RU2215899C1

RU2215899C1 - Variable-capacity plunger pump

Info

Publication number: RU2215899C1
Application number: RU2002118798/06A
Authority: RU
Inventors: В.В. Иванов; Е.А. Буслаева
Original assignee: Волгоградский государственный технический университет
Priority date: 2002-07-12
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2003-11-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines. SUBSTANCE: invention is designed for use in lubrication systems of internal combustion engines. Proposed plunger pump contains housing accommodating double-acting plunger installed for longitudinal travel in spaces of two coaxial cylinders of alternating action. Adjusting mechanism is provided with turnable ring installed in hinge supports for turning relative to axis square to longitudinal axis of double-acting plunger and engaging with guide. Working end of guide is fitted in ring groove made on inner surface of turnable ring by means of which adjustable translation of double-acting plunger is effected, stroke of plunger being proportional to delivery of pump. Bypass channels in form of spiral grooves are made on cylindrical surface of plunger. Said grooves connect cylinder spaces with intake and outlet channels of pump providing alternation of suction and delivery at rotation by means of pump drive with simultaneous reciprocation of double-acting plunger. Invention makes it possible to create new delivery system with sequential delivery alternately from two cylinders and changing of delivery phases at one cycle of pump operation at continuous and regulated delivery at each delivery stroke. EFFECT: enlarged operating capabilities. 2 dwg

Description

Устройство относится к объемным насосам и может быть использовано в системах смазки двигателей внутреннего сгорания. The device relates to volumetric pumps and can be used in lubrication systems of internal combustion engines.

Известен плунжерный насос регулируемой подачи, содержащий корпус, в котором расположен плунжер с маслозахватывающей канавкой, нагруженный пружиной и связанный с приводным устройством насоса, торцовый кулачек, взаимодействующий с одним из торцов поводка, и механизм регулирования, ограничивающий ход плунжера при нагнетании (а. с. 787717, МПК 7 F 04 B 13/00, 1980). A known adjustable-flow plunger pump comprising a housing in which a plunger with an oil-catching groove is located, loaded with a spring and connected to a pump drive device, an end cam interacting with one of the ends of the leash, and a control mechanism restricting the plunger stroke during delivery (a. With. 787717, IPC 7 F 04 B 13/00, 1980).

Недостатком данного плунжерного насоса является наличие механизма регулирования в виде штока и рычага, ограничивающих ход торцевого кулачка, что приводит к прерывистой подаче на фазе нагнетания и не осуществляет подачи на фазе всасывания, что снижает качественные показатели насоса. The disadvantage of this plunger pump is the presence of a control mechanism in the form of a rod and a lever that limit the stroke of the end cam, which leads to intermittent feed at the discharge phase and does not feed at the suction phase, which reduces the quality of the pump.

Наиболее близким из известных технических решений является плунжерный насос регулируемой подачи, содержащий корпус, в котором размещен плунжер с маслозахватывающей канавкой, нагруженный пружиной и связанный с приводным устройством насоса, торцовый кулачек, взаимодействующий с поводком, и механизм регулирования, ограничивающий ход плунжера при нагнетании (а.с. 775378, МПК 7 F 04 B 13/00, 30.10.1980). The closest known technical solutions is a variable displacement plunger pump containing a housing in which a plunger with an oil-catching groove is placed, loaded with a spring and connected to the pump drive device, an end cam interacting with the leash, and a control mechanism restricting the plunger during discharge (a p. 775378, IPC 7 F 04 B 13/00, 10.30.1980).

Недостатком данного плунжерного насоса является наличие механизма регулирования в виде штока, рычага и пружины поводка, снижающего усилие на рычаге управления, который при взаимодействии торцового кулачка с плунжером приводит к прерывистой подаче на фазе нагнетания и не осуществляет подачи на фазе всасывания, что приводит к нестабильной смазке рабочей машины. The disadvantage of this plunger pump is the presence of a control mechanism in the form of a rod, a lever and a spring of the leash, which reduces the force on the control lever, which, when the end cam interacts with the plunger, leads to intermittent feed at the discharge phase and does not feed at the suction phase, which leads to unstable lubrication working machine.

Известные плунжерные насосы регулируемой подачи имеют невысокий технический уровень, определяемый прерывистым характером подачи на фазе нагнетания и отсутствием подачи на фазе всасывания, приводящими к нестабильной смазке и снижению эксплуатационных характеристик машин, обслуживаемых данными насосами. Known variable displacement plunger pumps have a low technical level, determined by the intermittent nature of the supply in the discharge phase and the lack of supply in the suction phase, leading to unstable lubrication and reduced performance of the machines served by these pumps.

