UA150437U

UA150437U - Hydraulic pump

Info

Publication number: UA150437U
Application number: UAU202105528U
Authority: UA
Inventors: Володимир Петрович Коханевич; Микола Олександрович Шихайлов; Володимир Михайлович Головко
Original assignee: Інститут Відновлюваної Енергетики Нан України
Priority date: 2021-09-30
Filing date: 2021-09-30
Publication date: 2022-02-16

Abstract

A hydraulic volumetric pump consists of a discharge chamber filled with liquid and equipped with spark gap electrodes, and a receiver in the cavity of which the discharge chamber is located. The pump is additionally equipped with a torque converter, which is made in the form of a spring plunger, the thin end of which enters the first cylindrical guide, rigidly attached to the receiver shell. Its end can contact the thicker end of the plunger, which enters the second cylindrical guide, in which the spring is located and also rigidly attached to the receiver shell. The cavity with the spring of the second cylindrical guide is connected by hydraulic pipelines to the suction and discharge valves.

Description

Корисна модель належить до гідравлічних машин об'ємного типу і може бути використана у гідросистемах загального призначення.The useful model belongs to hydraulic machines of volumetric type and can be used in hydraulic systems of general purpose.

Відомий гідравлічний об'ємний насос (АС СРСР Мо 107557, заявл. 20.12.1956 р.), нагнітаюча камера якого розташована у порожнині ресивера і обмежена нагнітаючим клапаном, що виконаний у вигляді підпружинених кілець, які встановлені на підставі камери з можливістю переміщення.A well-known hydraulic volumetric pump (AS USSR Mo 107557, application 12/20/1956), the discharge chamber of which is located in the cavity of the receiver and is limited by the discharge valve, made in the form of spring-loaded rings, which are installed on the base of the chamber with the possibility of movement.

Недоліками такого насоса є технологічна складність виконання підпружинених кілець, для виготовлення яких необхідна точна штамповка, щоб забезпечити герметичність пристрою. Крім того, підвід рідини не обладнаний зворотним клапаном, завдяки чому в момент розряду, коли різко зростає тиск, рідина буде витікати через підвідні канали назад у бак.The disadvantages of such a pump are the technological complexity of making spring-loaded rings, the manufacture of which requires precise stamping to ensure the tightness of the device. In addition, the liquid supply is not equipped with a non-return valve, so at the moment of discharge, when the pressure rises sharply, the liquid will flow through the supply channels back into the tank.

Найбільш близьким аналог за технічною суттю та результатом, що досягається, є гідравлічний насос з ресивером та нагнітаючою камерою (АС СРСР Мо 124805, опубл. Мо 23, 1959 р.), який складається з основної камери, що заповнена рідиною та обладнана електродами з іскровим проміжком. Основна камера з'єднана з ресивером за допомогою трубки, що може перекриватись клапаном, хвостовик якого жорстко з'єднаний зі штоком гідроциліндра. У поршневій порожнині гідроциліндра також розташовані електроди. Ці електроди та електроди у основній камері керуються за допомогою схеми запалювання.The closest analog in terms of technical essence and the result that is achieved is a hydraulic pump with a receiver and a discharge chamber (AS USSR Mo 124805, publ. Mo 23, 1959), which consists of a main chamber filled with liquid and equipped with spark electrodes in between The main chamber is connected to the receiver by means of a tube that can be overlapped by a valve, the stem of which is rigidly connected to the rod of the hydraulic cylinder. Electrodes are also located in the piston cavity of the hydraulic cylinder. These electrodes and the electrodes in the main chamber are controlled by the ignition circuit.

Недоліками такого насоса є наявність двох пар електродів та системи запалювання, що керує послідовністю і часом спрацювання цих електродів (розрядами), що значно ускладнює конструкцію. Крім того, оскільки обсяг рідини, що витискується з поршневої порожнини гідроциліндра під час іскрового розряду, невеликий, то і продуктивність насоса невелика.The disadvantages of such a pump are the presence of two pairs of electrodes and an ignition system that controls the sequence and time of operation of these electrodes (discharges), which greatly complicates the design. In addition, since the volume of liquid squeezed out of the piston cavity of the hydraulic cylinder during the spark discharge is small, the performance of the pump is also small.

Задачею запропонованої корисної моделі є створення гідравлічного об'ємного насоса підвищеної продуктивності, який буде простий у виготовлені і експлуатації.The task of the proposed useful model is to create a hydraulic volumetric pump of increased productivity, which will be easy to manufacture and operate.

