987C2
Application number: RU2000118641/06A
Authority: RU
Inventors: А.Г. Божко; А.А. Ямпольский
Original assignee: Центральное конструкторское бюро машиностроения
Priority date: 2000-07-12
Filing date: 2000-07-12
Publication date: 2002-05-27

Abstract

FIELD: pump engineering for food, chemical, and pharmaceutical industries. SUBSTANCE: pump designed for handling primarily viscous and pasty materials has channels in its piston symmetrical relative to its center. Piston rod is coupled with piston through self-aligning sleeve permitting their relative radial and angular displacement in the form of two relatively perpendicular cylindrical axles of which first one is rigidly joined with piston and enters bore of second axle over its periphery. Second axle enters rod bore perpendicular to its longitudinal axis. Clearances provided between rod, second axle, and piston provide for radial and angular displacement between rod and piston. EFFECT: reduced unwanted resistance forces, facilitated delivery control. 5 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для перекачки жидких веществ, преимущественно вязких и пастообразных, и может быть использовано в насосостроении, пищевой, химической и фармацевтической промышленности. The invention relates to a device for pumping liquid substances, mainly viscous and pasty, and can be used in pump engineering, food, chemical and pharmaceutical industries.

Известен объемный насос-дозатор с регулируемой производительностью, который содержит плунжер, скользящий в цилиндрической камере корпуса насоса и имеющий наклонную канавку, через которую он взаимодействует с элементом ведения - роликом, закрепленным на корпусе насоса (патент РФ 2056527, F 04 В 13/00, 1996 г.). Known volumetric metering pump with adjustable capacity, which contains a plunger that slides in the cylindrical chamber of the pump housing and has an inclined groove through which it interacts with the reference element - a roller mounted on the pump housing (RF patent 2056527, F 04 B 13/00, 1996).

Недостатком данного насоса является низкая производительность и неравномерность подачи из-за одиночности его действия. The disadvantage of this pump is the low productivity and uneven flow due to the solitude of its action.

Наиболее близким по технической сущности является поршневой насос двойного действия, который содержит плунжер, скользящий в цилиндрической камере корпуса насоса и имеющий наклонную канавку, через которую он взаимодействует с элементом ведения - роликом, закрепленным на корпусе насоса (заявка ФРГ 1528388, F 04 В 7/06, 1972 г.). The closest in technical essence is a double-acting piston pump, which contains a plunger that slides in the cylindrical chamber of the pump housing and has an inclined groove through which it interacts with the reference element - a roller mounted on the pump housing (application FRG 1528388, F 04 V 7 / 06, 1972).

Недостатком данного насоса является невозможность механической регулировки его производительности, а также отсутствие кинематической развязки поршня со штоком, что может привести к излишнему трению поршня о стенки камеры из-за его несоосности со штоком. The disadvantage of this pump is the impossibility of mechanical adjustment of its performance, as well as the lack of kinematic decoupling of the piston with the rod, which can lead to excessive friction of the piston against the chamber walls due to its misalignment with the rod.

Технической задачей изобретения является снижение сил вредного сопротивления и регулирование производительности насоса. An object of the invention is to reduce the forces of harmful resistance and regulate the performance of the pump.

Сущность изобретения заключается в том, что каналы в поршне выполнены симметрично относительно его центра, а шток связан с поршнем через самоустанавливающуюся муфту, допускающую их взаимное радиальное и угловое смещение, выполненную в виде двух взаимно перпендикулярных цилиндрических осей, первая из которых неподвижно соединена с поршнем и входит в расточку второй оси по ее периферии, при этом вторая ось входит в расточку штока перпендикулярно его продольной оси, причем между штоком, второй осью и поршнем имеются зазоры, допускающие радиальное и угловое смещение между штоком и поршнем. The essence of the invention lies in the fact that the channels in the piston are made symmetrically with respect to its center, and the rod is connected to the piston through a self-aligning sleeve, allowing their mutual radial and angular displacement, made in the form of two mutually perpendicular cylindrical axes, the first of which is fixedly connected to the piston and enters the bore of the second axis along its periphery, while the second axis enters the bore of the rod perpendicular to its longitudinal axis, and there are gaps between the rod, second axis and piston that allow rad The total and angular displacement between the stem and piston.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид предлагаемого устройства в разрезе; на фиг.2 - разрез А-А; на фиг.3 - разрез Б-Б; на фиг.4 - самоустанавливающаяся муфта в разрезе; на фиг.5 - разрез В-В. The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of the proposed device in section; figure 2 is a section aa; figure 3 is a section bB; figure 4 - self-aligning clutch in the context; figure 5 is a section bb.