В этой связи важнейшей задачей является создание новой конструкции плунжерного насоса, включающего два рабочих цилиндра с общим плунжером двойного действия, обеспечивающих наличие двух чередующихся фаз нагнетания в течение полного цикла работы насоса, что обеспечивает создание новой системы нагнетания с последовательной подачей поочередно от двух цилиндров при возвратно-поступательном перемещении плунжера двойного действия, а механизм регулирования, включающий поворотное кольцо, концентрично расположенное относительно продольной оси плунжера, взаимодействующее с поводком плунжера двойного действия и преобразующее вращательное движение плунжера двойного действия в возвратно-поступательное, в сочетании с перепускными каналами обеспечивают непрерывную и регулируемую подачу на каждой фазе нагнетания, тем самым создание плунжерного насоса нового типа с непрерывной подачей и регулированием в течение всего цикла действия насоса и обеспечивающее получение качественных эксплуатационных характеристик машин. In this regard, the most important task is to create a new design of the plunger pump, which includes two working cylinders with a common double-acting plunger, ensuring the presence of two alternating discharge phases during the full cycle of the pump, which ensures the creation of a new injection system with sequential supply from two cylinders in turn at the return - translational movement of the double-acting plunger, and a control mechanism including a rotary ring concentrically located relatively longitudinally the axis of the plunger, interacting with the leash of the double-acting plunger and converting the rotational movement of the double-acting plunger into reciprocating, in combination with bypass channels, provide a continuous and controlled supply at each injection phase, thereby creating a new type of plunger pump with continuous supply and regulation during the entire cycle of the pump and providing high-quality operational characteristics of the machines.

Техническим результатом заявленного изобретения является создание нового типа плунжерного насоса регулируемой подачи, снабженного двумя рабочими цилиндрами с общим плунжером двойного действия и механизмом регулирования, обеспечивающими чередование двух фаз нагнетания в течение одного цикла насоса и непрерывную регулируемую подачу на каждой фазе нагнетания, что позволяет создать новый принцип действия насоса с высокой стабильностью подачи. The technical result of the claimed invention is the creation of a new type of plunger pump with adjustable flow, equipped with two working cylinders with a common double-acting plunger and a control mechanism that ensure the alternation of two pumping phases during one pump cycle and a continuous controlled flow at each pumping phase, which allows creating a new principle pump action with high feed stability.

Указанный технический результат достигается тем, что плунжерный насос регулируемой подачи содержит корпус, в котором размещен плунжер с поводком, связанный с приводным устройством насоса, и механизм регулирования, а плунжер двойного действия установлен в полостях двух соосных цилиндров поочередного действия, механизм регулирования имеет поворотное кольцо, установленное концентрично продольной оси плунжера двойного действия на шарнирных опорах с возможностью поворота относительно оси, перпендикулярной продольной оси плунжера двойного действия, и поводок, жестко закрепленный на плунжере двойного действия перпендикулярно его оси, рабочий конец которого установлен в кольцевой проточке, выполненной на внутренней поверхности поворотного кольца, которые обеспечивают поступательное перемещение плунжера двойного действия, на цилиндрических поверхностях которого выполнены перепускные каналы в виде спиральных проточек, соединяющие полости двух цилиндров с впускными и выпускными каналами, выполненными в стенках каждого из цилиндров. The specified technical result is achieved by the fact that the adjustable-flow plunger pump contains a housing in which a plunger with a lead is connected, connected with a pump drive device, and a control mechanism, and a double-acting plunger is installed in the cavities of two coaxial cylinders of alternating action, the control mechanism has a rotary ring, mounted concentrically to the longitudinal axis of the double-acting plunger on hinged supports with the possibility of rotation about an axis perpendicular to the longitudinal axis of the double-plunger action, and a leash rigidly fixed to the double-acting plunger perpendicular to its axis, the working end of which is mounted in an annular groove made on the inner surface of the rotary ring, which provide translational movement of the double-acting plunger, on the cylindrical surfaces of which bypass channels are made in the form of spiral grooves connecting the cavity of the two cylinders with inlet and outlet channels made in the walls of each of the cylinders.

