RU2660744C1

RU2660744C1 - Piston pump

Info

Publication number: RU2660744C1
Application number: RU2016127671A
Authority: RU
Inventors: Марсель Ринатович Вахитов; Максим Геннадьевич Кузнецов; Екатерина Юрьевна Ермакова; Юрий Федорович Коротков; Елена Геннадьевна Хакимова; Айрат Расимович Валиев; Булат Гусманович Зиганшин
Priority date: 2016-07-08
Filing date: 2016-07-08
Publication date: 2018-07-09

Abstract

FIELD: hydraulic engineering.

SUBSTANCE: invention relates to hydrotransport technique and can be used to transfer liquids. Pump comprises a cylinder, a piston, a suction and discharge valve, a suction and discharge pipe and a piston displacement actuator. Piston displacement actuator is made in form of a solenoid, fixed in cylinder in front of piston and coaxially disposed to piston, the core of which is spring-loaded and one end is inserted into the solenoid hole. Its other end is attached to the piston. To cylinder with a large base is attached a coaxially placed hollow truncated cone placed behind the piston. Discharge pipe is connected to the small base of this cone. Suction pipe is located on the side wall of the hollow truncated cone of the cylinder. To piston, a coaxially located hollow truncated cone with a damped small base is attached to the plunger by the large base. Core of the solenoid is spring-loaded by means of a bellows mounted on the outside of the solenoid and coaxial to it and connected at one end to the rear wall of the cylinder, and the other end to the piston.

EFFECT: increases productivity, reduces energy costs and simplifies the design.

1 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области механизации сельского хозяйства и может быть использовано для перемещения жидкостей.The invention relates to the field of mechanization of agriculture and can be used to move liquids.

Поршневые насосы по принципу действия относятся к объемному типу, для которых разность давлений возникает при вытеснении жидкости из замкнутого пространства телами, движущимися возвратно-поступательно, в частности при возвратно-поступательном движении поршня в цилиндре насоса.Piston pumps, according to the principle of operation, are of the volumetric type, for which the pressure difference occurs when the fluid is displaced from the enclosed space by bodies moving back and forth, in particular when the reciprocating piston moves in the pump cylinder.

Известен поршневой насос, содержащий привод вращающегося двигателя, механизм для передачи поступательного движения, цилиндр с образованием поршневой и штоковой полостей, поршень, снабженный уплотнительным элементом, поршневая полость сообщена с всасывающей и нагнетательной магистралями соответственно через всасывающий и нагнетательный клапаны, причем в поршневой полости установлен подвижный относительно поршня диск с образованием с ним камеры переменного объема, последняя сообщена через проточный канал и обратный клапан с источником промывочной жидкости [1].Known piston pump containing a rotary engine drive, a mechanism for transmitting translational motion, a cylinder with the formation of a piston and rod cavities, a piston equipped with a sealing element, the piston cavity is in communication with the suction and discharge lines, respectively, through the suction and discharge valves, and a movable piston cavity is installed relative to the piston, the disk with the formation of a variable volume chamber with it, the latter communicated through the flow channel and the check valve with the source lump of flushing fluid [1].

Недостатком известного насоса является сложная конструкция. Сложность конструкции заключается в содержании таких элементов как привод, механизм для передачи поступательного движения, шток, камера переменного объема.A disadvantage of the known pump is its complex design. The complexity of the design lies in the content of such elements as a drive, a mechanism for transmitting translational motion, a rod, a camera of variable volume.

Также известен насос, содержащий корпус в виде статорной обмотки электродвигателя и трубчатый кольцевой орган из диэлектрического материала с входными и выходными отверстиями, в котором размещены стальные шарики, трубчатый кольцевой орган выполнен в виде жесткой спирали [2].Also known is a pump containing a housing in the form of a stator winding of an electric motor and a tubular annular organ of dielectric material with inlet and outlet openings, in which steel balls are placed, the tubular annular organ is made in the form of a rigid spiral [2].

Недостатком известного насоса является сложная конструкция. Прототипом является поршневой насос, содержащий цилиндр, поршень, всасывающий и нагнетательный клапаны, всасывающую и нагнетательную трубы и привод перемещения поршня, включающий электродвигатель и шатунно-кривошипный механизм [3].A disadvantage of the known pump is its complex design. The prototype is a piston pump containing a cylinder, a piston, a suction and discharge valves, a suction and discharge pipes and a piston displacement actuator, including an electric motor and a crank mechanism [3].

