EA013698B1 - High pressure pump - Google Patents

Abstract

The invention relates to plunger pumps, in which devices used as drives provide the plunger reciprocating motion. The invention is aimed at designing a high pressure pump with a plunger excluding appearance of cross forces, wherein for its longitudinal displacement an axial force could be only used produced by a drive's pusher when it contacts with the plunger at the moment when it has a sufficient value for its displacement. According to the invention the high pressure pump comprises a drive conveying a shaft rotation motion into the reciprocating motion of the pump plunger, the pump's drive is embodied as a dynamically balanced planetary drive having stationary and moving gears, a pin-pusher with a roller is mounted on one of them, the axis of which serves as a continuation of a gear pitch circle forming a cylinder and intended for periodic action on the pump plunger, the plunger is connected with one lever end made in the form of Π-shaped bend supported by a guide rest and connected by its other end with a stop member of the pin-pusher.

Description

Изобретение относится к плунжерным насосам, у которых в качестве приводов используются устройства, обеспечивающие плунжеру возвратно-поступательное движение.The invention relates to plunger pumps, in which as actuators are used devices that provide the plunger reciprocating motion.

Недостатком известных плунжерных насосов (см. патент РФ 2002030) является то, что применение в их конструкциях кривошипно-шатунных механизмов, отличающихся динамической неуравновешенностью переменных сил и появлением на плунжерах поперечных сил, приводящих к износу уплотнений и боковых стенок направляющих цилиндров насосов, ведет к преждевременному снижению их технических характеристик, надежности и долговечности.A disadvantage of the known plunger pumps (see RF Patent No. 2002030) is that the use of crank mechanisms in their designs, which are characterized by dynamic unbalance of variable forces and the appearance of transverse forces on the plungers, leading to wear of the seals and side walls of pump guide cylinders, leads to premature reduce their technical characteristics, reliability and durability.

Известен наиболее близкий к предложенному поршневой насос (авт. свид. 8ϋ 1751395 ΑΙ, 1992), у которого возвратно-поступательное движение ползунов осуществляется кривошипно-шатунными механизмами, состоящими из кривошипов, выполненных в виде эксцентриков, установленных на эксцентриковом валу, шатунов и ползунов, а также направляющих. Направляющие выполнены сменными.Known closest to the proposed piston pump (ed. Mon. 8ϋ 1751395, 1992), in which the reciprocating movement of the sliders is carried out by crank-connecting rod mechanisms, consisting of cranks made in the form of eccentrics mounted on the eccentric shaft, connecting rods and sliders, as well as guides. The guides are replaceable.

Недостатком такого привода является интенсивный износ направляющих, возникающий от воздействия на них значительных по величине поперечных сил, появляющихся на ползунах при работе кривошипно-шатунных механизмов. Это приводит к необходимости постоянной смены направляющих, созданию устройств для их быстрой смены, что ведет к усложнению конструкции насоса, увеличению его металлоемкости, а также значительным по времени простоям, снижению его производительности, надежности и долговечности.The disadvantage of such a drive is the intense wear of the guides, arising from the impact on them of significant transverse forces appearing on the sliders when the crank-connecting rod mechanisms operate. This leads to the need for constant change of guides, the creation of devices for their quick change, which leads to a complication of the pump design, an increase in its metal consumption, as well as significant downtime, a decrease in its performance, reliability and durability.

Задача настоящего изобретения заключается в создании насоса высокого давления с плунжером, на котором исключено появление поперечных сил, а для его продольного перемещения использовалась бы только осевая сила, создаваемая толкателем привода при соприкосновении его с плунжером в тот момент, когда она имеет величину, достаточную для его перемещения.The present invention is to create a high pressure pump with a plunger, which eliminated the appearance of transverse forces, and for its longitudinal movement would use only the axial force created by the actuator pusher when it touches the plunger at the moment when it has a value sufficient for move.

Поставленная задача решается тем, что в насосе высокого давления, содержащем привод, преобразующий вращательное движение вала в возвратно-поступательное движение плунжера насоса, согласно изобретению привод насоса выполнен в виде динамически уравновешенного планетарного привода, содержащего неподвижную и подвижные шестерни, на одной из которых установлен палец-толкатель с роликом, ось которого является продолжением образующей цилиндра длительной окружности шестерни и который предназначен для периодического воздействия на плунжер насоса, при этом плунжер соединен с одним концом тяги, выполненной в виде П-образного колена, поддерживаемого направляющей опорой, и соединенной другим концом с ограничителем хода пальца-толкателя.The task is solved by the fact that in the high-pressure pump containing a drive that converts the rotational movement of the shaft into a reciprocating movement of the pump plunger, according to the invention, the pump drive is designed as a dynamically balanced planetary drive containing stationary and movable gears, one of which has a finger -pusher with roller, the axis of which is the continuation of the generator of the cylinder of a long circle of gear and which is intended for periodic impact on the plunger pump, while the plunger is connected to one end of the thrust, made in the form of a U-shaped bend, supported by the guide support, and connected to the other end of the stroke limiter pusher.