Поставлена задача вирішується тим, що гідравлічний об'ємний насос, який складається з нагнітаючої камери, що заповнена рідиною та обладнана електродами з іскровим проміжком, та ресивера, у порожнині якого розташована нагнітаюча камера, згідно з корисною моделлю, насос додатково обладнаний гідротрансформатором, який виконаний у вигляді підпружиненого плунжера, тонкий кінець якого входить у першу циліндричну напрямну, що жорстко прикріплена до корпусу ресивера, а своїм торцем може контактувати з товщим кінцем плунжера, якийThe problem is solved by the fact that the hydraulic volumetric pump, which consists of a discharge chamber filled with liquid and equipped with electrodes with a spark gap, and a receiver in the cavity of which the discharge chamber is located, according to a useful model, the pump is additionally equipped with a torque converter, which is made in the form of a spring-loaded plunger, the thin end of which enters the first cylindrical guide, which is rigidly attached to the receiver body, and its end can contact the thicker end of the plunger, which

Зо входить у другу циліндричну напрямну, в якій розташована пружина і яка також жорстко прикріплена до корпусу ресивера, при цьому порожнина з пружиною другої циліндричної напрямної з'єднана гідравлічними трубопроводами з всмоктувальним та нагнітаючим клапанами.Zo enters the second cylindrical guide, in which the spring is located and which is also rigidly attached to the receiver body, while the cavity with the spring of the second cylindrical guide is connected by hydraulic pipelines with suction and discharge valves.

Відомо, що потужність будь-якого гідравлічного пристрою визначається добутком продуктивності робочої рідини на тиск. У нашому випадку тиск створюється за рахунок електроіскрового розряду, а продуктивність визначається обсягом рідини, що витискається завдяки виникненню стримера та подальшого дугового розряду, при якому в каналі розряду рідина нагрівається до десятків тисяч градусів і випаровується, збільшуючи тиск до надвисоких значень (див. Юткин Л.А. Злектрогидравлический зффект и его применений в промьішленности /Л.А. Юткин. - Л.: Машиностроениє, 1986. - 253 с). Отже маємо великий тиск і невелику продуктивність. Використання гідротрансформатора, що перетворює великий тиск і невелику продуктивність у більшу продуктивність і менший тиск, дозволяє у декілька разів збільшити продуктивність насоса за рахунок зменшення тиску, який і так завеликий. Великий тиск діє на тонкий кінець плунжера, викликає його рух, при якому він товщим кінцем створює менший тиск і витискує у декілька разів більшу кількість рідини, ніж витрачено для руху плунжера. У скільки саме разів більше залежить від співвідношення площ тонкого і товщого кінців плунжера.It is known that the power of any hydraulic device is determined by the product of the productivity of the working fluid and the pressure. In our case, the pressure is created due to an electric spark discharge, and the productivity is determined by the volume of liquid squeezed out due to the occurrence of a streamer and subsequent arc discharge, in which the liquid in the discharge channel is heated to tens of thousands of degrees and evaporates, increasing the pressure to extremely high values (see Yutkin L .A. Electrohydraulic effect and its application in industry / L.A. Yutkin - L.: Mashinostroenie, 1986. - 253 p.). So we have high pressure and low productivity. The use of a hydraulic transformer, which converts high pressure and low performance into higher performance and lower pressure, allows you to increase the performance of the pump several times by reducing the pressure, which is already too high. A large pressure acts on the thin end of the plunger, causing its movement, during which it creates a smaller pressure with the thicker end and squeezes out several times more liquid than was spent to move the plunger. Exactly how many times more depends on the ratio of the areas of the thin and thick ends of the plunger.

Суть корисної моделі пояснюється графічним матеріалом, на якому зображений загальний вигляд гідравлічного насоса.The essence of the useful model is explained by the graphic material, which shows the general appearance of the hydraulic pump.

На кресленні зображено нагнітаючу камеру 1, в якій з іскровим проміжком встановлені електроди 2. Нагнітаюча камера 1 з електродами 2 герметично встановлена у ресивері 3. До бокових стінок ресивера З жорстко прикріплені перша 5 та друга 6 циліндричні напрямні. У ці напрямні входять тонкий і товщий кінці плунжера 4. У другій циліндричній напрямній 6 розташована пружина 7, яка створює зусилля між ресивером 3 і плунжером 4. Друга циліндрична напрямна 6 з'єднана нагнітаючим трубопроводом 8 зі споживачем (на кресленні не показаний), а всмоктувальним 9 - з баком. На нагнітаючому 8 і всмоктувальному 9 трубопроводах встановлені відповідно всмоктувальний 10 та нагнітаючий 11 зворотні клапани.The drawing shows the injection chamber 1, in which the electrodes 2 are installed with a spark gap. The injection chamber 1 with electrodes 2 is hermetically installed in the receiver 3. The first 5 and the second 6 cylindrical guides are rigidly attached to the side walls of the receiver Z. The thin and thick ends of the plunger 4 are included in these guides. The spring 7 is located in the second cylindrical guide 6, which creates a force between the receiver 3 and the plunger 4. The second cylindrical guide 6 is connected by a discharge pipeline 8 to the consumer (not shown in the drawing), and suction 9 - with a tank. Suction 10 and discharge 11 non-return valves are installed on the discharge 8 and suction 9 pipelines, respectively.