На фиг. 1 схематично изображен поршневой насос (прототип).In FIG. 1 schematically shows a piston pump (prototype).

При движении поршня из крайнего левого положения в крайнее правое в цилиндре создается разрежение, вследствие чего поднимается всасывающий клапан 3 и жидкость во всасывающей трубе 5 поступает в цилиндр 1, двигаясь за поршнем 2. При ходе поршня справа налево в цилиндре создается избыточное давление, и клапан 3 опускается, нагнетательный клапан 4 поднимается и жидкость вытесняется поршнем в нагнетательную трубу 6. При многократном возвратно-поступательном движении поршня, которое производится с помощью шатунно-кривошипного механизма, жидкость попеременно всасывается и нагнетается по трубам 5 и 6.When the piston moves from the extreme left position to the far right, a vacuum is created in the cylinder, as a result of which the suction valve 3 rises and the liquid in the suction pipe 5 enters the cylinder 1, moving behind the piston 2. When the piston moves from right to left, excess pressure is created in the cylinder, and the valve 3 lowers, the discharge valve 4 rises and the liquid is displaced by the piston into the discharge pipe 6. With multiple reciprocating movement of the piston, which is carried out using a crank mechanism, the fluid alternately sucked and pumped through pipes 5 and 6.

Недостатками прототипа являются низкая производительность, большие энергозатраты и сложность конструкции, связанные с использованием в качестве привода перемещения поршня электродвигателя и шатунно-кривошипного механизма.The disadvantages of the prototype are low productivity, high energy consumption and design complexity associated with the use of a displacement piston of an electric motor and a crank mechanism.

Цель изобретения - повышение производительности, снижение энергозатрат и упрощение конструкции.The purpose of the invention is to increase productivity, reduce energy consumption and simplify the design.

Поставленная цель достигается тем, что поршневой насос, содержащий цилиндр, поршень, всасывающий и нагнетательный клапаны, всасывающую и нагнетательную трубы и привод перемещения поршня, отличается тем, что привод перемещения поршня выполнен в виде неподвижно установленного в цилиндре перед поршнем и соосно расположенного к поршню соленоида, сердечник которого подпружинен и одним концом введен в отверстие соленоида, а другой его конец присоединен к поршню; к цилиндру большим основанием присоединен размещенный за поршнем и соосно установленный полый усеченный конус, нагнетательная труба присоединена к малому основанию этого конуса, всасывающая труба расположена на боковой стенке полого усеченного конуса цилиндра; к поршню со стороны расположения нагнетательной трубы присоединен большим основанием соосно расположенный полый усеченный конус с заглушенным малым основанием; сердечник соленоида подпружинен посредством сильфона, установленного снаружи соленоида и соосно ему и соединенного одним концом с задней стенкой цилиндра, а другим концом с поршнем.This goal is achieved in that the piston pump, comprising a cylinder, a piston, a suction and discharge valves, a suction and discharge pipes and a piston displacement actuator, is characterized in that the piston displacement actuator is designed as a solenoid coaxially mounted in front of the piston and aligned with the piston the core of which is spring-loaded and one end is inserted into the hole of the solenoid, and the other end is connected to the piston; a hollow truncated cone located behind the piston and coaxially mounted is connected to the cylinder with a large base, the discharge pipe is connected to the small base of this cone, the suction pipe is located on the side wall of the hollow truncated cone of the cylinder; to the piston, from the location of the discharge pipe, a large base is connected to a coaxially located hollow truncated cone with a damped small base; the core of the solenoid is spring-loaded by means of a bellows mounted on the outside of the solenoid and aligned with it and connected at one end to the rear wall of the cylinder and the other end to the piston.

На фиг. 2 схематично изображен осевой разрез предлагаемого поршневого насоса.In FIG. 2 schematically shows an axial section of the proposed piston pump.

Насос содержит цилиндр 1, подпружиненный поршень 2, всасывающий и нагнетательный клапаны 3 и 4, всасывающую и нагнетательную трубы 5 и 6 и привод перемещения поршня, выполненный в виде соленоида 8, установленного в цилиндре перед поршнем неподвижно и соосно расположенного к поршню. Сердечник 8 соленоида 7 одним концом введен в отверстие 9 соленоида, а другой его конец присоединен к поршню.The pump comprises a cylinder 1, a spring-loaded piston 2, a suction and discharge valves 3 and 4, a suction and discharge pipes 5 and 6, and a piston displacement actuator made in the form of a solenoid 8 mounted in the cylinder in front of the piston motionless and coaxially located to the piston. The core 8 of the solenoid 7 is inserted at one end into the hole 9 of the solenoid, and the other end is connected to the piston.