При этом корпус рабочего цилиндра насоса соединен резьбовым соединением с опорой, закрепленной на корпусе планетарного привода, а плунжер расположен в направляющих втулках, установленных, соответственно, в указанных корпусах.In this case, the working cylinder of the pump is connected to a threaded connection with a support fixed to the housing of the planetary actuator, and the plunger is located in the guide bushings installed, respectively, in the said housings.

Кроме того, ограничитель хода пальца-толкателя выполнен в виде регулировочного штока, имеющего резьбовое соединение с тягой.In addition, the stroke limiter of the finger-pusher is made in the form of an adjusting rod having a threaded connection with the pitch.

Дополнительно регулировочный шток имеет осевое отверстие для гидродемпфирования обратного хода толкателя.Additionally, the adjusting rod has an axial bore for hydraulic damping of the reverse motion of the pusher.

Такое конструктивное решение насоса высокого давления обеспечивает соосность плунжера и вектора силы, воздействующего на плунжер, а также использование в качестве рабочего хода плунжера только той части величины хода пальца-толкателя, в которой развивается максимальное усилие давления на плунжер. Это создаст идеальные условия его работы, а именно исключает появление на нем поперечных сил, что на порядок снижает износ уплотнений, увеличивает надежность и долговечность насоса;Such a constructive solution of a high-pressure pump ensures the coaxiality of the plunger and the force vector acting on the plunger, as well as using as a working stroke of the plunger only that part of the stroke of the pusher finger, in which the maximum pressure force develops on the plunger. This will create ideal conditions for its operation, namely, it eliminates the appearance of transverse forces on it, which reduces the wear of the seals by an order of magnitude, increases the reliability and durability of the pump;

снижает нагрузку на двигатель за счет холостого пробега пальцем-толкателем большей части от его общего хода.reduces the load on the engine due to idle run by the finger-pusher of the greater part of its total stroke.

На фиг. 1 изображен общий вид насоса высокого давления, разрез по осям валов и плунжеру.FIG. 1 shows a general view of the high-pressure pump, a section along the axes of the shafts and the plunger.

На фиг. 2 - то же, вид спереди со снятой передней крышкой.FIG. 2 - the same, front view with the front cover removed.

Насос высокого давления состоит из планетарного привода, размещенного в корпусе 1, включающего водило 2, установленное на подшипнике 3. Водило 2 выполнено так, что в нем запрессованы оси 4, 5, 6, на которых на подшипниках 7 и 8 установлены подвижные шестерни 9 и 10, сопрягаемые с неподвижной шестерней 11. Мощность от двигателя подводится к водилу 2 через центральный вал-шестерню 12. Шестерня 10 оснащена ступицей, в которой установлен неподвижно палец-толкатель 13 с подвижным роликом 14, ось которого является продолжением образующей цилиндра делительной окружности шестерни 10. Передаточное отношение зубьев шестерен 10 и 11 равно 1:2. В опоре 15, закрепленной на корпусе 1 привода, на резьбе крепится корпус 16 рабочего цилиндра, внутри которого расположен плунжер 17 с уплотнением 18, а также направляющая втулка 19. Направляющая втулка 20 установлена в корпусе 1 привода. Корпус 16 рабочего цилиндра насоса оснащен обратными клапанами 21 и 22. Насос снабжен тягой 24, выполненной в виде П-образного колена с вилочной 23 и резьбовой 25 перемычками и поддерживаемой направляющей опорой 28, установленной на крышке 29. Тяга 24 соединена с плунжером 17 посредством вилочной перемычки 23 и с резьбовым регулировочным штоком 26 посредством резьбовой перемычки 25. Регулировочный шток 26 установлен в направляющей втулке 27, закрепленной на корпусе 1. Регулировочный шток 26 имеет осевое отверстие.The high-pressure pump consists of a planetary drive placed in the housing 1, including the carrier 2, mounted on the bearing 3. The carrier 2 is made so that it is pressed in axles 4, 5, 6, on which movable gears 9 and 7 are installed on bearings 7 and 8. 10 mating with a fixed gear 11. The power from the engine is supplied to the carrier 2 through the central shaft of the gear 12. The gear 10 is equipped with a hub in which there is a fixed pusher finger 13 with a movable roller 14, the axis of which is a continuation of the generator of the separating cylinder the gear circle 10. The gear ratio of the teeth of the gears 10 and 11 is 1: 2. In the support 15, mounted on the housing 1 of the actuator, the threaded housing 16 is mounted on the working cylinder, inside which is located the plunger 17 with the seal 18, as well as the guide sleeve 19. The guide sleeve 20 is installed in the drive housing 1. The housing 16 of the working cylinder of the pump is equipped with check valves 21 and 22. The pump is equipped with a yoke 24, made in the form of a U-shaped elbow with a fork 23 and threaded 25 bridges and a supported guide support 28 mounted on the cover 29. The link 24 is connected to the plunger 17 by means of jumpers 23 and with a threaded adjustment rod 26 by means of a threaded jumper 25. The adjustment rod 26 is installed in the guide sleeve 27 fixed to the housing 1. The adjustment rod 26 has an axial bore.

