RU2194189C2

RU2194189C2 - Plunger pump

Info

Publication number: RU2194189C2
Application number: RU99121307/06A
Authority: RU
Inventors: В.М. Ошуев; В.В. Долгих; В.П. Шадрин
Original assignee: Ошуев Владимир Матвеевич; Долгих Владимир Васильевич; Шадрин Владимир Петрович
Priority date: 1999-10-05
Filing date: 1999-10-05
Publication date: 2002-12-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; high-pressure plunger pumps. SUBSTANCE: plunger of pump performs function of separator of working fluid and fluid being handled; plunger is sealed in pump over outer surface. For hydrostatic relief of plunger support, plunger has hollow cylinder articulated with support and provided with radial ports in wall extending to cavity containing working fluid. Sleeve with blind bottom is fitted on cylinder for axial motion relative to piston opening ports at suction and closing them at delivery; return compression spring is fitted between cylinder and bottom of sleeve. EFFECT: reduced dead volume and losses; reduced overall dimensions and mass of pump. 4 dwg

Description

Изобретение может быть использовано при производстве плунжерных насосов с высоким выходным давлением. The invention can be used in the manufacture of plunger pumps with high output pressure.

Известен плунжерный насос с гидростатической разгрузкой и смазкой плунжерных опор перекачиваемой жидкостью (Т.М.Башта и др. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. М.: Машиностроение, 1982, стр. 319, рис. 3.31, стр. 321, рис. 3.33). Known plunger pump with hydrostatic discharge and lubrication of plunger bearings with pumped fluid (T.M. Bashta and others. Hydraulics, hydraulic machines and hydraulic drives. M: Engineering, 1982, p. 319, Fig. 3.31, p. 321, Fig. 3.33) .

Применение такого насоса ограничено тем, что перекачиваемая жидкость, контактирующая с подшипниками и другими деталями ротора насоса, должна обладать удовлетворительными смазывающими и антикоррозионными свойствами. The use of such a pump is limited by the fact that the pumped liquid in contact with bearings and other parts of the pump rotor must have satisfactory lubricating and anti-corrosion properties.

Известен также плунжерный насос с гидростатической разгрузкой плунжерных опор рабочей жидкостью, имеющий разделитель рабочей и перекачиваемой жидкостей в виде мембранного узла в магистрали между плунжерами и распределительным устройством (RU 3898 U1, 16.04.1997). С помощью такого насоса можно перекачивать практически любые жидкости, используя масло в качестве рабочей жидкости. Also known is a plunger pump with hydrostatic unloading of plunger supports with a working fluid, having a separator of working and pumped fluids in the form of a membrane unit in the line between the plungers and a switchgear (RU 3898 U1, 04.16.1997). Using this pump, you can pump almost any fluid using oil as a working fluid.

Однако с применением разделителя неизбежно растут габариты и масса насоса, а также потери, связанные с увеличением так называемого "мертвого" объема жидкости из-за удаленности плунжера от распределительного устройства. However, with the use of a separator, the dimensions and weight of the pump inevitably increase, as well as losses associated with an increase in the so-called “dead” volume of liquid due to the remoteness of the plunger from the switchgear.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в том, чтобы уменьшить габариты и массу плунжерного насоса, а также увеличить его КПД. The problem to which the invention is directed, is to reduce the size and weight of the plunger pump, as well as increase its efficiency.

Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, состоит в исключении из конструкции насоса специальных узлов-разделителей рабочей и перекачиваемой жидкостей с сохранением гидростатической разгрузки плунжерных опор рабочей жидкостью. Достигается технический результат тем, что в качестве разделителя рабочей и перекачиваемой жидкостей в заявленном насосе используются сами плунжера, установленные в насос с радиальным подвижным уплотнением, а для гидростатической разгрузки плунжерных опор рабочей жидкостью каждый плунжер содержит связанный с плунжерной опорой цилиндр с центральным сквозным отверстием и радиальными окнами в стенке, выходящими в полость с рабочей жидкостью, гильзу с глухим дном, надетую на цилиндр с возможностью осевого перемещения относительно его до упора в цилиндр с открытием окон при всасывании и перекрытием окон при нагнетании; при этом между цилиндром и дном гильзы имеется возвратная пружина сжатия. The technical result, which mediates the solution of this problem, consists in eliminating from the design of the pump special nodes separating the working and pumped fluids while maintaining the hydrostatic unloading of the plunger supports with working fluid. The technical result is achieved in that the plungers themselves installed in a pump with a radial movable seal are used as a separator of the working and pumped liquids in the claimed pump, and for the hydrostatic unloading of the plunger supports by the working fluid, each plunger contains a cylinder connected to the plunger support with a central through hole and radial windows in the wall facing the cavity with the working fluid, a sleeve with a blank bottom, worn on the cylinder with the possibility of axial movement relative to its d abutment against the cylinder at the suction opening windows and windows with overlap injection; however, between the cylinder and the bottom of the liner there is a return compression spring.