К цилиндру 1 большим основанием присоединен размещенный за поршнем и соосно установленный полый усеченный конус 11. нагнетательная труба 6 с размещенным в ней нагнетательным клапаном 4 расположена соосно этому конусу и соединена с его малым основанием. Всасывающая труба 5 с размещенным в ней всасывающим клапаном 3 расположена на боковой стенке конуса 10.A hollow truncated cone 11, located behind the piston and coaxially installed, is connected to the cylinder 1 with a large base. The discharge pipe 6 with the discharge valve 4 located in it is located coaxially with this cone and is connected to its small base. The suction pipe 5 with a suction valve 3 located therein is located on the side wall of the cone 10.

К поршню 2 со стороны расположения трубы 6 большим основанием присоединен соосно расположенный полый усеченный конус 11, малое основание которого заглушено перегородкой 12.To the piston 2 from the side of the pipe 6, a large base is connected to a coaxially located hollow truncated cone 11, the small base of which is blanked by a partition 12.

Сердечник 8 соленоида подпружинен посредством сильфона 13 установленного соосно снаружи соленоида и соединенного одним концом с задней стенкой 14 цилиндра 1, а другим его концом - с поршнем 2.The core 8 of the solenoid is spring-loaded by means of a bellows 13 mounted coaxially on the outside of the solenoid and connected at one end to the rear wall 14 of the cylinder 1, and the other end to the piston 2.

поршневой насос работает следующим образом.piston pump operates as follows.

При подключении в сеть электрического тока соленоида 7 его а сердечник 8 совместно с поршнем совершает колебательное движение. При движении поршня 2 из крайнего правого положения в крайнее левое положение в рабочем пространстве цилиндра и в пространстве между конусами 10 и 11 создается разрежение, вследствие чего открывается всасывающий клапан 3 и жидкость по всасывающей трубе 5 устремляется в пространство между конусами, а затем в цилиндр.When an electric current of solenoid 7 is connected to the network, its core 8, together with the piston, oscillates. When the piston 2 moves from the extreme right position to the leftmost position in the working space of the cylinder and in the space between the cones 10 and 11, a vacuum is created, as a result of which the suction valve 3 opens and the liquid flows through the suction pipe 5 into the space between the cones and then into the cylinder.

При движении поршня 2 слева направо в рабочем пространстве цилиндра 1 и в пространстве между конусами 10 и 11 создается избыточное давление и всасывающий клапан 3 закрывается, а нагнетательный клапан 4 открывается и жидкость вытесняется поршнем в нагнетательный трубопровод 6.When the piston 2 moves from left to right in the working space of the cylinder 1 and in the space between the cones 10 and 11, excess pressure is created and the suction valve 3 closes, and the pressure valve 4 opens and the liquid is displaced by the piston into the discharge pipe 6.

В период всасывания жидкости сильфон 13 под давлением на него поршня 2 сжимается, а в период нагнетания жидкости он растягивается под действием сил упругости гофр сильфона и давления сердечника 8 на поршень 2. Сильфон 13 ограничивает движение поршня в обе стороны.During the liquid suction period, the bellows 13 is compressed under pressure of the piston 2, and during the liquid injection period, it is stretched under the action of the elastic forces of the bellows corrugation and the pressure of the core 8 on the piston 2. The bellows 13 restricts the movement of the piston in both directions.

Герметичное соединение сильфона 13 с задней стенкой 14 цилиндра 1 и поршнем 2 исключает попадание жидкости в сильфон и на соленоид 7.The tight connection of the bellows 13 with the rear wall 14 of the cylinder 1 and the piston 2 eliminates the ingress of fluid into the bellows and the solenoid 7.

Производительность поршневого насоса с использованием в качестве привода перемещения поршня соленоида выше, а энергозатраты ниже, чем у поршневого насоса с приводом перемещения поршня, состоящим из электродвигателя и массивного шатунно-кривошипного механизма, в котором кривошип получает от электродвигателя вращательное движение, а шатун от кривошипа - вращательно-поступательное движение.The performance of a piston pump using a solenoid as a piston displacement drive is higher and the energy consumption is lower than that of a piston pump with a piston displacement drive consisting of an electric motor and a massive connecting rod and crank mechanism, in which the crank receives rotational motion from the electric motor and the connecting rod from the crank - rotational-translational motion.