Работа насоса осуществляется следующим образом.The operation of the pump is as follows.

- 1 013698- 1 013698

При вращении вала-шестерни 12, через шестерни 9, которые взаимодействуют с неподвижной шестерней 11, вращение передается через оси 4 и 5 к водилу 2. Водило 2, поворачиваясь на подшипнике 3 вокруг своей оси, заставляет поворачиваться на оси 6 шестерню 10, находящуюся в зацеплении с неподвижной шестерней 11, при этом палец-толкатель 13, размещенный в ступице шестерни 11, вместе с роликом 14 совершает прямолинейное движение по горизонтали, сталкиваясь по очереди с торцом плунжера 17 и торцом регулировочного штока 26. Поскольку расстояние между торцами плунжера 17 и штока 26 меньше, чем величина горизонтального хода пальца-толкателя 13 с роликом 14, то эта разница и является величиной рабочего хода плунжера 17, которая регулируется в определенных пределах перемещением регулировочного штока 26 в резьбовой перемычке 25. Регулировка хода может быть выполнена в пределах от «нуля» до заданной величины. Периодическое перемещение плунжера 17 позволяет насосу осуществлять всасывание и выталкивание жидкости через клапаны 21 и 22 в рабочую магистраль.When rotating the gear shaft 12, through gears 9, which interact with the fixed gear 11, the rotation is transmitted through axes 4 and 5 to the carrier 2. The carrier 2, turning on the bearing 3 around its axis, causes the gear 10, which is in meshed with a fixed gear 11, while the finger-pusher 13 placed in the hub of the gear 11, together with the roller 14 makes a straight horizontal movement, colliding in turn with the end face of the plunger 17 and the end of the adjusting rod 26. Because the distance between the ends of the plun If the era 17 and the stem 26 are smaller than the horizontal stroke of the finger-pusher 13 with the roller 14, then this difference is the magnitude of the stroke of the plunger 17, which is regulated within certain limits by moving the adjustment rod 26 in the threaded bridge 25. The stroke adjustment can be performed in limits from "zero" to a given value. Periodic movement of the plunger 17 allows the pump to carry out the suction and ejection of fluid through the valves 21 and 22 into the working line.

Claims (4)

1. Насос высокого давления, содержащий привод, преобразующий вращательное движение вала в возвратно-поступательное движение плунжера насоса, отличающийся тем, что привод насоса выполнен в виде динамически уравновешенного планетарного привода, содержащего неподвижную и подвижные шестерни, на одной из которых установлен палец-толкатель с роликом, ось которого является продолжением образующей цилиндра длительной окружности шестерни и который предназначен для периодического воздействия на плунжер насоса, при этом плунжер соединен с одним концом тяги, выполненной в виде П-образного колена, поддерживаемого направляющей опорой, и соединенной другим концом с ограничителем хода пальца-толкателя.1. A high pressure pump containing a drive that converts the rotational movement of the shaft into reciprocating motion of the pump plunger, characterized in that the pump drive is made in the form of a dynamically balanced planetary drive containing fixed and movable gears, one of which has a pusher pin with a roller whose axis is a continuation of the cylinder forming a long gear circumference and which is designed to periodically act on the pump plunger, while the plunger is connected to one m thrust end formed as a U-shaped knee supported by the guide support, and the other end connected with the stroke limiter-follower finger. 2. Насос по п.1, отличающийся тем, что корпус рабочего цилиндра насоса соединен резьбовым соединением с опорой, закрепленной на корпусе планетарного привода, а плунжер расположен в направляющих втулках, установленных, соответственно, в указанных корпусах.2. The pump according to claim 1, characterized in that the housing of the working cylinder of the pump is connected by a threaded connection to a support mounted on the planetary drive housing, and the plunger is located in the guide bushings installed, respectively, in these bodies. 3. Насос по п.1, отличающийся тем, что ограничитель хода пальца-толкателя выполнен в виде регулировочного штока, имеющего резьбовое соединение с тягой.3. The pump according to claim 1, characterized in that the limiter of the stroke of the finger-pusher is made in the form of an adjusting rod having a threaded connection with a rod. 4. Насос по п.3, отличающийся тем, что регулировочный шток имеет осевое отверстие для гидродемпфирования обратного хода толкателя.4. The pump according to claim 3, characterized in that the adjustment rod has an axial hole for hydrodamping the reverse stroke of the pusher.