При цьому у першій циліндричній напрямній 5 виконаний отвір 12, що сполучає нагнітаючу камеру 1 з торцем плунжеру 4, а у другій циліндричній напрямній 6 також виконаний отворі 3, який сполучає ресивер З з її порожниною. З ресивера З рідина надходить через нагнітаючий бо трубопровід 8 до споживача (на кресленні не показаний).At the same time, the first cylindrical guide 5 has a hole 12 that connects the discharge chamber 1 with the end of the plunger 4, and the second cylindrical guide 6 also has a hole 3 that connects the receiver C with its cavity. From the receiver C, the liquid flows through the pumping pipe 8 to the consumer (not shown in the drawing).

Працює гідравлічний об'ємний насос наступним чином:The hydraulic positive displacement pump works as follows:

При надходженні енергії ззовні, наприклад від відновлюваних джерел енергії, поступово йде зарядка накопичувального конденсатора (на кресленні не показаний). При досягненні напруги пробою розрядника, відбувається швидкий розряд конденсатора на розрядний проміжок в рідині. Потужний високовольтний електричний імпульс з крутим переднім фронтом викликає різні фізичні явища. Зокрема - появу надвисоких імпульсних гідравлічних тисків. Отже між електродами 2 виникає розряд, тиск у нагнітаючій камері 1 різко підвищується і через отвір 12 починає діяти на тонкий торець плунжера 4. Невеликого обсягу рідини і тиску, що винили в результаті розряду на електродах, достатньо, щоб плунжер 4 пересилив супротив пружини 7 і почав рух вправо. При цьому своїм товщим кінцем плунжер 4 витискатиме надлишки рідини через отвір 13, нагнітаючий трубопровід 8 і зворотний клапан 11 до споживача. Після завершення розряду тиск у нагнітаючій камері падає і пружина 7 повертає плунжер 4 у вихідне положення, тобто до упору у торець першої циліндричної напрямної 5. При русі вліво (див. креслення) у порожнині другої циліндричної напрямної 6 тиск падає, як і у ресивері З в цілому, завдяки чому рідина з бака через зворотний клапан 10 поповнює порожнину другої циліндричної напрямної б, а значить і ресивер 3. Насос готовий до наступного циклу. Оскільки об'єм порожнини другої циліндричної напрямної б значно більший, ніж об'єм порожнини першої циліндричної напрямної 5, то і кількість рідини, що витискається плунжером 4 у одиницю часу, буде більшою. А це і є продуктивність насоса.When energy is supplied from the outside, for example from renewable energy sources, the storage capacitor is gradually charged (not shown in the drawing). When the breakdown voltage of the arrester is reached, there is a rapid discharge of the capacitor to the discharge gap in the liquid. A powerful high-voltage electric pulse with a steep leading edge causes various physical phenomena. In particular, the appearance of extremely high impulse hydraulic pressures. Therefore, a discharge occurs between the electrodes 2, the pressure in the discharge chamber 1 rises sharply and through the opening 12 begins to act on the thin end of the plunger 4. A small volume of liquid and the pressure created as a result of the discharge on the electrodes is enough for the plunger 4 to overcome the resistance of the spring 7 and started moving to the right. At the same time, with its thicker end, the plunger 4 will squeeze excess liquid through the opening 13, the discharge pipeline 8 and the non-return valve 11 to the consumer. After the discharge is completed, the pressure in the discharge chamber drops and the spring 7 returns the plunger 4 to the initial position, i.e. to the stop against the end of the first cylindrical guide 5. When moving to the left (see the drawing), the pressure in the cavity of the second cylindrical guide 6 drops, as in the receiver Z in general, thanks to which the liquid from the tank through the check valve 10 fills the cavity of the second cylindrical guide b, and therefore the receiver 3. The pump is ready for the next cycle. Since the volume of the cavity of the second cylindrical guide would be much larger than the volume of the cavity of the first cylindrical guide 5, the amount of liquid squeezed out by the plunger 4 per unit of time will be greater. And this is the performance of the pump.

Таким чином, завдяки наявності простого гідротрансформатора отримуємо об'ємний гідронасос з підвищеною продуктивністю.Thus, thanks to the presence of a simple hydraulic transformer, we get a volumetric hydraulic pump with increased productivity.

Claims

FORMULA OF THE USEFUL MODEL A hydraulic volumetric pump consisting of a discharge chamber filled with liquid and equipped with electrodes with a spark gap, and a receiver in the cavity of which the discharge chamber is located, which is distinguished by the fact that the pump is additionally equipped with a torque converter, which is made in the form of a spring-loaded plunger, the thin end of which is included in the first cylindrical guide, which is rigidly attached to the receiver body, and its end can contact the thicker end of the plunger, which is included in the second cylindrical guide, in which the spring is located and which is also rigidly attached to the receiver body, while the cavity with the spring of the second cylindrical guide is connected by hydraulic pipelines with suction and discharge valves. e i Z a V we ; them and I about : I N Y : and and | and | I | and and! : I and | Mon and H 12 5 b 7 C 10