Исключение специальных узлов-разделителей позволяет уменьшить вес и габариты насоса, а также увеличить КПД насоса путем приближения плунжеров к распределительному устройству с уменьшением "мертвого" объема. The exclusion of special separator nodes allows you to reduce the weight and dimensions of the pump, as well as increase the efficiency of the pump by moving the plungers closer to the switchgear with a decrease in the "dead" volume.

На фиг. 1 представлен заявленный плунжерный насос в осевом сечении; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - плунжерный узел в такте нагнетания; на фиг.4 - плунжерный узел в такте всасывания. In FIG. 1 shows the claimed plunger pump in axial section; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 - plunger assembly in the discharge stroke; figure 4 - plunger assembly in the suction stroke.

Плунжерный насос содержит составной корпус 1 с радиальными разделками по числу плунжеров. Над каждой разделкой установлена плунжерная крышка 2 со втулкой 3. Во втулки вставлены плунжера 4 с башмаками (плунжерными опорами) 5 до упора башмаков в сепараторные кольца 6. В корпус 1 установлен на подшипниках 7 вал 8 с цилиндрическим эксцентриком 9, размещенным между цилиндрическими подошвами башмаков 5. В каждой крышке 2 размещены также клапан всасывания 10 и клапан нагнетания 11. К торцам крышек у клапанов 10 прикреплен коллектор входа 12 со штуцером входа 13, к противоположным торцам - коллектор выхода 14 со штуцером выхода 15. The plunger pump contains a composite housing 1 with radial cuts according to the number of plungers. A plunger cover 2 with a sleeve 3 is installed above each groove. A plunger 4 with shoes (plunger supports) 5 is inserted into the bushings until the shoes stop in the separator rings 6. A shaft 8 is mounted on bearings 7 with a cylindrical clown 9 located between the cylindrical soles of the shoes 5. In each cover 2 there is also a suction valve 10 and a discharge valve 11. At the ends of the covers at the valves 10, an inlet 12 collector with an inlet 13 connection is attached, and an outlet 14 collector with an outlet 15 connection is attached to the opposite ends.

Плунжера установлены во втулки 3 с радиальным подвижным уплотнением, состоящим из скребкового уплотнения 16 и двух манжетных уплотнителей 17, между которыми имеются дренажные каналы 18. The plunger is installed in the sleeve 3 with a radial movable seal, consisting of a scraper seal 16 and two lip seals 17, between which there are drainage channels 18.

Каждый плунжер включает полый цилиндр 19, одним концом шарнирно связанный с башмаком 5. В стенке цилиндра выполнены окна 20, а также сквозной радиальный паз 21. На цилиндр 19 надета с прецизионным зазором гильза 22, глухое дно которой подпружинено от цилиндра пружиной 23. Цилиндр и гильза связаны между собой упорным штифтом 24, установленным в радиальное сквозное отверстие гильзы через паз 21 цилиндра. Each plunger includes a hollow cylinder 19, one end pivotally connected to the shoe 5. In the wall of the cylinder there are windows 20, as well as a through radial groove 21. The cylinder 19 is fitted with a precision clearance of the sleeve 22, the blind bottom of which is spring-loaded from the cylinder by a spring 23. The cylinder and the sleeve is interconnected by a stop pin 24 installed in the radial through hole of the sleeve through the groove 21 of the cylinder.

В каждом башмаке 5 выполнено отверстие 25, с одной стороны сообщенное с жиклерным отверстием цилиндра 19, с другой - выходящее в разгрузочную выемку 26 на подошве башмака 5. In each shoe 5, a hole 25 is made, on the one hand communicated with the nozzle hole of the cylinder 19, and on the other - leaving the discharge recess 26 on the sole of the shoe 5.

Внутренние полости корпуса 1 и плунжеров 4 заполнены рабочей жидкостью, например минеральным маслом. Остальные полости заполняются перекачиваемой жидкостью при работе насоса. The internal cavity of the housing 1 and the plungers 4 are filled with a working fluid, such as mineral oil. The remaining cavities are filled with the pumped liquid during pump operation.

Работа насоса. Pump operation.

При вращении вала 8 плунжера 4, взаимодействующие с эксцентриком 9 через башмаки 5 с помощью сепараторных колец 6, совершают возвратно-поступательное движение во втулках 3, изменяя объем межклапанной полости 27. When rotating the shaft 8 of the plunger 4, interacting with the eccentric 9 through the shoes 5 using the separator rings 6, make a reciprocating movement in the sleeves 3, changing the volume of the inter valve space 27.

При движении плунжера в сторону оси вращения (всасывание) из-за разрежения в полости 27 клапан 11 закрывается, а клапан 10 открывается, после чего перекачиваемая жидкость из штуцера 13 через коллектор 12 поступает в полость 27. When the plunger moves in the direction of the rotation axis (suction) due to rarefaction in the cavity 27, the valve 11 closes and the valve 10 opens, after which the pumped liquid from the nozzle 13 through the manifold 12 enters the cavity 27.