Введение плунжера двойного действия, установленного в полостях двух соосных цилиндров поочередного действия, позволяет создать новую систему нагнетания с последовательным чередованием двух фаз нагнетания в течение одного цикла работы насоса. The introduction of a double-acting plunger installed in the cavities of two coaxial cylinders of alternating action allows us to create a new injection system with the sequential alternation of two injection phases during one pump operation cycle.

Механизм регулирования, включающий поворотное кольцо, установленное концентрично продольной оси плунжера двойного действия с возможностью поворота относительно оси, перпендикулярной продольной оси плунжера двойного действия и соединенное с поводком, посредством которых обеспечивается преобразование вращательного движения плунжера двойного действия в возвратно-поступательное движение, что создает непрерывную и регулируемую подачу на каждой фазе цикла действия насоса и в течение всей фазы. The control mechanism, including a rotary ring mounted concentrically to the longitudinal axis of the double-acting plunger with the possibility of rotation relative to the axis perpendicular to the longitudinal axis of the double-acting plunger and connected to a leash, by means of which the rotational movement of the double-acting plunger is converted into reciprocating motion, which creates a continuous and adjustable supply at each phase of the cycle of the pump and throughout the phase.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным материалам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах предлагаемого решения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам предлагаемого изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого решения по совокупности признаков, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемой заявителем цели отличительных признаков в предлагаемом объекте, изложенном в формуле изобретения. The analysis of the prior art by the applicant, including a search on patent materials and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the proposed solution, allowed to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the essential features of the invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest solution for the totality of features, allowed us to identify the set of significant distinguishing features in relation to the objective perceived by the applicant in the proposed object set forth in the claims.

Следовательно, предлагаемое изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству. Therefore, the present invention meets the requirement of "novelty" under applicable law.

Для проверки соответствия изобретения требованию "изобретательского уровня" заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками предлагаемого изобретения, результаты которого показали, что заявленное для специалиста не следует явным образом из известного уровня техники. To verify compliance of the invention with the requirement of "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that match the distinctive features of the prototype of the proposed invention, the results of which showed that the claimed for the specialist does not follow explicitly from the prior art.

Следовательно, изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень". Therefore, the invention meets the requirement of "inventive step".

На чертежах изображен плунжерный насос регулируемой подачи. The drawings depict a plunger pump of adjustable flow.

На фиг.1 - общий вид, на фиг.2 - вид сверху на фиг.1. In Fig.1 is a General view of Fig.2 is a top view of Fig.1.

Плунжерный насос регулируемой подачи (фиг.1) выполнен в виде двух, соосно расположенных цилиндров 1, 2, в корпусе 3 которого установлен общий плунжер двойного действия 4 с возможностью продольного перемещения в полостях обоих цилиндров, на цилиндрической поверхности которого закреплено увеличенное по ширине на величину максимального хода плунжера двойного действия 4 колесо 5 и находящееся в зацеплении с перпендикулярно расположенной шестерней 6, образующие винтовую пару приводного устройства насоса с возможностью поступательного движения плунжера двойного действия 4 с колесом 5 при передаче вращательного движения от шестерни привода 6 к колесу 5 и плунжеру двойного действия 4. The adjustable-flow plunger pump (Fig. 1) is made in the form of two coaxially arranged cylinders 1, 2, in the housing 3 of which a double-acting common plunger 4 is installed with the possibility of longitudinal movement in the cavities of both cylinders, on the cylindrical surface of which is increased in width by an amount the maximum stroke of the double-acting plunger 4 wheel 5 and meshed with a gear 6 perpendicular to each other, forming a screw pair of the pump drive device with the possibility of translational movement I have a double-acting plunger 4 with a wheel 5 when transmitting rotational motion from a gear wheel of a drive 6 to a wheel 5 and a double-acting plunger 4.