Устройство содержит корпус 1 с цилиндрической камерой 2 и каналами 3 и 4 соответственно для подвода и отвода продукта, расположенными противоположно и соосно друг другу. В камере 2 размещен с возможностью скольжения в ней поршень 5 с каналами 6 и 7. Поршень 5 соединен со штоком 8 через самоустанавливающуюся муфту 9 и с валом 10 привода вращения (привод не показан) через подвижную муфту 11. На штоке 8 расположен цилиндрический кулачок с наклонной канавкой 12, в которую входит ролик 13. Ролик 13 имеет ось вращения, направленную радиально штоку 8, и закреплен на корпусе 14, который установлен на корпусе 1 с возможностью перемещения и фиксации на нем в любом месте по окружности, концентричной штоку и лежащей в одной радиальной ему плоскости. Положение корпуса 14 фиксируется фланцем 15, который прижимается к корпусу 1. Канал 6 сообщается с полостью 16, а канал 7 - с полостью 17 камеры 2. Муфта 9 состоит из первой цилиндрической оси 18, неподвижно закрепленной в поршне 5, и второй цилиндрической оси 19, скользящей в расточке штока 8. Шток 8 имеет возможность перемещения вдоль осей 18 и 19, а также качания вокруг них в пределах выполненных зазоров. The device comprises a housing 1 with a cylindrical chamber 2 and channels 3 and 4, respectively, for supplying and discharging the product, located opposite and coaxial to each other. In the chamber 2, a piston 5 with channels 6 and 7 is slidably mounted in it. The piston 5 is connected to the rod 8 through a self-aligning sleeve 9 and to the rotation drive shaft 10 (drive not shown) through a movable sleeve 11. A cylindrical cam with a an inclined groove 12, which includes the roller 13. The roller 13 has an axis of rotation directed radially to the rod 8, and is mounted on the housing 14, which is mounted on the housing 1 with the ability to move and fix on it anywhere around the circumference of the concentric rod and lying in single radially his plane. The position of the housing 14 is fixed by a flange 15, which is pressed against the housing 1. The channel 6 communicates with the cavity 16, and the channel 7 with the cavity 17 of the chamber 2. The coupling 9 consists of a first cylindrical axis 18, fixedly mounted in the piston 5, and a second cylindrical axis 19 sliding in the bore of the rod 8. The rod 8 has the ability to move along the axes 18 and 19, as well as swing around them within the gaps.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При вращении вала 10 через муфту 11 предается крутящий момент штоку 8, который совершает вращение и продольное перемещение, передаваемые через муфту 9 поршню 5. Продольное перемещение поршня 5 обеспечивается при обкатывании наклонной канавки 12 по ролику 13, при этом муфта 11 скользит вдоль вала 10. Вращение поршня 5 приводит к поочередному открыванию или закрыванию каналов 3 и 4 в момент их пересечения краями каналов 6 и 7, а поступательное движение поршня 5 в пределах осевого шага канавки 12 - к созданию разрежения или избыточного давления в полостях 16 и 17 камеры 2. При этом движение продукта в насосе происходит по каналам 3, 6 и 16 на всасывание, а по каналам 7, 17 и 4 - на вытеснение. При дальнейшем вращении вала 10 всасывание продукта происходит по каналам 3, 7 и 17, а вытеснение по каналам 16, 6 и 4. Периферийная поверхность поршня 5 обеспечивает синхронное перекрытие каналов 3 и 4. When the shaft 10 is rotated through the clutch 11, a torque is transmitted to the rod 8, which rotates and moves longitudinally, transmitted through the clutch 9 to the piston 5. The longitudinal movement of the piston 5 is provided when rolling the inclined groove 12 along the roller 13, while the clutch 11 slides along the shaft 10. The rotation of the piston 5 leads to the alternate opening or closing of the channels 3 and 4 at the moment of their intersection by the edges of the channels 6 and 7, and the translational movement of the piston 5 within the axial step of the groove 12 leads to the creation of rarefaction or overpressure in the cavities 16 and 17 of chamber 2. In this case, the product moves in the pump through channels 3, 6 and 16 to suction, and through channels 7, 17 and 4 - to displacement. With further rotation of the shaft 10, the product is sucked in through channels 3, 7 and 17, and displacement through channels 16, 6 and 4. The peripheral surface of the piston 5 provides synchronous overlap of channels 3 and 4.

Максимальная производительность насоса создается в том случае, когда положение ролика 13 обеспечивает крайнее положение поршня (левое или правое) при перекрытых каналах 3 и 4. При работе насоса с другим исходным положением ролика 13 относительно каналов 3 и 4 будет происходить перераспределение перекачиваемого продукта из канала 3 в канал 4 по частям, при этом величина всасываемых и вытесняемых доз за один оборот вала 10, оставаясь постоянной, будет складываться из величин продукта, проходящего через оба канала 3 и 4. Положение ролика 13 (или корпуса 14) относительно корпуса 1 определяет соотношение всасываемых и вытесняемых величин продукта. Maximum pump performance is created when the position of the roller 13 provides the extreme position of the piston (left or right) with blocked channels 3 and 4. When the pump is operated with a different initial position of the roller 13 relative to channels 3 and 4, the pumped product will be redistributed from channel 3 in channel 4 in parts, while the magnitude of the absorbed and displaced doses per revolution of the shaft 10, remaining constant, will consist of the values of the product passing through both channels 3 and 4. The position of the roller 13 (or ca 14) relative to the housing 1 defines a suction ratio and displaced quantities of product.