В таблице представлены данные по производительности и числу двойных ходов поршня.The table presents data on productivity and the number of double strokes of the piston.

Производительность предлагаемого насоса повышена за счет увеличения частоты колебаний поршня, что стало возможным благодаря выполнению привода перемещения поршня в виде малогабаритного неподвижного соленоида.The performance of the proposed pump is increased by increasing the oscillation frequency of the piston, which is made possible by the execution of the piston displacement drive in the form of a small-sized stationary solenoid.

В прототипе привод перемещения поршня выполнен из соединенных между собой шарнирно длинномерных шатуна с его сложным вращательно-поступательным движением, кривошипа с его вращательным движением и шатуна с его поступательным движением.In the prototype, the piston displacement drive is made of articulated long connecting rod with its complex rotational-translational movement, a crank with its rotational movement and a connecting rod with its translational movement.

Энергозатраты снижены за счет осуществления колебательного движения поршня в электромагнитном поле, создаваемым соленоидом.Energy costs are reduced due to the implementation of the oscillatory movement of the piston in the electromagnetic field created by the solenoid.

В прототипе значительная часть энергии расходуется на приведение в движение массивных звеньев шатунно-кривошипного механизма и трение в шарнирах.In the prototype, a significant part of the energy is spent on driving the massive links of the crank mechanism and friction in the joints.

Упрощение конструкции достигнуто за счет замены в приводе перемещения поршня шатунно-кривошипного механизма на соленоид.The simplification of the design was achieved by replacing the piston connecting rod and crank mechanism in the drive with a solenoid.

ЛитератураLiterature

1 Авторское свидетельство СССР №151332, кл. F04B 15/02, 1985 г.1 Copyright certificate of the USSR No. 151332, cl. F04B 15/02, 1985

2 Авторское свидетельство СССР №1236156, кл. F04B 19/12, 1984 г.2 USSR Copyright Certificate No. 1236156, cl. F04B 19/12, 1984

3 Комиссаром Ю.А. Процессы и аппараты химической технологии / Ю.А. Комиссаров, Л.С. Гордеев, Д.П Вент. - М., Химия, 2011, с. 264, рис. 7.1.3 Commissioner Yu.A. Processes and devices of chemical technology / Yu.A. Komissarov, L.S. Gordeev, D.P. Vent. - M., Chemistry, 2011, p. 264, fig. 7.1.

Claims

Поршневой насос, содержащий цилиндр, поршень, всасывающий и нагнетательный клапаны, всасывающую и нагнетательную трубы и привод перемещения поршня, отличающийся тем, что привод перемещения поршня выполнен в виде неподвижно установленного в цилиндре перед поршнем и соосно расположенного к поршню соленоида, сердечник которого подпружинен и одним концом введен в отверстие соленоида, а другой его конец присоединен к поршню, к цилиндру большим основанием присоединен размещенный за поршнем и соосно установленный полый усеченный конус, нагнетательная труба присоединена к малому основанию этого конуса, всасывающая труба расположена на боковой стенке полого усеченного конуса цилиндра; к поршню со стороны расположения нагнетательной трубы присоединен большим основанием соосно расположенный полый усеченный конус с заглушенным малым основанием; сердечник соленоида подпружинен посредством сильфона, установленного снаружи соленоида и соосно ему и соединенного одним концом с задней стенкой цилиндра, а другим концом с поршнем.A piston pump comprising a cylinder, a piston, a suction and discharge valves, a suction and discharge pipes and a piston displacement actuator, characterized in that the piston displacement actuator is designed as a solenoid which is fixedly mounted in the cylinder in front of the piston and coaxially disposed to the piston, the core of which is spring loaded and one the end is inserted into the hole of the solenoid, and its other end is connected to the piston, a hollow truncated cone, located behind the piston and coaxially installed, is connected to the cylinder with a large base, tatelnaya pipe is connected to the small base of the cone, the suction tube is disposed on the side wall of a hollow truncated cone cylinder; to the piston, from the location of the discharge pipe, a large base is connected to a coaxially located hollow truncated cone with a damped small base; the core of the solenoid is spring-loaded by means of a bellows mounted on the outside of the solenoid and aligned with it and connected at one end to the rear wall of the cylinder and the other end to the piston.