Концентрично оси плунжера двойного действия 4 между цилиндрами 1 и 2 расположено поворотное кольцо 7, шарнирно установленное в корпусе с возможностью поворота относительно оси, перпендикулярной оси плунжера двойного действия 4 на опорах 8 и 9 и определяющее величину хода плунжера двойного действия 4 и, соответственно, производительность насоса. Поворотное кольцо 7 взаимодействует с поводком 10, жестко закрепленном на плунжере двойного действия 4 перпендикулярно его оси, рабочий конец которого установлен в кольцевой проточке, и посредством которых обеспечивается поступательное перемещение плунжера двойного действия 4 на величину хода, пропорционального наклону поворотного кольца 7 относительно продольной оси плунжера двойного действия 4 посредством рычага регулирования подачи 11, жестко связанного с поворотным кольцом 7 (фиг.2). Concentrally to the axis of the double-acting plunger 4, between the cylinders 1 and 2 there is a rotary ring 7, pivotally mounted in the housing with the possibility of rotation about an axis perpendicular to the axis of the double-acting plunger 4 on the supports 8 and 9 and determining the stroke of the double-acting plunger 4 and, accordingly, productivity pump. The rotary ring 7 interacts with the leash 10, rigidly mounted on the double-acting plunger 4 perpendicular to its axis, the working end of which is installed in the annular groove, and by means of which the double-acting plunger 4 is translationally moved by a stroke proportional to the inclination of the rotary ring 7 with respect to the longitudinal axis of the plunger double-acting 4 by means of a feed control lever 11, rigidly connected with the rotary ring 7 (figure 2).

На цилиндрических поверхностях плунжера двойного действия 4, соприкасающихся с поверхностями цилиндров 1 и 2, выполнены перепускные каналы 12 и 13 в виде спиральных проточек, соединяющие полости цилиндров 1 и 2 с впускными 14 и 15 и выпускными 16 и 17 каналами насоса. On the cylindrical surfaces of the double-acting plunger 4 in contact with the surfaces of the cylinders 1 and 2, bypass channels 12 and 13 are made in the form of spiral grooves connecting the cavities of the cylinders 1 and 2 with the inlet 14 and 15 and the outlet 16 and 17 of the pump.

Внутренняя полость корпуса насоса может содержать масляную ванну для смазки зубчатых колес 6 и 5 винтовой пары приводного устройства и поворотного кольца 7 с поводком 10 или использоваться как проточная камера перед впускными каналами 14 и 15 при использовании насоса в системах смазки. The internal cavity of the pump housing may contain an oil bath for lubricating the gears 6 and 5 of the screw pair of the drive device and the rotary ring 7 with the leash 10 or can be used as a flow chamber in front of the intake channels 14 and 15 when using the pump in lubrication systems.

Плунжерный насос регулируемой подачи работает следующим образом. The plunger pump adjustable flow works as follows.

При включении приводного устройства насоса ведущая шестерня 6 винтовой передачи сообщает вращательное движение от основного или вспомогательного двигателя машины зубчатому колесу 5 и связанному с ним плунжеру двойного действия 4, установленному в полостях двух соосно расположенных цилиндров 1, 2 поочередного действия с возможностью вращения, являющихся опорами вращения. Механизм регулирования снабжен поворотным кольцом 7, установленным концентрично продольной оси плунжера двойного действия 4 на шарнирных опорах 8, 9 с возможностью поворота и взаимодействующим с поводком 10, жестко закрепленным на плунжере двойного действия 4 перпендикулярно его оси, обеспечивающим преобразование вращательного движения плунжера двойного действия в возвратно-поступательное. When the drive unit of the pump is turned on, the drive gear 6 of the helical gear transmits rotational movement from the main or auxiliary engine of the machine to the gear wheel 5 and the associated double-acting plunger 4 mounted in the cavities of two coaxially arranged cylinders 1, 2 of alternating action with the possibility of rotation, which are rotation supports . The control mechanism is equipped with a rotary ring 7 mounted concentrically to the longitudinal axis of the double-acting plunger 4 on pivot bearings 8, 9 with a possibility of rotation and interacting with a leash 10, rigidly mounted on the double-acting plunger 4 perpendicular to its axis, which converts the rotational movement of the double-acting plunger into reciprocal -language.

На режиме, соответствующем отключенной подаче, рычаг регулирования подачи 11 устанавливается вручную или посредством автоматического устройства в положение, при котором торцевые поверхности поворотного кольца 7 перпендикулярны оси плунжера двойного действия 4, при этом его поводок 10 свободно вращается во внутренней проточке поворотного кольца 7, не вызывая осевого перемещения плунжера двойного действия 4 (фиг.1, 2). In the mode corresponding to the disconnected feed, the feed control lever 11 is set manually or by means of an automatic device to a position in which the end surfaces of the rotary ring 7 are perpendicular to the axis of the double-acting plunger 4, while its leash 10 rotates freely in the inner groove of the rotary ring 7 without causing axial movement of the double-acting plunger 4 (Fig.1, 2).