Возможны такие положения ролика 13, при которых за один оборот вала 10 насос будет всасывать и вытеснять через канал 3 или 4 равное количество продукта (нулевая производительность). Возможны положения ролика, при которых насос поменяет направление перекачки при неизменном направлении вращения вала 10. Possible positions of the roller 13 are those in which for one revolution of the shaft 10 the pump will suck in and displace an equal amount of product through channel 3 or 4 (zero capacity). Roller positions are possible at which the pump will change the pumping direction with the direction of rotation of the shaft 10 unchanged.

При работе насоса вращение вала 10 по часовой стрелке приводит к передаче вращающегося момента от него к муфте 11, которая вместе со штоком 8 и поршнем 5 совершает комбинированное движение, вокруг продольной оси камеры 2 и вдоль нее вправо за счет обкатывания наклонной канавки 12 по ролику 13. При этом движении открывается канал 3 со стороны полости 16 и в ней создается разрежение и всасывание в нее перекачиваемого продукта через канал 3 и 6. Одновременно с этим открывается канал 4 со стороны полости 17, и в ней создается избыточное давление и вытеснение из нее перекачиваемого продукта через канал 7 и 4. Когда вал 10 совершит пол-оборота, поршень 5 переместится в крайнее правое положение и перекроет каналы 3 и 4. На этом процесс всасывания в полость 16 и вытеснения из полости 17 прекращается. When the pump is operating, rotating the shaft 10 clockwise leads to the transmission of a torque from it to the sleeve 11, which, together with the rod 8 and piston 5, makes a combined movement around the longitudinal axis of the chamber 2 and to the right along it by rolling the inclined groove 12 along the roller 13 With this movement, channel 3 opens from the side of the cavity 16 and a vacuum is created in it and the pumped product is sucked into it through the channel 3 and 6. At the same time, channel 4 is opened from the side of the cavity 17, and overpressure is created in it and tion product therefrom pumped through channel 7 and 4. When the shaft 10 will make a half turn, the piston 5 moves to the rightmost position and block the channels 3 and 4. In this process a suction cavity 16 and the cavity 17 of the displacement stops.

Дальнейшее вращение вала 10 приводит к движению поршня 5 вокруг продольной оси камеры 2 и вдоль нее влево. При этом движении открывается канал 3 со стороны полости 17 и в ней создается разрежение и всасывание в нее перекачиваемого продукта через каналы 3 и 7. Одновременно с этим открывается канал 4 со стороны полости 16, и в ней создается избыточное давление и вытеснение из нее перекачиваемого продукта через каналы 6 и 4. Когда вал 10 совершит полный оборот, процесс всасывания и вытеснения завершится и элементы устройства займут исходное положение. Дальнейшее вращение вала 10 приведет к повторению указанных процессов. Further rotation of the shaft 10 leads to the movement of the piston 5 around the longitudinal axis of the chamber 2 and along it to the left. With this movement, the channel 3 opens from the side of the cavity 17 and a vacuum is created in it and the pumped product is sucked into it through the channels 3 and 7. At the same time, channel 4 is opened from the side of the cavity 16, and excess pressure is created in it and the pumped product is forced out of it through channels 6 and 4. When the shaft 10 completes a full revolution, the suction and displacement process will be completed and the elements of the device will occupy the initial position. Further rotation of the shaft 10 will lead to a repetition of these processes.

При работе насоса поршень 5 не испытывает перекашивающих усилий, которые могут создаваться за счет его несоосности со штоком 8 и угловых отклонений штока 8 от воздействия сил реакции между роликом 13 и наклонной канавки 12. Компенсация указанных отклонений происходит за счет самоустановки муфты 9, в которой радиальные колебания штока 8 относительно поршня 5 происходят вдоль осей 18 и 19, а угловые - вокруг указанных осей. When the pump is operating, the piston 5 does not experience distortion forces that can be created due to its misalignment with the rod 8 and the angular deviations of the rod 8 from the action of the reaction forces between the roller 13 and the inclined groove 12. Compensation of these deviations occurs due to the self-installation of the coupling 9, in which the radial the oscillations of the rod 8 relative to the piston 5 occur along the axes 18 and 19, and angular - around these axes.

Claims

A double-acting piston pump comprising a housing with a cylindrical chamber having product supply and exhaust channels, a piston placed slidingly in the cylindrical chamber and having channels, a roller, a rod with a cylindrical cam located on it with an inclined groove and connected movably to the rotation drive shaft characterized in that the channels in the piston are made symmetrically with respect to its center, and the rod is connected to the piston through a self-aligning sleeve allowing their mutual radial and angular displacement e made in the form of two mutually perpendicular cylindrical axes, the first of which is fixedly connected to the piston and enters the bore of the second axis along its periphery, while the second axis enters the bore of the rod perpendicular to its longitudinal axis, between the rod, the second axis and the piston There are gaps allowing radial and angular displacement between the rod and piston.