При движении плунжера от оси вращения (нагнетание) возросшим давлением в полости 27 закрывается клапан 10 и открывается клапан 11, после чего жидкость из полости 27 поступает в коллектор 14 и далее через штуцер 15 - к потребителю. When the plunger moves from the axis of rotation (injection) with increased pressure in the cavity 27, the valve 10 closes and the valve 11 opens, after which the fluid from the cavity 27 enters the manifold 14 and then through the fitting 15 to the consumer.

При нагнетании (фиг.3) гильза 22 под действием давления в полости 27, а также сил инерции гильзы и трения по ее наружной поверхности, преодолевая усилие пружины 23, перемещается относительно цилиндра 19 вместе со штифтом 24 в сторону цилиндра. При этом внутренней поверхностью у нижнего торца (фиг.3) гильза перекрывает окна 20 цилиндра 19, и дальнейшее движение гильзы в этом направлении может происходить лишь с вытеснением рабочей жидкости из замкнутой внутренней полости плунжера через прецизионный зазор цилиндр-гильза и между сопряженными поверхностями пар башмак-эксцентрик, башмак-цилиндр. Т. к. указанные перетечки невелики из-за плотного прилегания поверхностей, то давление рабочей жидкости внутри плунжера и в разгрузочной выемке 26 повышается пропорционально давлению в полости 27. При этом происходит гидростатическая разгрузка сопряжения башмак-эксцентрик. When forcing (figure 3) the sleeve 22 under the action of pressure in the cavity 27, as well as the inertia forces of the sleeve and friction on its outer surface, overcoming the force of the spring 23, moves relative to the cylinder 19 with the pin 24 towards the cylinder. Moreover, the inner surface at the lower end (Fig. 3) of the sleeve overlaps the windows 20 of the cylinder 19, and further movement of the sleeve in this direction can only occur when the working fluid is displaced from the closed internal cavity of the plunger through the precision clearance of the cylinder-sleeve and between the mating surfaces of the shoe pairs eccentric shoe cylinder. Since the indicated overflows are small due to the tight fit of the surfaces, the pressure of the working fluid inside the plunger and in the unloading recess 26 rises in proportion to the pressure in the cavity 27. In this case, hydrostatic unloading of the shoe-eccentric pair occurs.

Длина паза 21 в цилиндре 19 выполнена такой, что при нагнетании штифт 24 не доходит до упора в дно паза. При всасывании (фиг.4) давление в полости 27 падает и под действием пружины 23, а также сил инерции и трения гильза 22 со штифтом 24 перемещается от цилиндра 19 до упора штифта 24 в дно паза 21. Окна 20 цилиндра при этом открываются и через них внутренняя полость плунжера заполняется рабочей жидкостью. Далее процесс повторяется. В абсолютном движении гильза 22 и цилиндр 19 совершают совместное возвратно-поступательное движение. The length of the groove 21 in the cylinder 19 is such that, when injected, the pin 24 does not reach the stop in the bottom of the groove. When suction (figure 4), the pressure in the cavity 27 drops and under the action of the spring 23, as well as the forces of inertia and friction, the sleeve 22 with the pin 24 moves from the cylinder 19 to the stop of the pin 24 in the bottom of the groove 21. The windows 20 of the cylinder open and through The internal cavity of the plunger is filled with a working fluid. The process is then repeated. In absolute motion, the sleeve 22 and the cylinder 19 perform a joint reciprocating motion.

Очевидно, что в описанном насосе разделителем рабочей и перекачиваемой жидкостей является гильза 22 с уплотнителями 17. Obviously, in the described pump, the separator of the working and pumped fluids is a sleeve 22 with seals 17.

В данной конструкции имеется возможность максимально приблизить клапана к плунжеру для уменьшения "мертвого" объема и связанных с ним потерь. При этом обеспечена гидростатическая разгрузка и смазка плунжерных опор рабочей жидкостью. In this design, it is possible to bring the valve as close as possible to the plunger to reduce the "dead" volume and associated losses. At the same time, hydrostatic unloading and lubrication of the plunger supports with working fluid is provided.

Claims

A plunger pump with hydrostatic unloading of plunger bearings, having separators of working and pumped fluids, characterized in that each plunger contains a cylinder with a through axial hole and windows in the wall that open into the cavity with the working fluid, pivotally connected at one end with a plunger support, a sleeve with a blind the bottom worn on the cylinder from the side of its free end with the possibility of axial movement relative to the cylinder towards the cylinder with the windows overlapping, in the opposite direction until it stops - with the windows open, a compression spring installed between the cylinder and the bottom of the sleeve, while the separator of the working and pumped fluids is a sleeve installed in a pump with a radial movable seal.