При повороте рычага регулирования подачи 11 в опорах 8 и 9 в положение, при котором поворотное кольцо 7 займет наклонное положение по отношению к оси плунжера двойного действия 4, и вращении поводка 10 с плунжером двойного действия 4 во внутренней проточке поворотного кольца 7 совершается возвратно-поступательное движение плунжера двойного действия в полостях цилиндров 1 и 2. При этом если в цилиндре 1 совершается такт всасывания, а в цилиндре 2 - такт нагнетания, обеспечивается поочередное соединение впускного канала 14 перепускным каналом 12 с цилиндром 1, а выпускного канала 17 перепускным каналом 13 с цилиндром 2, тем самым обеспечиваются одновременно фаза всасывания в цилиндре 1 и фаза нагнетания в цилиндре 2 с последующим чередованием фаз всасывания и нагнетания на обратном ходе плунжера двойного действия 4 в течение полного цикла насоса, тем самым обеспечивая непрерывную и регулируемую подачу на каждом такте цикла, величина которой тем выше, чем больше наклон поворотного кольца 7 относительно оси плунжера двойного действия 4, что позволяет создать новый принцип действия плунжерного насоса с высокой стабильностью подачи. When the feed control lever 11 in the supports 8 and 9 is rotated to a position in which the rotary ring 7 takes an inclined position with respect to the axis of the double-acting plunger 4, and the rotation of the leash 10 with the double-acting plunger 4 in the inner groove of the rotary ring 7 is reciprocating the movement of the double-acting plunger in the cavities of the cylinders 1 and 2. Moreover, if the suction stroke is performed in the cylinder 1, and the discharge stroke is performed in the cylinder 2, the inlet channel 14 is alternately connected by the bypass channel 12 with cylinder 1, and the outlet channel 17 bypass channel 13 with the cylinder 2, thereby simultaneously providing the suction phase in the cylinder 1 and the discharge phase in the cylinder 2, followed by the alternation of the phases of the suction and discharge on the reverse stroke of the double-acting plunger 4 during the full cycle of the pump, thereby providing a continuous and adjustable feed at each cycle step, the value of which is higher, the greater the inclination of the rotary ring 7 relative to the axis of the double-acting plunger 4, which allows you to create a new plunger principle of operation th pump supply with high stability.

Таким образом, вышеизложенное свидетельствует о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
- плунжерный насос регулируемой подачи, воплощающий заявленное изобретение при его осуществлении, предназначен для применения в системах смазки двухтактных двигателей внутреннего сгорания или системах смазки технологического оборудования в машиностроении путем создания новой системы нагнетания, обеспечивающей непрерывную и регулируемую подачу на каждом такте в течение полного цикла работы насоса, что обеспечивает создание нового принципа действия насоса с высокой стабильностью подачи;
- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления в соответствии с описанными и прилагаемыми чертежами;
- плунжерный насос регулируемой подачи, воплощающий заявленное изобретение при его осуществлении, способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость".Thus, the foregoing indicates that when using the claimed invention the following set of conditions:
- a variable displacement plunger pump embodying the claimed invention in its implementation, is intended for use in lubrication systems of two-stroke internal combustion engines or lubrication systems of technological equipment in mechanical engineering by creating a new injection system that provides continuous and controlled flow at each cycle for a full cycle of the pump , which ensures the creation of a new principle of the pump with high feed stability;
- for the claimed invention in the form described in the claims, the possibility of its implementation in accordance with the described and attached drawings is confirmed;
- a controlled displacement plunger pump embodying the claimed invention in its implementation, is able to achieve the achievement of the technical result perceived by the applicant. Therefore, the claimed invention meets the requirement of "industrial applicability".

Claims

An adjustable delivery plunger pump, comprising a housing in which a plunger with a leash is arranged connected to a pump drive device and a control mechanism, characterized in that it is equipped with a double-acting plunger installed in the cavities of two coaxial cylinders of alternating action, the control mechanism has a rotary ring, mounted concentrically to the longitudinal axis of the double-acting plunger on hinged supports with the possibility of rotation about an axis perpendicular to the longitudinal axis of the double-acting plunger, the leash is rigidly fixed to the double-acting plunger perpendicular to its axis, the working end of the leash is installed in an annular groove made on the inner surface of the rotary ring, through which the double-acting plunger is progressively moved, on the cylindrical surfaces of which bypass channels are made in the form of spiral grooves connecting the cavities of two cylinders of alternating action with inlet and outlet channels made in the walls of each of the cylinders with eredovaniya suction and discharge processes during rotary motion of the plunger double acting pump by a driving device with simultaneous reciprocating motion.